Гідравлічні акумулятори: що передувало їх появи і чому в них з'явилася необхідність.
Основні типи гідроакумуляторів
Умови життя спонукають нас до постійного вдосконалення наших знань і навичок. Не стали винятком і технології виробництва з автоматизацією виробничих процесів. З плином часу механічні шестерні стали занадто громіздкими, а ланцюга - важкими; сили тертя маховиків і валів стали неприпустимо великі. Було потрібно створення приводу, здатного виконувати всі покладені на нього навантаження, будучи в той же час компактним і простим в монтажі та експлуатації. Такою системою передачі енергії став гідропривід.
В якості робочої рідини була практично нестисливої п'ятниця - мінеральне масло. Для створення необхідного тиску був розроблений ряд насосів, що приводяться в рух двигунами, які, за своєю різноманітністю типів, справлялися з різними завданнями в різних умовах експлуатації. Знадобилися пристрої, які б розподіляли рідина по різні напрямками і лініях, змінюючи швидкість руху рідини і її тиск в системі. Так з'явилися розподільники і клапани. У ролі самих виконавчих механізмів були розроблені гідроциліндри (для лінійного переміщення) і гідромотори (поступально-обертальні дії).
З огляду на, що механічні процеси все одно в деякій мірі присутні, в гідравлічній системі утворюється продукт тертя і зносу, пил і осад. Для вирішення цієї проблемою були впроваджені спеціально розроблені фільтри. які очищали робочу рідину від різних механічних домішок для стабільної та тривалої роботи всіх компонентів системи. Як лінії з'єднань всіх цих пристроїв використовуються рукава високого тиску (РВД), що представляють собою гумові шланги з металевим сітчастим каркасом всередині, які можуть бути протягнуті на досить значні відстані, що є одним з основних достоїнств гідравліки. Крім того, з'явилося ще вкрай важливе і корисне пристрій, здатний накопичувати енергію рідини, коли енергія надлишкова, і віддавати, коли вона необхідна. Воно отримало назву гідравлічний акумулятор, або гідроакумулятор.
Із самої назви, що складається з двох частин: гідра (рідина) і акумулятор - видно, що даний пристрій акумулює (накопичує) рідина під тиском, і це є його основною, але не єдиною функцією. Крім вищезгаданого назви, їх іноді називають пневмогідроаккумуляторамі. Відбувається так тому, що для більшої ефективності та зрівнювання тисків рідина в акумуляторі піддається тиску стисненого газу (Замість газу іноді використовується пружина, однак, даний тип акумуляторів, як і вантажний, не набули великого поширення, вони використовуються в спеціальних випадках і докладно на них зупинятися Не будемо). Так як гази розчиняються в рідинах, для поділу цих середовищ застосовують каучук. Склад даного матеріалу може змінюватися в залежності від середовища і умов використання. Як газу мається на увазі, в основному, азот і ніколи - вибухонебезпечні гази, такі, як кисень.
За конструктивним виконанням акумулятори ділять на три типи:
- балонні гідроакумулятори;
- поршневі гідроакумулятори;
- мембранні гідроакумулятори.
Розглянемо кожен з типів більш докладно:
Балонний гідроакумулятор - найпоширеніший тип акумулятора на середня витрата в гідроприводах швидкої дії. Як роздільник середовища використовується гумовий балон. Спочатку балон знаходиться під тиском газу. Рідинна порожнину з'єднана з системою. При збільшенні тиску в системі, балон стискається, вбираючи в акумулятор деяка кількість рідини. При зменшенні тиску стиснений газ витісняє рідина назад в систему. Встановлюються зазвичай вертикально або горизонтально. Порожнина рідини повинна знаходитися знизу. Працювати можуть в діапазоні температури від -50 ° С до + 150 ° С. Каучуковий балон у міру зносу може бути замінений на новий.
Крім накопичення енергії, балонні гідроакумулятори виконують ще ряд інших функцій:
- харчування системи при аварійній ситуації
- урівноваження сил
- компенсація витоків рідини
- компенсація обсягу
- гасіння гідроударів
- підвіска транспортного засобу
- демпфірування пульсацій
Поршневий гідроакумулятор - простота конструкції забезпечує йому порівняно невелику вартість в порівнянні з можливістю працювати на великих обсягах (до 600 літрів). Принцип роботи такий же, як і у балонного, з тією лише різницею, що в якості розділової середовища використовується металевий поршень. Від матеріалу ущільнень в поршні залежить середовище та температура, з якою сумісні акумулятори. У зв'язку зі своїми особливостями, поршневий акумулятор має свої переваги, порівняно з іншими. Ось деякі з них:
- широкий асортимент виробів: від 0.1 до 1200 л номінального обсягу;
- високе співвідношення між тиском зарядки газу і максимальним робочим тиском рідини;
- економічне рішення використання газових резервних балонів для систем з низькою різницею тисків;
- можливі низькі швидкості потоку. Обмеження: максимальна швидкість поршня;
- економія потужності;
- високий рівень ефективності гідравлічної установки;
- відсутність виникнення раптового падіння тиску газу при зносі ущільнень;
- компактність;
- контроль об'єму рідини по всій довжині ходу поршня, наприклад, за допомогою електричного кінцевого вимикача.
Мембранний акумулятор - з огляду на свої невеликі розміри, використовується найчастіше там, потрібно моментальне вивільнення енергії при невеликих розмірах (наприклад, верстати або мобільна техніка). Діапазон місткості робочої рідини варіюється від 0,75 до 4 літрів. Принцип роботи схожий з поршневим акумулятором, тільки як роздільник середовищ застосовується каучукова мембрана. Розрізняють два типи мембранних акумуляторів: зі звареним і розбірним корпусом. У звареної конструкції мембрана запрессована в кільцевої паз всередині корпусу, а спеціальна технологія забезпечує мінімальний нагрів щоб уникнути пошкоджень мембрани при зварюванні. У цьому полягає відмінність від розбірний мембрани, де верхня і нижня частини корпусу з'єднані за допомогою різьблення. Такий пристрій дозволяє замінювати мембрану, не змінюючи корпус. Допустима робоча температура від -10 ° С до + 80 ° С.
У процесі використання гідравлічних систем було розроблено багато додаткових пристроїв для більш зручного використання і обслуговування гідроакумуляторів. Наприклад, запобіжні і вимикають блоки, які монтуються між акумулятором і робочої лінією для запобігання його від перевантаження, його відключення і розрядки (застосовують ручне і електричне управління). Безпосередньо, для заправки азотом акумулятора, з'явилися зарядні пристрої. Їх можна поділити на два види по конструктивному і принципового виконання: переливного типу і вакуумної перекачування. Перший вид являє собою перепускний або редукційний клапан з манометром, який підключається до газової порожнини акумулятора і балона з азотом. Заправка відбувається за принципом перетікання з області високого тиску (азотний балон) в область низького (акумулятор). Другий вид є більш складним пристроєм, зазвичай складається з гідравлічної станції, вакуумного насоса і з повністю автоматизованим управлінням. Перекачує азот шляхом вакуумної відкачки з азотного балона і наповнення газової порожнини акумулятора. Перед переливним типом має ту перевагу, що може повністю викачати газ з азотного балона і має можливість працювати з великими тисками. Слід зазначити, що у кожного виробника свої під'єднання до газової порожнини, тому, якщо на підприємстві встановлено відразу кілька різних видів, необхідно мати в наявності різні перехідники. На даний момент, акумулятор встановлений в середньому на двох з трьох гідравлічних систем. Слід пам'ятати, що, так як гідроакумулятор - це пристрій, що працює під тиском, вона повинна мати сертифікат з безпеки тієї країни, в якій застосовується. Це стосується також і запірно-запобіжних блоків. Адже часто тільки дотримуючись правил безпеки і правильні умови експлуатації можна домогтися продуктивного, безперебійного і довготривалого перебігу робочого процесу.