Хидравлични акумулатори

ХидравликаСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 1, 2012

ПОДОБНИ СТАТИИ

Хидравличните акумулатори намират широко приложение в различни отрасли на промишлеността, както и във водоснабдителните и отоплителните системи. Те са неизменна част от повечето хидравлични съоръжения. Използват се за съхраняване на енергия, захранване на изпитвателни стендове, компенсиране на обемно разширяване, компенсиране на маслени течове, поддържане на константно налягане, изравняване пулсациите на помпи, демпфериране на хидравлични удари и други.

 Обикновено, в зависимост от начина на акумулиране на енергия, хидроакумулаторите се подразделят основно на две групи - механични и пневматични хидроакумулатори. Механичните акумулатори за момента намират по-ограничено приложение, тъй като се характеризират със сравнително големи размери и ниски нива на налягането в системата. Принципът им на работа се основава на използването на енергията на навита пружина или издигащ се товар.

Пневматичните акумулатори, от своя страна, работят на принципа на сгъстен въздух, като при неголеми размери осигуряват достатъчно енергоемкост. Те се явяват и по-разпространеният вид. Обикновено се подразделят на три подгрупи - балони, бутални и мембранни хидроакумулатори.

Балонни хидроакумулатори
Балонните хидроакумулатори конструктивно най-често представляват цилиндрични съдове, със заварен или кован корпус. В корпуса е разположен гъвкав балон, разделящ газовата и течната среда. Балонът обикновено е от еластичен материал и е запълнен с газ. В зависимост от количеството течност, постъпваща в акумулатора, балонът се свива, а течността запълва вътрешността на хидроакумулатора. При ниски налягания в системата, с оглед да се предпази балонът от екструзия в присъединителния отвор за работната течност, обикновено се използва клапанно устройство.

Балонните хидроакумулатори се характеризират с бърза реакция, максималното съотношение на компресиране на газа обикновено е около 4:1, а максималният дебит до около 15 литра в секунда, макар че не са изключение и акумулаторите с дебит и до 38 литра в секунда. Тези акумулатори се характеризират и с добра поносимост по отношение на наличието замърсявания в течността.

Бутални хидроакумулатори
При буталните хидроакумулатори газовата и течната среда са разделени от подвижно бутало, най-често метално. Буталото е разположено в цилиндър с фино обработена вътрешна повърхност. За постигане на добра херметизация на буталото се използват еластични уплътнители, О-пръстени или маншети.

Този вид хидроакумулатори се използват при необходимост от големи обеми, обикновено до около 2500 литра. Максимално работно налягане обикновено е до около 1200 bar.

В хидравличните системи буталните акумулатори намират приложение предимно като енергиен колектор при системи с пулсации; за поддържане на постоянно налягане, при наличие на утечки; при промяна на обема в резултат на температурни разлики; при различно потребление в хидравличната система. Могат да се използват и като енергиен резерв в случай на критична необходимост, за гасене на пулсациите, като регенератор на енергия и други. Могат да бъдат използвани и при работа с различни флуиди.
Съотношението на компресирането на газа при буталните хидроакумулатори достига 10:1, а дебитът до около 215 литра в секунда. По отношение на монтажа, те могат да бъдат монтирани както в хоризонтално, така и във вертикално положение. Добре е да се има предвид обаче, че изискват висока степен на чистота на флуида и се характеризират с по-дълъг период за реакция, особено при ниски налягания. Това се обяснява със статичното триене на уплътнението на буталото, което трябва да бъде преодоляно.

Мембранни хидроакумулатори
Третият тип хидроакумулатори са мембранните. Те са и сред най-често използваните в практиката. Конструктивно представляват затворени съдове, в които е вградена еластична мембрана, която разделя вътрешното пространство на акумулатора на газова секция и секция запълнена с течност.

Мембраната се явява един от основните елементи на този вид хидроакумулатори. Тя пряко влияе върху надеждността и качеството му на работа, както и на правилното му функциониране и безпроблемна експлоатация.

Самата мембрана може да бъде с различна форма – бленда, цилиндър и др., но принципът на действие е един и същ. Чрез изменение на формата и положението на мембраната и, съответно, промяна на обема на двете части на акумулатора се компенсират хидравличните удари.

Обикновено видът на мембраната се определя в зависимост от предназначението на акумулатора. Сред основните критерии при избора са допустимата експлоатационна температура на мембраната и динамичната й еластичност. Сред изискванията към мембраните е и те да запазват своята еластичност в продължение на дълъг период от време в условия на висока периодичност на натоварването. Важен показател за мембраните се явява и техният размер. Ако се използва мембрана с неподходящ размер, това може да е предпоставка за нейното повреждане. Добре е да се има предвид, че при монтаж се препоръчва тестване на работоспособността на системата в случай на екстремно натоварване.

Една от причините този вид хидроакумулатори да са сред най-често използваните е, че повечето от тях дават възможност при повреда на мембраната тя да бъде заменена.

Използвани материали за мембраната
Мембраните използвани в хидравличните акумулатори могат да бъдат изработени от различни материали. Добре е да се има предвид обаче, че дългият срок на експлоатация и надеждността на системата до голяма степен се определят от вида на материала, от който е направена мембраната. Видът на използвания материал се определя преди всичко от условията на експлоатация, вида на флуида, неговата температура. Съответно, основните параметри, които влияят при избора на тип и материал за мембраната, са: температурен диапазон на мембраната, санитарно-хигиенни изисквания, динамика на работа на системата, устойчивост към дифузията на вода, срок на експлоатация. Естествено, универсален материал няма. Сред най-често използваните материали за изработка на мембраната се явяват различните видове каучук - естествен, бутилов, етилен-пропилен-диенов каучук (EPDM) и други.
 Качествата на естествения каучук до голяма степен зависят от процентното съдържание на нежелани примеси, чието отстраняване е сравнително сложно. Различните видове изкуствен каучук се получават от смесването на няколко различни компонента. Съответно, процентното съотношение на компонентите влияе на здравината, температурната устойчивост, еластичността и механичната устойчивост на мембраната.

Съвременни тенденции при хидравличните акумулатори
Според специалисти, съвременните тенденции при производството на хидравлични акумулатори са насочени в няколко основни направления. Сред тях са засилването на ролята на иновациите, стесняване на производството и по-високата му специализираност към производството на конкретни продукти, както и използването на строги норми по отношение на качеството.

Ролята на иновациите е свързана предимно с все по-голямото усъвършенстване на технологията с оглед на непрекъснатото повишаване на изискванията към хидроакумулаторите. Тук се включват и повишаването на антикорозионните свойства, постигано за сметка на използването на специални покрития, както и качествата на материалите, използвани за производството на мембраните и др.

Високото качество на хидроакумулаторите е от особена важност с оглед на факта, че те са съдове, работещи под налягане.

Основни приложенияна хидроакумулаторите
Както вече споменахме, хидроакмулаторите намират широко приложение в различни индустриални области. С тях може да се постигне икономия на енергия. Например, при неравномерност на дебита, подаван към хидравличните двигатели, в машини с бърз и бавен ход или с паузи в работния цикъл, помпата трябва да бъде оразмерена за получаване на максимално необходимия дебит. Включването на акумулатор в системата би позволило дебитът на помпата да се намали до една средна стойност и с това да спадне консумацията на енергия. С използването на хидроакумулатори се постига и по-голяма сигурност при аварийни ситуации. Например, при евентуално отпадане на помпата, хидроакумулаторът би осигурил работа на системата още известно време чрез подаване на хидравлична енергия към хидравличните двигатели. Също така, може да се повиши бързодействието. Например, при наличие на акумулатор, обемът течност в него може да се отдаде обратно в системата за много кратко време и да се извършат движения с големи скорости. Хидроакумулаторите допринасят и за намаляване на пулсациите на налягането в хидросистемите, както и за предотвратяване на ударното повишение на налягането при рязка промяна на скоростта и съпротивителната сила на хидравличните двигатели.

Изисквания към поддръжката на акумулаторите
За осигуряване на безпроблемна работа на хидроакумулаторите и достигането на дълъг експлоатационен срок специалистите съветват да се обърне сериозно внимание на тяхната поддръжка. Например, при зареждането на акумулатора с азот, ако това е акумулатор балонен или мембранен тип, е препоръчително зареждането да се случва много бавно, тъй като бързото навлизане на азота може да доведе до повреди в елементи на акумулатора. Същото правило важи и при презареждането на акумулаторите. По отношение на презареждането е добре да се има предвид, че липсата на такова, особено при балонния тип акумулатори, може да доведе до нарушаване на работата им.

Top