Поршневой аккумулятор что это такое

Устройство и принцип работы гидроаккумулятора

Гидроаккумулятор — сосуд, предназначенный для накопления объема жидкости, находящейся под давлением, и передачи ее в гидравлическую систему.

Гидроаккумулятор позволяет накопить гидравлическую энергию и, при необходимости, отдать ее в систему.

Функции гидроаккумулятора

Основными функциями гидроаккумуляторов являются:

• Накоплении гидравлической энергии
• Накопление рабочей жидкости
• Демпфирование механических и гидравлических ударов
• Снижение пульсаций
• Компенсация утечек
• Компенсация увеличения объема жидкости
• Поддержание давления в системе

Принцип работы гидроаккумулятора

Основной задачей гидроаккумулятора является накопление энергии жидкости, значит он должен вмещать некоторый объем жидкости и содержать какой-либо механизм накопления энергии. Рассмотрим несколько возможных вариантов накопления энергии: груз поднятый на высоту обладает потенциальной энергией, так же как сжатая пружина или сжатый газ. Эти механизмы используются для накопления энергии.

Жидкость, поступая в полость аккумулятора, передает энергию устройству накопления — поднимает груз, сжимает пружину или газ. При необходимости накопленная энергия используется для подачи жидкости под давлением из аккумулятора в систему.

Виды гидроаккумуляторов

Различают несколько видов гидроаккумуляторов:

• грузовые
• пружинные
• гидропневматические
  • баллоные
  • мембренные
  • поршневые

Устройство грузового гидроаккуммулятора

В грузовых гидроаккумуляторах, на жидкость действует нагрузка вызванная силой тяжести. При зарядке такого аккумулятора жидкость поступает под поршень 1 на котором установлен груз 2, при поступлении жидкости поршень вместе с грузом поднимается. При разрядке груз давит на поршень, которые передает энергию жидкости 3 под давлением, истекающей из гидроаккумулятора.

Расчет давления в грузовом гидроаккуммуляторе

В грузовом гидроаккумуляторе давление жидкости прямо пропорционально массе давящего груза и обратно пропорционально площади поршня.

Давление будет постоянным независимо от объема оставшейся жидкости, так как оно определяется только массой груза и площадью поршня.

Устройство пружинного гидроаккуммулятора

При зарядке пружинного гидроаккумялятора вместо поднятия груза поршень 1 сжимает пружину 2. При разрядке пружина, разжимаясь, передает накопленную энергию воздействуя на поршень, который в свою очередь давит на жидкость 3.

Расчет давления в пружинном гидроаккуммуляторе

В пружинном гидроаккумуляторе давление жидкости зависит от жесткости и величины перемещения пружины.

Давление в аккумуляторе будет уменьшаться по мере уменьшения объема жидкости в аккумуляторе, так как усилие пружины зависит от величины сжатия.

Гидропневматические аккумуляторы

Наибольшее распространение в технике получили гидропневматические аккумуляторы, которых механическая пружина заменена запертым объемом с газа.

Различают гидропневматические аккумуляторы с разделителем и без него.

Гидропневиоаккумуляторы без разделителя используются редко, т.к. при больших величинах давления аккумулирующим газом будет насыщаться рабочая жидкость, что в гидравлике нежелательно. В качестве разделительных элементов используются, поршни, баллоны и мембраны. Ознакомимся с конструкцией самых распространенных пневмогидравлических аккумуляторов.

Баллонный пневмогидроаккумулятор

В аккумуляторах этого типа, газ, находится в баллоне 1, который расположен в корпусе 2. Для заправки гидропневмоаккумулятора газом предназначен зарядный вентиль 3. Клапан 4 ограничивает расширение баллона при отсутствии в полости жидкости под давлением. Подвод рабочей жидкости осуществляется через канал 5.

Баллоные аккумуляторы рекомендуется устанавливать вертикально, хотя в некоторых случая допустимо и горизонтальное расположение.

Мембранный гидропневмоаккумулятор

В качестве разделителя сред в аккумуляторе может использоваться упругая мембрана.

Основными элементами мембранного гидроаккумулятора являются корпус 1, мембрана 2, зарядный вентиль 3, канал для подвода жидкости 4.

Поршневой гидроаккумулятор

В поршневом гидравлическом аккумуляторе на поршень с одной стороны действует давление сжатого газа с другой — давление жидкости.

Поршневой аккумулятор состоит из корпуса 1, в котором расположен поршень 2 с уплотнениями 3, обеспечивающими герметичное разделение газа и жидкости. Зарядка гидропневмоаккумулятора газом осуществляется через заправочный вентиль 4, подвод жидкость — через канал 5.

Схема для расчета поршневого гидроаккумулятора показана на следующем рисунке.

Давление жидкости в аккумуляторе будет зависеть от объема заполненного жидкостью, причем зависимость будет нелинейная, что объясняется процессом сжатия газа.

Источник

Основные типы гидроаккумуляторов

Основные типы гидроаккумуляторов

Условия жизни побуждают нас к постоянному совершенствованию наших знаний и навыков. Не стали исключениями и технологии производства с автоматизацией производственных процессов. С течением времени механические шестерни стали слишком громоздкими, а цепи – тяжеловесными; силы трения маховиков и валов стали недопустимо велики. Требовалось создание привода, способного выполнять все возложенные на него нагрузки, будучи в тоже время компактным и простым в монтаже и эксплуатации. Такой системой передачи энергии стал гидропривод.

В качестве рабочей жидкости была практически несжимаемая среда — минеральное масло. Для создания необходимого давления был разработан ряд насосов, приводимых в движение двигателями, которые, по своему разнообразию типов, справлялись с различными задачами в различных условиях эксплуатации. Понадобились устройства, которые бы распределяли жидкость по разные направлениям и линиям, изменяя скорость движения жидкости и её давление в системе. Так появились распределители и клапаны. В роли самих исполнительных механизмов были разработаны гидроцилиндры (для линейного перемещения) и гидромоторы (поступательно-вращательные действия).

Учитывая, что механические процессы всё равно в некоторой степени присутствуют, в гидравлической системе образуется продукт трения и износа, пыль и осадок. Для решения этой проблемой были внедрены специально разработанные фильтры, которые очищали рабочую жидкость от различных механических примесей для стабильной и продолжительной работы всех компонентов системы. В качестве линий соединений всех этих устройств используются рукава высокого давления (РВД), представляющие собой резиновые шланги с металлическим сетчатым каркасом внутри, которые могут быть протянуты на довольно значительные расстояния, что является одним из основных достоинств гидравлики. Кроме того, появилось еще крайне важное и полезное устройство, способное накапливать энергию жидкости, когда энергия избыточна, и отдавать, когда она необходима. Оно получило название гидравлический аккумулятор, или гидроаккумулятор.

Из самого названия, состоящего из двух частей: гидра (жидкость) и аккумулятор — видно, что данное устройство аккумулирует (накапливает) жидкость под давлением, и это является его основной, но не единственной функцией. Кроме вышеупомянутого названия, их иногда называют пневмогидроаккумуляторами. Происходит так потому, что для большей эффективности и уравнивания давлений жидкость в аккумуляторе подвергается давлению сжатого газа (Вместо газа иногда используется пружина, однако, данный тип аккумуляторов, как и грузовой, не получили большого распространения, они используются в специальных случаях и подробно на них останавливаться не будем). Так как газы растворимы в жидкостях, для разделения этих сред применяют каучук. Состав данного материала может меняться в зависимости от среды и условий использования. В качестве газа подразумевается, в основном, азот и никогда — взрывоопасные газы, такие, как кислород.

По конструктивному исполнению аккумуляторы делят на три типа:

• баллонные гидроаккумуляторы;
• поршневые гидроаккумуляторы;
• мембранные гидроаккумуляторы.

Рассмотрим каждый из типов более подробно:

Баллонный гидроаккумулятор — самый распространенный тип аккумулятора на средний расход в гидроприводах быстрого действия. В качестве разделителя среды используется резиновый баллон. Изначально баллон находится под давлением газа. Жидкостная полость соединена с системой. При увеличении давления в системе, баллон сжимается, вбирая в аккумулятор некоторое количество жидкости. При уменьшении давления сжатый газ вытесняет жидкость обратно в систему. Устанавливаются обычно вертикально или горизонтально. Полость жидкости должна находиться снизу. Работать могут в диапазоне температуры от -50°С до + 150°С. Каучуковый баллон по мере износа может быть заменен на новый.

Кроме накопления энергии, баллонные гидроаккумуляторы выполняют ещё ряд других функций:

• питание системы при аварийной ситуации
• уравновешивание сил
• компенсация утечек жидкости
• компенсация объема
• гашение гидроударов
• подвеска транспортного средства
• демпфирование пульсаций

Поршневой гидроаккумулятор — простота конструкции обеспечивает ему сравнительно небольшую стоимость по сравнению с возможностью работать на больших объёмах (до 600 литров). Принцип работы такой же, как и у баллонного, с той лишь разницей, что в качестве разделительной среды используется металлический поршень. От материала уплотнений в поршне зависит среда и температура, с которой совместимы аккумуляторы. В связи со своими особенностями, поршневой аккумулятор имеет свои преимущества, по сравнению с остальными. Вот некоторые из них:

• широкий ассортимент изделий: от 0.1 до 1200 л номинального объема;
• высокое соотношение между давлением зарядки газа и максимальным рабочим давлением жидкости;
• экономичное решение использования газовых резервных баллонов для систем с низкой разницей давлений;
• возможны низкие скорости потока. Ограничение: максимальная скорость поршня;
• экономия мощности;
• высокий уровень эффективности гидравлической установки;
• отсутствие возникновения внезапного падения давления газа при износе уплотнений;
• компактность;
• контроль объема жидкости по всей длине хода поршня, например, с помощью электрического конечного выключателя.

Мембранный аккумулятор — ввиду своих небольших размеров, используется чаще всего там, требуется моментальное высвобождение энергии при небольших размерах (например, станки или мобильная техника). Диапазон вместимости рабочей жидкости варьируется от 0,75 до 4 литров. Принцип работы схож с поршневым аккумулятором, только в качестве разделителя сред применяется каучуковая мембрана. Различают два типа мембранных аккумуляторов: со сварным и разборным корпусом. В сварной конструкции мембрана запрессована в кольцевой паз внутри корпуса, а специальная технология обеспечивает минимальный нагрев во избежание повреждений мембраны при сварке. В этом заключается отличие от разборной мембраны, где верхняя и нижняя части корпуса соединены посредством резьбы. Такое устройство позволяет заменять мембрану, не меняя корпус. Допустимая рабочая температура от -10°С до +80°С.

В процессе использования гидравлических систем было разработано много дополнительных устройств для более удобного использования и обслуживания гидроаккумуляторов. Например, предохранительные и выключающие блоки, которые монтируются между аккумулятором и рабочей линией для предохранения его от перегрузки, его отключения и разрядки (применяют ручное и электрическое управление). Непосредственно, для заправки азотом аккумулятора, появились зарядные устройства. Их можно поделить на два вида по конструктивному и принципиальному исполнению: переливного типа и вакуумной перекачки. Первый вид представляет собой перепускной или редукционный клапан с манометром, который подключается к газовой полости аккумулятора и баллону с азотом. Заправка происходит по принципу перетекания из области высокого давления (азотный баллон) в область низкого (аккумулятор). Второй вид является более сложным устройством, обычно состоящим из гидравлической станции, вакуумного насоса и с полностью автоматизированным управлением. Перекачивает азот путем вакуумной откачки из азотного баллона и наполнения газовой полости аккумулятора. Перед переливным типом имеет то преимущество, что может полностью выкачать газ из азотного баллона и имеет возможность работать с большими давлениями. Следует отметить, что у каждого производителя свои подсоединения к газовой полости, поэтому, если на предприятии установлено сразу несколько разных видов, необходимо иметь в наличии различные переходники. В настоящий момент, аккумулятор установлен в среднем на двух из трёх гидравлических систем. Следует помнить, что, так как гидроаккумулятор — это устройство, работающее под давлением, оно обязано иметь сертификат по безопасности той страны, в которой применяется. Это касается также и запорно-предохранительных блоков. Ведь зачастую только соблюдая правила безопасности и правильные условия эксплуатации можно добиться продуктивного, бесперебойного и долговременного протекания рабочего процесса.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Поршневой аккумулятор

Поршневые аккумуляторы обладают недостатком, связанным с наличием трения поршня о цилиндр и потерей энергии. Этот недостаток полностью устранен в мембранных и баллонных аккумуляторах. Сопротивление диафрагмы или баллона у них мало, и практически такие гидроаккумуляторы можно считать безынерционными. Поршневые аккумуляторы всегда бывают в форме цилиндра, а мембранные и баллонные наиболее целесообразно выполнять в виде сферы. Аккумуляторы сферической формы отличаются компактностью и малым весом. Это обусловлено особенностями сферических форме поверхность сферы при том же объеме меньше, чем у других форм, а напряжение в стенках под действием давления в два раза меньше, чем в стенках цилиндра того же диаметра. [1]

Поршневые аккумуляторы имеют относительно сложную конструкцию и большие габаритные размеры и применяются при работе на эмульсии и минеральном масле. [3]

Поршневые аккумуляторы целесообразно использовать при относительно малых рабочих объемах и высоком давлении жидкости. [5]

Поршневой аккумулятор позволяет выдавливать трубчатую заготовку 2 с высокой скоростью. [7]

Поршневые аккумуляторы имеют недостаток, обусловленный наличием трения поршня о цилиндр. В результате до 15 % аккумулируемой энергии теряется на преодоление этих сил трения. К тому же, поршневые Пневмогидроаккумуляторы достаточно инерционны. [9]

Поршневые аккумуляторы всегда имеют форму цилиндра, а мембранные и баллонные чаще делают округлой формы или в виде сферы. Аккумуляторы сферической формы отличаются компактностью и малым весом. Это обусловлено особенностями сферических форм: поверхность сферы при том же объеме меньше, чем у других форм, а напряжения, возникающие в стенках под действием давления, в два раза меньше, чем в стенках цилиндра того же диаметра. [10]

Поршневые аккумуляторы имеют такие существенные недостатки, как трение поршня, неполная герметичность, которые особенно проявляются при эксплуатации в условиях низких температур. Эти недостатки устранены в аккумуляторах с разделением сред в виде резиновых диафрагм. [11]

Грузовой поршневой аккумулятор работает следующим образом. Поршень, на котором подвешивается большой груз, давит на воду в цилиндре, в котором создается запас воды высокого давления. Такие аккумуляторы громоздки, дороги в эксплуатации и в настоящее время почти не применяются. [13]

Пневматический поршневой аккумулятор отличается от грузового тем, что у него действие груза на плунжер гидравлического цилиндра заменено усилием поршня пневматического цилиндра. К недостаткам этого аккумулятора, ограничивающим его применение, относятся наличие подвижных элементов, манжетных уплотнений и громоздкость установки, вызванная применением сжатого воздуха небольших давлений. [14]

Источник