Пневмоаккумулятор принцип работы

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.

Пневмоаккумулятор принцип работы

Автор: инж. Мариан Гавлик
Одним из основных узлов гидропривода современных машин являются пневмогидроаккумуляторы. Их используют в качестве основных, дополнительных и аварийных источников энергии, обеспечивающих надежность и долговечность работы гидропривода, снижение требуемой мощности насосного узла, рекуперацию мощности в машинах цикличного действия, уменьшение размеров и стоимости элементов гидросистемы, повышение КПД и др. Проблемам углубленного изучения рабочих процессов, разработкой уточненных методик расчета и проектирования, совершенствованию производства и серийным выпуском всей востребованной номенклатуры гидроаккумуляторов и занимаются уже более 40 лет специалисты и ученые немецкой компании HYDAC.

Из всех видов самыми распространенными являются пневмогидроаккумуляторы, которые используют в качестве источников энергии, для демпфирования колебаний давления и компенсации пиковых расходов рабочей жидкости, для гидравлической разгрузки насосов, компенсации утечек при выдержке под давлением, в энергосберегающих системах рекуперативного типа и т.п. Традиционно ведущими странами, в которых разработкой и изготовлением пневмогидроаккумуляторов занимаются свыше 40 фирм (в каждой), являются США и Германия.
Все работы, проводимые по пневмогидроаккумуляторам (в дальнейшем – ПГА), можно объединить в два основных направления. Работы первого направления посвящены повышению энергетической эффективности ПГА за счет детального изучения и совершенствования его рабочего процесса, максимального использования конструктивных параметров, разработки газовых накопителей энергии новых типов и более глубокого использования их физических свойств. Цель второго направления — совершенствование конструкции ПГА и его элементов, повышение надежности, улучшение технологических и эксплуатационных качеств, снижение материалоемкости ПГА.
Рис .1. Классификация ПГА:

В имеющихся классификациях ПГА не отражены отмеченные направления их развития и разнообразие принципиальных решений по определяющим признакам. Классификация ПГА, представленная на рис. 1, восполняет этот пробел.
В качестве основных определяющих признаков приняты тип газовой полости и тип разделителя сред.

Из всего возможного многообразия пневмогидроаккумуляторов компания HYDAC производит следующие типы:

  • баллонные гидроаккумуляторы;
  • поршневые гидроаккумуляторы;
  • мембранные гидроаккумуляторы;
  • жидкостные амортизаторы;
  • демпферы гидроударов;
  • стабилизаторы всасывания;
  • шумопогасители;
  • предохранительные блоки;
  • инструменты для зарядки и контроля;
  • элементы крепления;
  • устройства для заправки азотом;
  • аккумуляторные станции;

Пневмогидроаккумуляторы HYDAC применяются тогда, когда необходимо: накопление гидроэнергии, питание энергией исследовательских стендов, компенсация тепловых расширений жидкостей, компенсация гидравлических утечек рабочей жидкости, поддерживание постоянного давления, компенсация влияния температуры, компенсация пульсации насосов, гашение гидроударов, шумопоглощение, разделение жидкостей, компенсация нагрузок.
Более подробную информацию о расчетах, производстве и поставке пневмогидроаккумуляторов можно найти в наших проспектах на русском языке, доступных в любом представительстве компании HYDAC.

В состав группы серийно выпускаемых компанией HYDAC пневмогидроаккумуляторов входят следующие основные типы:

баллонные пневмогидроаккумуляторы:

поршневые пневмогидроаккумуляторы, тип SK:

мембранные пневмогидроаккумуляторы, SBO, (в том числе: SBO…-…A6, SBO…-…E):

баллонные в сборе с блоком предохранительных клапанов AccuSet SB:

гидравлические демпферы типа SD…

Все поршневые насосы типа осевых и радиальных поршневых насосов, лопасти которых создают шум и вибрации, а также колебания давления, являются источниками вибраций и шумов. Шумы и вибрации не только производятся и передаются насосами, но они – также источник механических колебаний и колебаний, вызванных жидкими пульсациями, которые усилятся и передаются элементам конструкции машины или оборудования. Решение вопроса путем использования гибких шлангов и покрытий не может решить в большинстве случаев возникающие проблемы, а применение гидравлических демпферов предотвращают передачу шумов и вибраций от гидромашин к общей конструкции.
Пневмогидроаккумуляторы производят в отделении 2 фирмы «Hydac Technology», расположенной в городе Sulzbach/Saar на юге Германии.
Компания «Hydac Technology» – единственный в мире изготовитель всех типоразмеров пневмогидроаккумуляторов – баллонных, поршневых, мембранных и гидравлических демпферов – предлагает не только самую обширную программу их изготовления, но и для каждого случая гарантирует оптимальное техническое решение в виде единичных элементов или комплектных систем.

Огромный производственный опыт компании в освоении, исследованиях, изготовлении и обслуживании гидроаккумуляторов позволил создать современные изделия, представляющие неотъемлемый узел в любом гидравлическом приводе машины, агрегата, оборудования, без которого порой невозможно себе даже представить безопасную эксплуатацию этого оборудования. От того, насколько надежен и долговечен гидроаккумулятор (пневмогидроаккумулятор), напрямую зависит жизнь людей, работающих на самых сложных современных производствах.

Производственный процесс изготовления гидроаккумуляторов организован таким образом, что на каждой операции обработки и сборки обеспечивается 100% контроль качества. Результаты проверки фиксируются соответствующим документом и на протяжении 10 лет все сведения об особенностях того или иного изделия сохраняются в бумажном и электронном виде.

Большая часть технологического процесса производства пневмогидроаккумуляторов (гидроаккумуляторов), особенно небольшого размера, до 5 литров, выполняется на автоматических линиях с широким применением сварочных и сборочных роботов и приборов автоматического контроля качества сварного шва.

На рис. 3 представлена технологическая линия компании «Hydac Technology» для проверки сварных швов корпусов пневмогидроаккумуляторов. Высокое качество, надежность и долговечность – основное условие не только для разработчика, но и для изготовителя пневмогидроаккумуляторов.
Рис. 3. Линия для ультразвуковой проверки сварных швов корпусов пневмогидроаккумуляторов:

Испытательные стенды для проверки собранных пневмогидроаккумуляторов позволяют одновременно проводить испытания 25-30 готовых изделий. Испытания ПГА на давление 1,5 от номинального производятся в специальном помещении, где в период подачи давления и непосредственно самого испытания нет операторов. Процесс управления и наблюдение за испытаниями производится с пульта управления с помощью специальных мониторов, расположенных в соседнем безопасном помещении.

Самые крупные пневмогидроаккумуляторы, предназначенные для судовых гидравлических механизмов, имеют габаритные размеры в длину свыше 4 м, испытываются на специальном стапеле. Эти гидроаккумуляторы закачиваются рабочей жидкости и испытываются требуемым давлением от передвижного насосного испытательного агрегата.
В процессе производства пневмогидроаккумуляторов и на последней стадии их изготовления действующим технологическим процессом обеспечивается 100% контроль качества.

Сборка пневмогидроаккумулятора выполняется в автоматическом режиме на технологической линии. Основным технологическим оборудованием этой линии является роботы-манипуляторы, которые выполняет весь процесс сборки в заданном технологическом режиме в условиях идеальных для сборки сосуда, работающего под давлением газа.

Высокое качество сборки и условия последующей проверки качества позволяют обеспечить долговечность и надежность пневмогидроаккумуляторов, выпускаемых компанией «Hydac Technology» при любых применениях этой продукции.

Для сборки пневмогидроаккумуляторов все изделия, применяемые как комплектующие, имеют сертификат соответствия международным стандартам или проходят полный цикл испытаний на фирме. Так, одним из таких элементов является мембрана или баллон из специальной высокопрочной маслобензостойкой резины типа NBR. Для различных условий эксплуатации пневмогидроаккумуляторов выбирается соответствующий материал для изготовления баллона или мембраны, в том числе, для холодного климата применяется специальная резина NBR 21, успешно работающая при температуре от –50С до +80С.

В связи с очень широким применением пневмогидроаккумуляторов в различной технике в фирме «Hydac Technology» организовано производство изделий с самыми широкими параметрами, определяемыми при заказе путем расчетного подбора, и последующего изготовления на основе модульного принципа конструирования.

В технической документации на русском языке приведена подробная методика расчета и подбора нужных параметров пневмогидроаккумуляторов применительно к требуемой технике, а разработчикам пневмогидроаккумуляторов предлагается компьютерная программа расчетного подбора компонентов изделия.

Особого внимания заслуживают гидроаккумуляторные станции, широко используемые на производственном технологическом оборудовании, имеющем непрерывный цикл работы. Это производственное оборудование металлургических комбинатов, машины бумагопроизводящих производств и другие.

Гидроаккумуляторные станции – это довольно сложные гидравлические агрегаты из-за их оснащения многочисленной клапанной аппаратурой, регулирующей и предохраняющей от возможных критических производственных ситуаций. Без этого оборудования в современном гидроприводе достаточно сложно обеспечить безопасные условия работы в аварийных ситуациях, при отключении электроэнергии, остановке дизельного привода или локальной аварийной остановке отдельных машин.

На рисунке представлены гидравлические гидроаккумуляторные станции различного назначения.

Для проведения работ по техническому обслуживанию и контроля рабочего состояния пневмогидроаккумуляторов HYDAC производит устройства для заправки азотом и контроля

Устойчивый и стабильный интерес к продукции компании HYDAC во всем мире был бы невозможен без постоянного совершенствования конструкций выпускаемых гидроаппаратов, без проведения научно-исследовательской деятельности, постоянных проверок и разнообразных испытаний на собственной производственно-испытательной базе.

Каждая вновь создаваемая конструкция проходит многочисленные проверки и испытывается в различных условиях окружающей среды для полной уверенности в ее пригодности и соответствии требованиям заказчиков.

Наиболее пристальное внимание оказывают руководители фирмы HYDAC проведению научно-исследовательских работ и всесторонним испытаниям на собственной лабораторной и испытательной базах.

На приводимых рисунках представлены виды исследовательско-испытательной лаборатории для проверок параметров пневмогидроаккумуляторов. Также представлена лаборатория исследования и испытаний применяемых и создаваемых резино-технических изделий для пневмогидроаккумуляторов и испытание ПГА на морозоустойчивость в специальной камере холода.

Все, что создается в компании HYDAC в области гидропривода, объединено единой технологией управления жидкостью. Везде, где требуются технические знания взаимосвязи техники жидкости с электроникой, Вы можете встретить компанию HYDAC. Насчитывая во всем мире более 5000 специалистов, более 40 представительств и около 700 торговых партнеров, мы своими техническими решениями, поставками и сервисом находимся всегда рядом с нашими клиентами.

Поддерживайте контакты с компанией HYDAC и наши сотрудники всегда помогут Вам, используйте их знания и способности. Вместе с Вами они способны всегда найти оптимальное решение поставленных задач.

Пневмогидроаккумуляторы: назначение, устройство и принцип действия

Пневмогидроаккумулятор – это промышленный гидроаккумулятор для накапливания энергии в котором происходит взаимодействие гидравлической жидкости и инертного газа.

Рассматривая любую гидравлическую систему, используемую в качестве передачи механической энергии, приходится сталкиваться с различными компонентами. Широкая линейка гидравлического оборудования, начиная от насоса – источника энергии гидросистемы до исполнительных гидроприводов обычно включает такой важный элемент как промышленный гидроаккумулятор.

Гидроаккумулятор промышленных гидросистем – правильный термин, используемый в текстах действующих межгосударственных стандартов (ГОСТ 16769-84, ГОСТ 26496-85), в народном лексиконе обрел массу синонимов. В частности гидроаккумулятор бытового применения вообще имеет несколько иное назначение, накапливая запас воды в автономной системе водоснабжения, а не запас энергии в гидросистеме. Тем не менее, встречаются термины, например пневмогидравлический аккумулятор или гидропневмоаккумулятор, связанные преимущественно с типом накопителя, как это видно из названия. Какими бывают накопители и принцип их действия, попробуем разобраться.

Разновидности пневмогидроаккумуляторов

В ходе эволюции промышленных гидроаккумуляторов появлялись различные типы накопителей гидравлической энергии. Первыми из них были механические: грузовые и пружинные гидроаккумуляторы. Грузовые аккумуляторы использовали потенциальную энергию поднятого груза, а вторые энергию сжатой пружины.

Но, невзирая на сравнительно не высокую стоимость и простоту реализации накопления энергии, перспектив развития они не имели в первую очередь за счет высокой инерционности. К тому же грузовые гидроаккумуляторы отличались громоздкостью, а пружинные слишком малым рабочим объемом. Это оказалось толчком к развитию лишенных указанных недостатков гидропневматических аккумуляторов, использующих энергию сжатого газа (обычно азота).

По принципу разделения сред (гидравлической и газовой) или иными словами конструктивно, пневмогидроаккумулятор бывает трех типов:

  • мембранный, с разделением сред при помощи эластичной мембраны;
  • поршневой, где газ и жидкость отделяет поршень с уплотнениями;
  • баллонный, с эластичной, накачанной азотом грушей внутри.

Каждый из типов пневмогидравлических аккумуляторов имеет свое назначение и особенности, мембранные например, отличаются малыми объемами рабочих камер, но эффективны в высокоскоростных гидросистемах. Поршневые позволяют получать гидропневмоаккумуляторы больших объемов. Самую распространенную группу представляет баллонный тип, используемый в гидравлических системах со средним расходом.

Назначение и принцип действия

Основным назначением гидропневматического аккумулятора считается обеспечение корректной и эффективной работы гидросистемы. С этой целью он призван:

  • гарантировать равномерный расход энергии в системе;
  • стабилизировать давление рабочей жидкости;
  • выступать в роли демпфера пульсаций насоса;
  • гасить возможные гидроудары;
  • обеспечивать работоспособность системы в случае возможных аварийных ситуаций.

Таким образом, применение гидропневмоаккумулятора позволяет повысить ресурс и КПД гидросистемы.

Принцип действия гидропневматического аккумулятора достаточно прост. При превышении давления рабочей жидкости в системе он принимает часть ее за счет дополнительного сжатия азота в газовой камере. При снижении давления возвращает жидкость в систему, тем самым выравнивая давление. В роли газовой камеры гидроаккумулятора баллонного типа выступает резиновая груша, которая по мере эксплуатации подлежит замене.

Основные производители пневмогидроаккумуляторов Hydac, Bosch Rexroth, Olaer, Parker, Fox представлены на российском рынке, купить их можно в ООО «ПКЦ Кинематика». На складе представлены основные типоразмеры и расходники к ним. Важно помнить, что независимо от типа и производителя необходимо раз год проверять давление азота в аккумуляторе. А лучше устанавливать дополнительные устройства для мониторинга давления, которые могут оснащаться манометром или датчиком давления. А в случае повышенного давления использовать блоки защиты от избыточного давления.

Гидроаккумулятор как часть гидравлической системы

Неотъемлемой частью гидравлических систем, функционирование которых носит периодический характер, является гидроаккумулятор. Данное устройство предназначается для создания запаса энергии и отдачи её в нужный момент времени исполнительным механизмам. Конечно, аккумулятор несколько усложняет гидравлику, но даёт существенный выигрыш в КПД. Ведь при наличии аккумулирующего оборудования отпадает необходимость в постоянной работе гидромоторов, в результате чего увеличивается общая эффективность техники.

Кроме создания запаса гидравлической энергии, в перечень основных задач, решаемых с помощью гидроаккумулятора, входят следующие:

  • компенсация утечек рабочей жидкости;
  • демпфирование гидроударов;
  • гашение вибраций;
  • обеспечение стабильности давления рабочей жидкости.

Очень часто гидроаккумулятор используется в качестве аварийного источника гидравлической энергии на объектах с жёсткими требованиями по непрерывности технологических процессов.

Общий принцип использования гидроаккумулятора

Функционирование любой гидравлической системы предполагает подачу масла к исполнительным механизмам с помощью специального нагнетательного устройства – гидромотора. При этом часть жидкости направляется в аккумулятор и находится в нём под давлением, равным рабочему давлению в системе.

После совершения полезной работы исполнительный механизм останавливается, и гидравлический мотор отключается. Для повторения рабочего цикла его необходимо снова включить. Попеременное включение и отключение оборудования изнашивает его, и для предупреждения износа используется гидроаккумулятор, который отдаёт масло в магистраль, тем самым повышая давление в системе до рабочих значений. Как только запас масла в аккумуляторе закончится, нужно включить гидромотор, который станет питать исполнительные механизмы, попутно заполняя аккумулятор.

Подобным образом аккумулирующее оборудование функционирует и в аварийных режимах – при утечках рабочей жидкости. В этом случае гидроаккумулятор выбрасывает запасённое масло в магистраль, компенсируя его потери и восстанавливая функциональность гидравлики.

Типы гидроаккумуляторов

В настоящее время в промышленности используются различные по конструкции гидроаккумуляторы. Основная классификация определяется принципом формирования запаса энергии и управления отдачей его в систему. В зависимости от этого критерия всё гидроаккумулирующее оборудование разделяется на три типа.

  1. Баллонные.
  2. Поршневые.
  3. Мембранные.

В прежние годы часто применялись пружинные и грузовые гидроаккумуляторы, но из-за сложности эксплуатации и недостаточной эффективности от использования этих устройств постепенно отказались, и на сегодняшний день они встречаются крайне редко.

Баллонные гидроаккумуляторы являются самыми компактными и благодаря этому находят применение в условиях ограниченного пространства. Недостаток – сравнительно небольшой объём запасаемой жидкости. Это не позволяет использовать баллонные аккумуляторы в крупнообъёмных гидравлических системах, либо вынуждает увеличивать число аккумуляторов, что усложняет оборудование в целом.

Поршневые устройства в противоположность баллонным рассчитаны на создание запаса значительных объёмов масла – до 1000 литров на один гидроаккумулятор. Другое достоинство заключается в возможности контроля положения поршня, по которому контролируют запасённое количество жидкости. В качестве недостатка можно указать инерционность, которая выражается в медленной отдаче масла.

Мембранные гидроаккумуляторы применяются как раз там, где из-за инерционности не могут использоваться поршневые. В этих устройствах данный недостаток отсутствует – они высвобождают масло практически мгновенно. Это делает их предпочтительными для применения в быстродействующей гидравлике.

Сайт Галдина Н.С.

4.4. Гидроаккумуляторы

4. КОНДИЦИОНЕРЫ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ, ГИДРОЕМКОСТИ, ГИДРОЛИНИИ

4.4. Гидроаккумуляторы

Гидравлическим аккумулятором называется гидроемкость, предназначенная для накопления (аккумулирования) энергии рабочей жидкости, находящейся под давлением, с целью ее последующего использования.

Гидроаккумуляторы применяются в гидроприводах для решения разнообразных задач. Чаще всего гидроаккумуляторы накапливают энергию в периоды пауз в потреблении ее исполнительными механизмами с тем, чтобы кратковременно получить достаточно большие потоки жидкости под давлением при ускоренных перемещениях исполнительных устройств. Это позволяет существенно уменьшить подачу, мощность насоса и повысить КПД гидропривода.

Применение гидроаккумуляторов имеет особое преимущество в тех случаях, когда требуется длительное время какой-либо участок гидросистемы выдерживать под давлением (нагрузкой) при выключенном (или разгруженном) насосе, например, в зажимных механизмах. Гидроаккумуляторы также используются для уменьшения пульсации давления или исключения пиков давления в переходных режимах.

Известно применение аккумуляторов в качестве аварийных источников питания отдельных линий гидропривода в случае отказа основного источника питания (насоса). В частности, к таким случаям относится питание тормозной системы самолетов и других транспортных машин.

Конструктивные схемы аккумуляторов различных типов показаны на рис. 4.6. В грузовых аккумуляторах (см. рис. 4.6, а) аккумулирование и возврат энергии происходит за счет изменения потенциальной энергии груза, в пружинных (см. рис. 4.6, б) – за счет упругой деформации пружины, в аккумуляторах с упругим корпусом (см. рис. 4.6, в) – за счет упругой деформации корпуса.

В пневмогидравлических (см. рис. 4.6, г-ж) – вследствие сжатия и расширения газа в пневматической полости Б, причем жидкость может находиться в непосредственном контакте с газом (см. рис. 4.6, г) или жидкость и газ могут разделяться поршнем (поршневой пневмоаккумулятор) (см. рис. 4.6, д), мембраной (мембранный пневмогидроаккумулятор) (см. рис. 4.6, г) или эластичным баллоном (баллонный пневмоаккумулятор (см. рис. 4.6, ж). Гидравлическую полость А аккумулятора при его установке подсоединяют к гидросистеме.

Рис. 4.6. Типы гидроаккумуляторов:

а ) грузовой; б) пружинный; в) с упругим корпусом;

г ) пневмогидравлический без распределителя; д) пневмогидрав-

лический с разделителем: 1 – корпус; 2 – поршень;

3 – уплотнение; е) мембранный пневмогидравлический;

ж ) баллонный пневмогидравлический

Грузовые аккумуляторы отличаются громоздкостью, а пружинные применяются в гидроприводах при небольших давлениях (до 2 МПа) и расходах рабочей жидкости.

Наиболее широкое распространение в гидроприводах получили пневмогидравлические аккумуляторы. При медленном изменении давления в гидросистеме процесс сжатия газа в пневмогироаккумуляторах близок к изотермическому, когда полностью происходит теплообмен между газом окружающей средой и описывается уравнением

, (4.3)

где p – давление газа в аккумуляторе; V – объем газа.

В случае быстрого изменения давления в гидросистеме процесс сжатия газа в аккумуляторе описывается уравнением

, (4.4)

где n – показатель политропы, n =1…1,4.

Основными параметрами аккумуляторов являются номинальная вместимость и номинальное давление.

Недостатком пневмогидроаккумуляторов без разделителя является контакт рабочей жидкости и газа. Газ под давлением интенсивно растворяется в жидкости, что приводит к ее насыщению газом. Поршневой аккумулятор (см. рис. 4.6, д) включает корпус 1, поршень 2, уплотнение 3.

Разделитель в виде поршня также не исключает утечки газа и попадание его в жидкость. Кроме того, недостатками такого аккумулятора являются наличие сил трения между корпусом и поршнем, высокая инерционность, обусловленная массой поршня.

Мембранные аккумуляторы (см. рис. 4.6, е) являются наиболее быстродействующими и компактными.

Гидроаккумуляторы. Типы и области применения.

Технологии не стоят на месте. 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 гидрораспределители и клапаны. В роли самих исполнительных механизмов были разработаны гидроцилиндры (для линейного перемещения) и гидромоторы (поступательно-вращательные действия).

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. Это свойство является одним из главных преимуществ гидравлики. Есть ещё одно устройство, которое мы не упомянули, но о котором в этой статье хотелось бы рассказать подробнее. Это устройство, способное накапливать энергию жидкости, когда энергия избыточна, и отдавать, когда она необходима. Это устройство получило название гидроаккумулятор.

Гидроаккумулятор – это сосуд, работающий под давлением, который позволяет накапливать гидравлическую энергию и возвращать её в систему в нужный момент.

По способу накопления энергии гидравлические аккумуляторы разделяются на два типа:

  • гидроаккумуляторы с механическим накопителем – грузовые и пружинные гидроаккумуляторы;
  • гидроаккумуляторы с пневматическим накопителем.

В грузовых гидроаккумуляторах накопление энергии гидравлической жидкости и её возврат в систему происходит за счет потенциальной энергии находящегося на определённой высоте груза. В пружинных гидроаккумуляторах накопление энергии гидравлической жидкости и её возврат в систему происходит за счёт механической энергии сжатой пружины. В пневмогидравлических аккумуляторах (пневмогидроаккумуляторах) накопление энергии гидравлической жидкости и её возврат в систему происходит за счёт энергии сжатого газа. В пневмогидроаккумуляторах в качестве сжимаемой среды используется газ азот. Каждому типу гидроаккумуляторов свойственны свои преимущества и недостатки.

Грузовой гидроаккумулятор

  • постоянное давление аккумулятора;
  • простота конструкции;
  • большой рабочий объём;
  • низкая стоимость.
  • низкая энергоёмкость;
  • высокая инерционность;
  • громоздкость конструкции;
  • низкое давление.

Пружинный гидроаккумулятор

  • относительная простота конструкции;
  • невысокая стоимость.
  • давление зависит от характеристики и линейной деформации пружины;
  • небольшой рабочий объём;
  • инерционность.

Пневмогидравлический гидроаккумулятор

  • высокая энергоёмкость при малых размерах;
  • различные исполнения по конструкции и назначению;
  • давление аккумулятора изменяется в соответствии с политропным процессом сжатия и расширения газа.

Ввиду ряда недостатков гидроаккумуляторы с механическим накоплением энергии не получили широкого распространения и имеют ограниченное применение. Наиболее широкое применение на практике во всём мире получили пневмогидравлические аккумуляторы.

Различные по конструкции (поршневые, баллонные, мембранные, сильфонные) и назначению пневмогидроаккумуляторы позволяют получить решения для многих задач, таких как:

  • аккумулирование гидравлической энергии;
  • питание системы в нештатных и аварийных ситуациях;
  • уравновешивание сил и нагрузок;
  • компенсация утечек;
  • компенсация объёмов рабочей жидкости;
  • демпфирование пульсации поршневых насосов;
  • демпфирование пульсаций в напорных и всасывающих магистралях;
  • демпфирование пульсации при работе топливных насосов высокого давления дизельных двигателей;
  • гашение гидроударов;
  • амортизационная подвеска мобильной техники и пр.

По конструктивному исполнению пневмогидроаккумуляторы делят на три типа:

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. Каучуковый баллон по мере износа может быть заменен на новый.

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 гидроаккумуляторы.

Мембранный аккумулятор — ввиду своих небольших размеров, используется чаще всего там, требуется моментальное высвобождение энергии при небольших размерах (например, станки или мобильная техника). Принцип работы схож с поршневым аккумулятором, только в качестве разделителя сред применяется 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.

Возможно, Вам так же будут интересны следующие материалы сайта: