Гідроакумулятори, види гідравлічних акумуляторів пружинні, вантажні, гідропневмоакумулятори
Гідроакумулятор - посудина, призначена для накопичення об'єму рідини, що знаходиться під тиском, та передачі її в гідравлічну систему.
Гідроакумулятор дозволяє накопичити гідравлічну енергію та, при необхідності, віддати її в систему.
Функції гідроакумулятора
Основними функціями гідроакумуляторів є:
- Накопичення гідравлічної енергії
- Накопичення робочої рідини
- Демпфування механічних та гідравлічних ударів
- Зниження пульсацій
- Компенсація витоків
- Компенсація збільшення обсягу рідини
- Підтримка тиску в системі
Принцип роботи гідроакумулятора
Основним завданням гідроакумулятора є накопичення енергії рідини, отже він повинен вміщати певний об'єм рідини та містити будь-який механізм накопичення енергії. Розглянемо кілька можливих варіантів накопичення енергії: вантаж піднятий на висоту має потенційну енергію, так само як стисла пружина або стислий газ. Ці механізми застосовуються для накопичення енергії.
Рідина, що надходить у порожнину акумулятора, передає енергію пристрою накопичення - піднімає вантаж, стискає пружину чи газ. При необхідності накопичена енергія використовується для подачі рідини під тиском із акумулятора в систему.
Види гідроакумуляторів
Розрізняють кілька видів гідроакумуляторів:
- вантажні
- пружинні
- гідропневматичні
- балони
- меблеві
- поршневі
Влаштування вантажного гідроакумулятора
У вантажних гідроакумуляторах, на рідину діє навантаження, викликане силою тяжіння. При зарядці такогоакумулятора рідина надходить під поршень 1 на якому встановлений вантаж 2, при надходженні рідини поршень разом з вантажем піднімається. При розрядці вантаж тисне на поршень, який передає енергію рідини 3 під тиском, що витікає з гідроакумулятора.
Розрахунок тиску у вантажному гідроакумуляторі
У вантажному гідроакумуляторі тиск рідини прямо пропорційно масі вантажу, що давить, і назад пропорційно площі поршня.
Тиск буде постійним незалежно від обсягу рідини, що залишилася, так як воно визначається тільки масою вантажу і площею поршня.
Пристрій пружинного гідроакумулятора
При зарядці пружинного гідроакумялятора замість підняття вантажу поршень 1 стискає пружину 2. При розрядженні пружина, розтискаючись, передає накопичену енергію, впливаючи на поршень, який у свою чергу тисне на рідину 3.
Розрахунок тиску в пружинному гідроакумуляторі
У пружинному гідроакумуляторі тиск рідини залежить від жорсткості та величини переміщення пружини.
Тиск в акумуляторі буде зменшуватися зі зменшенням об'єму рідини в акумуляторі, оскільки зусилля пружини залежить від величини стиснення.
Гідропневматичні акумулятори
Найбільшого поширення в техніці набули гідропневматичні акумулятори, яких механічна пружина замінена замкненим об'ємом газу.
Розрізняють гідропневматичні акумулятори з роздільником та без нього.
Гідропневіоакумулятори без роздільника використовуються рідко, т.к. при великих величинах тиску акумулюючим газом насичуватиметься робоча рідина, що у гідравліці небажано. Як розділові елементи використовуються, поршні, балони та мембрани.Ознайомимося з конструкцією найпоширеніших пневмогідравлічних акумуляторів.
Балонний пневмогидроакумулятор
В акумуляторах цього типу газ знаходиться в балоні 1, який розташований в корпусі 2. Для заправки гідропневмоакумулятора газом призначений зарядний вентиль 3. Клапан 4 обмежує розширення балона при відсутності в порожнині рідини під тиском. Підведення робочої рідини здійснюється через канал 5.
Балонні акумулятори рекомендується встановлювати вертикально, хоча в деяких випадках допустиме і горизонтальне розташування.
Мембранний гідропневмоакумулятор
Як розділювач середовища в акумуляторі може використовуватися пружна мембрана.
Основними елементами мембранного гідроакумулятора є корпус 1, 2 мембрана, зарядний вентиль 3, канал для підведення рідини 4.
Поршневий гідроакумулятор
У поршневому гідравлічному акумуляторі на поршень з одного боку діє тиск стисненого газу з іншого - тиск рідини.
Поршневий акумулятор складається з корпусу 1, в якому розташований поршень 2 з 3 ущільненнями, що забезпечують герметичний поділ газу і рідини. Заряджання гідропневмоакумулятора газом здійснюється через заправний вентиль 4, підведення рідина - через канал 5.
Схему для розрахунку поршневого гідроакумулятора показано на наступному малюнку.
Тиск рідини в акумуляторі залежатиме від об'єму заповненого рідиною, причому залежність буде нелінійною, що пояснюється процесом стиснення газу.