Hydraulisk ackumulator

En hydraulisk ackumulator är ett kärl som arbetar under tryck , vilket gör att du kan ackumulera energin från en komprimerad gas eller fjäder och överföra den till det hydrauliska systemet med en ström av vätska under tryck.

Ett vattentorn som utför liknande funktioner klassificeras inte formellt som en hydraulisk ackumulator, eftersom det inte finns något yttre tryck på vätskan i det, och tornets huvuduppgift är att lagra vätska, inte energi.

Historien om den hydrauliska ackumulatorn

Prototypen av den moderna hydrauliska ackumulatorn designades och patenterades först av den engelske uppfinnaren Joseph Bramah . Han skapade ett komplext hydraulsystem för att servera olika typer av öl från fat som står i källaren. Det var omöjligt att lagra fat på övervåningen, för i värmen blev ölet snabbt surt. Därför var man förr på varje pub tvungen att ha ett gäng pojkar som hela tiden sprang uppför trappan. Energikällan för "ölrörledningen" var en last som tryckte på vätskan. Så här uppfanns den hydrauliska lastackumulatorn.

Klassificering av hydroackumulatorer enligt metoden för energilagring

hydrauliska ackumulatorer med mekanisk lagring;
hydrauliska ackumulatorer med pneumatisk förvaring.

På grund av ett antal nackdelar används inte hydrauliska ackumulatorer med mekanisk energilagring i stor utsträckning och har begränsad användning. Pneumohydrauliska ackumulatorer har fått den bredaste tillämpningen i praktiken över hela världen.

Hydrauliska ackumulatorer med mekanisk lagring

Klassificering av hydrauliska ackumulatorer med mekanisk lagring

hydrauliska lastackumulatorer;
fjäderackumulatorer.

I hydrauliska lastackumulatorer uppstår ackumuleringen av energi från hydraulvätskan och dess återgång till systemet på grund av den potentiella energin hos lasten som ligger på en viss höjd .

I fjäderhydrauliska ackumulatorer sker ackumuleringen av energi från hydraulvätskan och dess återgång till systemet på grund av den mekaniska energin hos den komprimerade fjädern .

Hydrauliska ackumulatorer med pneumatisk lagring

I pneumohydrauliska ackumulatorer (pneumohydrauliska ackumulatorer) sker ackumuleringen av energi i hydraulvätskan och dess återgång till systemet på grund av energin från komprimerad gas (vanligtvis kväve eller tryckluft). En flytande kolv, membran eller flytmekanism kan användas för att förhindra att luft kommer in i vätskeledningen .

Processen med komprimering och expansion av gas i en pneumohydroackumulator är en polytropisk process . För den ideala gasmodellen är beroendet giltigt:

$P_{0}\times V_{0}^{n}=P_{1}\times V_{1}^{n}=P_{2}\times V_{2}^{n}$ .

Dessutom tar tidsintervallet för vilket processen äger rum hänsyn till det polytropiska indexet . Långsamma processer av gasexpansion och kompression är nära isotermiska med ett polytropiskt index . Den adiabatiska processen är nära gasens snabba expansion och komprimering , så det polytropiska indexet tas . $n$ $n\sim 1$ $n\sim 1.4$

Vid tryck över 200 bar skiljer sig beteendet hos en verklig gas från beteendet hos en idealgasmodell , och om det inte tas med i beräkningen resulterar beräkningen i ett underskattat värde på ackumulatorns volym. I det här fallet är det nödvändigt att införa en korrigeringsfaktor som tar hänsyn till denna avvikelse.

I praktisk tillämpning kan tryckberoendet av gasvolymen minskas genom att öka gashåligheten genom att lägga till ytterligare volym.

Med en liten tryckförändring i ackumulatorns vätskehålighet komprimeras gasen något. I detta fall, för att upprätthålla trycket i ett smalt område, kanske den variabla volymen av ackumulatorn inte är tillräcklig för arbetsprocessen. För att volymförändringen ska ha en mindre effekt på tryckförändringen, ökas ackumulatorns gaskavitet genom att ansluta en extra mottagare till den . I detta fall är volymen av gashåligheten summan av mottagarens volym och den hydrauliska ackumulatorns variabla volym.

Fördelar och nackdelar

Varje typ av hydraulisk ackumulator har sina egna fördelar och nackdelar.

Typ av ackumulator	Fördelar	Brister
Lastackumulator	konstant ackumulatortryck stor arbetsvolym låg kostnad	låg strömförbrukning hög tröghet krånglig design lågt tryck låg tillförlitlighet (möjligt läckage av kolvtätningen)
vår hydraulisk ackumulator	hög energiintensitet låg kostnad	trycket beror på fjäderns egenskaper och påfyllningsvolymen (vanligtvis linjär ) liten arbetsvolym tröghet minsta tillförlitlighet (kolvtätningsläckage, fjäderdragning och brott är möjliga)
Pneumohydraulisk ackumulator	hög energiintensitet vid små (minimala) storlekar; olika mönster minimal tröghet maximal enkelhet och tillförlitlighet i designen	trycket varierar icke-linjärt med fyllningsvolymen och beror på fyllningshastigheten

Applikation

Det är ekonomiskt möjligt att använda hydrauliska ackumulatorer i system med episodiska toppar i förbrukat flöde, som avsevärt överstiger det genomsnittliga vätskeflödet i hydraulsystemet . I det här fallet kan hydrauldriftens installerade kraft minskas med en och en halv till två gånger, och energiförbrukningen för ett sådant system kan minskas med mer än 50%.

Olika i design (kolv, ballong , membran , bälg ) och syfte, pneumohydrauliska ackumulatorer gör det möjligt att få lösningar för många uppgifter, såsom:

ackumulering av hydraulisk energi;
strömförsörjning av systemet i nöd- och nödsituationer;
balanserande krafter och belastningar;
läckagekompensation ; _
kompensation av arbetsvätskevolymer;
pulsationsdämpning av kolvpumpar ;
dämpning av pulsationer i tryck- och sugledningar;
pulsationsdämpning under drift av högtrycksbränslepumpar för dieselmotorer ;
dämpning av vattenhammare ;
avskrivningsstopp av mobil utrustning etc.;
distribution av smörjmedel under tryck;
öka pumparnas livslängd .

Användningen av ackumulatorer i vardagen och industrin

Pneumohydroackumulatorer har hittat den största spridningen i vardagen och industrin . De är en behållare (metall, komposit, etc.) med tillräcklig styrka för de givna trycken med ett elastiskt membran / cylinder / kolv inuti, som tjänar till att upprätthålla trycket på arbetsvätskan i hydraulsystemet eller vattenförsörjningen / värmesystemet .

I vardagen används i de flesta fall hydroackumulatorer för autonoma vattenförsörjningssystem för hus på landet, stugbyar och småföretag.

Hydrofor

Hydrofor är en anordning i det sanitära vattenförsörjningssystemet som automatiskt upprätthåller det erforderliga vattentrycket (eller för att förhindra tryckfall i rörledningen, till exempel under uppvärmning).

Expanzomat

Expanzomat är en metalltank med ett gummimembran inuti. Det används i vattenförsörjning och värmesystem för att skapa det nödvändiga trycket (trycket) i vattenledningar, skyddar systemet från vattenhammare .

I bilindustrin

I bilar kan hydrauliska ackumulatorer användas för energiåtervinning , för att snabbt starta motorn eller som ersättning för transmissionen, och även som en del av moderna växellådor (till exempel DSG). I det första fallet pumpas trycket i ackumulatorn under bromsning och används för acceleration. I det andra fallet används ackumulatorn tillsammans med en hydraulisk startmotor, vilket gör det lättare att starta motorn. Ett liknande schema har funnit tillämpning i start-stopp-systemet för tunga kommersiella fordon CleanStart [1] . I det tredje fallet pumpas trycket i ackumulatorn av förbränningsmotorn och förbrukas av hydraulmotorn för att sätta hjulen i rörelse. [2]

Inom flyget

Inom flyget används de i stor utsträckning som nödenergikällor i händelse av fel på huvudhydrauliksystemet . Som regel är de obligatoriska installerade i hydraulsystemet (kretsen) för att bromsa hjulen på chassit och förlänga landningsstället .

Inom jordbruks- och byggnadsteknik _

Som en del av maskinens hydraulsystem, såväl som specialiserade system, till exempel fjädring, hyttupphängning, terrängkopiering, gummibandsspänning etc.

I oljeproduktion

Inom oljeproduktion som en del av utblåsningsförebyggande utrustning för djuphavsproduktion.

I verktygsmaskiner

Inom verktygsmaskinindustrin : pressutrustning , formsprutningsmaskiner .

Eldistributionsnätverk

Kraftdistributionsnätverk : automatisk brytare hydraulisk drivning.

Moderna tillverkare av hydrauliska ackumulatorer

Land	Tillverkare	Beskrivning
Australien	Olaer Fawcett Christie	membran, kolv, ballongackumulatorer
Finland	Hydroll Oy [3]	högtryckskolvackumulatorer
Storbritannien	Lee Products Ltd.
Tyskland	Rexroth	hydrauliska ackumulatorer av alla slag
	Freudenberg Sealing Technologies	hydrauliska ackumulatorer av alla slag
	Hydac	hydrauliska ackumulatorer av alla slag
	ORSTA-Hydraulik AG
Frankrike	Eaton Corporation	högtrycksackumulatorer
Frankrike	Interteknik
USA	Tobul ackumulator (Freudenberg Sealing Technologies)	ballong- och kolvhydrauliska ackumulatorer
Italien	Zilmet VAREM Srl	membran
Italien	EPE Italiana Srl	ballong-, membran- och kolvhydrauliska ackumulatorer

Se även

Källor

Lepeshkin A. V., Mikhailin A. A., Sheipak A. A. Hydraulik och hydropneumatisk drivning. Del 2. M.: MGIU. 2003
Typer av ackumulatorer
Beskrivning och funktionsprincip för pneumohydroackumulatorer // vod-stih.com

Anteckningar

↑ Hur start-stop-systemet fungerar - funktion, enhet, typer av implementering . Datum för åtkomst: 13 juni 2012. Arkiverad från originalet 30 juli 2012. (obestämd)
↑ Utan elektricitet: Svänghjul och hydraulik Arkiverad 22 november 2011 på Wayback Machine Arkiverad 22 november 2011 på Wayback Machine
↑ [hydroll.com Hydroll] . (obestämd)