آکومولاتور هیدرولیک

مشخصات فنی آکومولاتور هیدرولیک

انباره ها انرژی را ذخیره می کنند

به طور معمول به عنوان بوستر در سیستم هایی که پمپ جابجایی ثابت دارند. مورد استفاده قرار می گیرد. این انباره ها در دوره کارکرد با فشار پایین، روغن تحت فشار را در خود ذخیره نموده و در دوره کارکرد با فشار زیاد آن را به مدار سیستم بر می گرداند. این سیکل به طور مرتب تکرار می شود. گاهی از انباره به عنوان پشتیبان استفاده می شود همانند ترمز های کمک هیدرولیکی در ماشین آلات بزرگ، بدین صورت که اگر روغن هیدرولیک سیستم به مقدار مورد نیاز تامین نشود انباره روغن مورد نیاز را برای چند مرتبه برای ترمز اضطراری فراهم می کند.

جدول انواع آکومولاتور هیدرولیک

آکومولاتور هیدرولیک Hydac

آکومولاتور ها ضربات ناگهانی را جذب می کنند

در اثر ازدیاد فشار در مدار که به صورت ناگهانی وارد شود، آکومولاتور با جذب روغن اضافی موجب کاهش فشار در مدار شده و پس از رفع موج فشار ناگهانی، مجددا” روغن را بر می گرداند. این باعث کاهش لرزش و سرو صدای سیستم می شود. در زمان تاخیرات فشار، به عنوان مثال زمانی که یک پمپ جابجایی متغیر در وضعیت کورس قرار دارد نیز آکومولاتور می تواند کارکرد سیستم را یکنواخت نماید. آکومولاتور با تخلیه و ارسال روغن در این زمان کم کاری سیستم را جبران می کند.

آکومولاتور ها می توانند به تدریج ازدیاد فشار در مدار ایجاد کنند.

معمولا برای تعدیل کورس کار یک پیستون در برابر یک بار ثابت که در یک پرس هیدرولیکی مورد استفاده قرار می گیرد. با جذب مقداری از روغن که فشار آن در حال افزایش است، آکومولاتور سرعت کورس را کاهش می دهد.

انباره ها فشار ثابتی را برقرار می کنند.

این نوع انباره ها به طور معمول از نوع انباره وزنه ای می باشد. به عبارت دیگر در یک مدار بسته نیروی ثابتی را روی روغن وارد می کنند. حجم روغن از لحاظ نشتی و یا انبساط و انقباض حرارتی تغییر نماید، این انباره فشار وزنی یکسانی را در سیستم برقرار می نماید.

اکومولاتورهای هیدرولیکی به عنوان یک منبع قدرت ثانویه، با ذخیره نمودن انرژی پتانسیل سیال غیر قابل تراکم و نیز جهت جلوگیری از شوک های ناگهانی مورد استفاده قرار گیرد. انباره ها از نظر نوع ساختمانی داخلی به سه دسته کلی تقسیم می شوند.

1. انباره های وزنی
2. انباره فنری
3. انباره گازی

انباره یا آکومولاتور وزنی Weight-Loaded or Gravity Type

آکومولاتور وزنه ای، شامل سیلندر، پیستون متحرک، میله و وزنه می باشد به صورت عمودی قرار گرفته و وزنه های سنگین در بالای آن نصب شده است. وزنه ها با وارد شدن سیال به آکومولاتور، رو به بالا حرکت می کنند. در این آکومولاتور ها وزنه ها را می توان به دلخواه کم یا زیاد نمود. در این انباره ها فشار برابر است با مقدار وزنه ها، تقسیم بر سطحی از پیستون که در تماس با روغن است. این آکومولاتور ها تنها نوعی است که فشار در آن همیشه ثابت است و بستگی به پر یا خالی بودن آکومولاتور ندارد. این نوع آکومولاتور بسیار سنگین است زیرا برای ایجاد فشار دلخواه می بایست وزنه های بزرگی بر روی آکومولاتور قرار دارد و کاربردش محدود به پرس های سنگین یا سیستم هایی است که به حجم زیادی از سیال نیاز دارند. از عیوب دیگر انباره های وزنه ای، گران بودن هزینه های ساخت و محدودیت های ابعادی می باشد. مهمترین محاسن آن قابلیت کارکرد در دما های بسیار بالا و بسیار پاین می باشد. ولی موضوعی که در آکومولاتور های وزنه ای مورد توجه قرار گیر وجود نشتی بوده که می باید با استفاده از اورینگ های مناسب نسبت به رفع مشکل اقدام گردد.

این نوع انباره ها را می توان با شکل ها و طرح های سفارشی برای شرایط ویژه نصب و استقرار طراحی نمود. وزنه به نحوی انتخاب می گردد که با رسیدن به فشار به حد دلخواه بالا می رود. حرکت میله را می توان با قرار دادن بادامک روی آن و کلید حدی، مهار نمود. نیروی جاذبه وزنه موجب تامین فشار ثابت در روغن در طول کورس پیستون می شود. با انتخاب سطح مناسب پیستون و طول کورس کافی می توان روغن زیادی را در فشار بالا تامین کرد یک انباره بزرگ می تواند در به طور همزمان پشتیبان چند ماشین باشد.بنابراین این نوع انباره از یک پیستون و سیلندر تشکیل شده و وزنه های بزرگی بر روی پیستون فرآیند شارژ روغن را انجام می دهد.لازم به ذکر است کارکرد آن ساده است و روغن تحت فشار در مدار هیدرولیکی به درون محفظه پایینی انباره رانده شده، پیستون و وزنه ها را بالا می برد. در این حالت انباره شارژ شده و آماده به کار می باشد.هرگاه فشار در سیستم کاهش یابد و به روغن نیاز باشد.نیروی ثقل، وزنه را به پایین می راند.

انباره یا آکومولاتور فنری Spring-Loaded Type

انباره فنری شامل سیلندر، پیستون و فنر است. البته می توان از یک یا چند فنر استفاده نمود. ذخیره سازی انرژی آکومولاتور فنری توسط یک فنر صورت می گیرد. فنر با استفاده از پیچ، برای فشار های مختلف تنظیم می شود با پمپ کردن روغن به انباره، پیستون یا میله موجب فشردن فنر و ذخیره شدن انرژی پتانسیل در آن می شود. این انرژی بر حسب نیاز سیستم با بازشدن دوباره فنرآزاد و به سیستم پس داده می شود. از آنجا که نیروی فنر با تغییر مکان آن متناسب است، نیروی فنر و در نتیجه فشار روغن در طول کورس فنر ثابت نبوده و به مقدار تغییر مکان بستگی دارد. بنابراین باید توجه نمود که در این نوع انباره، فشار اعمالی بر سیال، ثابت نمی باشد و بستگی به مقدار روغن موجود در انباره دارد. از آکومولاتور های فنری در تامین جریان و فشار کم استفاده می شود زیرا در فشار های بالا و حجم خروجی زیاد دارای ابعاد بزرگ و سنگین می گردد. در نتیجه به دلیل از دست رفتن خاصیت الاستیسیته فنر در سیکل های کاری زیاد، استفاده از این نوع انباره در کاربرد های مذکور مناسب نمی باشد.

1. آکومولاتور را در هر وضعیتی نصب نمود.
2. نیروی فنر و دامنه فشار آکومولاتور به راحتی قابل تنظیم نمی باشد.
3. اندازه فنر ها محدود است و جوابگوی حجم زیادی از روغن نیست.

نمودار فوق نماینگر این است که اولا” فشار اعمالی بر سیال ثابت نمی باشد. ثانیا” فنر به علت دارا بودن فشردگی اولیه، فشار اولیه نمی تواند صفر باشد. (نقطه شروع در مبداء باشد) ثالثا” برای جریان ها و فشار های کم بسیار مناسب می باشد.

آکومولاتور گازی

متداول ترین نوع آکومولاتور همین نوع می باشد. و نسبت به دو نوع وزنه ای و فنری دارای کاربرد های بیشتری می باشد به محفظه این آکومولاتور ها یک گاز خنثی شارژ می کنند در ضمن اگر برحسب تصادف سیال (روغن) درون آکومولاتور کاملا” تخلیه شود لازم است که آکومولاتور را مجددا” شارژ کنند.

روغن یا سیال هیدرولیک تقریبا غیر قابل تراکم است. بدین معنی است که افزایش زیاد فشار روغن موجب کاهش ناچیز حجم آن می شود. از سوی دیگر تغییرات زیاد فشار گاز ها و هوا خاصیت تراکم پذیری بسیار کمتری دارد و در نتیجه تراکم روغن برای ذخیره انرژی در آن کار بیهوده ای است، حال آنکه ذخیره انرژی در گاز یا هوا راهی بسیار مناسب است.

به عبارت دیگر عملکرد این نوع انباره بر اساس قانون بویل ماریوت می باشد (در دمای ثابت، فشار گاز به نسبت عکس حجم آن تغییر می نماید.).

خاصیت تراکم پذیری گاز، امکان ذخیره سازی انرژی پتانسیل در انباره گازی را فراهم می نماید. کاهش فشار سیستم موجب انبساط مجدد گاز و آزاد شدن انرژی ذخیره شده می گردد که این امر موجب هدایت سیال (روغن) به داخل سیستم هیدرولیک می گردد. در نوع سوم انباره ها از هوا یا گاز های دیگر به جای فنر یا وزنه، برای تامین رفتار کشسانی مورد استفاده قرار می گیرد. در این انباره ها گاز و روغن هر دو در یک ظرف قرار داشته با افزایش فشار روغن، گاز منبسط شده و روغن را به بیرون هدایت می کند.

نکته بسیار مهم این است که هرگز از اکسیژن برای شارژ آکومولاتور استفاده نشود، زیرا اکسیژن تحت تراکم، تمایل شدیدی به ترکیب با روغن و در نتیجه انفجار دارد، به همین دلیل استفاده از هوا برای شارژ توصیه نمی شود. مقدار شارژ اولیه گاز، نباید از 4/1، 3/1 حداکثر فشار کارکرد سیستم کمتر باشد. در ضمن باید توجه کرد که مقدار فشار گاز درون آکومولاتور با افزایش و یا کاهش روغن در آن تغییر می کند.

انباره های گازی به دو دسته زیر تقسیم بندی می گردند:

• جدانشده: آکومولاتور های گازی بدون تفکیک No-Separator type
• جداشده: آکومولاتور های گازی Separator type

آکومولاتور های گازی بدون تفکیک

این نوع انباره شامل یک سیلندر کاملا” بسته، دهانه ای ورودی-خروجی و اتصالات لازم و شیر پرکن می باشد. قبل از نصب این نوع انباره ها باید مقداری روغن در کف آن قرار گیرد. سپس هوا، نیتروژن یا گاز های بی اثر دیگر با حداقل فشار کار سیستم هیدرولیک در مخزن پر می شوند.

در آکومولاتور های گازی بدون تفکیک هیچ جداکننده ای بین روغن و گاز شارژ شده وجود ندارد. باید به طور عمودی مستقر شوند. در این نوع آکومولاتور منبسط شدن گاز به طور مستقیم باعث خروج روغن می شود. آکومولاتور هنگام کار نباید به طور کامل تخلیه شود. زیرا در این صورت ممکن است گاز به درون مدار هیدرولیک نفوذ نماید. لذا از کلید های شناور یا سطح سنج جهت نشان دادن سطح سیال در آکومولاتور و جلوگیری از تخلیه کامل آن استفاده می شود. مزیت عمده آکومولاتور های گازی بدون تفکیک توانایی پذیرفتن حجم زیادی از روغن بوده و مهمترین عیب آن مخلوط شدن گاز در روغن به دلیل عدم وجود جداکننده فیزیکی می باشد. لذا به منظور جلوگیری از ورود گاز به داخل روغن مشکلاتی نظیر کاویتاسیون در پمپ را به دنبال خواهد داشت، در نتیجه می باید این نوع انباره به صورت عمودی نصب گردد.

جذب گاز از میزان تراکم پذیری روغن کاسته و سبب ایجاد حرکت های ناموزون و تکان دار در سیستم می گردد. استفاده از این انباره در مدار هایی که پمپ هایی که دارای سرعت بالا می باشند توصیه نمی گردد.

آکومولاتور ها از نوع جدا شده

این نوع انباره ها دارای جدا کننده فیزیکی بین گاز و روغن می باشند متداول ترین و قابل قبول ترین کاربرد را در صنعت دارا می باشند. این نوع آکومولاتور ها به سه دسته زیر تقسیم بندی می گردند:

1. آکومولاتور دیافراگمی
2. آکومولاتور کیسه ای (حبابی)
3. آکومولاتور پیستونی

آکومولاتور دیافراگمی

شکل زیر نمونه ای از این نوع انباره (آکومولاتور) را نشان می دهد. دیافراگم جدا کننده بین روغن و گاز می باشند جنس دیافراگم و یا مخزن قابل ارتجاع از نوع لاستیک مصنوعی است که با روغن هیدرولیک، سازگاری دارد و برای د بر گرفتن گاز آن ها استفاده می شود. انباره دیافراگمی تقریبا” در برگیرنده دو نیم کره از جنس فولاد آهنگری شده هستند. نیمکره ها به یکدیگر قفل شده اند و دیافراگم لاستیکی انعطلاف پذیری میان آن ها بسته شده است. گاز یا هوای فشرده در یک سمت نیمکره و روغن پر فشار برای فشردن هوا یا گاز در سمت دیگر قرار می گیرد.

لازم به یادآوری است که ممکن است برخی از روغن های هیدرولیک مقاوم در برابر آتش، با جنس لاستیک به کار رفته سازگاری نداشته باشد، لذا باید در انتخاب آکومولاتور دقت لازم صورت گیرد. مقدار روغنی که می باید به درون آکومولاتور هدایت شود باید بین 4/1 تا 4/3 حجم آن باشد تزریق بیش از حد مجاز ذکر شده می تواند سبب چین و چروک خوردن و یا تغییر شکل آکومولاتور گردد. در کف دیافراگم زائده ای قرار داده شده است که هنگام شارژ کامل، علاوه بر بستن دریچه روغن، از کشیده شدن دیافراگم به داخل آن مجرا جلوگیری می نماید.

شیر تعبیه شده در دهانه خروجی، از تخلیه گاز کیسه جلوگیری می کند. از لحاظ مقایسه قیمتی آکومولاتور های دیافراگمی از نوع پیستونی ارزانتر است. در ضمن به علت اینرسی کم اجزای آن در شرایط مختلف مدار،واکنش های سریع و خوبی از خود نشان می دهد. از مزایای دیگر مدت طولانی می تواند شارژ اولیه گاز را حفظ و نگه دارد.

آکومولاتور پیستونی

روش دیگر جهت جداسازی روغن و گاز در درون انباره استفاده از یک پیستون آزاد است. در این طرح نیز پیستون در اثر فشار گاز متراکم شده به روغن فشار وارد می نماید. و سعی در خارج نمودن روغن از آکومولاتور دارد. در این طرح فشار گاز با تغییر مقدار روغن در داخل انباره تغییر می یابد.

در این نوع انباره پیستون، آزادانه و شناور مانند سد و مانعی در مقابل تماس مستقیم هوا یا گاز با روغن قرار می گیرد گاز یا هوای فشرده در یک طرف پیستون و روغن در طرف دیگر پیستون قرار می گیرد. آب بند های پیستون از نشت روغن در گاز جلوگیری می نماید. عیب اصلی انباره های پیستونی، گران بودن هزینه های ساخت و محدودیت های ابعادی می باشد.

این نوع انباره را در هر موقعیتی می توان نصب نمود ولی بهتر است محورز سیلندر انباره، عمودی و گاز در سمت بالا قرار گیرد. نکته بسیار مهم باید فرسایش جداره درونی سیلندر بعد از فعالیت های طولانی مورد بازرسی فنی قرار گیرد. زیرا ایجاد نشت در این نوع انباره بسیار شایع می باشد.

آکومولاتور کیسه ای (حبابی)

در انباره های کیسه ای از یک کیسه از جنس لاستیک برای جداکردن گاز و روغن استفاده می شود. روغن موجود در اطراف کیسه به مدار هیدرولیکی متصل است. بنابراین با افزایش فشار، آکومولاتور از روغن پر شده و گاز فشرده می شود. با کاهش فشار،گاز منبسط شده و روغن ذخیره شده را با فشار به مدار بر می گرداند. آکومولاتور های بادکنکی را می توان به صورت عمودی، افقی و یا تحت زاویه (در شرایط کاری خاص) نصب نمود. اگر آکومولاتور به صورت افقی یا تحت زاویه نصب شود بایستی روغن در زیر آن قرار گیرد. از برتری های انباره های کیسه ای و دیافراگمی نسبت به مدل پیستونی این است که آن ها دارای سطوح لغزنده ای که به روانکاری نیاز داشته باشند، ندارند. در نتیجه آن هارا می توان برای سیالات با کیفیت روانکاری ضعیف نیز استفاده نمود. در ضمن به علت اینکه قطعات دارای حرکات لغزنده و لغزشی وجود ندارد، حساسیت کمتری نسبت به آلودگی وجود دارد. در صورتی که نوع پیستونی این قابلیت را ندارد. انباره به گونه ای نصب شود که انتهای آن، که شامل گاز است رو به بالا قرارگیرد تا از حبس شدن روغن هنگام تخلیه جلوگیری شود.

موارد نصب انباره در مدار هیدرولیک

انباره همانند دیگر اجزای نصب شده در سیستم هیدرولیک مراقبت هایی برای جلوگیری از ورود آلودگی به انباره ها باید صورت پذیرد. انباره باید پیش از نصب در سیستم به خوبی تمیز شوند. از آنجایی که انباره ها بر خلاف دیگر اجزای هیدرولیک به صورت نقطه ای بسته یا کور در لوله کشی هستند، باید از تخلیه کامل یا ناگهانی آنها در حین کار سیستم جلوگیری نمود.هرگز انباره با اکسیژن یا هوا شارژ نشود .اکسیژن ممکن است در فشار های بالا با روغن ترکیب شده و خطر انفجار افزایش یابد. هوا نیز اگر متراکم شود، بخار آب موجود در آن به مایع تبدیل شده و به تدریج موجب زنگ زدگی و آسیب رساندن به سیل ها و احتمال ترکیب با روغن و اکسیده شدن آن شود.