Типы гидроаккумуляторов

Баллонный гидроаккумулятор получил своё название благодаря форме разделителя, отделяющего газ от жидкости: на вид он напоминает резиновый баллон или вытянутую грушу, находящуюся в такой же по форме металлической ёмкости.

С одной стороны аккумулятора резиновая груша заправляется азотом или воздухом, а с другой стороны он подсоединяется к рабочей полости, из которой поступает жидкость (в промышленности используется минеральное и синтетическое масло). В это время баллон с газом сжимается, уступая объём жидкости. Когда давление в системе падает — газ в баллоне расширяется, вытесняя масло обратно в систему, тем самым восполняя нехватку жидкости. Дальше насос опять заправляет аккумулятор маслом под давлением, заставляя баллон сжиматься.

Благодаря своим конструктивным особенностям, баллонный гидроаккумулятор не так инертен, как поршневой. По сравнению с мембранными гидроаккумуляторами, отличается большими размерами.

Функции:
• питание гидравлической системы в аварийных ситуациях;
• аккумулирование энергии;
• уравновешивание сил;
• компенсация утечек жидкости;
• подвеска транспортного средства;
• гашение гидроударов и пульсаций;
• поддержание необходимого давления в системе при выключенном насосе.

Поршневые пневмогидроаккумуляторы

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. 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.

Мембранные пневмогидроаккумуляторы

Мембранный гидроаккумулятор служит для накопления гидравлической жидкости с последующей её отдачей в нужный момент времени. Также, их широко применяют для демпфирования (сглаживания) пульсаций и ударов жидкости в системе. Как в поршневых и баллонных гидроаккумуляторах, этот процесс происходит за счёт сжимаемого газа. В виде разделителя сред применяется каучуковая мембрана, которая закреплена на внутренней стенке корпуса и деформируется в процессе сжатия и расширения азота. В верхней части гидроаккумулятора установлен газовый клапан, препятствующий выходу азота из газовой полости. При отсутствии давления в жидкостной полости, мембрана полностью прижимается к выходному отверстию. Чтобы внутренние края этого отверстия не повреждали каучук, в мембране в этом месте сделано металлическое уплотнение (тарельчатый клапан). В качестве газа в верхней полости чаще всего применяют азот и ни в коем случае — воздух или кислород. Это обусловлено тем, что находящиеся под давлением воздух и кислород — взрывоопасны.

Мембранные гидроаккумуляторы (или пневмогидроаккумуляторы) бывают перезаряжаемые, разборные и запаянные (данный вид заряжает азотом сам производитель при изготовлении). Кроме того, аккумуляторы могут быть изготовлены из разных материалов — как корпус, так и сами мембраны. Применение тех или иных материалов обусловлено различными условиями эксплуатации (температура, рабочая среда и т. д.). Благодаря своим компактным размерам данные аккумуляторы широко применяются в мобильной технике. Как и вся подобная продукция, мембранный гидроаккумулятор нуждается в сертификатах той страны, в которой эксплуатируется.

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. Процесс сжатия и расширения газа в пневмогидроаккумуляторе является политропным процессом. Для модели идеального газа справедлива зависимость: P0V0n = P1*V1n = P2*V2n. Причём, интервал времени, за который происходит процесс, учитывает показатель политропы "n". Медленно протекающие процессы расширения и сжатия газа близки к изотермическому с показателем политропы n~1. Быстрому расширению и сжатию газа близок адиабатный процесс, поэтому показатель политропы принимается n~1,4. При давлении выше 200 бар поведение реального газа отличается от поведения модели идеального газа и, если его не учитывать, то при расчётах получается заниженное значение объёма гидроаккумулятора. В этом случае необходимо ввести корректирующий коэффициент, учитывающий это несоответствие. При практическом применении зависимость давления от объёма газа может быть снижена за счёт увеличения газовой полости путём присоединения дополнительного объёма.

При малом изменении давления в жидкостной полости гидроаккумулятора газ сжимается незначительно. В этом случае для поддержания давления в узком диапазоне изменяемый объём гидроаккумулятора может оказаться недостаточным для рабочего процесса. Для того, чтобы изменение объёма в меньшей степени влияло на изменение давления, газовую полость гидроаккумулятора увеличивают посредством подключения к ней дополнительного ресивера. В этом случае объём газовой полости складывается из объёма ресивера и изменяемого объёма гидроаккумулятора. Экономически целесообразно применять гидроаккумуляторы в системах с эпизодическими пиками потребляемого расхода, которые значительно превышают средний расход жидкости в гидросистеме. Установленная мощность гидропривода при этом может быть уменьшена в полтора-два раза, а потребление энергии такой системой можно снизить более, чем на 50%.