آکومولاتور هیدرولیک چیست؟
آکومولاتور هیدرولیک، که به آن انباره نیز گفته می‌شود، یکی از اجزای کلیدی در سیستم‌های هیدرولیک است که نقش مهمی در حفظ فشار یکنواخت در خطوط هیدرولیکی ایفا می‌کند. این دستگاه قادر است در زمان‌هایی که نیاز به جریان بالایی از سیال است، به سرعت به جریان پمپ پاسخ دهد، انرژی را بر اساس نیاز ذخیره کرده و سپس آن را تحویل دهد.
در شرایطی که فشار در خطوط به طور ناگهانی افزایش یابد، آکومولاتور با جذب این افزایش فشار، از وارد آمدن ضربه به سیستم جلوگیری می‌کند. همچنین، در مواقعی که فشار در خطوط کاهش می‌یابد، آکومولاتور به گونه‌ای عمل می‌کند که مدار به حالت اولیه خود قبل از کاهش فشار بازمی‌گردد.
انواع آکومولاتور
آکومولاتورها بر اساس ساختار و مکانیزم عملکرد خود به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند:
- آکومولاتور وزنی: این نوع، قدیمی‌ترین و ساده‌ترین مدل آکومولاتور است. وزنه‌ها در بالای سیال و به صورت عمودی قرار گرفته‌اند که با ورود سیال به داخل آکومولاتور، به سمت بالا حرکت می‌کنند. فشار خروجی از این دستگاه با توجه به وزن ثابت می‌ماند، که نشان‌دهنده امکان تنظیم فشار بر اساس وزن قرار داده شده است.
- آکومولاتور فنری
- آکومولاتور گازی
- آکومولاتور پیستونی
- آکومولاتور دیافراگمی
- آکومولاتور کیسه‌ای
آکومولاتور وزنه‌ای: توضیح و کاربردها
آکومولاتور وزنه‌ای، یک سازه مهندسی متشکل از سیلندر، پیستون متحرک، میله، و وزنه‌های سنگین است. این وزنه‌ها که به صورت عمودی بر روی آکومولاتور قرار می‌گیرند، با ورود سیال به داخل، به سمت بالا حرکت می‌کنند. وزنه‌ها قابل تنظیم هستند تا فشار مورد نیاز را با تقسیم وزن بر سطح پیستونی که با روغن در تماس است، ایجاد نمایند. این ویژگی منحصربفرد آکومولاتور وزنه‌ای است که فشار در آن بدون توجه به میزان پر یا خالی بودن، همواره ثابت باقی می‌ماند. به دلیل نیاز به وزنه‌های بزرگ برای ایجاد فشار مورد نظر، این آکومولاتورها بسیار سنگین بوده و عمدتاً در پرس‌های سنگین یا سیستم‌هایی با نیاز به حجم زیاد سیال به کار می‌روند. از معایب آن می‌توان به هزینه‌های بالای ساخت و محدودیت‌های ابعادی اشاره کرد. با این حال، مهمترین مزیت آن، قابلیت کارکرد در دماهای بسیار بالا و پایین است. مشکل احتمالی نشتی در این آکومولاتورها باید با استفاده از اورینگ‌های مناسب مورد رسیدگی قرار گیرد.
آکومولاتور فنری: ساختار و عملکرد
آکومولاتور فنری با ساختاری شامل سیلندر، پیستون، و فنر، عملکردی مشابه آکومولاتور وزنی دارد اما با این تفاوت که فنر جایگزین وزنه‌ها شده است. فنرها قابل تنظیم هستند تا فشار معینی را در سیستم فراهم آورند. این نوع آکومولاتور برای تأمین جریان و فشار پایین استفاده می‌شود، زیرا در فشار کاری بالا و حجم خروجی زیاد سیال، آکومولاتور باید ابعاد بزرگ و سنگینی داشته باشد. خاصیت الاستیسیته فنر در سیکل‌های کاری مکرر، استفاده از این نوع آکومولاتور را در فشارهای بالا و حجم خروجی زیاد سیال نامناسب می‌سازد.
آکومولاتور فنری: ساختار و کاربرد
تعریف و اجزاء
آکومولاتور فنری از اجزای اصلی نظیر سیلندر، پیستون، و یک یا چند فنر تشکیل شده است. انرژی در این آکومولاتور از طریق فشردگی فنر ذخیره می‌شود که توسط پیچ‌های تنظیم برای فشارهای مختلف قابل تنظیم است.
مکانیزم عملکرد
با پمپ‌کردن روغن به داخل، پیستون یا میله موجب فشردگی فنر شده و انرژی پتانسیل در آن ذخیره می‌شود. این انرژی بر اساس نیاز سیستم، با باز شدن فنر آزاد شده و به سیستم بازگردانده می‌شود. نکته قابل توجه این است که فشار اعمالی بر سیال توسط فنر ثابت نیست و بستگی به مقدار روغن موجود در آکومولاتور دارد.
کاربردها و محدودیت‌ها
آکومولاتورهای فنری بیشتر در موارد نیاز به جریان و فشار کم مورد استفاده قرار می‌گیرند، چرا که در فشارهای بالا و حجم خروجی زیاد، نیاز به ابعاد بزرگ و سنگینی دارند. به دلیل از دست رفتن خاصیت الاستیسیته فنر در سیکل‌های کاری زیاد، کاربرد آنها در این شرایط محدود است.
آکومولاتور گازی: ساختار و کاربرد
مکانیزم عملکرد بر اساس قانون بویل
آکومولاتور گازی با استفاده از گاز خنثی و بر اساس قانون بویل کار می‌کند. این قانون بیان می‌کند که در دمای ثابت، فشار گاز با حجم آن رابطه معکوس دارد، بنابراین تغییرات فشار گاز امکان ذخیره‌سازی انرژی پتانسیل را فراهم می‌آورد.
تقسیم‌بندی آکومولاتورهای گازی
آکومولاتورهای گازی به دو دسته تقسیم می‌شوند:
- جدانشده (No-Separator type): نوعی که در آن گاز و روغن بدون جداکننده فیزیکی در یک ظرف قرار دارند.
- جداشده (Separator type): نوعی که گاز و روغن توسط یک جداکننده فیزیکی از هم تفکیک شده‌اند.
احتیاطات و توصیه‌ها
مهم است که هرگز از اکسیژن برای شارژ آکومولاتور استفاده نشود زیرا اکسیژن تحت تراکم می‌تواند با روغن ترکیب شده و احتمال انفجار را افزایش دهد. مقدار شارژ اولیه گاز باید در نظر گرفته شود تا از حداکثر فشار کاری سیستم کمتر نباشد.
آکومولاتورهای گازی بدون تفکیک
مشخصات و ساختار
آکومولاتورهای گازی بدون تفکیک از یک سیلندر کاملاً بسته، دهانه ورودی-خروجی، اتصالات ضروری و شیر پرکن تشکیل شده‌اند. قبل از نصب، باید مقدار معینی روغن در کف سیلندر قرار داده شود، سپس نیتروژن، هوا یا گازهای بی‌اثر دیگر با حداقل فشار کاری سیستم به داخل مخزن پر می‌شوند.
عملکرد و نکات نصب
در این نوع آکومولاتور، روغن و گاز شارژ شده بدون جداکننده‌ای در کنار یکدیگر قرار دارند و باید به طور عمودی نصب شوند تا گاز به طور مستقیم باعث خروج روغن شود. استفاده از کلیدهای شناور یا سطح‌سنج برای نشان دادن سطح سیال و جلوگیری از تخلیه کامل آکومولاتور ضروری است.
مزایا و چالش‌ها
اصلی‌ترین مزیت این آکومولاتورها، توانایی پذیرش حجم زیادی از روغن است. با این حال، عیب عمده آنها، مخلوط شدن گاز در روغن به دلیل نبود جداکننده فیزیکی است، که می‌تواند منجر به کاویتاسیون در پمپ شود.
آکومولاتورهای گازی جداشده
تعریف و دسته‌بندی
آکومولاتورهای جداشده دارای جداکننده فیزیکی بین گاز و روغن هستند و بیشترین کاربرد را در صنعت دارند. این نوع آکومولاتورها به سه دسته تقسیم می‌شوند:
- آکومولاتور دیافراگمی
- آکومولاتور کیسه‌ای (حبابی)
- آکومولاتور پیستونی
آکومولاتور پیستونی: ساختار و مزایا
آکومولاتور پیستونی از یک پیستون آزاد برای جداسازی گاز از روغن استفاده می‌کند، که فشار گاز را به روغن وارد کرده و سعی در خارج کردن روغن از آکومولاتور دارد. مزیت اصلی این نوع، کارایی در دماهای بسیار بالا یا پایین است، اما نیاز به شارژ منظم به دلیل نشتی زیاد دارند.
نصب و نگهداری
نصب آکومولاتور پیستونی باید با دقت انجام شود، ترجیحاً با محور سیلندر عمودی و گاز در بالا. همچنین، باید به فرسایش جداره داخلی سیلندر و احتمال نشتی توجه ویژه‌ای شود.
آکومولاتور دیافراگمی: ساختار و کارکرد
مقدمه
آکومولاتور دیافراگمی با استفاده از یک جداکننده الاستیک بین روغن و گاز عمل می‌کند. این جداکننده نه تنها در برابر فشار مقاوم است بلکه از ورود دیافراگم به دریچه روغن نیز جلوگیری می‌کند.
عملکرد
روند کاری در آکومولاتور دیافراگمی به این صورت است که با پمپ کردن روغن به داخل آکومولاتور، دیافراگم تغییر شکل داده و انرژی ذخیره می‌شود. در زمان نیاز، این انرژی آزاد شده و روغن اضافی به سیستم بازمی‌گردد.
مزایا
یکی از بارزترین مزایای آکومولاتور دیافراگمی، وزن کم آن نسبت به حجم سیال خروجی است که این امر آن را برای بسیاری از کاربردها مناسب می‌سازد.
آکومولاتور کیسه‌ای: ساختار و کارکرد
مقدمه
آکومولاتور کیسه‌ای از یک کیسه بادکنکی برای جداسازی گاز از روغن استفاده می‌کند، که در هنگام منبسط شدن، مجرای ورودی روغن را بسته و یک آببندی کامل بین محفظه گاز و روغن ایجاد می‌کند.
مزایا
آکومولاتورهای کیسه‌ای به سرعت به نوسانات فشاری پاسخ می‌دهند و به دلیل آببندی کاملی که بین گاز و روغن ایجاد می‌کنند، برای استفاده در سیستم‌های جاذب ضربه بسیار مفید هستند. تعویض تیوپ در این نوع آکومولاتورها، امتیازی است که استفاده از آنها را راحت‌تر می‌کند.
محاسبات آکومولاتور: شارژ و استفاده مناسب
ضرورت شارژ
برای استفاده مناسب از آکومولاتورهای هیدرولیک در یونیت‌های هیدرولیک، شارژ آنها با گاز نیتروژن ضروری است. میزان گاز شارژ شده باید یک چهارم حجم کلی آکومولاتور باشد تا کارایی لازم را در سیستم هیدرولیک فراهم کند.
توجهات خاص
شارژ بیش از حد یا کمتر از مقدار توصیه شده ممکن است باعث کاهش کارایی آکومولاتور در سیستم هیدرولیک شود. بنابراین، دقت در محاسبات و انتخاب گاز شارژ از اهمیت بالایی برخوردار است.
نکات مهم در نصب آکومولاتورها در مدار هیدرولیک
پیش‌نیازهای نصب
پیش از نصب آکومولاتور در سیستم هیدرولیک، ضروری است که آنها به دقت تمیز شوند تا از ورود آلودگی جلوگیری شود. مراقبت‌های ویژه‌ای برای جلوگیری از تخلیه کامل یا ناگهانی آکومولاتورها در حین کارکرد سیستم انجام پذیرد.
احتیاط در شارژ آکومولاتور
شارژ آکومولاتور باید فقط با گاز نیتروژن انجام شود. استفاده از اکسیژن یا هوا به دلیل خطر انفجار یا ایجاد زنگ‌زدگی و آسیب به سیل‌ها ممنوع است.
تعویض تیوپ آکومولاتور
فرآیند تعویض
برای تعویض تیوپ، ابتدا آکومولاتور باید از سیستم جدا و سپس تمام روغن موجود در آن خالی شود. شیر شارژ گاز باید نصب و اطمینان حاصل شود که تمام گازها تخلیه شده‌اند قبل از اینکه آکومولاتور از محل خود جدا و دمونتاژ شود.
نحوه دمونتاژ آکومولاتور
گام‌های دمونتاژ
- مهار کردن آکومولاتور: پس از جدایی از سیستم، آکومولاتور باید با استفاده از گیره یا زنجیر به درستی مهار شود.
- باز کردن مهره شیر پاپت: با استفاده از آچار مناسب، مهره زیر شیر پاپت باز می‌شود.
- جداسازی قطعات: تمام قطعات مهارکننده شیر پاپت باید جدا شوند.
- فشار دادن شیر پاپت: پس از جدا کردن رینگ اسپیسر، شیر پاپت به داخل کپسول فشار داده می‌شود.
- خارج کردن اجزاء داخلی: اورینگ، رینگ بک آپ و رینگ آنتی اکستروژن به ترتیب جدا و از آکومولاتور خارج می‌شوند.
- برداشتن شیر: شیر از داخل کپسول خارج و مهره‌های متصل‌کننده شیر گاز به کپسول جدا می‌شوند.
- خارج کردن تیوپ: در آخرین گام، تیوپ تا شده و از داخل کپسول خارج می‌شود.
کاربرد و وظایف آکومولاتور هیدرولیک
مقدمه
آکومولاتورهای هیدرولیک نقش حیاتی در دمپینگ تغییرات فشار و نگهداری فشار سیستم در حالت یکنواخت دارند. این اجزا به طور خاص برای ذخیره انرژی و پاسخ به نیازهای مختلف سیستم طراحی شده‌اند.
وظایف اصلی
- ذخیره‌سازی انرژی: آکومولاتورها انرژی را در دوره‌های کارکرد با فشار پایین ذخیره و در دوره‌های فشار زیاد به مدار بازمی‌گردانند.
- بوستر پمپ: به عنوان بوستر در سیستم‌هایی با پمپ‌های جابجایی ثابت به کار می‌روند.
- پشتیبانی در شرایط اضطراری: در شرایط کمبود روغن، آکومولاتور می‌تواند روغن مورد نیاز برای ترمزهای اضطراری را فراهم کند.
- جذب ضربات ناگهانی: در شرایط افزایش فشار ناگهانی، آکومولاتورها با جذب روغن اضافی به کاهش فشار کمک کرده و لرزش و سروصدای سیستم را کاهش می‌دهند.
- تعدیل کورس پیستون: در برابر بارهای ثابت، آکومولاتورها با جذب روغن تحت فشار، سرعت کورس را کاهش می‌دهند.
- برقراری فشار ثابت: آکومولاتورهای وزنه‌ای نیروی ثابتی را روی روغن وارد کرده و فشار یکنواختی را حفظ می‌کنند.
کاربردهای خاص
- منبع قدرت: آکومولاتورها تامین‌کننده جریان زیاد سیال در مدت زمان کوتاه هستند.
- خنثی‌کننده ضربات پمپ: کاهش ضربانات ناشی از پمپ‌های هیدرولیک با خروجی نامنظم.
- جبران‌کننده نشتی: استفاده از آکومولاتور می‌تواند به جبران افت فشار ناشی از نشتی جزئی در سیستم کمک کند.
تقسیم‌بندی آکومولاتورها
انواع آکومولاتور بر اساس کارکرد
- وزنه‌ای
- فنری
- گازی
- پیستونی
- دیافراگمی
- کیسه‌ای
آکومولاتورهای کیسه‌ای یا تیوپی
این دسته از آکومولاتورها به دلیل قابلیت تعویض آسان تیوپ یا کیسه در صورت پارگی یا آسیب، به شمار آکومولاتورهای پرکاربرد در سیستم‌های هیدرولیک می‌روند.