آکومولاتور یا انباره های هیدرولیک چیست؟

راهنمای جامع آکومولاتور هیدرولیک (Hydraulic Accumulator): انواع، کاربردها و نکات ایمنی

آکومولاتور (به انگلیسی Accumulator) به طور معمول در سیستم‌های هیدرولیکی برای ذخیره انرژی و کاهش ارتعاش سیستم نصب می‌شود. یک سیستم هیدرولیکی در صورت استفاده از آکومولاتور هیدرولیک می‌تواند از پمپ کوچک‌تری استفاده کند، چرا که آکومولاتور انرژی پمپ را در مدت زمان عدم استفاده (کاهش بار) ذخیره می‌کند. این انرژی ذخیره‌شده را می‌توان به سرعت مورد استفاده قرار داد. در حقیقت، زمانی که به این انرژی نیاز باشد، با سرعت بیشتری نسبت به به‌کارگیری پمپ به تنهایی می‌توان از آن بهره گرفت. در این مطلب به طور اجمالی مروری بر انواع آکومولاتور و طرز کار آن‌ها خواهیم داشت.

 

انواع آکومولاتور هیدرولیک

همان‌طور که گفته شد، از آکومولاتور جهت ذخیره انرژی استفاده می‌شود. علاوه بر این، به منظور کاهش ضربه در پمپ‌های دوار و پیستون‌ها از آن بهره می‌گیرند. در مدارهای هیدرولیکی، وجود آکومولاتور سبب کاهش ضربه ناشی از عمل سریع استارت در سیلندرهای قدرت خواهد بود. آکومولاتورها را می‌توان در سه دسته عمده قرار داد که از میان آن‌ها، آکومولاتورهای گازی انواع دیگری را نیز شامل می‌شوند:

1. گازی

2. وزنه‌ای

3. فنری

انواع آکومولاتورهای گازی

• بدون جداکننده (Non-separator Type)

• حبابی (Bladder یا بالنی)

• دیافراگمی

• پیستونی

اینکه از کدام نوع دستگاه‌های بالا استفاده شود به فشار و حجم مورد نیاز سیستم بستگی دارد. نمونه‌های حبابی و دیافراگمی در فشارهای متوسط و حجمی بین ۰.۵ تا ۵۰۰ لیتر مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما زمان پاسخ‌دهی آن‌ها کوتاه است. در طرف دیگر، انواع پیستونی در حجم‌های بالا (بیش از ۵۰۰ لیتر) و فشارهای زیاد کاربرد دارند، اما زمان پاسخ‌دهی آن‌ها به دلیل جرم زیاد پیستون طولانی است.

آکومولاتور وزنه ای

تمامی آکومولاتورهای گازی، به هنگام تخلیه سیال، افت فشار پیدا می‌کنند چراکه تراکم گاز نیتروژن توسط سیال انجام می‌گیرد. آکومولاتورهای وزنه‌ای تنها وقتی فشار از دست می‌دهند که رام دستگاه (تلمبه) به پایین‌ترین نقطه برسد. در نتیجه، در بیشینه فشار سیستم، از ۱۰۰ درصد سیال استفاده می‌شود. مهم‌ترین ضعف آکومولاتورهای وزنه‌ای، اندازه فیزیکی آن‌ها است زیرا فضای زیادی اشغال می‌کنند.

عملکرد این دستگاه‌ها در سیستم‌های هیدرولیک مرکزی بسیار مناسب است زیرا فضایی جداگانه برای آن‌ها در نظر گرفته ‌می‌شود اما امروزه به ندرت از سیستم‌های هیدرولیک مرکزی استفاده می‌شود.

آکومولاتور فنری

آکومولاتور فنری مشابه با آکومولاتور گازی است با این تفاوت که یک فنر (به جای گاز) پیستون را حرکت می‌دهد. از نقاط قوت این نوع از آکومولاتورها می‌توان به عدم وجود نشتی گاز اشاره کرد اما نمی‌توان از آن در حجم‌ها و فشارهای بالا استفاده کرد.

در تصویر زیر، انواع آکومولاتور و نحوه نمایش آن‌ها در نقشه‌های صنعتی را مشاهده می‌کنید.

با توجه به اهمیت سیستم‌های هیدرولیک در صنعت، شرکت هیدروآزما اقدام به برگزاری دوره‌های آموزش هیدرولیک صنعتی کرده که لینک آن در ادامه آمده است.

• برای دیدن دوره‌های آموزش هیدرولیک صنعتی اینجا کلیک کنید.

وظیفه آکومولاتور و کاربردهای آن

در ادامه، توضیحات کامل‌تری را در خصوص وظایف و کاربردهای آکومولاتور مطرح می‌کنیم:

• ذخیره انرژی: آکومولاتور هیدرونیوماتیک از یک گاز به همراه سیال هیدرولیکی استفاده می‌کند. گاز موجود در آکومولاتور به کمک فشارهای بالا فشرده شده و انرژی پتانسیل ذخیره می‌کند که در مواقع لزوم قابلیت آزادسازی دارد.

• جذب پالس: پمپ‌های پیستونی به دلیل تولید جریان ضربه‌ای (پالسی) صدمات زیان‌باری به سیستم وارد می‌کنند. آکومولاتور در جای مناسب، این تغییرات فشار و ضربات را به خوبی کاهش می‌دهد.

• کاهش شوک: در بسیاری از دستگاه‌ها، توقف ناگهانی یکی از اعضای سیستم موج فشاری ایجاد می‌کند. بهره‌گیری از آکومولاتور این شوک را به حداقل می‌رساند (مانند جلوگیری از بلند شدن چرخ‌های عقب بیل مکانیکی و آسیب به شاسی آن).

• بهبود جریان پمپ: پمپ در زمان عدم بارگذاری، انرژی را در آکومولاتور ذخیره کرده و در زمان نیاز به مدار تزریق می‌کند؛ این امر امکان استفاده از پمپ‌های کوچک‌تر و کاهش هزینه‌ها را فراهم می‌کند.

• تثبیت فشار: آکومولاتورها با دریافت یا آزادسازی مقادیر کمی از سیال، بر افت فشار ناشی از تغییرات دما یا نشتی غلبه می‌کنند و به عنوان منبع کمکی عمل می‌کنند.

• توزیع سیالات: جهت توزیع مقدار کمی از سیالات همچون روغن در سیستم نیز کاربرد دارند.

مثال‌های کاربردی آکومولاتور در صنعت

 کاربرد آکومولاتور در یک سیستم هیدرولیکی

از جمله کاربردهای آکومولاتورها می‌توان به دستگاه پرس هیدرولیکی اشاره کرد. برای پرس کردن یک وسیله به نیرو و فشار بسیار زیادی نیاز داریم. اما این نیروی زیاد باید با سرعتی آهسته اعمال شود که یعنی به پمپی با فشار بالا و دبی جریان پایین نیاز داریم. در حالت برگشت نیز پیستون به نیروی زیادی نیاز ندارد اما این برگشت باید به سرعت انجام بگیرد که این بار، به پمپی با فشار پایین و دبی جریان بالا نیاز داریم. برای اینکه هر دو عمل به خوبی انجام بگیرند، باید از پمپ گران‌قیمت استفاده شود.

اما به جای این کار از آکومولاتور هیدرولیک بهره می‌گیرند. در چنین شرایطی، از یک پمپ فشار بالا با دبی جریان پایین به همراه یک آکومولاتور بهره می‌گیرند. همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است، آکومولاتور بین پمپ و شیر کنترل قرار می‌گیرد. دبی جریان پمپ برای پرس با سرعت آهسته مناسب است. فشار بالا در طول جریان پرس سبب فشرده کردن گاز در آکومولاتور می‌شود.

به هنگام برگشت پیستون، کاهش فشار خواهیم داشت و گاز موجود در آکومولاتور با بیرون راندن سیال وارد شده، دبی جریان را افزایش می‌دهد و در نتیجه، پیستون دستگاه پرس با سرعت بیشتری بازگشت می‌کند.

 کاربرد آکومولاتور در سیستم فنربندی خودروها

در سیستم فنربندی خودروها و برای کاهش فشارهای وارده و نواسانات جاده می‌توان از آکومولاتور بهره گرفت. نمونه‌ای از آکومولاتورهای هیدرونیوماتیک (هیدروپنوماتیک) در تصویر زیر نشان داده شده است. این دستگاه شامل یک سیلندر هیدرولیک و آکومولاتور گازی است. اگر دست‌اندازهای جاده، لاستیک خودرو را به طرف بالا فشار دهند، فشار مایع هیدرولیک به سرعت افزایش می‌یابد.

در ادامه، سیال به آکومولاتور وارد و سبب تراکم گاز موجود در آن می‌شود. در نتیجه این اتفاق، گاز همچون یک فنر عمل می‌کند و فشار وارده، جذب و در شکلی کاهش‌یافته به خودرو وارد خواهد شد.

طرز کار آکومولاتور

در ادامه مطلب، طرز کار هریک از آکومولاتورها را شرح می‌دهیم.

عملکرد آکومولاتور گازی

یک آکومولاتور گازی به کمک گازی نجیب و غیرسمی همچون نیتروژن شارژ می‌شود. زمانی که فشار هیدرولیک سیستم، بیشتر از فشار شارژ آکومولاتر شود، گاز شروع به فشرده شدن می‌کند. در ادامه، روغن هیدرولیک در مخزن آکومولاتور جریان می‌یابد. گاز و روغن به کمک یک مانع (غشا) از یکدیگر جدا شده‌اند و این اتفاق، تا زمان توازن فشار هیدرولیک با فشار گاز ادامه می‌یابد.

در این حالت، انرژی جنبشی هیدرولیک، به صورت انرژی پتانسیل در گاز ذخیره می‌شود. زمانیکه فشار در مدار هیدرولیکی کاهش یابد، اتفاق قبل رخ می‌دهد و گاز به طور مجدد منبسط می‌شود.

حال، این انرژی ذخیره شده صرف انجام کار (و حرکت) در سیستم خواهد شد به گونه‌ای که سیال هیدرولیک به سیستم بازمی‌گردد و این فرآیند تا زمان افت فشار گاز به فشار اصلی یا فشار هیدرولیک (هرکدام که بیشتر باشد) ادامه می‌یابد. در حقیقت، شارژ و دشارژ آکومولاتور به سرعت و همزمان با تغییر فشار سیستم صورت می‌گیرد.

نحوه عملکرد آکومولاتور فنری

در آکومولاتور فنری، یک فنر در طول محفظه به همراه یک پیستون وجود دارد. این نوع از آکومولاتورها را می‌توان در هر موقعیتی نصب کرد اما تنظیم نیروی فنر، امری دشوار است. فنرها فشار مورد نیاز پیستون برای پمپ کردن سیال به بیرون را فراهم می‌کنند. میزان پمپ نیز به نرخ تراکم فنر بستگی دارد. از نقاط قوت این آکومولاتورها باید به اندازه کوچک، وزن کم و سادگی نصب اشاره کرد که همگی موجب کاهش هزینه‌ها می‌شوند.

نحوه عملکرد آکومولاتور وزنه ای

در گذشته از این نوع آکومولاتورها بیشتر استفاده می‌شد اما این دستگا‌ه‌ها وزن بالایی دارند و بیشتر در دستگاه‌های پرس بکار می‌روند چراکه دستگاه‌های پرس به فشار ثابت نیاز دارند و این فشار توسط آکومولاتورهای وزنه‌ای تامین می‌شود.h

راهنمای بکارگیری آکومولاتورها

در برخی موارد می‌توان از هر نوع آکومولاتوری استفاده و نتایج قابل قبولی کسب کرد اما مواردی وجود دارند که یک نوع نسبت به بقیه، عملکرد بهتری دارد. به طور مثال، مقدار فشار شارژ در آکومولاتورهای حبابی و دیافراگمی از جمله عواملی هستند که باید در استفاده، مد نظر قرار بگیرند.

زمانی که بخواهیم فشارهای زیاد خروجی پمپ پیستونی را کاهش دهیم، آکومولاتورهای حبابی و دیافراگمی بسیار مناسب هستند. آکومولاتور پیستونی نمی‌تواند پاسخ سریعی داشته باشد و یک رفت و برگشت پیستون صدمات زیادی به آب‌بندی‌ها و محفظه پیستون وارد می‌کند. شرکت‌های معتبر سازنده آکومولاتورها، عوامل مهم در هنگام انتخاب یک آکومولاتور را برای سه دسته حبابی، دیافراگمی و پیستونی ذکر کرده‌اند که در زیر به آن‌ها اشاره می‌کنیم.

• کاربرد (ذخیره انرژی، کاهش ضربات)
• بیشینه و کمینه فشار سیستم
• حجم سیال مورد نیاز سیستم
• دبی جریان
• نسبت فشار (فشار شارژ / بیشینه فشار)
• فضای نصب و محل قرار گیری

فشار در آکومولاتورها

همانطور که پیش‌تر ذکر شد، زمانی که فشار سیستم افزایش پیدا کند، آکومولاتور شارژ می‌شود که در نتیجه آن، سیال به درون آکومولاتور وارد و سبب تراکم گاز نیتروژن خواهد شد. همچنین با کاهش فشار، این دستگاه دشارژ می‌شود که این کار به انبساط گاز نیتروژن و خروج سیال از آکومولاتور کمک می‌کند.

به طور معمول، آکومولاتورهای گازی را تا ۹۰ درصد حداقل فشار کاری سیستم شارژ می‌کنند. این کار سبب می‌شود تا پیستون یا حباب، تمامی سیال را در هر چرخه تخلیه نکند. اگر تمامی سیال تخلیه شود سبب گیر افتادن بالن در سوپاپ و تغییر شکل پیستون خواهد شد. در برخی موارد، این مقدارِ ۹۰ درصد ممکن است میزان کمی باشد چراکه حداقل فشار سیستم در چنین شرایطی پایین است.

زمانی که کمینه فشار سیستم، پایین باشد بهتر است از آکومولاتورهای پیستونی استفاده کرد چراکه پیستون بدون وارد کردن آسیب می‌تواند درون محفظه حرکت داشته باشد.

زمانیکه فشار شارژ، کمتر از ۲۵ درصد بیشینه فشار سیستم باشد نباید از آکومولاتورهای حبابی استفاده کرد. در حقیقت، طراحی و ساختار فیزیکی آکومولاتورهای حبابی و دیافراگمی به گونه‌ای است که بهره‌گیری از ‌آن‌ها با بیشترین نسبت فشار را ناممکن می‌سازد.

نکات ایمنی مهم در خصوص آکومولاتورها

• در زمان اتمام کار دستگاه، حتماً اقداماتی برای تخلیه آکومولاتورها انجام دهید تا انرژی ذخیره‌شده صدمه‌ای به سیستم نزند.

• اطمینان حاصل کنید که جریان آکومولاتور در دبی مشخصی محدود شده باشد تا آسیب ناگهانی به لوله‌ها و تجهیزات وارد نشود.

• همواره به کمک شیر یک‌طرفه، پمپ را از آکومولاتور جدا کنید تا جریان برگشتی جهت حرکت پمپ را معکوس نکند.

• فشار آکومولاتور را به هنگام نصب و در هفته اول هر روز، سپس به صورت هفتگی و در ادامه هر ۳ تا ۶ ماه یک‌بار کنترل کنید.

جدول مشخصات فنی محصول

برای بررسی دقیق این تجهیز، مشخصات پایه‌ای آن به شرح زیر دسته‌بندی شده است:

خدمات مهندسی و صنعتی هیدروآزما در حوزه آکومولاتور و تجهیزات هیدرولیک

برای راه‌اندازی و بهره‌برداری بهینه از سیستم‌ها در قالب یک مدار هیدرولیک استاندارد، شرکت هیدروآزما خدمات تخصصی زیر را ارائه می‌دهد:

• تامین و واردات انواع آکومولاتورهای گازی، شارژ گاز، پمپ هیدرولیک و تجهیزات جانبی اصل.

• اجرای دقیق تست‌های عملکردی شامل تست هیدرولیک، تست پمپ هیدرولیک و تست شیر هیدرولیک با استفاده از دستگاه تست هیدرولیک پیشرفته.

• خدمات تخصصی تعمیر پمپ هیدرولیک، تعمیر تجهیزات هیدرولیک و اورهال هیدرولیک سیستم‌های صنعتی.

• طراحی مدار هیدرولیک صنعتی و طراحی پاور پک هیدرولیک (یونیت هیدرولیک) متناسب با محاسبات دقیق حجم و فشار آکومولاتور.

• ارائه خدمات مشاوره هیدرولیک و برگزاری دوره‌های تخصصی آموزش هیدرولیک صنعتی و دوره آموزش هیدرولیک.

• تامین انواع شیر پروپرشنال و قطعات کنترلی در راستای ارتقای سطح خدمات هیدرولیک صنعتی.

سوالات متداول 

۱. مهم‌ترین وظایف آکومولاتور در سیستم هیدرولیک چیست؟

ذخیره انرژی، کاهش پالس‌های پمپ، جذب شوک‌های فشاری، بهبود جریان و تثبیت فشار مدار.

۲. تفاوت اصلی آکومولاتور حبابی و پیستونی چیست؟

مدل‌های حبابی و دیافراگمی پاسخ‌دهی سریعی دارند و در حجم‌های متوسط مناسب‌اند، اما مدل‌های پیستونی برای حجم‌های بالا (بیش از ۵۰۰ لیتر) و فشارهای زیاد استفاده می‌شوند ولی زمان پاسخ‌دهی طولانی‌تری دارند.

۳. چرا شارژ کردن آکومولاتور با گاز نیتروژن انجام می‌شود؟

زیرا گاز نیتروژن خنثی، غیرسمی و ایمن است و در اثر برخورد با روغن هیدرولیک واکنش شیمیایی خطرناک ایجاد نمی‌کند.

۴. چگونه می‌توان برای استعلام قیمت و خرید آکومولاتور اقدام کرد؟

برای دریافت مشاوره فنی تخصصی، انتخاب حجم مناسب و استعلام قیمت می‌توانید با شماره تلفن 66154024-021 تماس حاصل فرمایید.

 

همین حالا برای مشاوره رایگان و استعلام قیمت قطعات با ما تماس بگیرید.

۶۵۰۲۰۸۱۹ ۶۶۱۵۴۰۲۴ ۶۶۱۵۳۹۲۸ پیام رسان بله