Гидроаккумуляторы по способу накопления энергии различают

Гидроаккумуляторы. Типы и области применения.

Технологии не стоят на месте. С течением времени механические шестерни стали слишком громоздкими, а цепи – тяжеловесными; силы трения маховиков и валов стали недопустимо велики. Требовалось создание привода, способного выполнять все возложенные на него нагрузки, будучи в тоже время компактным и простым в монтаже и эксплуатации. Такой системой передачи энергии стал гидропривод.

В качестве рабочей жидкости была практически несжимаемая среда — минеральное масло. Для создания необходимого давления был разработан ряд насосов, приводимых в движение двигателями, которые, по своему разнообразию типов, справлялись с различными задачами в различных условиях эксплуатации. Понадобились устройства, которые бы распределяли жидкость по разные направлениям и линиям, изменяя скорость движения жидкости и её давление в системе. Так появились гидрораспределители и клапаны. В роли самих исполнительных механизмов были разработаны гидроцилиндры (для линейного перемещения) и гидромоторы (поступательно-вращательные действия).

В качестве линий соединений всех этих устройств используются рукава высокого давления (РВД), представляющие собой резиновые шланги с металлическим сетчатым каркасом внутри, которые могут быть протянуты на довольно значительные расстояния. Это свойство является одним из главных преимуществ гидравлики. Есть ещё одно устройство, которое мы не упомянули, но о котором в этой статье хотелось бы рассказать подробнее. Это устройство, способное накапливать энергию жидкости, когда энергия избыточна, и отдавать, когда она необходима. Это устройство получило название гидроаккумулятор.

Гидроаккумулятор – это сосуд, работающий под давлением, который позволяет накапливать гидравлическую энергию и возвращать её в систему в нужный момент.

По способу накопления энергии гидравлические аккумуляторы разделяются на два типа:

• гидроаккумуляторы с механическим накопителем – грузовые и пружинные гидроаккумуляторы;
• гидроаккумуляторы с пневматическим накопителем.

В грузовых гидроаккумуляторах накопление энергии гидравлической жидкости и её возврат в систему происходит за счет потенциальной энергии находящегося на определённой высоте груза. В пружинных гидроаккумуляторах накопление энергии гидравлической жидкости и её возврат в систему происходит за счёт механической энергии сжатой пружины. В пневмогидравлических аккумуляторах (пневмогидроаккумуляторах) накопление энергии гидравлической жидкости и её возврат в систему происходит за счёт энергии сжатого газа. В пневмогидроаккумуляторах в качестве сжимаемой среды используется газ азот. Каждому типу гидроаккумуляторов свойственны свои преимущества и недостатки.

Грузовой гидроаккумулятор

• постоянное давление аккумулятора;
• простота конструкции;
• большой рабочий объём;
• низкая стоимость.

• низкая энергоёмкость;
• высокая инерционность;
• громоздкость конструкции;
• низкое давление.

Пружинный гидроаккумулятор

• относительная простота конструкции;
• невысокая стоимость.

• давление зависит от характеристики и линейной деформации пружины;
• небольшой рабочий объём;
• инерционность.

Пневмогидравлический гидроаккумулятор

• высокая энергоёмкость при малых размерах;
• различные исполнения по конструкции и назначению;

• давление аккумулятора изменяется в соответствии с политропным процессом сжатия и расширения газа.

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.

Различные по конструкции (поршневые, баллонные, мембранные, сильфонные) и назначению пневмогидроаккумуляторы позволяют получить решения для многих задач, таких как:

• аккумулирование гидравлической энергии;
• питание системы в нештатных и аварийных ситуациях;
• уравновешивание сил и нагрузок;
• компенсация утечек;
• компенсация объёмов рабочей жидкости;
• демпфирование пульсации поршневых насосов;
• демпфирование пульсаций в напорных и всасывающих магистралях;
• демпфирование пульсации при работе топливных насосов высокого давления дизельных двигателей;
• гашение гидроударов;
• амортизационная подвеска мобильной техники и пр.

По конструктивному исполнению пневмогидроаккумуляторы делят на три типа:

Баллонный гидроаккумулятор — самый распространенный тип аккумулятора на средний расход в гидроприводах быстрого действия. В качестве разделителя среды используется резиновый баллон. Изначально баллон находится под давлением газа. Жидкостная полость соединена с системой. При увеличении давления в системе, баллон сжимается, вбирая в аккумулятор некоторое количество жидкости. При уменьшении давления сжатый газ вытесняет жидкость обратно в систему. Каучуковый баллон по мере износа может быть заменен на новый.

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.

Мембранный аккумулятор — ввиду своих небольших размеров, используется чаще всего там, требуется моментальное высвобождение энергии при небольших размерах (например, станки или мобильная техника). Принцип работы схож с поршневым аккумулятором, только в качестве разделителя сред применяется мембрана. Различают два типа мембранных аккумуляторов: со сварным и разборным корпусом. В сварной конструкции мембрана запрессована в кольцевой паз внутри корпуса, а специальная технология обеспечивает минимальный нагрев во избежание повреждений мембраны при сварке. В этом заключается отличие от разборной мембраны, где верхняя и нижняя части корпуса соединены посредством резьбы. Такое устройство позволяет заменять мембрану, не меняя корпус. Допустимая рабочая температура от -10°С до +80°С.

Возможно, Вам так же будут интересны следующие материалы сайта:

Источник

Устройство и принцип работы гидроаккумулятора

Гидроаккумулятор — сосуд, предназначенный для накопления объема жидкости, находящейся под давлением, и передачи ее в гидравлическую систему.

Гидроаккумулятор позволяет накопить гидравлическую энергию и, при необходимости, отдать ее в систему.

Функции гидроаккумулятора

Основными функциями гидроаккумуляторов являются:

• Накоплении гидравлической энергии
• Накопление рабочей жидкости
• Демпфирование механических и гидравлических ударов
• Снижение пульсаций
• Компенсация утечек
• Компенсация увеличения объема жидкости
• Поддержание давления в системе

Принцип работы гидроаккумулятора

Основной задачей гидроаккумулятора является накопление энергии жидкости, значит он должен вмещать некоторый объем жидкости и содержать какой-либо механизм накопления энергии. Рассмотрим несколько возможных вариантов накопления энергии: груз поднятый на высоту обладает потенциальной энергией, так же как сжатая пружина или сжатый газ. Эти механизмы используются для накопления энергии.

Жидкость, поступая в полость аккумулятора, передает энергию устройству накопления — поднимает груз, сжимает пружину или газ. При необходимости накопленная энергия используется для подачи жидкости под давлением из аккумулятора в систему.

Виды гидроаккумуляторов

Различают несколько видов гидроаккумуляторов:

• грузовые
• пружинные
• гидропневматические
  • баллоные
  • мембренные
  • поршневые

Устройство грузового гидроаккуммулятора

В грузовых гидроаккумуляторах, на жидкость действует нагрузка вызванная силой тяжести. При зарядке такого аккумулятора жидкость поступает под поршень 1 на котором установлен груз 2, при поступлении жидкости поршень вместе с грузом поднимается. При разрядке груз давит на поршень, которые передает энергию жидкости 3 под давлением, истекающей из гидроаккумулятора.

Расчет давления в грузовом гидроаккуммуляторе

В грузовом гидроаккумуляторе давление жидкости прямо пропорционально массе давящего груза и обратно пропорционально площади поршня.

Давление будет постоянным независимо от объема оставшейся жидкости, так как оно определяется только массой груза и площадью поршня.

Устройство пружинного гидроаккуммулятора

При зарядке пружинного гидроаккумялятора вместо поднятия груза поршень 1 сжимает пружину 2. При разрядке пружина, разжимаясь, передает накопленную энергию воздействуя на поршень, который в свою очередь давит на жидкость 3.

Расчет давления в пружинном гидроаккуммуляторе

В пружинном гидроаккумуляторе давление жидкости зависит от жесткости и величины перемещения пружины.

Давление в аккумуляторе будет уменьшаться по мере уменьшения объема жидкости в аккумуляторе, так как усилие пружины зависит от величины сжатия.

Гидропневматические аккумуляторы

Наибольшее распространение в технике получили гидропневматические аккумуляторы, которых механическая пружина заменена запертым объемом с газа.

Различают гидропневматические аккумуляторы с разделителем и без него.

Гидропневиоаккумуляторы без разделителя используются редко, т.к. при больших величинах давления аккумулирующим газом будет насыщаться рабочая жидкость, что в гидравлике нежелательно. В качестве разделительных элементов используются, поршни, баллоны и мембраны. Ознакомимся с конструкцией самых распространенных пневмогидравлических аккумуляторов.

Баллонный пневмогидроаккумулятор

В аккумуляторах этого типа, газ, находится в баллоне 1, который расположен в корпусе 2. Для заправки гидропневмоаккумулятора газом предназначен зарядный вентиль 3. Клапан 4 ограничивает расширение баллона при отсутствии в полости жидкости под давлением. Подвод рабочей жидкости осуществляется через канал 5.

Баллоные аккумуляторы рекомендуется устанавливать вертикально, хотя в некоторых случая допустимо и горизонтальное расположение.

Мембранный гидропневмоаккумулятор

В качестве разделителя сред в аккумуляторе может использоваться упругая мембрана.

Основными элементами мембранного гидроаккумулятора являются корпус 1, мембрана 2, зарядный вентиль 3, канал для подвода жидкости 4.

Поршневой гидроаккумулятор

В поршневом гидравлическом аккумуляторе на поршень с одной стороны действует давление сжатого газа с другой — давление жидкости.

Поршневой аккумулятор состоит из корпуса 1, в котором расположен поршень 2 с уплотнениями 3, обеспечивающими герметичное разделение газа и жидкости. Зарядка гидропневмоаккумулятора газом осуществляется через заправочный вентиль 4, подвод жидкость — через канал 5.

Схема для расчета поршневого гидроаккумулятора показана на следующем рисунке.

Давление жидкости в аккумуляторе будет зависеть от объема заполненного жидкостью, причем зависимость будет нелинейная, что объясняется процессом сжатия газа.

Источник

Гидроаккумулятор

Материал из ТеплоВики — энциклопедия отоплении

Гидроаккумулятор (hydro — вода acumulator — накопление) — емкость для накопления воды.

Содержание

Назначение гидроаккумулятора

Основное назначение гидроаккумулятора – хранить в себе запас воды под давлением. Гидроаккумулятор позволяет уменьшить частоту включений насоса, который обычно управляется по давлению (включается при уменьшении давления до определенного уровня) и избежать гидроударов в водопроводе, с другой стороны, всегда иметь значительный запас воды под давлением. Наличие большого запаса воды в резервуаре приводит к незначительному изменению давления при небольшом отборе воды, следовательно, нужно минимум несколько включений для понижения давления воды до уровня срабатывания управляющего реле давления. Это значительно продлевает срок службы любого насоса (чем насос мощнее и дороже, тем это важнее).

Конструктивно гидроаккумулятор подобен компенсационному баку, используемому в системе отопления для компенсации перепадов давления, но отличается применяемыми материалами, которые могут контактировать с водопроводной водой. В гидроаккумуляторах с мембраной это касается материала мембраны, которая сделана из пищевой резины (обычно изобутированной или каучуковой), мембрана сделана в виде груши, в которой находится вода. Поэтому она не контактирует с материалом бака, а только с пищевой резиной и фланцем, который крепит мембрану к баку. Это позволяет при застаивании избежать появления затхлости в воде.

Классификация гидроаккумуляторов по способу накопления энергии

• гидроаккумуляторы с пневматическим накопителем
• гидроаккумуляторы с механическим накопителем

Гидроаккумуляторы с пневматическим накопителем

В пневмогидравлических аккумуляторах (пневмогидроаккумуляторах) накопление энергии гидравлической жидкости и её возврат в систему происходит за счёт энергии сжатого газа. В пневмогидроаккумуляторах в качестве сжимаемой среды используется газ азот или сжатый воздух.

Преимущества и недостатки

Тип гидроаккумулятора	Преимущества	Недостатки
Пневмогидравлический аккумулятор	высокая энергоёмкость при малых размерах; различные исполнения по конструкции и назначению	давление аккумулятора изменяется в соответствии с политропным процессом сжатия и расширения газа

По конструктивному исполнению пневмогидроаккумуляторы делят на три типа:

Мембранный аккумулятор — ввиду своих небольших размеров, используется чаще всего там, требуется моментальное высвобождение энергии при небольших размерах (например, станки или мобильная техника). Диапазон вместимости рабочей жидкости варьируется от 0,75 до 4 литров. Принцип работы схож с поршневым аккумулятором, только в качестве разделителя сред применяется каучуковая мембрана. Различают два типа мембранных аккумуляторов: со сварным и разборным корпусом. В сварной конструкции мембрана запрессована в кольцевой паз внутри корпуса, а специальная технология обеспечивает минимальный нагрев во избежание повреждений мембраны при сварке. В этом заключается отличие от разборной мембраны, где верхняя и нижняя части корпуса соединены посредством резьбы. Такое устройство позволяет заменять мембрану, не меняя корпус. Допустимая рабочая температура от -10°С до +80°С.

Баллонный гидроаккумулятор — самый распространенный тип гидроаккумулятора на средний расход в гидроприводах быстрого действия. В качестве разделителя среды используется резиновый баллон. Изначально баллон находится под давлением газа. Жидкостная полость соединена с системой. При увеличении давления в системе, баллон сжимается, вбирая в гидроаккумулятор некоторое количество жидкости. При уменьшении давления сжатый газ вытесняет жидкость обратно в систему. Устанавливаются обычно вертикально или горизонтально. Полость жидкости должна находиться снизу. Работать могут в диапазоне температуры от -50°С до + 150°С.

Поршневой гидроаккумулятор — 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.

Гидроаккумуляторы с механическим накопителем

Классификация гидроаккумуляторов с механическим накопителем

• грузовые гидроаккумуляторы;
• пружинные гидроаккумуляторы.

В грузовых гидроаккумуляторах накопление энергии гидравлической жидкости и её возврат в систему происходит за счет потенциальной энергии находящегося на определённой высоте груза.

В пружинных гидроаккумуляторах накопление энергии гидравлической жидкости и её возврат в систему происходит за счёт механической энергии сжатой пружины.

Преимущества и недостатки

Каждому типу гидроаккумуляторов свойственны свои преимущества и недостатки.

Тип гидроаккумулятора	Преимущества	Недостатки
Грузовой гидроаккумулятор	постоянное давление аккумулятора простота конструкции большой рабочий объём низкая стоимость	низкая энергоемкость высокая инерционность громоздкость конструкции низкое давление
Пружинный	относительная простота конструкции невысокая стоимость	давление зависит от характеристики и линейной деформации пружины небольшой рабочий объём инерционность

Типы установки гидроаккумуляторов

В вертикальных гидроаккумуляторах скопление воздуха происходит в верхней части. Для его удаления используется клапан, отделяющий воздух.
В горизонтальных гидроаккумуляторах для удаления воздуха используется ниппель, краны или дополнительные сливы, служащие для стравливания воздуха порядка одного раза в месяц.

Давление газа между баком и мембраной, которое и обеспечивает поддержание давления в системе водоснабжения, нужно проверять 2-3 раза в год. Процесс же удаления скопления воздуха из небольших гидроаккумуляторов происходит при полном опорожнении устройства. Для этих целей в конструкции имеется шаровой кран. Также примерно один раз в неделю можно отключать электропитание устройства и стравливать воздух вручную, открывая любой из кранов, предельно близко расположенных к устройству гидроаккумулятора. Достигнуть оптимального эффекта возможно путем нескольких повторений открытия и закрытия крана и соответственно подключения электропитания к насосу.

Выбор гидроаккумулятора

Выбор гидроаккумулятора зависит от объема потребления воды. Чем больше потребление воды, тем больше должен быть объем гидроаккумулятора. А давление в баке должно быть приблизительно равно или чуть меньше давления воды в водопроводе в месте подключения бака. В случае если в доме нет большого потребления воды (нет ванны) и количество людей не больше 4, можно ограничиться гидроаккумулятором объемом 25-35л. В иных случаях нужно устанавливать бак объемом не менее 50л. Самый важный критерий при подборе объема бака – количество включений-выключений насоса. Обычно оно регламентируется заводом-изготовителем электродвигателя.
В даной таблице приведены максимальные допустимые количества часовых включений для электродвигателей. Для скважинного насоса обычно рекомендуют не более 20 включений/час, а лучше 10-15 включений/час.

Мощность двигателя насоса, кВт	0,5-1,5	2-4	5-7,5	9,2-12,5	15-22
Максимальное количество включений/час	50	40	30	20	15

Vt=16.5 \Qmax \Pmax \Pmin \frac\,
Vt — объем гидроаккумулятора в литрах.
Q max – средняя производительность насоса, равная максимальному расходу воды (в литрах/мин).
а – максимально допустимое число запусков насоса в час (значение, рекомендуемое производителем насоса).
P max – максимальное абсолютное давление, на которое настроено реле давления, равное относительному давлению + 1Атм.
P min – минимальное абсолютное давление, на которое настроено реле давления, равное относительному давлению + 1Атм, которое не должно быть ниже, чем (высота строения в метрах)/10 + 1Атм
ΔP – разность P max и P min
P prec – абсолютное давление газа в гидроаккумуляторе, которое никогда не должно превышать P min.
Для оптимальной работы гидроаккумулятора необходимо, чтобы P rec Смотреть также

Источник