Работа насосной станции с гидроаккумулятором: Принцип работы насосной станции с гидроаккумулятором поможет правильно подобрать систему водообеспечения

Принцип работы гидроаккумулятора насосной станции на примере домашнего использования

Содержание

Устройство накопительного бака

Принцип работы гидроаккумулятора

Устройство насосной станции

Насосная станция без гидроаккумулятора

Расчет и подбор гидроаккумулятора

Установка гидроаккумулятора

Коротко о главном

Благодаря труду и стараниям отца науки о Гидродинамике, английского ученого Джозефа Брамы, первый родственник гидроаккумулятора появился более 200 лет назад. Из-за высоких температур пиво нельзя было хранить наверху и бочки располагали в подвалах. Для того чтобы за ним не ходить, хозяева заведений нанимали молодых мальчишек. Ученый разработал сложную систему подачи разных сортов пива к барной стойке, а в качестве механизма подачи он использовал емкость, на которую давил груз.

Спустя 200 лет поменялся лишь внешний вид устройства и материалы, из которых изготовлен аппарат. По-прежнему используется давление и также установлен накопительный элемент, на который это давление воздействует. В качестве емкости используют мембрану из современного каучука EPDM. Давайте более подробно рассмотрим принцип работы гидроаккумулятора насосной станции.

Гидроаккумуляторы премиум сегмента изготавливают из облегченных и высококачественных материалов

Устройство накопительного бака

Он выполняет функцию накопления и выдачи воды. Через входное отверстие, благодаря нагнетанию насосом высокого давления, поступает жидкость, которая накапливается в процессе работы насоса, как только пиковое установленное значение достигнуто, автоматика отключает устройство и вода поступает в систему только из резервуара. Рассмотрим устройство гидроаккумулятора насосной станции.

Гидроаккумулятор – это накопительный резервуар, который используется в системах водоснабжения закрытого типа. Гидроаккумулятор состоит из двух основных и двух вспомогательных частей. Основные части – это корпус бака и резиновая мембрана. Вспомогательные – это фланец устройства и ниппель.

Стандартный накопительный бак изготавливают из тонкой углеродистой стали, а сверху покрывают эмалью. Благодаря окрашиванию, процесс коррозии происходит максимально медленно, и аппарат допускается к установке в сырых помещениях. Внутри железного бака находится мембрана, которая является накопителем воды.

Устройство гидроаккумулятора насосной станции

Мембрана изготовлена из высококачественного каучука EPDM. С одной стороны мембрана имеет резиновый хвостик, предназначен он для крепления к кронштейну, установленному в глубине бака. С другой груша имеет заливную горловину, которая прижимается при помощи фланца и фиксируется болтами. Очень важно равномерно затягивать соединение, от его герметичности зависит эффективность работы устройства.

Ниппель находится на противоположной стороне бака и в точности напоминает автомобильный. Ниппель играет роль клапана, который запускает и удерживает воздух. Накачанный воздух оказывает давление на воду, которая находится в мембране. Рассмотрим принцип работы гидроаккумулятора насосной станции.

Гидроаккумуляторы бывают вертикального и горизонтального типа, имеют наваренную площадку для крепления насоса и опорные кронштейны. Крепление бака является обязательным шагом перед запуском установки, потому, что устройство является компенсатором и может быть подвержено толчкам (гидроудар – это резкое изменение давления в системе).

Принцип работы гидроаккумулятора

В зависимости от схемы подключения принцип работы накопительного бака не изменяется. Существует два типа подключения – к поверхностному и погружному насосу. Поверхностный насос может быть установлен на специально адаптированной площадке бака. Погружной насос устанавливается в скважине или колодце, в таком случае бак размещают в колодце или помещении.

Бак работает в паре с автоматикой, которая управляет включением и отключением питания насоса. Автоматика бывает двух типов – автоматическая и механическая. Механическая автоматика по умолчанию не оборудована защитой от сухого хода насоса (когда в источнике закончилась вода, насос будет продолжать работать до выхода из строя). Защита от сухого хода – дополни тельная опция, такое реле стоит дороже.

Схема подключения гидроаккумулятора к погружному насосу. 1 – пятивыводной соединитель; 2 – погружной насос; 3 – накопительный бак; 4 – точка водозабора; 5 – автоматика; 6 – манометр.

Автоматическое реле протоки позволяет произвести аварийное отключение, но лишено возможности управлять настройками давления. Работает оно в заданных заводом изготовителем параметрах. Чаще всего такое реле устанавливают на системы, в которых не установлен накопительный бак, мы рассмотрим эту тему.

Систему оборудуют манометром, он позволяет отрегулировать механическую автоматику и добиться желаемых показателей давления в системе. Дело в том, что современное оборудование предназначено для работы при определенном давлении и решение с применением гидроаккумулятора в домашнем использовании смело можно назвать разумным.

Равномерное давление благоприятно влияет на всю сантехнику и приборы системы водоснабжения частного дома. Зачастую соединительные шланги выходят из строя при гидроударах, с баком их появление вовсе не страшно. Благодаря устройству мембранного бака, они компенсируются и не отражаются на оборудовании.

Пятивыводной переходник позволяет компактно расположить автоматику и манометр в районе мембранного бака

Гидроаккумулятор подсоединяется в любой точке системы. К нему подводится выходной патрубок насоса, который подсоединяется любым способом. Часто используют пятивыводной переходник, но можно собрать систему и без него. При помощи трубы и фитингов можно выполнить любое удобное подключение, в зависимости от условий в которых необходимо произвести установку.

Накопительный бак является полноправным элементом системы, давление системы соответствует давлению внутри него. Для корректной работы необходимо правильно настроить оборудование. Для этого накачайте гидроакккумулятор воздухом через ниппель до нужного значения.

Рекомендуется накачивать гидроаккумулятор воздухом до уровня 1,5 атм., а автоматику настраивать на включение насоса при давлении системы 1,7 атм. Такие настройки позволяют свести к минимуму видимый перепад включения и избавить жильцов от странных звуков при запуске насоса. Давление включения насоса должно быть на 10% выше, чем давление воздуха на мембрану в накопительном баке.

От размера аккумулятора для воды зависит его запас автономной подачи. Он выбирается исходя от ваших запросов и потребностей

Давление отключения устанавливайте на своё усмотрение, рекомендуется выбирать значение, не превышающее 3 атм., это корректный порог для всех приборов, которые используются в водоснабжении. Чем больше разница между давлением включения и отключения насоса, тем больше воды находится в баке, которая будет поступать в автономном режиме.

Принцип работы гидроаккумулятора насосной станции заключается в том, что когда насос отключен, воздух, который находится в воздушной рубашке накопительного бака, давит со всех сторон на стенки резиновой мембраны, в которой находится вода.

Для того чтобы она не уходила обратно в скважину, устанавливают обратный клапан, который позволяет только поступать воде в бак и не уходить обратно через магистраль подачи воды с насоса. Клапан установлен в скважине и может быть дублирован около бака.

Схема подключения с поверхностным насосом

При открытии крана накопленная вода поступает в точки водозабора. По мере ее расхода давление в системе начинает падать, а в это время автоматика наблюдает за этим процессом. Когда уровень воды в баке упал настолько, что неспособен оказывать давление более 1,7 атм. – насос запускается и осуществляется дальнейшая подача воды.

Производительность насоса гораздо выше, чем уровень потребления одной точки водозабора, поэтому с учётом этого фактора несложно понять, что вода успевает набраться в резервуар до установленной отметки давления и насос отключиться. Таким образом, цикл повторяется постоянно.

Пусковые токи самые высокие, а объём накопительного бака существенно влияет на частоту включения насоса. Для домашнего пользования оптимальным решением станет выбор устройства ёмкостью не менее 50 л. Семья из 4-5 человек, может одновременно использовать несколько точек водозабора, поэтому подходите ответственно к выбору ёмкости.

Фланец ёмкости стандартный, но может быть изготовлен из разных металлов. В помещениях с повышенной влажностью настоятельно рекомендуется установка фланца из нержавеющей стали, потому как фланец из простой углеродистой стали придёт в негодность после первого года работы.

Фланец прижимает мембрану к корпусу бака, тем самым, он играет важную роль в конструкции накопительной ёмкости. Крепится он при помощи 6 болтов к корпусу устройства. Имеет наружную резьбу диаметром 1 дюйм.

Через фланец вода поступает в бак и наоборот. Отнеситесь внимательно к выбору этого элемента, если вы собираетесь установить бак в сыром помещении, потому что последующее обслуживание может повлечь замену бака в ближайшее время.

Фланец из нержавеющей стали

Устройство насосной станции

Насосная станция – это система автоматической подачи воды к точке водозабора. Различают два типа станций – с поверхностным и погружным насосом. В состав любой насосной станции входит несколько основных составных. Настройка насосной станции производиться путём регулировки реле автоматики. Рассмотрим, какие элементы включает в себя насосная станция:

• насос;
• гидроаккумулятор;
• автоматика;
• манометр;
• соединительный фитинг;
• шнур питания сети 220 В.

Стандартная насосная станция с гидроаккумулятором на 24 л

В продаже имеются заводские насосные станции, они полностью укомплектованы и готовы к запуску. Устройства отличаются производительностью и ёмкостью гидроаккумулятора. Заводские насосные станции оборудованы поверхностными центробежными насосами, глубина забора воды достигает 8 м.

Заводские НС имеют 24 л и 50 л гидроаккумулятор и отлично подойдут большинству потребителей, но бывают случаи, в которых требуется индивидуальный подход. Когда модель вам не подходит, не стоит отчаиваться, достаточно собрать насосную станцию самому. В продаже имеется абсолютно любые устройства, которые только можно представить.

Эжекторные НС позволяют работать с глубиной до 25 метров. Такая глубина достигается за счёт нагнетания давления вспомогательной струёй. Вода вымывается водой под давлением. Производительность таких моделей не высока, но позволяет установку внутри дома, порой это необходимо, чтобы сберечь своё имущество от непрошеных гостей.

Эжекторная насосная станция

Насосная станция без гидроаккумулятора

В зависимости от потребностей вы можете остановить свой выбор на конструкции, которая устанавливается без накопительного бака. Такое подключение часто используется для полива огорода или набора ёмкости под чутким руководством и наблюдением человека.

Сложно сказать, что насосная станция без гидроаккумулятора, хорошее и правильное решение. Зачем нужен гидроаккумулятор для насоса? Чтобы компенсировать гидроудары при включении и отключении, а также создать резерв воды, поэтому следует понимать, применяя устройство без гидроаккумулятора вы существенно уменьшаете срок службы насоса, а также, не получите комфортных условий эксплуатации.

В местах, где требуется лишь полив – это хорошее решение. В таком случае насос включается и отключается в случае появления малого протока, то есть при открытии крана небольшой толчок воды приводит в движение элемент, отвечающий за пуск насоса и производиться мгновенный запуск. Когда вы закрываете кран, движение воды по магистрали прекращается и автоматика отключает насос.

НС без гидроаккумулятора

Схема примитивная, но надежная в плане, что устройство не подвергнется работе, когда вода в источнике закончиться. Такие НС используют в местах, где не требуется комфорт, а нужен результат. Обычно для реализации используют насосы малой мощности – это хорошее решение установить водоснабжение в нежилом помещении, например склад.

Можно реализовать автоматическую систему полива при помощи накопительной ёмкости, которая будет наполняться дренажным насосом с прилегающей речки или водоёма. В таком случае насос подключают к разведенным трубам по приусадебному участку, а в качестве водозабора используют накопительную ёмкость.

К преимуществам отнесём компактный размер такого прибора, а по недостаткам список будет существенно больше:

• отсутствует защита от гидроудара;
• нет запаса воды, на случай если пропадёт питание;
• срок службы существенно ниже.

Перед приобретением станции следует хорошо подумать. Комплект с гидроаккумулятором и автоматикой будет стоить не на много дороже, и вы получите ряд преимуществ, за которые стоит выложить скромную плату.

Расчет и подбор гидроаккумулятора

Правильный и точный расчёт производится по формуле, но далеко не каждый может ответить на параметры, которые требуется знать. Мы приведем пример правильной формулы для расчёта и расскажем, как можно обойтись без неё. Итак, формула для расчёта:

 V_гидроаккумулятора=16,5×Q/A×(P1×P2)/(P2-P1)×1/(P_(гидроак.),

где Q – производительность насоса, А – количество допустимых запусков насоса в час, Р1 – давление включения насоса, Р2 – давление выключения насоса, Р гидроак. – давление закачанного воздуха в гидроаккумулятор. (16,5 и 1 – постоянные коэффициенты).

Если вы не хотите производить расчёты, то для выбора гидроаккумулятора необходимо определиться с какой целью вы устанавливаете оборудование, и сколько человек будет пользоваться системой водоснабжения.

Если вам требуется разовое или крайне редкое использование, а в качестве источника воды используется накопительный резервуар, то использовать разумным решением будет приобрести мини насосную станцию, которая работает в паре с гидроаккумулятором малой ёмкости – 2 л.

Мини насосная станция. Гидроаккумулятор позволяет продлить срок службы насоса. Отличное решение для использования в нежилых помещениях

Для жилых помещений, где пользуются водой с одной точки водозабора, правильным решением будет установить гидроаккумулятор ёмкостью 24 л. Стоит понимать, что если вы установите такой гидроаккумулятор в помещении, где одновременно открываются три крана, насос будет включаться и выключаться каждые две минуты.

При частом включении насоса, обмотка его двигателя начнёт нагреваться. Пусковые токи самые высокие. Срок службы такой установки будет небольшой. Также, не стоит устанавливать мощный двигатель на маленький резервуар. Он тоже будет очень часто включаться, так, как быстро будет заполнять ёмкость.

В зависимости от объёма накопительного бака вы получите максимум 30% запаса воды в автономном режиме (до запуска насоса). От 24 л – это всего лишь 6 литров, то есть каждые слитые 6 литров будет запускаться насос.

Ассортимент накопительных баков очень широк, вы сможете выбрать лучший вариант по ёмкости и типу установки

Оптимальным решением будет установка гидроаккумулятора на 50 и более литров. 30% от такой ёмкости составит 15 литров воды, что в свою очередь является хорошим показателем. На такой бак желательно установить насос, производительность которого соответствует значению в 60 л/мин.

Включение такой установки будет происходить крайне редко, шум не будет отвлекать жильцов, а обмотка двигателя не будет нагреваться. Стоимость такой установки на порядок выше, но учитывайте, что при правильных условиях эксплуатации, ваши водяные друзья прослужат намного дольше. Срок службы оборудования с лёгкостью достигает 5-10 лет.

Рассчитывайте гидроаккумулятор из расчёта точек водозабора. Каждая точка потребляет 10 л воды. Посчитайте, сколько может быть одновременно отрытых кранов, и подумайте, насколько с такой задачей справиться насос. От этого и толкайтесь.

Модели, изготовленные из нержавеющей стали имеют высокую стоимость, но срок службы таких устройств очень высок. Единственным уязвимым элементом остаётся мембрана, замена, которой не требует особых навыков

Установка гидроаккумулятора

Установка гидроаккумулятора производиться в подготовленном месте. Всего существует два варианта крепления, крепление к полу и настенное. Бак обязательно необходимо прикручивать. Гидроудары будут раскачивать устройство и это приведет к разрушению трубопровода.

Настенное крепление выполняется, в случае если на полу отсутствует свободное место или помещение подтапливается грунтовыми водами. Для этого выбирается горизонтальный бак. К полу крепится любой тип устройств (горизонтальный и вертикальный).

Для того чтобы закрепить бак вам потребуется просверлить отверстия под крепежные болты или анкера. Рекомендуется использовать диаметр болтов не менее 8 мм. Вес заполненного бака гораздо выше и равен объёму воды и весу устройства.

В целях экономии места бак ёмкость 50 литров закреплён на стене. Обратите внимание, обслуживание бака будет удобным. Ниппель расположен в нужном месте

Не рекомендуется устанавливать бак в труднодоступных местах. Вам может понадобиться разобрать систему, например, для консервации в зимний период или просто обслуживать устройство, возможно, придётся заменить мембрану.

Каждые 30 дней необходимо производить замер давления в баке. Процедуру требуется выполнять регулярно. В случае если давление упадёт, возникнут неполадки и работа системы будет нестабильна. Возможны частые включения насоса и громкие звуки при заполнении резервуара.

При подсоединении магистрали используйте подмотку, если подсоединение выполняется с помощью накидной гайки, используется только прокладка. Не рекомендуется применять силу при затяжке соединения – вы можете повредить оборудование.

Коротко о главном

Итак, устройство гидроаккумулятора насосной станции для домашнего водопровода включает в себя два основных элемента, корпус и резиновую мембрану. Благодаря воздушной рубашке внутри корпуса между мембраной и металлом, воздух оказывает давление на стенки резинового резервуара для воды и осуществляется автономная подача жидкости в систему.

Необходимо правильно подойти к выбору ёмкости устройства. При востребованности – лучше использовать бак большей ёмкости. Необходимо сопоставить нужный расход с количеством воды, которое система может дать автономно. Правильный расчёт снизит количество включений, и устройство прослужит максимально долго.

Друзья, у нас к вам два вопроса, что вам известно о вулканизации резиновой мембраны и каким методом расчёта пользуетесь вы? Оставьте информацию в комментариях, мы дополним эту статью вашими знаниями, и нам будет очень приятно, что ваше мнение дополняет нашу статью.

Гидроаккумулятор и реле давления. Настраиваем правильно

Рис1. Гидроаккумулятор

    При сборке насосной станции важнейшим вопросом является настройка реле давления и гидроаккумулятора (Рис.1). От правильно выставленных пределов зависит не только удобство пользования системой водоснабжения, но и продолжительность эксплуатации некоторых элементов насосной станции.

    Часто возникает впечатление, что все те советы, которые можно найти в сети Интернет по настройке давлений, не просто далеки от реальности, но и вредны, так как не соответствуют действительности. Вот и приходится каждому разбираться в принципах работы и настройке самостоятельно. В данной статье приводится порядок действий по настройке давлений, следуя которым удалось отрегулировать работу насосной станции, активно эксплуатируемой уже пятый год.

Рис2. Крышка золотника

Гидроаккумулятор – не только вода. Немного теории

    Внутри металлического бака гидроаккумулятора (ГА) находится резиновая емкость (груша). Насос нагнетает воду именно в грушу. В пространство между стенками бака и емкостью через золотник закачивается воздух. Чем больше воды в груше, тем сильнее сжат воздух и тем выше его давление, стремящееся вытолкнуть воду обратно. Также существуют мембранные модели ГА, в которых металлический бак разделен пополам мембраной, с одной стороны которой находится воздух, а с другой вода.

Рис3. Проверка давления

Практика. Воздух

    Итак, вот он – купленный гидроаккумулятор. Прежде всего, необходимо определить давление воздуха в нем. Несмотря на то, что производитель, обычно, накачивает 1,5 Атмосферы, бывают случаи, когда из-за утечки к моменту продажи это значение намного ниже. Обыкновенный автомобильный золотник закрыт декоративным колпачком (Рис.2). Откручиваем его и проверяем давление в баке (Рис.3). Чем проверять? Так как погрешность даже в 0,5 атм. существенно влияет на работу всей системы, то чем выше точность используемого для проверки манометра, тем лучше. На рынке представлены три вида таких манометров: электронные, механические автомобильные (корпус металлический) и пластиковые, идущие в комплекте с некоторыми насосами. Последние дают огромную погрешность, поэтому для ГА их лучше не использовать. Обычно они китайского происхождения, в непрочном пластиковом корпусе. На показания электронных влияют температура и заряд батареи, к тому же их стоимость довольно высока. Поэтому используем обычный автомобильный манометр, желательно прошедший поверку. Чем на меньшее значение градуирована шкала, тем лучше. Например, если шкала рассчитана на 20 атм. , а измерить нужно всего 1-2, то высокой точности измерения ждать не стоит.

Рис4. Реле давления

    Меньшее количество воздуха в баке означает больший запас воды, но разброс давления при закачанном и почти опустошенном баке будет довольно велик. Тут все зависит от предпочтений. Если необходимо, чтобы давление воды в водопроводе постоянно было высоким (городским), то воздуха в баке должно быть не менее 1,5 атм. Соответственно, кто-то может решить, что напор даже в одну атмосферу для бытовых нужд вполне достаточен. В первом случае ГА запасает меньше воды, что означает частое включение подкачивающего насоса и потенциальные проблемы при отсутствии электричества, так как нет запаса воды. А во втором жертвовать приходится давлением: при заполненном баке можно принять душ с массажем, а по мере уменьшения воды удобна будет только ванна.

    Определившись с желаемым режимом работы, следует либо стравить лишний воздух, либо подкачать. Не рекомендуется уменьшать давление ниже 1 атм. , а также слишком перекачивать. Недостаточное количество воздуха означает, что наполненная водой груша может локально тереться о стенки бака, постепенно повреждаясь. В то же время, избыток воздуха не позволит закачать много воды, так как существенная часть объема ГА будет занята им.

Реле давления

    Открываем крышку реле давления (Рис.4). Здесь доступна настройка верхнего и нижнего пределов срабатывания, то есть, значений давления, при которых насос будет отключаться и включаться. Две гайки и две пружины: большая (P) и малая (дельта P). Большая пружина отвечает за нижний предел или за давление включения насоса, что одно и то же. Из конструкции видно, что ее действие словно помогает воде замкнуть контакты.

    Малая позволяет выставить разницу давлений. Кстати, это говорится во всех инструкциях, однако не указывается, что является точкой отсчета. Так вот, основным является нижний предел, то есть гайка пружины «P». Пружина разницы давлений, конструктивно, сопротивляется давлению воды: она отталкивает подвижную пластину вниз, от контактов.

Практика. Вода

    После выставления нужного значения давления воздуха, подключаем ГА к системе и включаем в работу, внимательно следя за водяным манометром. На каждом ГА указаны значения рабочего и предельного давлений – их превышения недопустимо. Также в техническом паспорте к насосу указывается его напор (в метрах): 10 м соответствует 1 атмосфере. Насос должен быть вручную отключен от сети при:

• достижении рабочего давления ГА;
• достижении предельного значения напора насоса. Это просто определить – рост давления прекращается.

    Обычно, мощности насосов не позволяют накачать бак до предела, да и необходимости в этом нет, так как снижается ресурс, как насоса, так и груши. В большинстве случае значение давления отключения выбирается на 1-2 атм. выше, чем включения.

    Например, манометр показывает 3 атм., что, по мнению владельца насосной станции, достаточно для его нужд. Отключаем насос и медленно вращаем гайку «дельта P» на уменьшение, пока механизм не сработает.

    Открываем кран и сливаем воду из системы. При этом наблюдаем за манометром и значением, при котором реле включится – это давление включения насоса (нижний предел). Оно должно быть немного больше (на 0,1-0,3 атм.) давления воздуха в пустом ГА. Благодаря этому груша прослужит дольше. Вращая «P», выставляем нижний предел, снова включаем насос в сеть и ждем, пока не будет достигнуто нужное давление. Подстраиваем гайку «дельта P». Гидроаккумулятор настроен.

    Раз в 1 — 3 месяца необходимо в обязательном порядке проверять давление воздуха. Вода из бака при этом должна быть слита (отключаем насос от сети и открываем краны).

Рекомендуемая продукция нами

насосы grundfos sq, grundfos sqe

← Профессиональный сантехнический инструмент
 | 
Подача воды со скважины. Как подобрать насос? →

Назад к основам: Аккумуляторы | Power & Motion

Гидравлические аккумуляторы хранят гидравлическую жидкость под давлением, чтобы дополнить поток насоса и снизить требования к производительности насоса, поддерживать давление и свести к минимуму колебания давления в закрытых системах, амортизировать удары и обеспечивать вспомогательную гидравлическую энергию в аварийной ситуации. Вот как.

Основы

Гидравлический аккумулятор представляет собой сосуд высокого давления, содержащий мембрану или поршень, который удерживает и сжимает инертный газ (обычно азот). Гидравлическая жидкость удерживается на другой стороне мембраны. Аккумулятор в гидравлическом устройстве хранит гидравлическую энергию так же, как автомобильный аккумулятор хранит электрическую энергию.

Его начальное давление газа называется «давлением предварительной зарядки». Когда давление в системе превышает давление предварительной зарядки, газообразный азот сжимается, сжимается и уменьшается в объеме, пропуская гидравлическую жидкость в аккумулятор. Объем жидкости в аккумуляторе увеличивается до тех пор, пока система не достигнет максимального давления ( P ₂ ). Когда давление в системе снижается, газообразный азот расширяется и вытесняет жидкость из аккумулятора, обеспечивая питание гидравлической системы до тех пор, пока давление в системе и аккумуляторе не сравняется ( P ₁ ).

Аккумуляторы, используемые надлежащим образом, повышают производительность и эффективность гидравлической системы, снижают затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание, обеспечивают безотказную защиту и продлевают срок службы системы за счет сведения к минимуму выхода из строя насосов, трубопроводов и других компонентов.

Что делают аккумуляторы

Вот основные причины использования аккумуляторов:

Для увеличения расхода насоса. Аккумуляторы чаще всего используются для увеличения подачи насоса. Некоторым гидравлическим контурам требуется большой объемный поток, но только в течение коротких периодов времени, а затем в течение длительного периода времени они используют мало жидкости или вообще не используют ее. Когда половина или более машинного цикла не использует подачу насоса, проектировщики обычно устанавливают схему аккумулятора.

Для работы аккумуляторов требуется перепад давления. В некоторых случаях окончательный проект требует более высокого давления, чем планировалось изначально. Например, в схеме, показанной выше, для выполнения работы требуется не менее 2000 фунтов на квадратный дюйм, но аккумуляторы должны быть заполнены до более высокого давления, чтобы они могли подавать дополнительную жидкость, не падая ниже минимального давления в системе. Таким образом, эта схема использует максимальное давление 3000 фунтов на квадратный дюйм для хранения достаточного количества жидкости для цикла цилиндра в отведенное время и при этом имеет достаточную силу для выполнения работы.

В контуре используется несколько аккумуляторов для увеличения расхода насоса, поскольку время задержки составляет 45 секунд. из 57,5 ​​сек. цикл. Его насос постоянного объема на 22 галлона в минуту работает под давлением в течение большей части цикла, чтобы заполнить цилиндр и аккумуляторы. Без аккумуляторов для этой схемы потребовался бы насос производительностью 100 галлонов в минуту, приводимый в движение двигателем мощностью 125 л.с. Хотя первоначальная стоимость меньшего насоса и двигателя, а также аккумуляторов может быть близка к стоимости более крупного насоса и двигателя, экономия энергии в течение срока службы машины делает эту схему аккумулятора более экономичной.

Для поддержания давления в системе. Аккумуляторы часто поддерживают давление в гидравлических контурах, когда насос разгружен. Это особенно полезно при использовании насосов с фиксированным объемом в длительных циклах выдержки. Например, добавление аккумулятора, регулятора расхода и реле давления к схеме насоса с фиксированным объемом, показанной выше, позволяет разгрузить насос, когда давление находится на уровне или выше минимальной настройки реле давления. Если утечка через клапан или уплотнения цилиндра приводит к падению давления примерно на 5%, реле давления переключает управление направлением, а аккумулятор создает давление на конце крышки цилиндра и возвращает давление к максимальному значению. Насос загружается только тогда, когда требуется жидкость. Эта схема управляет ламинирующим прессом, который зажимает материал и удерживает его под давлением от одной до пяти минут. Если бы поток через предохранительный клапан все это время находился под высоким давлением, он выделял бы слишком много тепла, что приводило бы к потере энергии.

Для поглощения ударов. Быстроходные гидравлические контуры часто создают скачки давления, вызывающие толчки при резком прекращении потока. Аккумуляторы в этих подверженных ударам контурах снижают эти разрушительные скачки давления и потока до приемлемого уровня или полностью устраняют их. Аккумуляторы также справляются с другими проблемами, связанными с скачками давления в особых случаях с модифицированными клапанами.

Аккумуляторы также устраняют скачки давления, вызванные внезапными блокировками потока. Заряд азота в этом случае обычно поддерживается на 5% ниже рабочего давления, чтобы гарантировать, что аккумулятор находится вне контура, за исключением случаев скачков давления. Аккумуляторы баллонного типа лучше всего подходят для этого из-за их быстрой реакции на изменения давления, если максимальное пиковое давление не превышает четырехкратное давление предварительной зарядки 9.0025 .

Для увлажнения. Пульсации — еще одна форма ударов в гидравлических линиях, которые могут повредить трубопроводы и другие компоненты системы. Поршневые насосы по своей конструкции создают в системе пульсации давления, вибрации и шум. Аккумуляторы и связанные с ними глушители и демпферы могут значительно снизить энергию ударной волны.

Обеспечение аварийного питания. Некоторые машины с гидравлическим приводом необходимо останавливать в открытом положении, чтобы не повредить изделия или оборудование. Когда перебои в подаче электроэнергии отключают гидравлический насос и машина находится в каком-либо положении, должен быть способ перевести ее в открытое положение. Резервный насос с приводом от двигателя — это один из вариантов, но другой вариант — использовать аккумуляторы, заряженные перед первым циклом и удерживаемые до тех пор, пока машина не остановится. Их накопленная энергия затем готова перевести машину в открытое положение в случае сбоя питания.

Другие приложения. Аккумуляторы иногда используются в системах, в которых тепловое расширение может вызвать избыточное давление. Заблокированные порты на цилиндрах в местах с высокой температурой окружающей среды создают высокое давление, если расширяющейся жидкости некуда идти. Аккумуляторы также служат барьерами между двумя разными жидкостями, например, в системе, где насос использует гидравлическую жидкость для поддержания давления в контуре, в котором используется вода или другая несовместимая среда. Один поставщик также предлагает аккумуляторы низкого давления в качестве дыхательных устройств для герметичных резервуаров. Это предотвращает попадание переносимых по воздуху загрязняющих веществ в гидравлическое масло при повышении и понижении уровня жидкости.

Типы аккумуляторов

В промышленности обычно используются аккумуляторы трех типов: баллонный, диафрагменный и поршневой. Есть еще несколько вариаций.

Газонаполненная камера. Многие аккумуляторы используют резиновый баллон для разделения газа и жидкости. Тарельчатый клапан в нагнетательном отверстии предотвращает выпадение мочевого пузыря через порт, когда насос выключен. Первоначальный дизайн, до сих пор предлагаемый многими производителями, представляет собой стиль ремонта днища (показан вверху слева). Верхний способ ремонта (справа) в некоторых случаях облегчает замену мочевого пузыря.

Газонаполненный поршень. Газовый поршневой аккумулятор имеет свободно плавающий поршень с уплотнениями, разделяющими жидкость и газ. Он работает и работает аналогично мочевому пузырю. У него есть некоторые преимущества в определенных областях применения, но он может стоить в два раза дороже, чем баллон такого же размера.

Подпружиненный поршень . Подпружиненные поршневые аккумуляторы идентичны газонаполненным, за исключением того, что пружина прижимает поршень к жидкости. Его главное преимущество в том, что нет утечки газа. Основным недостатком является то, что эта конструкция не подходит для высокого давления и большого объема.

Мембранные аккумуляторы. Существуют также мембранные аккумуляторы с упругой или металлической диафрагмой. Они используются в основном там, где хранимый объем невелик, что делает их практичными для многих мобильных приложений, но ограничивает их использование в промышленных приложениях.

Какой тип использовать?

В некоторых приложениях можно использовать аккумулятор практически любого типа с удовлетворительными результатами. Однако бывают случаи, когда один тип более отзывчив или предлагает более длительный срок службы. Например, величина давления предварительной зарядки является фактором, который следует учитывать при выборе баллонных или поршневых аккумуляторов.

Поршневые аккумуляторы медленно реагируют на повышение давления, поэтому они не работают так же хорошо, как амортизаторы. Это означает, что они хотя и снижают скачки давления, но не останавливают их. В таких ситуациях лучшим выбором является баллонный или диафрагменный аккумулятор.

Баллонные или мембранные аккумуляторы лучше всего подходят для демпфирования скачков высокого давления на выходе из поршневого насоса. Поршневой аккумулятор не может реагировать достаточно быстро, а короткий ход поршня и уплотнений может вызвать чрезмерный износ отверстия и уплотнений.

Компания Hydac, крупный производитель аккумуляторов и других гидравлических компонентов, перечисляет следующие факторы в качестве основных факторов при выборе трех основных типов аккумуляторов (баллонных, диафрагменных и поршневых): )

Коэффициент давления (макс. давление/давление предварительной заправки)

Соображения по давлению

Аккумулятор заряжается, когда давление в системе увеличивается, в результате чего жидкость поступает в аккумулятор и сжимает газообразный азот. Он разряжается, когда давление в системе падает, позволяя азоту в аккумуляторе расширяться и выталкивать жидкость из аккумулятора.

Обычно газонаполненные аккумуляторы предварительно заряжают примерно до 90% минимального рабочего давления системы. Это гарантирует, что камера или поршень не сбрасывают всю жидкость во время каждого цикла. Если быстро удалить всю жидкость, баллоны могут застрять в тарельчатом клапане, а поршни могут деформироваться, когда металл соприкасается с металлом. В некоторых приложениях это 9Значение 0% может быть низким, поскольку минимальное давление в системе низкое.

В таких случаях используйте гидроаккумуляторы поршневого типа, так как поршень может перемещаться по стволу практически на любое расстояние без повреждений. Баллонный аккумулятор не следует использовать, если давление предварительной зарядки ниже 25% от максимального давления. Это позволяет избежать настолько сильного сжатия мочевого пузыря, что он трется о себя, что может привести к образованию в нем отверстий.

Конструкция и физическая конструкция баллонных и мембранных аккумуляторов ограничивают их максимальное отношение рабочего давления. Превышение этих пределов может привести к повреждению мочевого пузыря или диафрагмы. Поршневой аккумулятор выдерживает более высокие отношения давления, потому что он не имеет эластомерной мембраны, подверженной повреждению.

Безопасность аккумулятора

• Всегда принимайте меры для слива аккумулятора при выключении. Никогда не работайте с контуром с аккумулятором, пока не убедитесь, что давление в нем сброшено. Это очень важно, потому что аккумуляторы хранят энергию, которая может представлять угрозу безопасности и повредить машину.
• Убедитесь, что поток аккумулятора во время работы ограничен до разумного уровня, и отключите его, чтобы не повредить машину или трубопровод. Аккумуляторы сбрасывают жидкость с любой скоростью, которую позволяет путь выходного потока. Такие высокие потоки длятся недолго, но ущерб, который они вызывают, может произойти в одно мгновение.
• Всегда изолируйте насос от аккумулятора обратным клапаном, чтобы жидкость не могла попасть обратно в насос. Без обратного клапана обратный поток гидроаккумулятора может отбросить насос назад и даже привести к выходу из строя в некоторых случаях.
• Проверяйте давление предварительной зарядки аккумулятора при его установке и не реже одного раза в день в течение первой недели эксплуатации. Если за это время не наблюдается заметной потери давления, повторите проверку через неделю. Если все в порядке, проводите плановую проверку каждые три-шесть месяцев после этого. Всякий раз, когда предварительная зарядка аккумулятора падает ниже номинального давления, объем доступной жидкости уменьшается, что замедляет цикл.

Размеры аккумуляторов

Объем жидкости, который аккумулятор может доставить в систему, зависит от области применения. Вот минимальные параметры, необходимые для определения объема жидкости и/или размера аккумулятора:

• Предварительное давление ( P ₀ )
• Максимальное рабочее давление в системе ( P ₂ ) Минимальное рабочее давление в системе давление ( P ₁ )
• Эффективный объем газа ( V ₀ ) и полезный объем жидкости ( ΔV )

Размер, указанный для аккумулятора, относится к его общему номинальному объему газа, а не к его емкости по жидкости. Объем жидкости, который аккумулятор обеспечивает для конкретного применения, зависит от перепада давления в системе. Производители предлагают компьютерные программы, которые могут требовать только системных требований для определения правильного размера аккумулятора. Поскольку размер аккумулятора зависит от многих переменных факторов, всегда лучше проконсультироваться с поставщиком для получения конкретной информации о выборе и размерах.

Аккумуляторы | Power & Motion

Скачать эту статью в формате .PDF

Аккумуляторы обычно устанавливаются в гидравлических системах для накопления энергии и сглаживания пульсаций. Как правило, в гидравлической системе с аккумулятором можно использовать насос меньшего размера, поскольку аккумулятор накапливает энергию насоса в периоды низкой нагрузки. Эта энергия доступна для мгновенного использования и высвобождается по запросу со скоростью, во много раз превышающей ту, которую может обеспечить только насос.

Рисунок 1. Поперечный разрез типичных аккумуляторов баллонного и поршневого типа. Нажмите на изображение для увеличения.

Аккумуляторы также могут действовать как поглотители перенапряжения или пульсации, подобно тому, как воздушный купол используется в пульсирующих поршневых или роторных насосах. Аккумуляторы амортизируют гидравлический удар, уменьшая удары, вызванные быстрой работой или внезапным запуском и остановкой силовых цилиндров в гидравлическом контуре.

Существует четыре основных типа аккумуляторов: поршневой с грузоподъемностью, диафрагменный (или баллонный), пружинный и гидропневматический поршневой. Тип с грузом был использован первым, но он намного больше и тяжелее по своей вместимости, чем современные поршневые и баллонные типы. Как утяжеленные, так и пружинные сегодня встречаются нечасто. Гидропневматические аккумуляторы, рис. 1, наиболее часто используются в промышленности.

Функции

Аккумулятор энергии — Гидропневматические аккумуляторы содержат газ в сочетании с гидравлической жидкостью. Жидкость обладает небольшими динамическими свойствами накопления мощности; типичные гидравлические жидкости могут быть уменьшены в объеме только примерно на 1,7% при давлении 5000 фунтов на квадратный дюйм. (Однако эта относительная несжимаемость делает их идеальными для передачи мощности, обеспечивая быструю реакцию на потребность в мощности.) Поэтому, когда высвобождается только 2% от общего содержащегося объема, давление оставшегося масла в системе падает до нуля.

С другой стороны, газ, являющийся партнером гидравлической жидкости в аккумуляторе, может быть сжат до небольших объемов при высоком давлении. Потенциальная энергия хранится в сжатом газе и высвобождается по требованию. Такую энергию можно сравнить с энергией поднятого копра, готового передать свою огромную энергию свае. В аккумуляторе поршневого типа энергия сжатого газа оказывает давление на поршень, разделяющий газ и гидравлическую жидкость. Поршень, в свою очередь, выталкивает жидкость из цилиндра в систему и туда, где будет выполняться полезная работа.

Поглощение пульсаций — Насосы, конечно же, генерируют необходимую мощность для использования или накопления в гидравлической системе. Многие насосы обеспечивают эту мощность пульсирующим потоком. Поршневой насос, обычно используемый из-за его способности работать с высоким давлением, может создавать пульсации, вредные для системы высокого давления. Аккумулятор, правильно расположенный в системе, существенно смягчит эти колебания давления.

Амортизация ударов — Во многих гидравлических системах ведомый элемент гидравлической системы внезапно останавливается, создавая волну давления, которая проходит обратно через систему. Эта ударная волна может развивать пиковое давление, в несколько раз превышающее нормальное рабочее давление. Это может вызвать неприятный шум или даже отказ системы. Газовая подушка аккумулятора, правильно расположенная в системе, минимизирует этот удар.

Примером этого применения является поглощение ударов, вызванных внезапной остановкой погрузочного ковша гидравлического фронтального погрузчика. Без гидроаккумулятора ковш весом более 2 тонн может полностью оторвать от земли задние колеса погрузчика. Сильный удар по раме и мосту трактора, а также износ оператора можно преодолеть путем добавления в гидравлическую систему соответствующего гидроаккумулятора.

Дополнительный насос — Аккумулятор, способный накапливать энергию, может дополнять гидравлический насос при подаче энергии в систему. Насос запасает потенциальную энергию в аккумуляторе в периоды простоя рабочего цикла. Аккумулятор передает эту резервную мощность обратно в систему, когда цикл требует аварийной или пиковой мощности. Это позволяет системе использовать насос гораздо меньшего размера, что приводит к экономии затрат и энергии.

Поддержание давления — Изменения давления происходят в гидравлической системе, когда жидкость подвергается повышению или понижению температуры. Также может быть падение давления из-за утечки гидравлической жидкости. Аккумулятор компенсирует такие изменения давления, подавая или получая небольшое количество гидравлической жидкости. Если основной источник питания выйдет из строя или будет остановлен, аккумулятор будет действовать как вспомогательный источник питания, поддерживая давление в системе.

Дозирование жидкости — Аккумулятор может использоваться для дозирования небольших объемов жидкостей, таких как консистентные смазки и масла, по команде.

Эксплуатация

При правильном размере и предварительной зарядке аккумуляторы обычно циклически переключаются между стадиями (d) и (f), рис. 2. Поршень не соприкасается ни с одной из крышек поршневого аккумулятора, а камера не соприкасается с тарелкой и не сжимается. так что он становится деструктивно сложенным в верхней части своего тела.

Производители указывают рекомендуемое давление предварительной зарядки для своих аккумуляторов. В приложениях для накопления энергии баллонный аккумулятор обычно предварительно заряжен до 80% минимального давления в гидравлической системе, а поршневой аккумулятор — до 100 фунтов на квадратный дюйм ниже минимального давления в системе. Предварительное давление определяет, сколько жидкости останется в аккумуляторе при минимальном давлении в системе.

Рис. 2. Шесть стадий работы аккумуляторов: этап (а), аккумулятор пуст – нет заряда газа; стадия (б) — аккумулятор предварительно заправлен сухим азотом; стадия (c), давление в системе превышает давление предварительного наддува, и гидравлическая жидкость поступает в аккумулятор; этап (d), пики давления в системе, максимальное количество жидкости попало в аккумулятор, и открывается система сброса давления; этап (e), давление в системе падает, давление предварительной заправки вытесняет жидкость из аккумулятора в систему; и стадия (f), давление в системе достигает минимума, необходимого для совершения работы.

Правильная предварительная зарядка подразумевает точное заполнение газовой стороны аккумулятора сухим инертным газом, таким как азот, при отсутствии гидравлической жидкости на жидкостной стороне. Затем зарядка аккумулятора начинается, когда гидравлическая жидкость поступает на сторону жидкости, и происходит только при давлении, превышающем давление предварительной зарядки. Во время зарядки газ сжимается для накопления энергии.

Правильное давление предварительной зарядки является наиболее важным фактором продления срока службы аккумулятора. Тщательность, с которой должна выполняться и поддерживаться предварительная зарядка, является важным фактором при выборе типа аккумулятора для приложения, при прочих равных условиях. Если пользователь небрежно относится к настройкам давления газа и предохранительного клапана или регулирует давление в системе без соответствующей регулировки давления предварительной зарядки, срок службы может сократиться, даже если был выбран правильный тип аккумулятора. Если был выбран неправильный аккумулятор, преждевременный выход из строя почти неизбежен.

Монтажное положение

Оптимальное монтажное положение для любого гидроаккумулятора — вертикальное, гидравлическим портом вниз. Поршневые модели могут быть горизонтальными, если жидкость содержится в чистоте. Когда твердые загрязнения присутствуют или ожидаются в значительном количестве, горизонтальная установка может привести к неравномерному или ускоренному износу уплотнения. Максимальный срок службы может быть достигнут в горизонтальном положении с несколькими поршневыми уплотнениями для балансировки параллельной поверхности поршня.

Рис. 3. Аккумулятор, установленный горизонтально, может привести к неравномерному износу камеры и улавливанию жидкости от гидравлического клапана.

Баллонный аккумулятор также может быть установлен горизонтально, рис. 3, но неравномерный износ баллона, поскольку он трется о корпус во время плавания в жидкости, может сократить срок службы. Степень повреждения зависит от чистоты жидкости, частоты циклов и степени сжатия (определяемой как максимальное давление в системе/минимальное давление в системе). В экстремальных случаях жидкость может попасть в ловушку вдали от гидравлического конца, что снижает производительность или может удлинить камеру, что приведет к преждевременному закрытию тарелки.

Размеры и мощность

Доступные размеры и емкости также влияют на выбор типа аккумулятора. Поршневые аккумуляторы определенной емкости часто поставляются с различными диаметрами и длинами, таблица 1. Кроме того, конструкции поршней могут быть изготовлены с нестандартной длиной за небольшую надбавку к цене или без нее. Аккумуляторы для баллонов предлагаются только одного размера на емкость, при этом доступно меньшее количество емкостей.

Высокая производительность поршневого аккумулятора может сделать его лучшей альтернативой в ограниченном пространстве. В таблице 1 приведены выходные параметры поршневых и баллонных аккумуляторов емкостью 10 галлонов, работающих в изотермическом режиме в качестве вспомогательных источников энергии в диапазоне минимальных давлений в системе. Различия в предварительном давлении в столбцах 3 и 4 (определяемом 80% минимального давления в системе для моделей с баллоном, на 100 фунтов на квадратный дюйм ниже минимального для поршневых моделей) приводят к существенной разнице в выходных данных в столбцах 5 и 6.

Чтобы предотвратить чрезмерную деформацию баллона и повышение температуры баллона, также обратите внимание в Таблице 1, что гидроаккумуляторы баллона должны иметь коэффициент сжатия более 3:1.

Несколько компонентов

Рис. 4. Поршневые аккумуляторы в сочетании с газовыми баллонами.

Несмотря на то, что конструкции с диафрагмой не доступны вместимостью более 40 галлонов, поршневые конструкции в настоящее время поставляются вместимостью до 200 галлонов в одной емкости. Экономичность и доступное место для установки побудили инженеров рассмотреть возможность установки нескольких компонентов. Два из них могут охватывать большинство высокопроизводительных приложений.

Установка на рис. 4 состоит из нескольких газовых баллонов, обслуживающих один поршневой аккумулятор через газовый коллектор. Аккумуляторная часть должна быть такого размера, чтобы поршень не ударял по крышкам во время цикла. Одним из недостатков этой конструкции является то, что выход из строя одного уплотнения может привести к осушению газовой системы. Поскольку газовые баллоны часто дешевле, чем аккумуляторы, одним из преимуществ такой установки может быть более низкая стоимость.

Рис. 5. Несколько аккумуляторов могут быть объединены в коллекторы для обеспечения больших потоков в системе.

Некоторые гидроаккумуляторы поршневой или баллонной конструкции могут быть установлены на гидравлическом коллекторе, рис. 5. При использовании поршневых аккумуляторов поршень с наименьшим трением будет двигаться первым и иногда может опускаться на гидравлическую крышку. В медленных или редко используемых системах это несущественно.

Установки газовых баллонов

Рис. 6. Небольшой аккумулятор может выполнять эту работу, если он удаленно подключен к вспомогательному газовому баллону.

Удаленное хранилище газа обеспечивает гибкость в больших и малых системах, рис. 6. Концепция газового баллона обычно описывается простой формулой: размер аккумулятора минус требуемый выход жидкости равняется размеру газового баллона. Например, приложение, требующее аккумулятора на 30 галлонов, может потребовать только от 8 до 10 галлонов выходной жидкости. Таким образом, это приложение может быть удовлетворено аккумулятором на 10 галлонов и газовым баллоном на 20 галлонов.

Аккумулятор, используемый с удаленным хранилищем газа, обычно имеет порт того же размера на газовом конце, что и на гидравлическом конце, чтобы обеспечить беспрепятственный поток газа в газовый баллон и из него. Газовый баллон имеет аналогичный порт на одном конце и клапан для заправки газа на другом. Эти аккумуляторы, состоящие из двух частей, могут быть сконфигурированы или изогнуты под любым углом, чтобы соответствовать доступному пространству.

Концепция газового баллона подходит как для баллонных, так и для поршневых аккумуляторов. Обратите внимание, что для баллонных аккумуляторов требуется специальное устройство, называемое 9.0336 переходный барьер на газовом конце для предотвращения выдавливания баллона в трубопровод газового баллона.

Опять же, размер поршневого аккумулятора должен быть таким, чтобы поршень не опустился на дно в конце цикла. Конструкции баллонов должны иметь такие размеры, чтобы предотвратить наполнение более чем на 85% или опорожнение более чем на 85%. Скорость потока между барьером переноса мочевого пузыря и его газовым баллоном будет ограничена горловиной трубки барьера переноса. Из-за этих недостатков бутылочные/баллонные аккумуляторы следует зарезервировать для специальных применений.

Скорость потока и время отклика

В таблице 2 приведены максимальные скорости потока для репрезентативных размеров и типов аккумуляторов. Более крупные стандартные конструкции мочевого пузыря ограничены 220 галлонами в минуту, хотя скорость может быть увеличена до 600 галлонов в минуту с использованием дорогостоящего порта с высокой пропускной способностью. Тарелка контролирует скорость потока; чрезмерный поток приводит к преждевременному закрытию тарелки. Несколько аккумуляторов, установленных на общем коллекторе, необходимы для достижения расхода более 600 галлонов в минуту.

Допустимые значения расхода для поршневых аккумуляторов обычно превышают значения для баллонных аккумуляторов. Поток ограничивается скоростью поршня, которая не должна превышать 10 футов/сек во избежание повреждения уплотнения поршня. В условиях высоких скоростей высокие температуры контакта с уплотнением и быстрая декомпрессия азота, проникшего в материал уплотнения, могут вызвать вздутие, трещины и ямки в резине.

Баллонные аккумуляторы быстрее реагируют на изменения давления в системе, чем поршневые, по двум причинам:

1. Резиновые баллоны не должны преодолевать статическое трение, которое должно преодолевать уплотнение поршня, и 2. Масса поршня преодолевает его. не надо разгонять и тормозить.
Однако на практике разница в отклике может быть не столь велика, как принято считать, и, вероятно, незначительна в большинстве приложений.

Амортизатор

Рис. 7. Тестовая схема для создания и измерения ударных волн в системе.

Испытания, проведенные в Университете Висконсина в Мэдисоне, показывают, что для контроля шока не обязательно требуется аккумулятор мочевого пузыря. При номинальном расходе системы 30 галлонов в минуту в испытательном контуре (рис. 7) направленный регулирующий клапан с внутренним управлением, расположенный на расстоянии 118 футов от насоса, закрывается, создавая удар. При движении ударной волны от клапана обратно по гидравлическим линиям, поворотам и различным ограничениям некоторая часть ее энергии расходуется на ускорение массы жидкости в линиях.

Рис. 8. График показывает результаты испытаний ударной волной.

С 1¼ дюйма. трубки, настройка предохранительного клапана на 2750 фунтов на квадратный дюйм и отсутствие аккумулятора в контуре, осциллограмма A , рис. 8, показывает скачок давления на 385 фунтов на квадратный дюйм выше настройки предохранительного клапана. Добавление поршневого аккумулятора на 1 галлон к клапану снижает переходный процесс до 100 фунтов на квадратный дюйм по сравнению с настройкой предохранительного клапана, кривая B . Замена баллонного аккумулятора емкостью 1 галлон снижает переходный процесс до 78 фунтов на квадратный дюйм по сравнению с настройкой предохранительного клапана, кривая 9. 0336 C , всего на 22 фунта на кв. дюйм лучше, чем защита поршневого типа.

Рис. 9. Результаты второго испытания с использованием трубок меньшего диаметра.

Второй аналогичный тест с 5/8-дюйм. трубопровода и настройка предохранительного клапана на 2650 фунтов на квадратный дюйм приводит к скачку давления на 2011 фунтов на квадратный дюйм по сравнению с настройкой предохранительного клапана без аккумулятора, кривая A , рис. 9. Поршневой аккумулятор демпфирует переходный процесс до 107 фунтов на квадратный дюйм по сравнению с настройкой предохранительного клапана, кривая B , в то время как баллонный аккумулятор демпфирует переходный процесс до 87 фунтов на квадратный дюйм по сравнению с настройкой предохранительного клапана, кривая С . Разница между типами аккумуляторов в гашении удара снова была незначительной.

Сервооборудование

Еще одно распространенное заблуждение гласит, что для всех сервоприложений требуется баллонный аккумулятор. Опыт показывает, что лишь небольшому проценту сервоприводов требуется время отклика 25 мс или меньше, т. е. область, в которой разница в отклике между поршневыми и баллонными аккумуляторами становится существенной. Баллонные аккумуляторы следует использовать для приложений, требующих ответа менее 25 мс, и любой тип, когда отклик 25 мс или более является адекватным.

Настройка и техническое обслуживание: предварительная зарядка

На только что отремонтированных баллонных аккумуляторах внутренний диаметр кожуха следует смазать системной жидкостью перед предварительной зарядкой. Эта жидкость действует как подушка, смазывает и защищает мочевой пузырь, когда он раскручивается и разворачивается. Когда начинается предварительная зарядка, начальное давление азота 50 фунтов на квадратный дюйм следует вводить медленно.

Рис. 10. Звездообразный разрыв на конце камеры (а) может указывать на потерю эластичности материала камеры из-за охрупчивания от холодного газообразного азота во время предварительной зарядки. Если мочевой пузырь вдавлен под тарелку (b), мочевой пузырь может выдержать С-образный разрез от тарелки.

Несоблюдение этих мер предосторожности может привести к немедленному отказу мочевого пузыря. Азот под высоким давлением, быстро расширяющийся и, следовательно, холодный, мог направиться по всей длине складчатого пузыря и сконцентрироваться на дне. Охлажденная хрупкая резина, быстро расширяющаяся, может разорваться в виде звезды, рис. 10(а). Баллон также мог оказаться под тарельчатым клапаном, в результате чего на дне баллона образовался С-образный разрез, рис. 10(b).

Жидкостная сторона поршневых аккумуляторов должна быть пустой во время предварительной зарядки, чтобы объем газовой стороны был максимальным. Незначительные повреждения, если таковые имеются, могут иметь место во время предварительной зарядки.

Слишком высокое давление предварительной зарядки или снижение минимального давления в системе без соответствующего снижения давления предварительной зарядки может привести к проблемам в работе или повреждению аккумуляторов. При чрезмерном предварительном давлении поршневой аккумулятор будет циклически переключаться между стадиями (e) и (b), рис. 2, и поршень окажется слишком близко к гидравлической торцевой крышке. Поршень может опуститься при минимальном давлении в системе, что приведет к снижению производительности и, в конечном итоге, к повреждению поршня и его уплотнения. Часто можно услышать опускание поршня; звук служит предупреждением о надвигающихся проблемах.

Слишком высокий предварительный заряд в баллонном аккумуляторе может привести баллон в сборку тарелки при переключении между стадиями (e) и (b), рис. 2. Это может привести к усталостному разрушению узла пружины и тарелки или защемлению и разрежьте мочевой пузырь, если мешок застрянет под тарелкой, когда ее принудительно закроют. Слишком высокое давление предварительной зарядки является наиболее распространенной причиной отказа мочевого пузыря.

Слишком низкое давление предварительной зарядки или повышение давления в системе без компенсирующего увеличения давления предварительной зарядки также может вызвать проблемы в работе с возможным повреждением аккумулятора.