Гидроаккумулятор: назначение, настройка, выбор объема.

Гидроаккумулятор (расширительный мембранный бак) служит для поддержания давления в напорной системе водоснабжения, и при использовании совместно с реле давления позволяет создать автоматическую станцию на базе погружного или поверхностного насоса. Основное назначение гидроаккумулятора в системе — поддержание и плавное изменение давления жидкости в системе.

Дополнительные функции, которые выполняет гидроаккумулятор, следующие:

• Защита от гидроудара (изменения давления в жидкости, вызванного мгновенным изменением её скорости)
• Обеспечение минимального запаса воды
• Ограничение повторно-кратковременных включений насоса

Таким образом, именно гидроаккумулятор позволяет сделать возможным использование реле давления и автоматизировать процесс подачи воды. Без гидроаккумулятора, реле не может работать корректно, поскольку мгновенное изменение давления в системе (в момент открытия крана, отключения или подключения новых потребителей, включения или выключения насоса и т.

10 1/ Па. Т.е. увеличение давления воды (напора, создаваемого насосом) практически не вызывает изменения её объема (это сотые доли процента). Поэтому давление менялось бы в системе с большой скоростью, что вызывало бы постоянное срабатывание реле.

Надо четко уяснить, что гидроаккумулятор никакого давления не создает и потребителю воду сам не качает — все это делает насос. Он только поддерживает то давление жидкости, которое в нем создано насосом и подает воду в тот момент времени, пока открыт кран потребителя и насос не включился. Например вопрос «Какой объем гидроаккумулятора мне нужен если у меня два душа?» не совсем корректен. Потому что при пользовании душем (одним или двумя), гидроаккумулятор подает воду только до момента включения насоса, а затем все оставшееся время пользования воду подает только насос. И остановится он только после того, как все краны перекроются и давление в баке поднимется до давления выключения.

Иногда бывает так, что насос выключается даже в то время, когда потребители пользуются водой. Однако такой режим работы нежелателен (поскольку через короткое время насосу опять придется включиться) и говорит о том, что подбор насоса и/или настройки всей системы выполнены неправильно (в большинстве таких случаев надо изменить настройки реле давления).

Любой гидроаккумулятор разделен мембраной на две полости: воздушную и водяную. За счет подачи воды под давлением в водяную полость бака, мембрана расширяется и сжимает воздух в воздушной полости. Тем самым мембрана уравновешена давлением с двух сторон (P1V1 = P2V2). Давление будет расти до тех пор, пока насос не отключится по уставке реле давления (давление отключения насоса). В момент начала расхода воды, воздух давит на мембрану, тем самым, выталкивая воду из гидроаккумулятора. Давление воды медленно падает и при достижении давления включения насоса, реле замкнет контакты и насос запустится. Такова принципиальная схема автоматической работы насоса совместно с гидроаккумулятором и реле давления.

Давление в воздушной полости гидроаккумулятора должно быть на 10% меньше давления включения насоса.

Причем давление воздуха нужно измерять только на отключенном от системы баке (без давления воды). Давление воздуха нужно регулярно контролировать и по необходимости приводить в норму, это заметно продлит жизнь мембране. С этой же целью не рекомендуется делать перепад давления между включением и выключением насоса слишком большим. Оптимальным является перепад в 1,0-1,5 атм. Бóльшие перепады сильнее растягивают (нагружают) мембрану, тем самым уменьшая её срок службы, и более того, большие перепады давления не комфортны при пользовании водой.

Гидроаккумуляторы рекомендуется устанавливать в местах не подверженных затоплению и с невысокой влажностью. В этом случае фланец гидроаккумулятора прослужит намного дольше. Поскольку никаких нагрузок баком не воспринимается, нет необходимости в дополнительном креплении. Гидроаккумулятор можно просто устанавливать на пол на штатные опоры.

При выборе конкретной марки гидроаккумулятора следует обратить внимание на материал мембраны, наличие сертификатов и санитарно-гигиенических заключений, удостоверяющих, что гидроаккумулятор предназначен для использования в системах с питьевой водой. Также не лишним будет убедиться в наличии запасных мембран и фланцев, чтобы в случае проблем не пришлось покупать полностью новый бак.

Максимальное давление, на которое рассчитан гидроаккумулятор, не должно быть меньше максимально возможного давления в системе (например, при поломке реле давления). Именно поэтому большинство баков рассчитаны на давление в 10 бар.

Часто возникает вопрос о том, сколько воды находится в гидроаккумуляторе?

Например, если отключат электричество, сколько литров воды можно будет использовать?

Это значение зависит от установок реле давления. Как нетрудно догадаться, чем выше разница по давлению, между включением и выключением насоса, тем больше воды войдет в гидроаккумулятор, однако эту разницу необходимо лимитировать по причинам изложенным выше.

В качестве примера мы приводим таблицу заполняемости гидроаккумуляторов.

P воздуха, бар	0,8	0,8	1,8	1,3	1,3	1,8	1,8	2,3	2,3	2,8	2,8	4,0
P вкл. нас., бар	1,0	1,0	2,0	1,5	1,5	2,0	2,0	2,5	2,5	3,0	4,0	5,0
P выкл.нас., бар	2,0	2,5	3,0	2,5	3,0	2,5	4,0	4,0	5,0	5,0	8,0	10,0
Общий объем бака, л	Запас воды, л
19	5,70	7,33	4,43	4,99	6,56	2,53	7,09	5,37	7,46	6,02	8,11	8,35
24	7,20	9,26	5,60	6,31	8,28	3,20	8,96	6,79	9,43	7,60	10,24	10,55
50	15,00	19,29	11,67	13,14	17,25	6,67	18,67	14,14	19,64	15,83	21,33	21,97
60	18,00	23,14	14,00	15,77	20,70	8,00	22,40	16,97	23,57	19,00	25,60	23,36
80	24,00	30,86	18,67	21,03	27,60	10,67	29,87	22,63	31,43	25,33	34,13	35,15
100	30,00	38,57	23,33	26,29	34,50	13,33	37,33	28,29	39,29	31,67	42,67	43,94
200	60,00	77,14	46,67	52,57	69,00	26,67	74,67	56,57	78,57	63,33	85,33	87,88
300	90,00	115,71	70,00	78,86	103,50	40,00	112,00	84,86	117,86	95,00	128,00	131,82
500	150,00	192,86	116,67	131,43	172,50	66,67	186,67	141,43	196,43	158,33	213,33	219,70
750	225,00	289,29	175,00	197,14	258,75	100,00	280,00	212,14	294,64	237,50	320,00	329,55
1000	300,00	385,71	233,33	262,86	345,00	133,33	373,00	282,86	392,86	316,67	426,67	439,39

Согласно этой таблице, в 200 литровом гидроаккумуляторе при следующих установках реле давления:
Включение насоса — 1,5 бар
Выключение насоса — 3,0 бар
Давление воздуха — 1,3 бар

Запас воды составит 69 литров, что составляет примерно треть от всего объема.

В заключение несколько слов о необходимом объеме гидроаккумулятора.

Минимальный рекомендуемый объем вычисляется по следующей формуле:

V_t = K x A_max x ((P_max+1) x (P_min +1)) / (P_max — P_min) x (P_возд. + 1)

A_max — расчетный максимальный расход воды (литр/мин)
К — коэффициент, зависящий от мощности электродвигателя насоса (см. таблицу ниже)

P_max —давление выключения насоса, бар
P_min — давление включения насоса, бар
P_возд. — давление в воздушной полости гидроаккумулятора, бар

Мощность насоса, кВт					0,55-1,5		2,2-3,0		4,0-5,5		7,5-9,0
Коэффициент К					0,25		0,375		0,625		0,875

Выберем минимально необходимый объем гидроаккумулятора для системы водоснабжения на базе насоса Водолей БЦПЭ 0,5-50 У со следующими установками:

P_max = 3,0 бар
P_min = 1,8 бар
P_возд. = 1,6 бар
А_max = 2,1 м³/ч (35 л/мин)
K = 0,25 (так как мощность насоса находится в диапазоне 0,55–1,5 кВт)

V_t = 31,41 литр

Выбираем следующий ближайший объем гидроаккумулятора — 35 л.

Отметим, что объем бака на уровне 24-50 литров прекрасно согласуется с другими методиками расчета гидроаккумуляторов для бытовых систем водоснабжения и эмпирическими рекомендациями различных производителей насосного оборудования.

Бóльший объем следует выбирать в том случае, если имеют место быть частые выключения электроэнергии, однако надо помнить, что в любом случае вода заполняет примерно треть общего объема (см. выше таблицу заполняемости). И конечно, чем более мощный насос установлен в систему (актуально для насосов мощностью 1,1 кВт и выше), тем больший размер гидроаккумулятора необходимо предпочесть, это сократит число повторно-кратковременных включений и продлит срок службы электродвигателя насоса.

Покупая гидроаккумуляторы больших объемов, надо отдавать себе отчет в том, что водой надо регулярно пользоваться, поскольку при длительном простое, её качество начинает ухудшаться. Ведь использовать всю воду из гидроаккумулятора объемом 24 или 50 литров гораздо проще и быстрее, чем из 100 или 200 литрового.

С моделями и ценами на гидроаккумуляторы можно ознакомиться в разделе «Принадлежности к насосам».

Гидроаккумуляторы для водоснабжения, гибробаки, схема, особенности, установка, подключение

В системах водоснабжения гидроаккумулятор используется для накапливания, то есть аккумулирования жидкости, а также для снижения избыточного давления. Помимо этого, гидроаккумулятор поддерживает давление воды, даже во время того, когда насос находится в выключенном состоянии, тем самым снижает его износ.

Гидроаккумулятор служит для подавления гидроударов и стабилизирует пиковые расходы воды. Синонимом слова гидроаккумулятор является словосочетание “расширительный бак”. Традиционно гидроаккумуляторы для отопительных систем выполнены в красном цвете, для систем водоснабжения – в синем.

Схема гидроаккумулятора

Конструкция гидроаккумулятора

Ёмкость для аккумуляции воды, внутри которой стоит мембрана либо груша. Снаружи ёмкости имеются трубы и вентили для поступления и вывода воды. С наружной стороны мембраны находится воздух, а вода поступает на неё снизу. Форма мембраны идентична форме бака.

Внизу, где поступает вода стоит фильтр, а сверху находится золотник. Гидроаккумуляторы с грушей, в основной своей массе имеют схожую конструкцию, за исключением горизонтальных вариантов, когда вода подаётся сбоку бака.

Нет большой разницы между гидроаккумулятором с грушей или с мембраной, важно качество материала, из которого они сделаны, например, резина, в основе которой лежит натуральный каучук.

Выбор гидроаккумулятора

Проще всего бывает купить гидроаккумулятор ёмкостью 24 литра и не “заморачиваться”. Просто устанавливайте его поближе к насосу. Если у вас довольно большой дом для большой семьи, следует провести несколько расчётов.

К примеру, если производительность вашего насоса составляет около 40 литров в минуту, объём гидроаккумулятора должен быть около 100 литров, чтоб не включать насос понапрасну. Оптимальным числом для включения насоса будет порядка 20-30 раз в час.

По поводу резервирования воды решение остаётся полностью остаётся за вами, вы должны сами прикинуть, сколько вам её потребуется на случай выключения электричества.

При выборе аккумулятора не стоит также забывать о такой вещи, как давление, которое должно быть не ниже уровня давления в отопительной системе вашего частного дома, то есть 1,5 бара. Оно складывается из давления труб и крана.

Давление в аккумуляторе надо проверять не менее двух раз в год.

Гидроаккумулятор, установленный в систему

Монтаж гидроаккумулятора

Монтаж должен производиться точно по инструкции, а ещё лучше – с помощью специалистов. Если вы всё же решили сделать это самостоятельно, то вот вам несколько советов:

• Ни в коем случае не устанавливать аккумуляторы с видимыми внешними повреждениями!
• В месте, где вы собрались установить аккумулятор, все условия эксплуатации должны иметь соответствие с указаниями производителя.
• Обязательно учитывайте вес гидроаккумулятора без воды и вместе с водой!
• Заранее озаботьтесь тем, куда вы будете сливать воду из бака.
• В помещении должно быть постоянное отопление, чтобы вода в гидроаккумуляторе не замерзала!
• Никаких статических нагрузок на гидроаккумулятор и систему водоснабжения.
• Должна быть наружная защита от гидроаккумулятора от механических повреждений и попадания влаги.
• В зависимости от размера аккумулятора вы должны прикидывать, как он пройдёт в дверь вашего дома.

Теперь разберём основные проблемы, которые у вас могут возникнуть при использовании гидроаккумуляторов, и как с ними бороться.

Например, если включение насоса стало слишком частым, то это может говорить о нескольких факторах:

• Если в ёмкости нехватка сжатого воздуха, возьмите насос от автомобиля и подкачайте воздух.
• В случае если мембрана имеет повреждения, замените её самостоятельно или с помощью специалистов. Если вы выбрали первый вариант, обязательно предварительно почитайте об этом. Меняйте мембрану только на родную модель. Поломка мембраны обычно сразу видна, если из воздушного клапана протекает вода.
• Если у бака повреждён корпус, то тут всё ясно. Вам следует вызвать специалистов и отремонтировать его.
• С помощью реле давления настройте его, если разница между давлениями включения и выключения насоса незначительна.
• В случае, если давление воздуха ниже того значения, которое вы рассчитали, значит вам следует его продуть, давление само восстановится изнутри.

Следующей важной проблемой может быть падение водяного давления, то есть отсутствие напора. Это может быть, главным образом, в двух случаях:

• В баке нет сжатого воздуха. Вы уже знаете, что делать в данном случае, закачать его туда автомобильным насосом.
• Насос не может выдавать нужного давления. В данном случае его технические характеристики не рассчитаны на это, либо он просто неисправен. Ищем неисправность и ликвидируем её, самостоятельно или с помощью специалистов.

Фото гидроаккумулятора

Итог

Вода из скважины или колодца попадает в насос, а далее идёт в гидроаккумулятор, а точнее в его мембрану. Когда заполнен определённый объём, давление прекращает закачивание воды насосом.

Далее, когда вода начинает расходоваться на стиральную машину или душевую кабину, датчики вновь дают сигнал на насос, вода снова закачивается. Таким образом, мы можем сделать следующий вывод:

• Гидроаккумулятор обеспечивает сохранность водопровода и насоса, а также позволяет экономить на электроэнергии. При этом он обладает небольшой стоимостью и прост в обслуживании, всё расчёты касаемо его можно произвести довольно легко.

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.

Рис. 1. Виды в поперечном сечении типовых 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 с какой-либо крышкой в ​​поршневом аккумуляторе, 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 вызвать неравномерный износ камеры и задерживать жидкость вдали 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 задерживаться в стороне 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, с меньшим количеством доступных емкостей.

Таблица 1. Относительная производительность, аккумулятор на 10 галлонов
Сжатие Коэффициент 1/2	Давление в системе, psi		Рекомендуемая предварительная заправка, psi		Выход, гал
	максимум 1	минимум 2	камера 3	поршень 4	камера 5	поршень 6
1,5 2,0	3000 3000	2 000 1 500	1 600 1 200	1 900 1 400	2,53 3,80	3,00 4,41
3,0 6,0	3000 3000	1000 500	800 —	900 400	5,06 —	5,70 6,33

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.

Составные компоненты

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

Несмотря на то, что конструкции с баллоном не доступны вместимостью более 40 галлонов, поршневые конструкции в настоящее время поставляются вместимостью до 200 галлонов в одном сосуде. 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 аккумуляторов, 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.

Несколько гидроаккумуляторов, как поршневых, так и баллонных, могут быть установлены на гидравлическом коллекторе, рис. 5. При использовании поршневых аккумуляторов поршень с наименьшим трением будет двигаться первым и иногда может упираться в 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, можно сконфигурировать или согнуть под любым углом, чтобы они соответствовали доступному пространству.

Концепция газового баллона подходит как для баллонных, так и для поршневых аккумуляторов. Обратите внимание, что для баллонных аккумуляторов требуется специальное устройство, называемое 9.0178 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 баллонные/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.

Таблица 2. Максимальные рекомендуемые скорости потока аккумулятора
Поршень диаметр отверстия, дюйм	Баллон вместимость	гал/мин при 3000 psi
		Поршень	Баллон 901 98
			Стандартный	Высокий расход
2 4 6	1 кварта 1 галлон 2½ галлона	100 400 800	60 150 220	— — 600
7 9 12	больше 2½ галлона	1 200 2 000 3 400	220 220 220	600 600 600

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. При высоких скоростях высокие температуры контакта уплотнения 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 поршневое уплотнение, 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.

Амортизация

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. По мере того, как ударная волна проходит от клапана обратно по гидравлическим линиям и огибает углы и различные ограничения, 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. 0178 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 гасит 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 отклика менее 25 мс, и любой тип, когда ответ 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). Мембрана также может быть задвинута под тарельчатый клапан, что приведет к С-образному вырезу на дне камеры, 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 опускаться при минимальном давлении в системе, что снижает производительность и в конечном итоге приводит 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 вызвать усталостное разрушение узла пружины и тарелки или защемление 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. Без предварительного заряда поршневого аккумулятора поршень, скорее всего, войдет в крышку газового наконечника и, вероятно, останется там. Одиночный контакт вряд ли приведет к повреждению.

Для баллонных аккумуляторов слишком низкая предварительная зарядка или ее отсутствие могут иметь серьезные последствия. Мочевой пузырь может вдавиться в верхнюю часть оболочки, а затем может выдавиться в газовый клапан и проколоться. Одного такого цикла достаточно, чтобы разрушить мочевой пузырь. Поэтому поршневые аккумуляторы более устойчивы к неправильной предварительной зарядке.

Скачать эту статью в формате .PDF

 

Как работают гидроаккумуляторы? Поршневые, масляные, газовые, баллонные аккумуляторы

• Дом
• Герметизация
• Продукты
• Вернуться к Аккумуляторы
• Гидравлические аккумуляторы

Аккумуляторы

Компания Freudenberg Sealing Technologies (FST) предлагает своим клиентам полную линейку гидроаккумуляторов, включающую поршневые, диафрагменные и баллонные аккумуляторы. Независимо от того, является ли ваше приложение стационарным или мобильным, компания Freudenberg сочетает в себе знание рынка, новейшие технологии и глобальную поддержку для вашего следующего приложения. Мы разрабатываем индивидуальные решения для клиентов, включая аккумуляторы с особым весом и компактными размерами, основанные на более чем шестидесятилетнем опыте работы с аккумуляторными технологиями.

Гидравлические аккумуляторы

Аккумуляторные приложения

Гидроаккумулятор — это сосуд высокого давления, который выполняет множество задач в гидравлической системе. Они используются для поддержания давления, хранения и рекуперации энергии, снижения пиков давления, усиления подвески шасси и гашения ударов, вибрации и пульсаций.

Аккумуляторы под давлением газа хранят объем жидкости, который при необходимости можно повторно подавать в гидравлическую систему. При повышении давления в гидравлической системе гидроаккумулятор собирает рабочую жидкость. Результат: газ сжимается. Если давление падает, сжатый газ снова расширяется и выталкивает хранящуюся жидкость в гидравлический контур.

Преимущества

• Энергоэффективность
• Высокая эксплуатационная надежность и длительный срок службы
• Быстрые реакции в гидравлических контурах
• Полный ассортимент гидроаккумуляторов из одних рук
• Аккумуляторы с уплотнением и диафрагмой собственной разработки, оптимизированные для конкретного применения
• Независимый производитель компонентов 

Ваши вопросы или сообщения

Свяжитесь с нами напрямую

У вас есть проблема, вопрос, проблема? Свяжитесь с нами сейчас.

Новости из первых рук

Информационный бюллетень

Самое главное, будьте в курсе последних событий с информационным бюллетенем Freudenberg Sealing Technologies. Подпишись сейчас!

Социальные сети

Следуйте за нами на LinkedIn!

Познакомьтесь с FST, ее продуктами и услугами в тексте и видео, пообщайтесь с коллегами и заинтересованными сторонами и установите ценные деловые контакты.

Мембранные аккумуляторы

Разработанные для самых сложных задач, требующих легкости и высокой прочности, наши мембранные аккумуляторы выпускаются из различных материалов, типов уплотнений и конфигураций. Наши мембранные аккумуляторы обеспечивают исключительную функциональную надежность и долговечность, а также расширяют универсальные области применения благодаря рабочему давлению до 350 бар.

Компания Freudenberg отвечает вашим требованиям, предлагая аккумуляторы, которые работают в широком диапазоне температур и имеют более длительный срок службы.

Откройте 3D-вид

Поршневые аккумуляторы

Большое разнообразие и универсальность наших поршневых аккумуляторов позволяет использовать их более чем в 90% всех потенциальных применений. Доказанная надежность и производительность обеспечивают решение с чрезвычайно высокой долговечностью.

Гидропневматический аккумулятор поршневого типа с объемом от нескольких кубических дюймов до высокого давления и объема может удовлетворить разнообразные потребности промышленности благодаря стандартным или индивидуальным конструкциям, широкому выбору газовых и жидкостных соединений и широкому спектру материалов, типов уплотнений и конфигураций.

Откройте 3D-вид

Баллонные аккумуляторы

Наши баллонные аккумуляторы, изготовленные из высокопрочных бесшовных стальных оболочек, быстро реагируют на требования жидкостной системы, борясь с экстремальным давлением. Используемые для широкого спектра приложений, мы стремимся решить проблемы вашего приложения, предоставляя аккумуляторы для баллонов, которые охватывают широкий диапазон температур и обеспечивают более длительный срок службы. Доступный в различных отраслевых стандартах емкости и давления, наш баллонный аккумулятор превосходно поглощает удары и пульсации системы, особенно высокочастотные/низкомодулированные.

Откройте 3D-вид

Пожалуйста, введите свой адрес электронной почты и пароль.

Адрес электронной почты*

Пароль*

Пароль забыли? Нажмите здесь, чтобы сбросить настройки.

* обязательные поля

Вы успешно вошли в систему.

Зарегистрируйтесь и получите мгновенный доступ к эксклюзивному контенту.

Пожалуйста, заполните все поля

Имя*

Фамилия*

Адрес электронной почты*

Компания/Организация*

Пароль*

Повторите пароль*

Да, я ознакомился с политикой конфиденциальности Freudenberg Sealing Technologies. *

* обязательные поля

Спасибо. Ваша подписка прошла успешно.

Мы отправили вам электронное письмо. Пожалуйста, нажмите на включенную ссылку активации, чтобы завершить регистрацию.

Нажмите здесь, чтобы продолжить вход.

Вы забыли свой пароль?

Пожалуйста, введите свой адрес электронной почты, чтобы сбросить его.

Адрес электронной почты*

* обязательные поля

Ваш пароль успешно сброшен.

Нажмите здесь, чтобы продолжить вход.

Инструкция по эксплуатации

Руководства по безопасности при эксплуатации и техническом обслуживании – скачать здесь

Присоединяйтесь к нам!

Познакомьтесь с Freudenberg Sealing Technologies, ее продуктами и услугами в тексте и видео, пообщайтесь с коллегами и заинтересованными сторонами и установите ценные деловые контакты.