آشنایی با آکامولاتور
آکامولاتور یا انباره‌های هیدرولیکی (accumulator) از اجزای اصلی سیستم‌های هیدرولیکی میباشند که بعنوان مخزن نگهداری روغن هیدرولیکی عمل می‌کند. اگر قصد دارید بیشتر درباره آکامولاتور بدانید پیشنهاد می‌کنیم تا پایان مقاله با گروه صنعتی سپیانی ارائه دهنده انواع تجهیزات صنعتی من جمله پنوماتیک، هیدرولیک، ابزاردقیق، برق صنعتی و اتوماسیون صنعتی همراه باشید.
آنچه خواهید خواند:
- آکامولاتور چیست؟
- وظایف آکامولاتور چیست؟
- انواع آکامولاتور کدامند؟
- راهنمای به کارگیری و انتخاب آکامولاتورها
- فشار در آکومولاتورها
- نکاتی ایمنی حین استفاده از آکامولاتور
- سخن پایانی
آکامولاتور چیست؟
آکامولاتور وسیله‌ای است که در سیستم های هیدرولیکی سیال (که عموما روغن) است را از گاز جدا می‌کند. این وسیله در مدارات قبل از کمپرسور قرار می‌گیرد. و وظیفه آن هدایت کردن مایع و گاز به سمت ساکشن کمپرسور است. همچنین از برگشت مایعی (روغن) که به سمت کمپرسور در حال حرکت است جلوگیری بعمل می‌آورد. به زبان ساده‌تر میتوان گفت آکومولاتور دستگاه هیدرولیکی ساده‌ای میباشد. که انرژی را بصورت فشار سیال ذخیره می‌کند. و سپس از این فشار ذخیره شده در سیستم های گوناگون و صنایع مختلف استفاده میشود. این وسیله نقش مهمی در مدارات هیدرولیکی ایفا می‌کند.
حتما بخوانید:
هیدروموتور (موتور هیدرولیک) چیست؟
انواع محرک‌های صنعتی (هیدرولیک، پنوماتیک، الکترونیک)
وظایف آکامولاتور:
بطور کلی دمپ تغییرات فشار و نگهداری فشار سیستم بصورت پایدار و یکنواخت برعهده آکامولاتور میباشد. در زیر مجموعه‌ای از وظایف آکامولاتور در سیستم هیدرولیکی را میتوان دید:
1. منبع قدرت:
از مهمترین کاربرد های آکومولاتور، تامین جریان زیاد مقدار متوسط سیال در مدت زمان کوتاه است. برای رسیدن به چنین عملکردی برای شارژ آکومولاتور در زمان طولانی از یک پمپ با خروجی کم استفاده میشود. در صورتی که سیستم نیاز به جریان بالا داشته باشد، آکومولاتور سیال ذخیره شده درون خود را سمت مدار روانه می‌کند.
2. خنثی کننده ضربات پمپ:
اکثر پمپ‌های هیدرولیک خروجی متغیری نسبت به زمان دارند. و این نوسانات در خروجی منجربه ایجاد ضربه و ارتعاش در سیستم میگردد. این ضربات و نوسانات در بیشتر موارد اهمیت چندانی ندارند. و در هنگام برخورد با جداره لوله‌ها خنثی میشوند. اما هرگاه نیاز به خروجی ثابتی در مدار داشته باشیم میتوان خروجی را با کمک آکومولاتور کنترل و ثابت کرد. لازم بذکر است که یک آکامولاتور کوچک میتواند تا حد بسیار زیادی ضربانات را دفع کند و نوسانات را کاهش دهد اما قادر به حذف کامل آنها نمیباشد.
3. جبران کننده نشتی:
وجود نشتی برای سیستم های هیدرولیک میتواند بسیار آسیب‌زا باشد. حتی نشتی به مقدار بسیار جزئی در سیستم نیز می تواند منجر به افت فشار در سیستم گردد؛ به این ترتیب استفاده از یک آکومولاتور در مدار هیدرولیکی میتواند از پیشامد افت فشار جلوگیری کند.
4. ساختن فشار تدریجی:
آکامولاتور با جذب مقدار روغنی که فشار آن در حال افزایش است، موجب کاهش سرعت سیال و کاهش فشار میگردد.
انواع آکامولاتور:
یک مدل تقسیم بندی برای انواع آکومولاتورها وجود دارد. این تقسیم بندی برحسب نحوه‌ی عملکرد آنها است. بر اساس این تقسیم بندی انواع آکومولاتور عبارت است از:
- وزنه‌ای
- فنری
- گازی
- پیستونی
- دیافراگمی
- کیسه‌ای (تیوپی)
نکته قابل توجه این است که از بین انواع آکومولاتورهای نام برده، آکامولاتورهای کیسه‌ای یا تیوپی جزو پرکاربردترین انواع آکامولاتور در سیستم های هیدرولیک میباشند. دلیل کاربرد رایج این آکامولاتورها در این نکته است که بخش اساسی آکامولاتور، تیوپ یا کیسه است. مزیت این نوع این است که در صورت آسیب دیدن یا پارگی این تیوپ میتوان آن را عوض کرد. در ادامه هر نوع از آکامولاتور های نام برده را توصیف می‌کنیم.
آکامولاتور وزنی:
این نوع از آکامولاتور ها قدیمی‌ترین و ساده‌ترین نوع آن است. در شکل زیر یک عکس از ساختار این مدل آکامولاتور مشاهده میشود. طبق این عکس‌ها وزنه‌ها بصورت عمودی و در بالای سیال قرار می‌گیرد. با ورود سیال به داخل آکومولاتور، وزنه‌ها به سمت بالا حرکت خواهند کرد. طبق رابطه‌ی P=F/A با تقسیم نیروی وزن بر مساحت سطح تماس پیستون با روغن بدست می‌آید. طبق فشاری که تمایل به ایجاد کردن آن داریم میتوان وزنه‌ها را تغییر داد. لازم به تاکید است که فشار خروجی بدون توجه به وزن ثابت است و این نکته در نمودار زیر مشخص است.
آکامولاتور فنری:
آکامولاتور فنری از اجزایی مانند سیلندر، پیستون و فنر تشکیل شده است. عملکرد فعالیت در آکامولاتور فنری مانند آکامولاتور وزنی است. تفاوت این دو در آن است که در این مدل به جای وزنه، فنر کار را انجام می دهد. فنر موجود در این آکامولاتور به کمک یک پیچ تنظیم میشود.
این کار به منظور تنظیم فشار معین در سیستم انجام می شود. از آکامولاتور فنری در مداراتی استفاده میشود که به تامین جریان و فشار کم نیاز داشته باشیم. زیرا برای کار در فشار کاری بالا و حجم خروجی زیاد سیال، ابعاد آکامولاتور باید بسیار بزرگ و سنگین طراحی شود. با توجه به اینکه فنر در سیکل های کاری زیاد، خاصیت الاستیسیته دارد. استفاده از این نوع آکامولاتور در فشارهای بالا و حجم خروجی زیاد سیال مناسب نمیباشد.
آکومولاتور گازی:
این نوع آکامولاتور، آکامولاتور پنوماتیک نیز نامیده میشود. فعالیت آکومولاتور گازی مبتنی بر وجود گاز خنثی (گاز غیر سمی و غیر آتشگیر) و قانون بویل میباشد. قانون بویل در دمای ثابت، بیان میشود. طبق این قانون تغییر فشار گاز نسبت به حجم آن رابطه‌ی معکوس دارد. پس از ویژگی تراکم پذیری گازها میتوان برای ذخیره انرژی پتانسیل در آکامولاتور گازی استفاده کرد. هرگاه فشار سیستم دچار افت شود، گاز خنثی دوباره منبسط شده و به این ترتیب انرژی پتانسیل ذخیره میشود.
سپس با منبسط شدن مجدد گاز، سیال یا روغن به داخل سیستم هیدرولیک جریان پیدا خواهد کرد. عمما در این اکامولاتور از گاز نیتروژن استفاده می شود. بطور کلی خود آکومولاتور گازی دارای دو نوع جدا شده و جدا نشده میباشد.
آکومولاتور پیستونی:
در آکومولاتور پیستونی، یک پیستون به منظور عامل جداسازی گاز و روغن وجود دارد. مزیت اصلی این دسته از آکامولاتورها که قاب توجه است . توانایی کار در دماهای بسیار بالا یا بسیار پایین میباشد. در سیستم هایی که در فشار پایین کار می‌کنند، اصطکاک ایجاد شده در آب بندها باعث ایجاد مشکل در اکامولاتور میشود. به‌همین دلیل(اصطکاک ایجاد شده در آببندها) این نوع آکامولاتورها بعنوان ضربه‌گیر استفاده نمی‌شوند. لازم به ذکر است که این نوع از آکامولاتورها باید در فواصل زمانی منظمی شارژ شوند. زیرا نشتی زیادی در سیستم رخ خواهد داد.
آکامولاتور دیافراگمی:
در این آکامولاتورها یک جدا کننده از جنس الاستیک بین روغن و گاز تعبیه شده است. زائده موجود حین شارژ در کف دیاگرام به بستن دریچه ی روغن، کمک می‌کند. علاوه بر این در مقابل کشیده شدن دیافراگم به داخل دریچه روغن هم ممانعت می‌کند. یک سوپاپ در بالای آکامولاتور دیافراگمی برای شارژ و کنترل فشار تعبیه شده است. عملکرد آکامولاتور دیافراگمی به این ترتیب است که پمپ وارد عمل میشود. و روغن را به آکامولاتور ارسال می‌کند. سپس این عمل منجربه تغییر شکل دیفراگم و ذخیره ی انرژی میگردد. در مواقع نیاز این انرژی آزاد میشود و روغن اضافی به سیستم باز میگردد. یک مزیت این نوع از آکومولاتورها وزن کم نسبت به حجم سیال خروجی آنها میباشد.
آکامولاتور کیسه‌ای:
در شکل زیر یک آکومولاتور کیسه‌ای را می‌بینید. در ساختار این نوع آکامولاتور کیسه بادکنکی ای وجود دارد. هدف از تعبیه این کیسه جدا کردن گاز از روغن میباشد. با منبسط شدن کیسه مجرای ورودی روغن به واسطه یک شیر سوپاپ بسته خواهد شد. از مهمترین مزیای این نوع از آکامولاتورها انجام ا یک آب بندی کامل بین محفظه‌ی گاز و روغن میباشد. و دیگر مزیت این آکامولاتورها این است که نسبت به نوسانات فشاری که در سیستم رخ می‌دهد. بسیار سریع عمل می‌کنند. و به‌همین دلیل استفاده از آنها در سیستم های جاذب ضربه بشدت توصیه میشود.
نکته قابل ملاحظه برای کاربران این است که ، تعویض تیوپ آکامولاتورهای نوع کیسه‌ای یا بلادری امتیاز مثبتی برای استفاده از این آکامولاتورها محسوب میشود. برندهای معتبر برای خرید آکامولاتورهای تیوپی، هیداک آلمان، اولائر فرانسه و EPE ایتالیا میباشند.
حتما بخوانید:
تعمیر و نگهداری تجهیزات هیدرولیک
یونیت یا پاور پک هیدرولیک چیست؟ کاربرد آن
راهنمای به کارگیری و انتخاب آکامولاتورها:
در برخی مدارها نوع اکامولاتور مهم نیست. و میتوان از هر نوع آکامولاتوری نتایج قابل قبولی کسب کرد. اما مواردی هم هستند که استفاده از یک نوع نسبت به بقیه، نتیجه بهتری به دنبال خواهد داشت. بعنوان مثال، در آکامولاتورهای حبابی و دیافراگمی مقدار فشار شارژ از جمله عواملی است که در هنگام استفاده، مد نظر قرار بگیرند.
آکامولاتورهای حبابی و دیافراگمی، برای زمانی مناسب هستند که بخواهیم فشارهای زیاد خروجی پمپ پیستونی را کاهش دهیم. اما آکامولاتور های پیستونی نمیتواند پاسخ سریعی داشته باشد. و حرکت های رفت و برگشتی پیستون ها موجب صدمات زیاد به آب بندی ها و محفظه پیستون میشود. عوامل مهم در هنگام انتخاب یک آکومولاتور توسط شرکت های معتبر سازنده آکامولاتورها، برای سه دسته حبابی، دیافراگمی و پیستونی ذکر شده است که به شرح زیر است.
- کاربرد (ذخیره انرژی، کاهش ضربات)
- بیشینه و کمینه فشار سیستم
- حجم سیال مورد نیاز سیستم
- دبی جریان
- نسبت فشار (فشار شارژ بیشینه فشار)
- فضای نصب و محل قرار گیری
حتما بخوانید:
فشار در آکومولاتورها:
عملکرد آکامولاتور بطور خلاصه اینگونه است که با افزایش پیدا کردن فشار سیستم، آکومولاتور شارژ میشود که در نتیجه شارژ آن، سیال به درون مخزن آکامولاتور وارد و سبب متراکم شدن گاز (نیتروژن) خواهد شد. همچنین با افت فشار، این دستگاه به اصطلاح دشارژ میشود. که این کار منجربه انبساط گاز (نیتروژن) و خروج سیال از آکامولاتور و ورود به سیستم می گردد. بطور معمول، برای شارژ آکامولاتور های گازی تا ۹۰ درصد حداقل فشار کاری سیستم استفاده می‌کنند.
این کار موجب میشود تا حباب یا پیستون، در هر چرخه تمامی سیال را تخلیه نکند. چانچه تمامی سیال تخلیه گردد بالن در سوپاپ گیر می‌کند و موجب تغییر شکل پیستون خواهد شد. در برخی موارد، ممکن است مقدار ۹۰ درصد فشار سیستم کم باشد. زیرا در چنین شرایطی حداقل فشار سیستم پایین است. در صورتی که کمترین فشار سیستم پایین باشد، پیشنها میشود از آکامولاتور های پیستونی استفاده گردد. به این دلیل که پیستون بدون وارد کردن آسيب ميتواند درون محفظه حرکت رفت و برگشتی داشته باشد.
اما در مواردی که فشار شارژ، کمتر از ۲۵ درصد بیشینه فشار سیستم باشد استفاده از آکامولاتورهای حبابی صحیح نیست. چرا که در حقیقت، طراحی و ساختار داخلی آکامولاتورهای حبابی و دیافراگمی به نحوی است که بهره گیری از آنها با بیشترین نسبت فشار سیستم را ناممکن می‌سازد.
نکاتی ایمنی حین استفاده از آکامولاتور:
در ادامه برخی نکات ایمنی مهم در خصوص به کار گیری و نصب آکامولاتورها لیست شده است:
یک: در زمان اتمام کار آکامولاتور حتما به تخلیه آن اقدام فرمایید. هیچگاه با مدار هیدرولیکی که آکامولاتور آن تخلیه نشده است کار نکنید. زیرا انرژی ذخیره شده در آن میتواند موجب خسارت و آسیب شود.
دو: مطمئن شوید که جریان آکامولاتور در دبی مشخصی در طول کار و پایان آن محدود شده باشد. این کار از آسیب دیدن دستگاه و لوله‌ها جلوگیری می‌کند.
سه: همواره برای یک طرفه کردن پمپ را از آکامولاتور جدا کنید. تا سیال درون پمپ برگشت نداشته باشد. توجه کنید که بدون شیر یکطرفه جریان برگشتی از آکامولاتور موجب تغییر جهت حرکت پمپ میشود. یا ممکن است سرعت پمپ را افزایش دهد که موجب آسیب دیدن سیستم میگردد.
چهار: در هفته اول نصب آکامولاتور فشار آن را هر روز چک کنید. اگر در هفته اول افت فشار در آن مشاهده نشد در دفعات بعد میتوانید فشار را هفتگی چک کنید. در ادامه هم هر 3 تا 6 ماه لازم است تا آکامولاتورها چک کنید و در صورت بروز مشکل آن را برطرف کنید. توجه کنید که هر زمان فشار شارژ آکامولاتور از مقدار اسمی خود کمتر شود. حجم سیال و سرعت هر چرخه کاهش می‌یابد.
توجه: گروه صنعتی سپیانی در زمینه خط تولید آکامولاتور فعالیتی ندارد.