Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Гидроаккумулятор является давление резервуар для хранения , в котором несжимаемая гидравлическая жидкость проходит под давлением , который наносится с помощью внешнего источника механической энергии . Внешний источник может быть двигателем, пружиной , приподнятым грузом или сжатым газом . [примечание 1] Аккумулятор позволяет гидравлической системе справляться с экстремальными нагрузками с использованием менее мощного насоса, быстрее реагировать на временные потребности и сглаживать пульсации. Это тип накопителя энергии .

Аккумуляторы сжатого газа, также называемые гидропневматическими аккумуляторами, являются наиболее распространенным типом.

Типы аккумуляторов [ править ]

Башни [ править ]

Док-башня Гримсби

Первыми гидроаккумуляторами для гидравлических доков Армстронга были простые водонапорные башни . Вода подавалась в резервуар наверху этих башен с помощью паровых насосов. Когда докам требовалась гидравлическая энергия, гидростатический напор воды на высоте над землей обеспечивал необходимое давление.

Эти простые аккумуляторы были чрезвычайно высокими. Например, башня дока Гримсби , построенная в 1852 году, имеет высоту 309 футов (94 м). Из-за своего размера они были дорогостоящими, поэтому их строили менее десяти лет. Примерно в то же время Джон Фаулер работал над строительством паромной пристани в соседней Новой Голландии, но не мог использовать аналогичную гидравлическую мощность, поскольку плохие грунтовые условия не позволяли построить высокую башню-аккумулятор. К тому времени, когда Grimsby был открыт, он уже был устаревшим, поскольку Армстронг разработал более сложный, но гораздо меньший по размеру аккумулятор для использования в New Holland. [1] В 1892 году первоначальная функция башни Гримсби была заменена, по совету Фаулера, аккумулятором меньшего веса на прилегающей пристани, хотя башня и по сей день остается известной достопримечательностью.

Еще одна сохранившаяся башня находится рядом с East Float в Биркенхеде , Англия.

Повышенный вес [ править ]

Дом с гидравлическим двигателем, Бристольская гавань

Аккумулятор поднятого груза состоит из вертикального цилиндра, содержащего жидкость, соединенного с гидравлической линией. Цилиндр закрывается поршнем, на который помещается ряд грузов, которые оказывают на поршень направленную вниз силу и тем самым создают давление в жидкости в цилиндре. В отличие от сжатого газа и пружинных аккумуляторов, этот тип обеспечивает почти постоянное давление независимо от объема жидкости в цилиндре, пока он не опустеет. (Давление несколько снизится по мере опорожнения цилиндра из-за уменьшения веса оставшейся жидкости.)

Рабочий пример этого типа аккумулятора можно найти в здании гидравлического двигателя в Бристольской гавани . [2] Оригинальный аккумулятор 1887 года находится на месте в его башне, внешний аккумулятор был добавлен в 1954 году, и эта система использовалась до 2010 года для питания шлюзов шлюзов бассейна Камберленд (Бристоль) . Вода перекачивается из гавани в напорный резервуар, а затем самотеком подается в насосы. Рабочее давление составляет 750 фунтов на квадратный дюйм (5,2 МПа , или 52 бара ), которое использовалось для привода кранов, мостов и шлюзов Бристольской гавани . [ необходима цитата ]

Оригинальный механизм работы Тауэрский мост , Лондон , также использовали этот тип аккумулятора. Хотя два из шести аккумуляторов больше не используются, их все еще можно увидеть на месте в музее моста. [ оригинальное исследование? ]

Док Риджентс-Канал, ныне называемый Лаймхаус-Бэйсин, имеет остатки гидроаккумулятора, датируемого 1869 годом, фрагмент старейшего оставшегося такого сооружения в мире, второй в доке, который был установлен позже, чем тот, что был установлен в доке Тополя , первоначально перечисленный ошибочно использовавшийся в качестве сигнального поста для железных дорог Лондона и Блэкуолла , при правильной идентификации он был восстановлен как туристическая достопримечательность ныне несуществующей корпорацией London Docklands Development Corporation . [ требуется разъяснение ] В настоящее время он принадлежит Canal & River Trust , он открыт для больших групп по заявлению в Управление дока в бассейне, а также во второй половине дняLondon Open House Weekend , которые проводятся в третьи выходные сентября каждого года. [3]

С середины девятнадцатого века в Лондоне была обширная государственная гидравлическая система, которая окончательно закрылась в 1970-х годах с 5 гидроэлектростанциями, которыми управляла Лондонская гидравлическая энергетическая компания . Железнодорожные товарные дворы и доки часто имели свою отдельную систему. [ необходима цитата ]

Аккумулятор, заполненный воздухом [ править ]

Паровая пожарная машина с вертикальным медным аккумулятором

Простая форма аккумулятора - это замкнутый объем, заполненный воздухом. Вертикального участка трубы, часто увеличенного диаметра, может быть достаточно, и он сам наполняется воздухом, захваченным по мере заполнения трубопровода.

Такие аккумуляторы обычно не обладают достаточной емкостью, чтобы быть полезными для хранения значительной мощности, поскольку они не могут быть предварительно заряжены газом под высоким давлением, но они могут действовать как буфер для поглощения колебаний давления. Они используются для сглаживания подачи от поршневых насосов. Другое применение - в качестве амортизатора для гашения гидроудара , это приложение является неотъемлемой частью большинства гидроцилиндров . Потеря воздуха приведет к потере эффективности, если воздух будет со временем теряться, в конструкции должен быть предусмотрен какой-либо способ его обновления.

Закрытый аккумулятор сжатого газа (или газонаполненный) [ править ]

Гидроаккумулятор баллонного типа. Жидкость заполняет внутреннюю резиновую камеру, которая расширяется, сжимая воздух внутри герметичной оболочки.
Поршневой аккумулятор
Отсек двигателя Citroën XM , демонстрирующий два характерных зеленых сферических аккумулятора Citroën, используемых в системе гидропневматической подвески.

Аккумулятор сжатого газа состоит из цилиндра с двумя камерами, разделенными эластичной диафрагмой, полностью закрытой камерой или плавающим поршнем. Одна камера содержит жидкость и подключена к гидравлической линии. Другая камера содержит инертный газ (обычно азот ), обычно под давлением, который обеспечивает сжимающую силу для гидравлической жидкости. Используется инертный газ, потому что кислород и масло могут образовывать взрывоопасную смесь при объединении под высоким давлением. При изменении объема сжатого газа давление газа (и давление на жидкость) изменяется обратно пропорционально.

Для систем водоснабжения низкого давления вода обычно заполняет резиновый баллон внутри резервуара (на фото), предотвращая контакт с резервуаром, который в противном случае должен был бы быть устойчивым к коррозии. Агрегаты, предназначенные для приложений с высоким давлением, таких как гидравлическиесистемы обычно предварительно заряжаются до очень высокого давления (приближающегося к рабочему давлению системы) и предназначены для предотвращения повреждения баллона или мембраны этим внутренним давлением, когда давление в системе низкое. Для типов баллонов это обычно требует, чтобы баллон был заполнен газом, чтобы при нулевом давлении в системе баллон был полностью расширен, а не раздавлен зарядом газа. Чтобы предотвратить вытеснение мочевого пузыря из устройства при низком давлении в системе, обычно к баллону прикреплена антиэкструзионная пластина, которая прижимается и герметизирует вход, или подпружиненная пластина на входе, которая закрывается, когда мочевой пузырь давит на него.

Можно увеличить объем газа в аккумуляторе, подключив газовый баллон к газовой стороне аккумулятора. При таком же колебании давления в системе это приведет к использованию большей части объема аккумулятора. Если давление не меняется в очень широком диапазоне, это может быть экономически эффективным способом уменьшить размер необходимого аккумулятора. Если гидроаккумулятор не поршневого типа, необходимо позаботиться о том, чтобы баллон или мембрана не были повреждены в любой ожидаемой ситуации избыточного давления, многие аккумуляторы баллонного типа не могут выдержать раздавливание баллона под давлением.

Аккумулятор сжатого газа был изобретен Жаном Мерсье [4] для использования в гребных винтах с переменным шагом .

Тип пружины [ править ]

Пружинный аккумулятор похож по работе на газовый аккумулятор, указанный выше, за исключением того, что для обеспечения сжимающего усилия используется тяжелая пружина (или пружины). Согласно закону Гука величина силы, прилагаемой пружиной, линейно пропорциональна изменению ее длины. Следовательно, когда пружина сжимается, сила, которую она оказывает на жидкость, линейно увеличивается.

Тип металлических сильфонов [ править ]

Аккумуляторы с металлическими сильфонами работают так же, как аккумуляторы для сжатого газа, за исключением того, что эластичная диафрагма или плавающий поршень заменены герметично закрытыми сварными металлическими сильфонами.. Жидкость может быть внутри или снаружи сильфона. Преимущества металлического сильфона включают исключительно низкую жесткость пружины, позволяющую газовой зарядке выполнять всю работу с небольшим изменением давления от полного к пустому, большой ход, позволяющий эффективно использовать объем корпуса, и возможность изготовления сильфона. быть устойчивым к значительному избыточному давлению, которое может разрушить баллонный сепаратор. Аккумулятор со сварным металлическим сильфоном обеспечивает исключительно высокий уровень характеристик аккумулятора и может изготавливаться из широкого спектра сплавов, что обеспечивает совместимость с различными жидкостями. Другие преимущества этого типа заключаются в том, что он не сталкивается с проблемами при работе под высоким давлением, может быть сконструирован таким образом, чтобы быть устойчивым к очень высоким или низким температурам или определенным агрессивным химическим веществам, и в некоторых ситуациях может быть значительно более долговечным.Металлические сильфоны, как правило, значительно дороже в производстве, чем другие распространенные типы.

Работа аккумулятора [ править ]

В современных, часто мобильных гидравлических системах предпочтительным элементом является газовый аккумулятор, но простые системы могут быть подпружиненными. В системе может быть более одного аккумулятора. Точный тип и размещение каждого из них может быть компромиссом [ требуется разъяснение ] из-за его эффектов и затрат на производство.

Рядом с насосом установлен аккумулятор с обратным клапаном, предотвращающим обратный поток в насос. В случае поршневых насосов этот аккумулятор расположен в идеальном месте для поглощения пульсаций энергии от многопоршневого насоса . [ необходима цитата ] Это также помогает защитить систему от гидравлического удара . Это защищает компоненты системы, особенно трубопроводы, от обеих потенциально разрушительных сил.

Дополнительным преимуществом является дополнительная энергия, которую можно накапливать, пока насос работает с низким потреблением. Конструктор может использовать насос меньшей производительности. Для больших перемещений компонентов системы, таких как шасси большого самолета, для которых требуется значительный объем жидкости, также можно использовать один или несколько аккумуляторов. Их часто размещают рядом с потребностями, чтобы помочь преодолеть ограничения и сопротивление длинным участкам трубопроводов. Отток энергии из разгрузочного аккумулятора на короткое время намного больше, чем могли бы генерировать даже большие насосы.

Аккумулятор может поддерживать давление в системе в периоды, когда есть небольшие утечки, без постоянного включения и выключения насоса. Когда изменения температуры вызывают скачки давления, аккумулятор помогает их поглотить. Его размер помогает абсорбировать жидкость, которая в противном случае могла бы быть заблокирована в небольшой фиксированной системе без места для расширения из-за расположения клапана.

Предварительная заправка газа в гидроаккумуляторе настроена таким образом, чтобы разделительная камера, диафрагма или поршень не доходили до любого конца рабочего цилиндра и не ударяли по ним. Конструктивная предварительная зарядка обычно гарантирует, что движущиеся части не засорят концы и не заблокируют проходы жидкости. Плохое обслуживание предварительной зарядки может привести к выходу из строя работающего аккумулятора. Правильно спроектированный и обслуживаемый аккумулятор должен безотказно работать в течение многих лет. [ необходима цитата ]

См. Также [ править ]

  • Аккумулятор (энергия)
  • Расширительный бак

Примечания [ править ]

  1. ^ Хотя жидкости обычно считаются практически несжимаемыми, газы можно сжимать, и этот сжатый газ является удобным накопителем энергии.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Пью, Б. (1980). Гидравлический век . Публикации по машиностроению. С. 3–4. ISBN 978-0-85298-447-5.
  2. ^ "Дом гидравлического двигателя" . Historicalengland.org.uk . Проверено 18 августа 2006 .
  3. ^ Марчант, Хьюго. "Бассейн Лаймхаус" . Путеводитель по Лондону . Проверено 15 октября +2016 .
  4. ↑ Мерсье, Жан (26 марта 1957 г.). «Устройство давления» . Бюро патентов и товарных знаков США.

Внешние ссылки [ править ]

  • Накопитель мочевого пузыря и его применение
  • Аккумуляторные приложения и совместимость
  • Онлайн-калькулятор размеров аккумулятора
  • Как отремонтировать гидроаккумулятор -
  • Онлайн-расчет гидроаккумулятора
  • Видеозапись башни гидроаккумулятора