Кіріспе

Сұйықтық қысымын сақтау және тұрақтандыру резервуары. Гидравликалық аккумулятор – сыртқы механикалық энергия көзімен қолданылатын қысыммен ұсталатын, қысылмайтын гидравликалық сұйықтықты сақтау резервуары. Сыртқы көздерге қозғалтқыш, серіппе, жоғары көтерілген салмақ немесе сығылған газ жатуы мүмкін. Аккумулятор гидравликалық жүйенің аз қуатты сорғыны пайдалана отырып, сұраныстың шектен тыс өзгерулеріне төтеп беруге, уақытша сұранысқа жылдам жауап беруге және қысымның кенеттен өзгеруін тегістеуге мүмкіндік береді. Бұл энергияны сақтау құрылғысының бір түрі. Қысылған газ аккумуляторлары, сондай-ақ гидропневматикалық аккумуляторлар деп аталатын түрлері, ең көп таралған түрлер болып табылады.

Мұнаралар

Уильям Армстронгтың гидравликалық док машиналары үшін алғашқы аккумуляторлар қарапайым су мұнаралары болды. Суды осы мұнаралардың үстіндегі резервуарға бу машинасымен сорғылар арқылы көтеріп жіберуші еді. Док машиналарына гидравликалық қуат қажет болғанда, судың жерден жоғары орналасқан гидростатикалық қысымы қажетті күшті қамтамасыз ететін. Бұл қарапайым аккумуляторлар өте биік болды. Мысалы, 1852 жылы салынған Гримсби док мұнарасының биіктігі 94 метрді (309 фут) құрайды. Олардың үлкендігіне байланысты құны жоғары болғандықтан, оларды он жылға жетпейтін мерзімде тұрғызды. Сол кезде Джон Фаулер жақын орналасқан Нью-Голландтағы паромдық терминалды салумен айналысты, бірақ нашар топырақ жағдайына байланысты мұндай гидравликалық қуатты пайдалана алмады, себебі биік аккумулятор мұнарасын салу мүмкін болмады. Гримсби ашылған кезде ол ескірген еді, өйткені Армстронг Нью-Голландта пайдалану үшін әлдеқайда күрделі, бірақ кішкентай салмақты аккумуляторды жасап шығарған. 1887 жылғы бастапқы аккумулятор әлі де мұнарасында орналасқан, 1954 жылы сыртқы аккумулятор қосылды және бұл жүйе 2010 жылға дейін Камберленд бассейнінің (Бристоль) шлюздерін қуаттандыру үшін қолданылды. Су портынан бас резервуарға сорғыланады, содан кейін гравитация күші арқылы сорғыларға жіберіледі. Жұмыс қысымы 750 фунт/квадрат дюйм (5,2 МПа немесе 52 бар) болды, ол Бристоль портының крандарын, көпірлерін және шлюздарын қуаттандыру үшін пайдаланылды. Лондонның Тауэр көпірінің бастапқы жұмыс механизмі де осы типтегі аккумуляторды қолданған. Қазір пайдаланылмаса да, көпірдің мұражайында алты аккумулятордың екеуін әлі де көруге болады. Реджент каналының док станциясы, қазір Лаймхаус бассейні деп аталады, 1869 жылға дейінгі гидравликалық аккумулятордың қалдықтарын сақтайды, бұл әлемдегі ең көне сақталған мұндай құрылыстың фрагменті. Док станциясындағы екінші аккумулятор Поплар доктан кейін орнатылды, алғашқыда Лондон және Блэкволл темір жолының сигналдық қорабы ретінде қате саналған, дұрыс анықталғаннан кейін, ол қазір жойылған Лондон доклендс даму корпорациясымен туристік орталық ретінде қайта жаңартылды. Қазір Canal & River Trust иелігінде, ол бассейндегі Dockmaster's Office-ке жазбаша өтініш беру арқылы және жыл сайын қыркүйек айының үшінші демалыс күндері өтетін Лондонның ашық есік күндерінің екі күнінде үлкен топтар үшін ашық. Лондон 19 ғасырдың ортасынан бастап кең ауқымды қоғамдық гидравликалық қуат жүйесіне ие болды, ол 1970 жылдары Лондон гидравликалық қуат компаниясы басқарған 5 гидравликалық электр станциясымен жабылды. Теміржол жүк аймақтары мен док станциялары көбінесе өздерінің жеке жүйелеріне ие болды.

Ауамен толтырылған аккумулятор

Аккумулятордың қарапайым түрі – ауамен толтырылған жабық көлем. Көбінесе кеңейтілген диаметрлі құбырдың тік бөлігі жеткілікті болуы мүмкін, ол құбырлар толғанда ауамен толады, ол ауа құбыр ішінде қапаздалады. Мұндай аккумуляторлар көбінесе маңызды қуатты сақтауға жетерлік сыйымдылыққа ие болмайды, себебі оларды жоғары қысымды газбен алдын ала зарядтау мүмкін емес, бірақ олар қысымдағы өзгерейістерді жұмсарту үшін буфер ретінде қолданылуы мүмкін. Олар поршеньді сорғылардың жұмысын тегістеу үшін пайдаланылады. Тағы бір қолданылуы – су соққысын (су балғасын) азайту үшін серіппе ретінде жұмыс істеуі, бұл көптеген соққылы сорғылардың құрамындағы маңызды бөлік болып табылады. Ауаның жоғалтылуы тиімділіктің төмендеуіне алып келеді. Егер ауа уақыт өте келе жоғалса, оны қайта толтыру үшін конструкцияда тиісті шаралар қарастырылуы керек.

Сығымдалған газбен (немесе газбен зарядталған) жабық аккумулятор

Қысылған газ аккумуляторы екі камералы цилиндрден тұрады, олар эластикалық диафрагмамен, толығымен жабық қапшықпен немесе қозғалмалы поршеньмен бөлінеді. Бір камерада сұйықтық болады және ол гидравликалық желіге қосылған. Екінші камерада, әдетте қысым астында, инертті газ (әдетте азот) орналасқан, ол гидравликалық сұйықтыққа қысым күшін береді. Инертті газды қолдану себебі – оттегі мен майдың жоғары қысымда қосылғанда жарылғыш қоспа құру мүмкіндігі. Сығымдалған газдың көлемі өзгерер кезде газдың қысымы (және сұйықтыққа түсетін қысым) кері пропорционалды түрде өзгереді. Төмен қысымды су жүйелерінде су әдетте резервуар ішіндегі резеңке қапшықты (суретте көрсетілгендей) толтырады, бұл резервуармен тікелей жанасуды болдырмайды, әйтпесе резервуардың коррозияға төзімді болуы қажет болар еді. Гидравликалық жүйелер сияқты жоғары қысымды қолдануларға арналған құрылғылар әдетте өте жоғары қысымға (жүйенің жұмыс қысымына жақындап) алдын ала зарядталады және жүйе қысымы төмен болғанда қапшыққа немесе мембранаға ішкі қысымның зиян келтіруіне жол бермес үшін жасалған. Мұндай жағдайларда қапшықты газбен толтыру қажет, сонда жүйе қысымы нөлге жеткенде қапшық газ қысымымен сығылып, қираудың орнына толыққанды кеңейеді. Жүйе қысымы төмен болғанда қапшықтың құрылғыдан шығып кетуіне жол бермес үшін, әдетте қапшыққа бекітілген, кіреберіске қысым жасап, оны тығыздайтын экструзияға қарсы пластина немесе қапшық оған қысым түсіргенде жабылатын серіппелі пластина болады. Аккумулятордың газ жағына газ баллонын қосу арқылы аккумулятордың газ көлемін арттыруға болады. Жүйе қысымының бірдей өзгеруі үшін аккумулятор көлемінің үлкен бөлігі пайдаланылады. Егер қысым кең ауқымда өзгере қоймаса, бұл қажетті аккумулятордың мөлшерін азайтудың тиімді тәсілі болуы мүмкін. Егер аккумулятор поршеньді типте болмаса, қапшық немесе мембрана күтілетін артық қысым жағдайында зақымдалмауына көңіл бөлу керек, көптеген қапшықты типтегі аккумуляторлар қапшықтың қысыммен сынуына төзбейді. Қысылған газ аккумуляторын Жан Мерсье өзгермелі қанатты бұрандалар үшін ойлап тапқан.

Жазық түрі

Жазыба түрдегі аккумулятор газбен зарядталған аккумулятор сияқты жұмыс істейді, бірақ қысым күшін жасау үшін ауыр серіппе (немесе серіппелер) қолданылады. Гук заңына сәйкес, серіппенің күші оның ұзындығының өзгеруіне тура пропорционал. Демек, серіппе қысылғанда, ол сұйықтыққа түсіретін күш тура сызықты түрде артады.

Металл балғаның түрі

Металл баллонды аккумуляторлар қысылған газ түрлісімен ұқсас жұмыс істейді, бірақ серпімді диафрагма немесе қалқымалы поршень герметикалық дәнекерленген металл баллонмен алмастырылады. Сұйықтық баллонның ішкі немесе сыртқы жағында орналасуы мүмкін. Металл баллонды аккумуляторлардың артықшылықтарына ерекше төмен серпімділік қасиеті жатады, бұл газ зарядының қысымның толықтан босқа дейін аз өзгеруімен барлық жұмысты атқаруына мүмкіндік береді, корпустың көлемін тиімді пайдалануға мүмкіндік беретін ұзақ қозғалыс және баллонды қабықшалы сепараторды қиратуға қабілетті артық қысымға төзімді болуы мүмкін. Дәнекерленген металл баллонды аккумулятор өте жоғары деңгейдегі аккумулятордың жұмысын қамтамасыз етеді және сұйықтықтармен үйлесімділіктің кең ауқымын қамтитын қорытпалардың кең спектрімен өндірілуі мүмкін. Бұл типтің басқа да артықшылықтары – ол жоғары қысымда жұмыс істеу кезінде туындайтын мәселелерге тап болмайды, өте жоғары немесе төмен температураға немесе белгілі бір агрессивті химиялық заттарға төзімді болуы мүмкін және кейбір жағдайларда қызмет ету мерзімі ұзақ болуы мүмкін. Металл баллонды аккумуляторларды өндіру басқа, көп қолданылатын түрлерге қарағанда әлдеқайда қымбат.

Аккумулятордың жұмыс істеуі

Қазіргі заманғы, көбінесе жылжымалы гидравликалық жүйелерде газбен зарядталатын аккумуляторлар артықшылыққа ие, бірақ қарапайым жүйелер серіппелі болуы мүмкін. Бір жүйеде бірнеше аккумулятор болуы мүмкін. Әрбір аккумулятордың нақты түрі мен орналасуы олардың әсері мен өндіріс құнына байланысты шартты болуы мүмкін. Аккумулятор сорғыға жақын орналастырылады, ал кері клапан сорғыға ағынның кері қайтуын болдырмайды. Поршендік сорғылардың жағдайында, бұл аккумулятор көп поршенді сорғыдан энергияның импульстарын сіңіруге қолайлы орынға орналастырылады. Сондай-ақ, ол жүйені сұйықтық соққысынан қорғайды. Бұл жүйе компоненттерін, әсіресе құбырларды, құрылымдық зақым келтіруі мүмкін күштерден қорғайды. Қосымша пайдасы – сорғы төмен сұраныс кезінде қосымша энергияны сақтау мүмкіндігі. Жобалаушы кішкентай сыйымдылығы бар сорғыны пайдалана алады. Үлкен жүйе компоненттерінің, мысалы, үлкен ұшақтың қону шассисінің кең ауқымды қозғалыстары, көп мөлшерде сұйықтық қажет ететін жағдайларда, бір немесе бірнеше аккумуляторлардан пайда көруі мүмкін. Олар көбінесе ұзақ құбыр желілерінен туындайтын кедергілерді жеңу және сүйреу үшін сұранысқа жақын орналастырылады. Босап жатқан аккумулятордан энергияның ағыны тіпті үлкен сорғылардың өндіретін қуатына қарағанда қысқа мерзім ішінде жоғары болады. Аккумулятор сорғыны үнемі қосып-өшірмей, жүйедегі шағын ақаулар кезінде қысымды сақтай алады. Температура өзгерген кезде туындайтын қысым өзгерістерін сіңіруге аккумулятор көмектеседі. Оның көлемі клапанды орналастыруға байланысты кеңейтуге орын болмаған кішкентай жабық жүйеде басқаша тұйықталып қалуы мүмкін сұйықтықты сіңіруге көмектеседі. Аккумулятордағы газды алдын ала зарядтау бөлгіш қабықшаның, диафрагманың немесе поршеннің жұмыс цилиндрінің екі шетіне де тимеуі немесе соқтығыспауы үшін жасалады. Дизайндық алдын ала зарядтау қозғалмалы бөліктердің шеттеріне тимей және сұйықтық өтетін жолдарды бұғаттамауына кепілдік береді. Алдын ала зарядтауды дұрыс күтпеу жұмыс істеп тұрған аккумуляторды бүлдіруі мүмкін. Дұрыс жобаланған және күтілген аккумулятор жылдар бойы ақаусыз жұмыс істеуі керек.