آکومولاتور هیدرولیک

آکومولاتور هیدرولیک  (اکومولاتور یا بالون لاستیکی)

بلادر لاستیکی قطعه الاستومری میباشد که در سیستم های هیرولیک پنوماتیک، ابزار دقیق و اکولاموتور ها وظیفه کنترل جریان سیال و جبران افت فشار را دارد.

لاستیک اکومولاتور

بطور خلاصه آکومولاتور یک استوانه فلزی توخالی است که درون آن لاستیک هم شکل بدنه قرار دارد که این لاستیک از یک طرف با نیتروژن( چون خنثی است احتراق انجام نمی شود) فشار دار کرده (فشاری کمتراز فشار خط ) دراین حالت لاستیک کل ظرف فلزی را اشغال کرده وقتی از پایین یا خروجی رابه خط اصلی وصل کرده چون فشارش بیشتر از فشار لاستیک(نیتروژن) هست آنرا جمع کرده وسیال وارد ظرف شده به اندازه ایی وارد می شود تا فشار نیتروژن همفشار سیال خط اصلی شود

آکومولاتورها به سه دسته کلی زیر تقسیم می گردد:

-1 پیستونی

-2 دیافراگمی
3 -کیسه ای

1 - آکومولاتور پیستونی

در نوع پیستونی ، پیستون به عنوان جدا کننده گاز از روغن عمل می کند . عیب اصلی آکومولاتور های پیستونی، گران بودن هزینه های ساخت و محدودیتهای ابعادی می باشد. قابلیت کاربرد در سیستمهای عمل کننده در دماهای بسیار بالا و بسیار پایین (با بهره بردن از اُرینگهای آب بندی مناسب ) از مزایای اصلی آنها بشمار می آید. در سیستمهای عمل کننده در فشار پایین،اصطکاک در آببندها مسئله ساز می باشد. این نوع آکومولاتور (بخاطر وجود نشتی ) باید درفواصل زمانی زیاد شارژ گرد د . بدلیل اینرسی پیستون و اصطکاک در آببندها، از این نوع آکومولاتور بعنوان جاذب ضربه و جبران کننده ضربانهای فشار استفاده نمیگردد.

2 - آکومولاتور دیافراگمی

در آکومولاتور دیافراگمی ، دیافراگم جداکننده الاستیک بین روغن و گاز می باشد. هنگام شارژکامل، زائده تعبیه شده در کف دیافراگم، ضمن مسدود نمودن دریچه روغن، از کشیده شدندیافراگم به داخل آن مجرا جلوگیری می نماید. شارژ و کنترل فشار آکومولاتور از طریق سوپاپ تعبیه شده در بالای آن صورت میگیرد. روغن ارسالی از پمپ به آکومولاتور، موجب تغییر شکل دیافراگم و ذخیره انرژی گشته که هنگام نیاز، این انرژی آزاد شده و روغن اضافی جهت استفاده به سیستم برمی گردد. مهمترین مزیت این نوع آکومولاتور، وزن کم نسبت به حجم سیال خروجی میباشد که موجبات کاربرد وسیع آن را در سیستمهای هوانوردی باعث گردیده است

3 - آکومولاتور کیسه ای

در آکومولاتور نوع کیسه ای به منظور جدا سازی گاز از روغن از یک کیسه الاستیک (Bladder) استفاده شده است . به هنگام انبساط کامل کیسه، مجرای ورودی روغن، بواسطه یک شیرسوپاپی ) محافظت شده در مقابل عملکرد سریع کیسه) مسدود می گردد. مزیت عمده این نوع آکومولاتور، آببندی کامل بین محفظه های گاز و روغن می باشد. پاسخ سریع کیسه به نوسانات فشار (در نتیجه وزن سبک ) موجب کاربرد مناسب این نوع آکومولاتور در سیستمهای جاذب ضربه و تنظیم فشار گردیده است.

معرفی قطعه‌ لاستیک آکومولاتور
لاستیک آکومولاتور ( آکومولاتور هیدرولیکی )، در سیستم‌های صنعتی مختلفی کاربرد دارد؛ هر جا که پای گردش سیال وسط باشد، فارغ از نوع سیال، استفاده از لاستیک آکومولاتور می‌تواند کلیدی و شاید حتی حیاتی باشد. این قطعه که در بلادر آکومولاتور(Bladder Accumulator)، نقش کلیدی ایفا می‌کند، همانطور که از نام آن پیداست از لاستیک تولید می‌شود. اما اینکه چرا این قطعه تا این حد مهم است، کاربرد بلادر آکومولاتور چیست، عملکرد آن به چه شکل است و چگونه می‌تواند به تثبیت فشار سیال منجر شود، پرسش‌هایی هستند که ما را مجاب به نگارش متن پیش رو کردند. ما در این یادداشت با عناوین زیر میزبان توجهات شما هستیم.

آکومولاتور چیست؟
آکومولاتور در اصطلاح به معنی انباشت‌گر بوده و نوعی خوانش فارسی از کلمه انگلیسی (Accumulator) است. اساساً هر وسیله، قطعه یا بخشی از یک مدار که در طول عملکرد آن، سیال، برق یا ماده اصلیِ در جریان را ذخیره کرده و در هنگام کاهش فشار به مدار باز گرداند، یک آکومولاتور است. با دقت به تعریف آکومولاتور، می‌توان فهمید که این اصطلاح کاربرد بسیار وسیعی دارد؛ از مدارهای برقی تا مدارها و سیستم‌های هیدرولیکی و پنوماتیک. پس در مجموع تحت هر شرایطی و فارغ از نوع مدار، یک آکومولاتور قطعه‌ای به منظور ذخیره‌سازی ماده اصلی مدار و بازگشت آن به سیستم در شرایط خاص است. در نظر داشته باشید مطابق توضیحات فوق، کاربرد آکومولاتور بسیار وسیع است لذا، به منظور جلوگیری از ابهام و سردرگمی، باید گفت زین‌پس نقطه تمرکز ما آکومولاتور هیدرولیکی(یا پنوماتیکی) است.

هدف اصلی در استفاده از آکومولاتور هیدرولیکی چیست؟
هدف اصلی از نصب آکومولاتور هیدرولیکی یا پنوماتیکی، ذخیره سیال و بازگرداندن آن به سیستم، در مواقع لزوم است. در آکومولاتور، سیال در فشار مناسبی(بسته به جزئیات سیستم) به طور موقت حفظ شده و در لحظه نیاز به چرخه باز می‌گردد. البته این تنها هدف اصلی بوده و در ادامه تلاش می‌کنیم تا در چند بخش، مجموعه کاربردهای آکومولاتور هیدرولیکی یا پنوماتیکی را تشریح کنیم.

هدف اصلی در استفاده از آکومولاتور هیدرولیکی چیست

یکنواخت‌سازی عملیات‌های صورت گرفته توسط سیستم
پمپ هیدرولیک، بدون تعبیه آکومولاتور در سیستم، قطعاً به سرعت از پا درآمده و دچار نقص و خرابی خواهد شد. این در حالی است که سیستم‌های دارای آکومولاتور، به‌نرمی تغییر فشار داده و حرکتی یکنواخت دارند. پمپ‌ها، بدون در نظر گرفتن برآمد نیروهای داخلی سیستم، تنها در یک راستای خاص، سیال را به حرکت درمی‌آورند و این موضوع در غیاب آکومولاتور به سیستم آسیب جدی وارد خواهد کرد؛ این آسیب ناشی از ازدیاد فشار در یک نقطه و به طبع آن افت شدید فشار در یک نقطه دیگر از سیستم است. آکومولاتور هیدرولیکی یا هر نوع دیگری از آن، از جریان پمپ پشتیبانی کرده و در نقاط ازدیاد فشار، سیال را ذخیره و در نقاط افت فشار، سیال را به چرخه تزریق می‌کند.

یکنواخت‌سازی عملیات‌های صورت گرفته توسط سیستم

جذب نوسان یا در اصطلاح پالس‌های سیستم به کمک لاستیک آکومولاتور
از آنجا که پیستون‌ها در اغلب سیستم‌های انتقال نیرو یا تحمل بار، جز اجزای انتخابی طراحان و تولیدکنندگان هستند، وجود یک نقص یا اشکال، به امری طبیعی و رایج در این سیستم‌ها تبدیل شده است؛ اشکالی که کلید حل آن در دست آکومولاتور هیدرولیکی یا پنوماتیکی است. این اشکال عبارت است از ایجاد پرش و تکانه‌های ناگهانی در حرکت پیستون. آن‌ها ضمن اینکه با سرعت یکنواختی کار نمی‌کنند، در هنگام اعمال نیرو نیز با پرش‌های مداوم و نوسان درگیر هستند. طراحان و تولیدکنندگان به کمک انطباق نوسان و تپش پیستون‌ها با عملکرد آکومولاتور، از حس شدن این نوسان‌ها در طول کار با سیستم جلوگیری می‌کنند.

جذب نوسان یا در اصطلاح پالس‌های سیستم به کمک لاستیک آکومولاتور

جبران خلأ ناشی از برخی اختلال‌های لحظه‌ای با بلادر لاستیکی
تغییرات ناگهانی دما و حتی نشت سیال در برخی از نقاط(به شکل جزئی) می‌تواند منجر به حرکات ناپایدار در سیستم هیدرولیک یا پنوماتیک شود. به کار انداختن یک آکومولاتور هیدرولیک در سیستم‌های هیدرولیکی و یک آکومولاتور پنوماتیکی در سیستم‌های پنوماتیک(بادی)، می‌تواند در این مواقع نیز ثمربخش و مفید باشد. به محض نوسان در فشار سیستم بر اثر این اتفاقات، آکومولاتور وارد شده و سیال کافی برای جبران این خلأ را به سیستم تزریق می‌کند. این کمک می‌کند تا ناظر بیرونی یا همان کاربر سیستم با یک قطعی خطرناکه در اعمال نیرو مواجه نشده و یک حرکت روان و نرمال را در این مواقع مشاهده کند.

جبران خلأ ناشی از برخی اختلال‌های لحظه‌ای با بلادر لاستیکیانتخاب و خرید انواع بلادر لاستیکی نرگرن

shopping_cartCLICK ME
تثبیت و یکنواخت‌سازی بار وارد شده به سیستم از طریق التهاب لاستیک آکومولاتور
آنچه عملکرد و کاربرد آکومولاتور را جذاب می‌کند، هویت دوگانه آن است؛ بدان معنی که هم نوسانات ایجاد شده از اجزای داخلی به اجزای بیروی را کنترل و هم فشار وارد شده از اجزای بیرونی به اجزای درونی را نرمالیزه می‌کند. در بخش‌های پیشین، در هر سه حالت، آکومولاتور نیروی ایجاد شده در سیستم را تثبیت کرده و اجازه نمی‌دهد تا ناظر بیرونی با پرش، نوسان یا افت ناگهانی نیرو مواجه شود. اما در عین حال یکی دیگر از کاربردهای آکومولاتور، تثبیت و نرمال‌سازی فشاری است که بار وارده به سیستم، بر دوش قطعات و اجزای آن می‌گذارد. آکومولاتور یک بافر دو سویه است که در هر دو حالت، از اعمال نیروی بیش از حد و ناگهانی جلوگیری می‌کند.

تثبیت و یکنواخت‌سازی بار وارد شده به سیستم از طریق التهاب لاستیک آکومولاتور

انواع آکومولاتور هیدرولیکی و پنوماتیکی
دقت داشته باشید که بر مبنای اصول هیدرولیک و پنوماتیک و همچنین ایده‌های موجود در زمینه ساخت آکومولاتور، چهار الگو و سازوکار در طراحی و ساخت این وسیله وجود دارد:

ساختار پیستون تحت بار(وزن)
ساختار دیافراگم یا بلادر
ساختار فنری
ساختار پیستون هیدروپنوماتیک
این چهار نوع از ساختار، در دوره‌های مختلفی، بسته به تصمیم طراحان و نیازهای موجود، در سیستم‌ها به کار گرفته می‌شدند اما در حال حاضر دو ساختار پیستون تحت بار و فنری، کمتر از سایرین متداول بوده و در سیستم‌ها نوین به ندرت دیده می‌شوند. بر همین مبنا در ادامه متن، ترجیح ما بر محوریت بلادر آکومولاتور است. فراموش نکنید لاستیک آکومولاتور، قلب این نوع از آکومولاتور بوده و در عمل برای درک اهمیت کاربرد آن باید به تشریح ساختار و عملکرد این گونه بپردازیم.

انواع آکومولاتور هیدرولیکی و پنوماتیکی

بلادر آکومولاتور یا بلادر لاستیکی چیست؟
حال که قرار است به حیطه بررسی و تشریح ساختار بلادر آکومولاتور و بلادر لاستیکی، به شکل اختصاصی ورود کنیم، بد نیست تا اقدام به ارائه تعریف دقیقی از این وسیله کرده و با این روش زمینه بحث را فراهم سازیم. پیش از ارائه تعریف در مورد بلادر آکومولاتور، باید به یک نکته در این مورد اشاره کرد. اساساً بلادر یک کلمه انگلیسی با املای (Bladder) است که در معنای عام برای اشاره به کیسه و بادکنک از آن استفاده می‌شود؛ حتی در اصطلاح گاهاً این واژه در معنای مثانه نیز به کار می‌رود. اما در مورد اصل قطعه یا وسیله باید گفت شاید اساس ساختار بر مبنای لاستیک آکومولاتور ایجاد شده و مجزای از ساختار پیستون هیدروپنوماتیک باشد اما امروزه با پیشرفت تکنولوژی‌ها و حرکت به سوی ایده‌های جدید، شاهد تلفیق هوشمندانه اسلوب این دو ساختار هستیم. اما می‌توان ضمن شناسایی بلادر آکومولاتور به عنوان یکی از پرکاربردترین نوع از انواع آکومولاتور هیدروپنوماتیک، قلب و اساس این وسیله را لاستیک آکومولاتور دانست.

بلادر آکومولاتور یا بلادر لاستیکی چیست؟
نگاهی به ساختار بلادر آکومولاتور
لاستیک آکومولاتور با گاز نیتروژن پر شده و در یک مخزن فولادی تحت فشار، به چارچوب کلی سیستم متصل می‌شود تا آنچه بلادر آکومولاتور نامیده می‌شود، ایجاد شود. لاستیک آکومولاتور از مواد الاستیک(الاستومرها) از جمله لاستیک ساخته می‌شود و اصلاً به همین علت است که به آن لاستیک آکومولاتور گفته می‌شود. فشار ابتدایی گاز موجود در لاستیک آکومولاتور، به کمک یک شیر ورودی/خروجی که در بخش بالایی آن تعبیه شده، قابل تنظیم و کنترل است. در اصطلاح به فشار گاز نیتروژن موجود در لاستیک آکومولاتور، که پیش از قرار گرفتن آن در سیستم تنظیم شده است، فشار پیش‌شارژ یا (Pre-charge pressure) گفته می‌شود. در تصویر زیر می‌توانید به وضوح نحوه قرارگیری لاستیک آکومولاتور در کلیت قطعه را مشاهده کنید. در بخش بعدی ضمن معرفی جزء به جزء قطعات موجود در این سیستم، تا حدی نحوه عملکرد آن نیز تشریح خواهد شد.

نگاهی به ساختار بلادر آکومولاتور

انتخاب و خرید آکومولاتور پنوماتیکی
جهت خرید انواع آکومولاتور پنوماتیکی با ما تماس بگیرید

shop_twoCLICK ME
تشریح اجزای مختلف و شناخت لاستیک آکومولاتور بر مبنای شماتیک آن
پیش از هر چیز در مورد تصویر فوق باید خاطر نشان کرد که شما در عمل با دو شماتیک مجزا مواجه هستید؛ یکی مربوط به نوع “بالا قابل تعمیر” و دیگری مربوط به نوع “پایین قابل تعمیر” است. بررسی مجزای این دو در حوصله متن نبوده و در دایره اهداف ما نیست اما به منظور سهولت در تشریح ساختار، از هر دو شماتیک کمک گرفتیم. برخی از قطعات در مدل “پایین قابل تعمیر”، برخی در مدل دیگر و برخی هم در هر دو نشان داده می‌شوند. حال با وجود تصویر فوق، تا حد زیادی تشریح کل اجزای قطعه و در رأس آن‌ها، لاستیک آکومولاتور تسهیل خواهد شد. دقت داشته باشید که در شماتیک موجود در تصویر بالا، به هر جزء یک عدد اختصاص داده شده است؛ با مطابقت اعداد موجود در عکس با لیست زیر، متوجه نام هر بخش خواهید شد.

پوسته بیرونی که از جنس فلز است. در توضیحات بخش پیشین به این نکته که بلادر در یک پوسته فلزی قرار می‌گیرد، اشاره شد.
خود لاستیک آکومولاتور که از مواد الاستیک ساخته شده و بسته به فشار گاز موجود در آن، حد بالایی از ارتجاع و تغییر حجم را از خود نشان می‌دهد. این بخش در ظاهر یک بالون لاستیکی است.
هسته شیر(سوپاپ) گاز که نقش مهمی در ساختار شیر دارد.
مهره (لاک‌نات) قفل ساقه ورودی بلادر که ورود گاز به بلادر لاستیک آکومولاتور را کنترل می‌کند
درپوش شیر(سوپاپ)
پلاک بلادر آکومولاتور که روی بدنه قرار گفته و حاوی اطلاعاتی در مورد مشخصات وسیله است.
درگاه ورود مایع
حلقه ضد برون‌ریزی یا عایق دور درگاه
حلقه اسپیسر
مهره (لاک‌نات) درگاه مایع
پیچ دریچه مایع
رینگ آب‌بند یا (سیل‌رینگ) به منظور جلوگیری از نفوذ گرد و غبار یا نشت سیال به فضای بیرونی قطعه
آداپتور درگاه گاز
مهره درگاه گاز
تشریح اجزای مختلف و شناخت لاستیک آکومولاتور بر مبنای شماتیک آن

نحوه عملکرد لاستیک آکومولاتور در این قطعه
توضیح دقیق و گام به گام عملکرد تمام اجزای بلادر آکومولاتور ، قطعاً در حوصله متن نیست اما در این بخش تلاش می‌کنیم، اصول و قاعده کلی عملکرد آن را در ارتباط با لاستیک آکومولاتور تشریح کنیم. پیش از ورود به پروسه بررسی باید تأکید کرد که اگر بلادر آکومولاتور را به شکل عمود یا در زاویه با لوله‌های رابط نصب می‌کنید، لاستیک آکومولاتور باید در بخش بالایی قرار گیرد وگرنه قطعه با افت بهره‌وری و در برخی موارد حتی ناکارآمدی جدی مواجه می‌شود. حال نوبت به تشریح نحوه عملکرد لاستیک آکومولاتور رسیده است.

پس از رسیدن بلادر به مرحله فشار پیش‌شارژ یا همان (Pre-charge Pressure)، در عمل فشار گاز، لاستیک آکومولاتور را در بیشترین حد از التهاب و اصطلاحاً باد کردگی قرار می‌دهد. در این حالت با رجوع به شماتیک، متوجه خواهید شد که بیشتر حجم پوسته بلادر آکومولاتور با لاستیک آکومولاتور که حاوی گاز است پوشیده می‌شود. در این حالت کل قطعه وارد سیستمی خواهد شد که فعلاً خاموش بوده و سیال در آن جریان ندارد.
حال با ورود سیال به مدار سیستم، پمپ، فشار پشت سیال را تا حدی افزایش می‌دهد که سیال در کل مدار پخش و سپس از شیر پایینی به فضای داخل پوسته بلادر آکومولاتور وارد شود. نباید فراموش کرد که تا پیش از ورود سیال به فضای درونی پوسته، بخش غالب آن با حجم لاستیک آکومولاتور پر شده بود. با ازدیاد فشار سیال، لاستیک آکومولاتور فشرده و در نهایت در برابر فشار سیال (مایع) تسلیم می‌شود.
مادامی که فشار مایع در سیستم، نرمال و بدون نوسان باشد، لاستیک آکومولاتور تحت فشار باقی‌مانده و حجم آن نسبت به حالت فشار پیش‌شارژ کمتر خواهد بود. اما به محض نوسان، و کاهش فشار مایع در فضای داخلی پوسته بلادر آکومولاتور، فشار گاز درون بالون لاستیکی به فشار سیال غلبه کرده و لاستیک آکومولاتور افزایش حجم می‌دهد. این افزایش حجم نتیجه‌ای جز فشار به سیال و خارج کردن آن از شیر پایینی ندارد.
این اتفاق تا زمانی ادامه پیدا می‌کند که مجدداً فشار سیستم احیا شده و سیال بتواند با غلبه بر فشار گاز درون لاستیک آکومولاتور، به درون پوسته ورود کند. حال این چرخه مجدداً از انتها تا ابتدا اتفاق می‌افتد.

نتیجه تکرار چرخه فوق در طول کارکرد سیستم، چیزی جز دستیابی به اهدافی نیست که پیش‌تر برای بلادر آکومولاتور در نظر گرفتیم. حال با رسیدن به این نقطه از متن، قطعاً به‌خوبی علت اهمیت لاستیک آکومولاتور را متوجه شده‌اید. باید به بخش ابتدایی متن رجوع و به این جمله را که لاستیک آکومولاتور، قلب بلادر آکومولاتور است را مرور کرد.