Akumulator ciśnienia jest nieodłącznym elementem wielu urządzeń hydraulicznych i pneumatycznych. Pozwala on magazynować energię w postaci sprężonego powietrza lub oleju hydraulicznego. Wbrew pozorom, akumulatory cisnienia nie są prostymi zbiornikami. Ich budowa i zasada działania jest dość złożona.
Kluczowe wnioski:- Akumulatory cisnienia mają wiele zastosowań w przemyśle i maszynach.
- Dostępne są różne typy akumulatorów dostosowane do konkretnych potrzeb.
- Oprócz zalet, akumulatory mają też pewne wady, o których trzeba pamiętać.
- Właściwa eksploatacja i konserwacja jest kluczowa dla trwałości akumulatora.
- Montaż i serwis akumulatorów wymaga wiedzy i doświadczenia.
Czym są akumulatory cisnienia?
Akumulator ciśnienia to urządzenie służące do magazynowania energii w postaci sprężonego gazu (najczęściej powietrza) lub cieczy (oleju hydraulicznego). Energia ta jest następnie wykorzystywana do zasilania różnych maszyn i urządzeń pneumatycznych lub hydraulicznych.
Akumulator działa jak zbiornik buforowy, zapewniający podwyższone ciśnienie robocze w układzie. Pozwala to na pracę maszyny lub urządzenia także w przypadku chwilowego zmniejszenia wydajności sprężarki lub pompy hydraulicznej. Akumulator wyrównuje więc nierównomierności przepływu medium roboczego.
Zasada działania akumulatora ciśnienia jest dość prosta. Składa się on ze sztywnego zbiornika wypełnionego gazem (najczęściej azotem) pod wysokim ciśnieniem. Wewnątrz znajduje się ruchomy element wykonany z elastycznego materiału (najczęściej gumy), który oddziela gaz od czynnika roboczego.
Gdy ciśnienie czynnika roboczego wzrasta, elastyczny element ulega ściśnięciu, a gaz zostaje sprężony. Natomiast gdy ciśnienie medium spada, gaz rozpręża się i poprzez elastyczną membranę przenosi energię do czynnika roboczego.
Budowa akumulatora ciśnienia
Typowy akumulator ciśnienia składa się z następujących elementów:
- Sztywny zbiornik ze stali lub tworzywa sztucznego
- Elastyczna membrana oddzielająca gaz od czynnika roboczego
- Zawór gazowy służący do napełniania gazem
- Zawór cieczowy do napełniania czynnikiem roboczym
Dodatkowo akumulator może być wyposażony w manometr, zawory bezpieczeństwa oraz inne elementy kontrolno-zabezpieczające.
Jak działają akumulatory ciśnienia?
Zasada działania akumulatora ciśnienia, niezależnie od jego konstrukcji, polega na wymuszonym przepływie medium roboczego pomiędzy elastyczną membraną a sztywnym korpusem.
Gdy ciśnienie czynnika roboczego jest wysokie, membrana ulega ściśnięciu, a gaz zostaje sprężony. Natomiast gdy ciśnienie spada, gaz rozpręża się i poprzez elastyczny element przenosi energię z powrotem do czynnika roboczego. Tłoczek porusza się więc w zależności od chwilowego ciśnienia w układzie.
Ilość energii, jaką jest w stanie zmagazynować akumulator, zależy od jego pojemności oraz maksymalnego ciśnienia roboczego. Im większa różnica ciśnień między sprężaniem a rozprężaniem gazu, tym więcej energii można zakumulować.
Typy akumulatorów
Wyróżnia się dwa podstawowe typy konstrukcyjne akumulatorów ciśnienia:
- Akumulator membranowy – z elastyczną membraną
- Akumulator tłokowy – z poruszającym się tłokiem
Akumulatory membranowe są prostsze i tańsze, ale akumulatory tłokowe cechuje większa pojemność w stosunku do gabarytów.
Zastosowanie akumulatorów ciśnienia
Akumulatory ciśnienia mają szerokie zastosowanie w układach hydraulicznych i pneumatycznych. Główne zastosowania to:
- Wyrównywanie ciśnienia i natężenia przepływu cieczy roboczej w układach hydraulicznych
- Redukcja pulsacji ciśnienia w układach pneumatycznych
- Magazynowanie energii do zasilania awaryjnego
- Tłumienie drgań i wibracji
- Amortyzacja udarów ciśnieniowych
Akumulatory stosuje się w maszynach i urządzeniach, gdzie występują zmienne obciążenia lub uderzenia hydrauliczne. Znajdują zastosowanie m.in. w dźwigach, wózkach widłowych, prasach hydraulicznych, obrabiarkach, walcarkach.
Zastosowania szczególne
Specjalne akumulatory ciśnienia stosuje się także w:
- Układach hamulcowych pojazdów
- Amortyzatorach samochodowych
- Układach zawieszenia pneumatycznego pojazdów
- Systemach centralnego smarowania
Rodzaje akumulatorów ciśnienia
Akumulatory ciśnienia występują w wielu odmianach, dostosowanych do parametrów danej instalacji. Różnią się przede wszystkim:
- Wielkością i pojemnością
- Maksymalnym ciśnieniem roboczym
- Medium roboczym (powietrze, olej, emulsja wodno-olejowa, woda)
- Zakresem temperatury pracy
Najpopularniejsze standardowe typy akumulatorów to:
| Akumulator pneumatyczny | Do pracy z powietrzem; ciśnienie do 50 bar |
| Akumulator hydrauliczny | Do pracy z olejem; ciśnienie do 500 bar |
Akumulatory mogą mieć pojemność od kilku litrów do nawet kilkudziesięciu metrów sześciennych w przypadku zbiorników ciśnieniowych.
Wady i zalety akumulatorów ciśnienia
Akumulatory ciśnienia, podobnie jak inne elementy instalacji hydraulicznych i pneumatycznych, mają swoje wady i zalety.
Zalety akumulatorów:
- Wyrównywanie ciśnienia i natężenia przepływu czynnika
- Redukcja pulsacji ciśnienia
- Tłumienie drgań i wibracji
- Zapas energii do pracy awaryjnej
- Zwiększenie sprawności układu
Wady akumulatorów:
- Duża wrażliwość na przeciążenia
- Wymagana regularna kontrola i konserwacja
- Ograniczona trwałość (do kilkudziesięciu tysięcy cykli)
- Możliwość nagłych uszkodzeń i awarii
Eksploatacja i konserwacja akumulatorów
Aby zapewnić bezawaryjną pracę i długą żywotność akumulatorów ciśnienia, konieczne jest ich prawidłowa eksploatacja i systematyczna konserwacja.
Podstawowe zasady prawidłowej eksploatacji akumulatorów:
- Praca w zakresie dopuszczalnych parametrów (ciśnienie, temperatura)
- Zabezpieczenie przed przeciążeniami i udarami ciśnieniowymi
- Stosowanie odpowiednich filtrów i separators w instalacji
- Używanie zalecanych czynników roboczych
- Wykonywanie okresowych przeglądów i kontroli
Najczęstszą przyczyną awarii akumulatorów jest praca poza dopuszczalnym zakresem ciśnień oraz zanieczyszczenia czynnika roboczego.
Podstawowe czynności konserwacyjne akumulatorów ciśnienia:
- Okresowa kontrola szczelności i ciśnienia gazu
- Wymiana zużytych elementów (membrany, uszczelnień)
- Czyszczenie i mycie korpusu
- Wymiana oleju hydraulicznego
- Malowanie powierzchni zewnętrznych
Regularna konserwacja pozwala wyeliminować drobne usterki w zarodku i zapobiec poważnym awariom akumulatora. Warto także okresowo wymieniać akumulator na nowy, nawet jeśli stary jeszcze działa. Zwykle zaleca się wymianę co 5-10 lat.
Podsumowanie
Akumulatory ciśnienia są nieodzownym elementem wielu instalacji hydraulicznych i pneumatycznych. Pozwalają magazynować energię w postaci sprężonego powietrza lub cieczy roboczej. Dzięki zastosowaniu akumulatora można zwiększyć sprawność układu, wyrównać ciśnienie oraz zapewnić zasilanie awaryjne.
Istnieje wiele rodzajów akumulatorów ciśnienia, różniących się budową, pojemnością i parametrami pracy. Najpopularniejsze to akumulatory pneumatyczne i hydrauliczne. Akumulator składa się ze sztywnego zbiornika, elastycznej membrany i elementów zabezpieczających.
Akumulatory ciśnienia znajdują szerokie zastosowanie w maszynach i urządzeniach hydraulicznych. Są nieodzowne wszędzie tam, gdzie występują zmienne obciążenia i uderzenia hydrauliczne. Montuję się je m.in. w dźwigach, wózkach widłowych czy prasach.
Kluczowe dla trwałości akumulatora są właściwa eksploatacja w dopuszczalnych parametrach oraz regularna konserwacja. Pozwoli to uniknąć kosztownych awarii i przedłużyć żywotność akumulatora.
Tagi
Udostępnij artykuł
