وظیفه آکومولاتور و کاربردهای آن

وظیفه آکومولاتور و کاربردهای آن:
در ابتدای متن، توضیح مختصری در خصوص کاربرد آکومولاتورها داده شد. در ادامه، توضیحات کامل تری را در خصوص وظیفه آکومولاتور مطرح می کنیم.

ذخیره انرژی:
آکومولاتورهای هیدرونیوماتیک از یک گاز به همراه سیال هیدرولیکی استفاده می کنند. این سیال توانایی ذخیره انرژی پایینی دارد. حجم سیالات معمول هیدرولیکی را تحت فشاری در حدود 5000psi تنها می توان در حدود 1/7 درصد کاهش داد. بنابراین، زمانی که تنها 2 درصد از کل حجم، آزاد شود، فشار باقی مانده در کل سیستم به صفر می رسد.

در طرف دیگر، گاز، یعنی بخش همراه سیال هیدرولیک در آکومولاتور را به کمک فشارهای بالا، می توان فشرده کرد. در اثر این تراکم، انرژی پتانسیلی ذخیره می شود که در مواقع لزوم، قابلیت آزادسازی دارد. در آکومولاتورهای پیستونی، انرژی گاز متراکم بر پیستون، نیرو وارد می کند و به این ترتیب، نیروی وارد شده به پیستون و اعمال آن به سیال هیدرولیکی سبب انتقال سیال به سیستم در محل مورد نظر برای انجام کار خواهد شد.

جذب پالس:
پمپ ها نیروی مورد نیاز برای استفاده از سیستم هیدرولیکی را فراهم می کنند. بسیاری از پمپ ها این نیرو را به کمک جریان ضربه ای (پالسی) به تولید می رسانند. پمپ های پیستونی که به جهت توانایی تحمل فشار بالا مورد استفاده قرار می گیرند، به دلیل ضربه های تولیدی، صدمات زیان باری به سیستم های فشار بالا وارد می کنند. اگر آکومولاتور در جای مناسبی از سیستم قرار بگیرد، به شکل مناسبی این تغییرات فشار و ضربات را کاهش می دهد.

کاهش شوک:
در بسیاری از دستگاه های هیدرولیکی، یکی از عضوهای سیستم ممکن است به طور ناگهانی متوقف شود که در اثر این اتفاق، موج فشاری در داخل سیستم ایجاد می شود. این موج کوبشی حاصل، فشار حداکثری (پیک) تولید می کند که به مراتب از فشار کاری دستگاه بیشتر است و سبب ایجاد نویز یا توقف کامل سیستم می شود. بهره گیری از آکومولاتور در این سیستم ها به خوبی شوک ایجاد شده را به حداقل می رساند.

از نمونه های کاربرد آکومولاتور می توان به بیل مکانیکی (لودر) اشاره کرد. بدون آکومولاتور، وزن بیل (در حدود 2 تن)، می تواند چرخ های عقب بیل مکانیکی را به طور کامل به هوا بلند کند و سبب بروز مشکل در اکسل و شاسی لودر و همچنین آسیب به راننده شود. با بکارگیری صحیح آکومولاتور در سیستم هیدرولیکی بیل مکانیکی می توان از بروز چنین مشکلی جلوگیری کرد.

بهبود جریان پمپ:
یک آکومولاتور با توانایی ذخیره انرژی می تواند در تکمیل نیروی پمپ هیدرولیکی شرکت داشته باشد. پمپ، در زمان هایی که باری را متحمل نمی شود، انرژی پتانسیلی درون آکومولاتور ذخیره می کند. آکومولاتور نیز زمانیکه به این انرژی ذخیره شده احتیاج باشد، آن را به طور مجدد به سیستم منتقل می کند. این اتفاق سبب استفاده از پمپ های کوچک تر در سیستم های هیدرولیکی و به دنبال آن، کاهش هزینه ها خواهد شد.

تثبیت فشار:
هنگامی که کاهش یا افزایش دما در سیستم هیدرولیکی داشته باشیم، این تغییرات، با تغییرات فشار همراه هستند. علاوه بر این، در اثر نشتی سیال هیدرولیکی نیز افت فشار به وجود می آید. آکومولاتورها با دریافت یا آزادسازی مقادیر کمی از سیال هیدرولیکی، بر این تغییرات فشار غلبه می کنند. به عبارت دیگر، در صورت خرابی یا توقف منبع اصلی، آکومولاتورها به عنوان منبعی کمکی عمل تثبیت فشار را انجام می دهند.

توزیع سیالات:
از آکومولاتورها همچنین می توان جهت توزیع مقدار کمی از سیالات، همچون روغن در سیستم استفاده کرد.

مثال کاربرد آکومولاتور در یک سیستم هیدرولیکی:
از جمله کاربردهای آکومولاتورها می توان به دستگاه پرس هیدرولیکی اشاره کرد. برای پرس کردن یک وسیله به نیرو و فشار بسیار زیادی نیاز داریم. اما این نیروی زیاد باید با سرعتی آهسته اعمال شود که یعنی به پمپی با فشار بالا و دبی جریان پایین نیاز داریم.

در حالت برگشت نیز پیستون به نیروی زیادی نیاز ندارد اما این برگشت باید به سرعت انجام بگیرد که این بار، به پمپی با فشار پایین و دبی جریان بالا نیاز داریم. برای اینکه هر دو عمل به خوبی انجام بگیرند، باید از پمپ گران قیمت استفاده شود.

اما به جای این کار از آکومولاتور هیدرولیک بهره می گیرند. در چنین شرایطی، از یک پمپ فشار بالا با دبی جریان پایین به همراه یک آکومولاتور بهره می گیرند. همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است، آکومولاتور بین پمپ و شیر کنترل قرار می گیرد. دبی جریان پمپ برای پرس با سرعت آهسته مناسب است. فشار بالا در طول جریان پرس سبب فشرده کردن گاز در آکومولاتور می شود.

به هنگام برگشت پیستون، کاهش فشار خواهیم داشت و گاز موجود در آکومولاتور با بیرون راندن سیال وارد شده، دبی جریان را افزایش می دهد و در نتیجه، پیستون دستگاه پرس با سرعت بیشتری بازگشت می کند.

مثال کاربرد آکومولاتور در سیستم فنربندی خودروها:
در سیستم فنربندی خودروها و برای کاهش فشارهای وارده و نواسانات جاده می توان از آکومولاتور بهره گرفت. نمونه ای از آکومولاتورهای هیدرونیوماتیک (هیدروپنوماتیک) در تصویر زیر نشان داده شده است. این دستگاه شامل یک سیلندر هیدرولیک و آکومولاتور گازی است. اگر دست اندازهای جاده، لاستیک خودرو را به طرف بالا فشار دهند، فشار مایع هیدرولیک به سرعت افزایش می یابد.

در ادامه، سیال به آکومولاتور وارد و سبب تراکم گاز موجود در آن می شود. در نتیجه این اتفاق، گاز همچون یک فنر عمل می کند و فشار وارده، جذب و در شکلی کاهش یافته به خودرو وارد خواهد شد.