آکومولاتور هیدرولیک (انباره) قطعهای است که انرژی سیستم هیدرولیک را به شکل سیال تحت فشار ذخیره میکند تا در موقع نیاز آن را آزاد کرده و عملیاتهای سنگین هیدرولیکی را کامل نماید. به زبان ساده هر آکومولاتور مانند یک باتری برای سیستم هیدرولیک است که عملکرد اضافی پمپ را تحت فشار بالا و برای استفاده در لحظات بحرانی ذخیره میکند.
ذخیرهسازی انرژی مهمترین وظیفه آکومولاتور در سیستمهای هیدرولیکی است. اما از این قطعه برای اهداف دیگری مانند جذب ضربه، جبران نشتی و تامین فشار در شرایط اضطراری نیز استفاده میکنند. آکومولاتورهای بادکنکی کاربردیترین مدلها هستند. اما برای سیستمهای کوچک از مدلهای دیافراگمی و برای سیستمهای خیلی بزرگ از نمونههای پیستونی استفاده میشود. این مقاله راهنمای کامل برای بررسی اصول طراحی، کاربردها و نکات خرید آکومولاتور هیدرولیک است.

اصول طراحی آکومولاتور بر پایه ۴ پارامتر کلیدی استوار است. حجم سیال مورد نیاز، فشار کاری سیستم، دمای عملیاتی و سرعت پاسخدهی که در نهایت سنگ بنای طراحی و انتخاب یک آکومولاتور مناسب هستند. ساختار داخلی این قطعه شامل یک پوسته فولادی استوانهای است که درون آن یک عضو جدا کننده (بادکنک لاستیکی، پیستون متحرک یا دیافراگم) قرار گرفته است. این جدا کننده محفظه داخل پوسته را به دو بخش کاملاً مجزا تقسیم میکند:
سمت گاز در آکومولاتور محفظهای است که با نیتروژن خشک پر میشود و نقش نیروی فنری برای جذب و در نهایت تحویل روغن پرفشار را دارد. نیتروژن گازی بیاثر، غیر قابل اشتعال و ارزان است که در تماس با روغن هیدرولیک واکنش نمیدهد. همچنین فشار پیش شارژ این گاز در آکومولاتور را تقریباً روی ۸۰ الی ۹۰ درصد از حداقل فشار کاری سیستم تنظیم میکنند.
سمت روغن که در نیمه پایین مخزن آکومولاتور است، مستقیم به مدار هیدرولیک متصل شده و روغن تحت فشار از طریق یک پورت وارد آن میشود. این سمت برخلاف گاز، کاملاً توسط سیال تراکم ناپذیر پر خواهد شد. وقتی پمپ هیدرولیک سیستم روشن است، روغن با فشار وارد محفظه شده و به دیافراگم جدا کننده نیرو وارد میکند. اما در زمان دشارژ این گاز منبسط شده است که روغن را با فشار بالا مجدداً به مدار هیدرولیک باز میگرداند. در بخش انتهایی مسیر روغن یک شیر پاپت یا دیسک ضد اکستروژن قرار گرفته که در صورت تخلیه کامل روغن از کشیده شدن دیافراگم جلوگیری خواهد کرد.
اصول کار انواع انبارهها نوعی تعادل فشار میان بخش گازی و بخش روغن هیدرولیک است. فرایند کار انباره سیکل تحویل روغن پرفشار و سپس بازگشت آن به داخل سیستم است که آن را در سه مرحله اصلی توضیح میدهیم:
تا قبل از روشن شدن پمپ، بادکنک کیسهای یا دیافراگم داخل آکومولاتور کاملاً باد شده و تمام فضای داخل پوسته را اشغال میکند. فشار گاز نیتروژن در این حالت حدوداً ۸۰ الی ۹۰ درصد حداقل فشار سیستم است و هنوز هیچ روغنی وارد آکومولاتور نشده است.
با روشن شدن پمپ هیدرولیک، روغن قادر است که با فشاری بیشتر از فشار پیش شارژ وارد محفظه روغن آکومولاتور شود. این روغن به دیافراگم یا پیستون داخلی فشار آورده و آن را منقبض میکند. در نتیجه حجم محفظه گاز کاهش پیدا کرده، اما فشار گاز نیتروژن افزایش پیدا میکند تا به شکل انرژی پتانسیلی برای لحظات بحرانی ذخیره گردد.

زمانیکه مصرف هیدرولیک در سیستم افزایش مییابد و عملگرها شروع به کار میکنند و یا زمانیکه فشار داخل مدار به هر علتی مثلاً خاموشی پمپ شدیداً افت میکند، فشار گاز فشرده در آکومولاتور از فشار روغن در سیستم هیدرولیک بالاتر است. لذا گاز منبسط شده و روغن ذخیره شده با فشار بالا به سیستم هیدرولیک برمیگردد تا کار همچنان ادامه پیدا کند.
نقش آکومولاتور در سیستمهای هیدرولیکی فراتر از قطعههای جانبی است. زیرا این وسیله میتواند نقش یک ضربه گیر، ذخیرهساز انرژی و حتی محافظت از سیستم را به طور همزمان ایفا کند. بدون آکومولاتور پمپهای هیدرولیکی باید دائماً در حداکثر توان کار کرده تا پاسخگوی نیازهای لحظهای سیستم باشند که در نهایت مصرف انرژی را بالا برده و باعث افزایش استهلاک پمپ و دیگر تجهیزات میشود. آکومولاتور صرفاً فقط یک انباره روغن نیست، بلکه نقش تضمین کننده پایداری و بهرهوری در یک سیستم مدرن را بازی میکند. آکومولاتور چهار وظیفه جداگانه اما همزمان دارد.
ذخیرهسازی انرژی و تامین جریان در اوج مصرف مهمترین وظیفه و کارکرد آکومولاتور در بسیاری از سیستمهای هیدرولیکی است. در یک سیستم معمولی همیشه تعادل کافی میان عرضه و تقاضای لحظهای روغن وجود ندارد. زیرا پمپ هیدرولیک براساس یک دبی ثابت کار میکند، اما مصرف کنندههای هیدرولیکی مانند جکها یا هیدروماتورها به شکل لحظهای و کاملاً متغیر به جریان روغن نیاز دارند. قاعدتا نمیتوان پمپ هیدرولیک را براساس اوج مصرف لحظهای عملگرها انتخاب کرد. اما میتوان از آکومولاتور برای مدیریت چنین شرایط متغیری استفاده نمود. در نتیجه:
آکومولاتور به خوبی قادر است که ضربات سنگین قوچ را در کل سیستم هیدرولیک مهار کرده و به راحتی بدون آسیب دیدن دیگر تجهیزات میرا نماید. زمانیکه شیری در مسیر روغن با سرعت بسته میشود، سیال هیدرولیک ناگهان متوقف خواهد شد، اما انرژی جنبشی آن از بین نمیرود. بلکه به شکل یک موج فشاری با سرعت بالا در سراسر مدار هیدرولیک حرکت خواهد کرد. این موج را اصطلاحا ضربه قوچ مینامند که مستعد ترکاندن شلنگها، شکستن اتصالات و حتی ترکیدن بدنه شیرها و مخازن است. آکومولاتور میتواند نقش فنر هیدرولیکی را بازی کند. زمانیکه موج ضربه قوچ به این قطعه میرسد، داخل مخزن آکومولاتور به دیافراگم ارتجاعی برخورد کرده و میرا خواهد شد. در نتیجه:

در مدارهای هیدرولیک ایستا مانند جک نگهدارنده بار که روغن درون یک محفظه بسته گیر افتاده است، احتمال شکلگیری نشتی داخلی اجتناب ناپذیر است. اگر مقدار این نشتی به علت تراکم فشار در بار ایستا ادامه پیدا کند، به مرور زمان فشار افت کرده و خطر سقوط بار وجود دارد. اما آکومولاتور قادر است تا با ذخیره روغن تحت فشار این مقدار افت را به صورت خودکار و لحظهای جبران کند. در این صورت بدون آنکه لازم باشد تا پمپ هیدرولیک کار کند، فشار تزریقی آکومولاتور همچنان بار سیستم را در شرایط ایستا حفظ میکند. در نتیجه:
نصب آکومولاتور از توقف ناگهانی سیستم به علت خرابی تجهیزاتی مانند پمپ هیدرولیک جلوگیری میکند. در یک سیستم معمولی با قطع ناگهانی برق یا خرابی پمپ، تمام جریان هیدرولیک در لحظه متوقف میشود. اما این توقف ناگهانی قطعاً فاجعه بار است، زیرا یک جرثقیل با باری در هوا یا یک پرس در میانه کار قفل شده و عملاً در شرایط بحرانی قرار میگیرند. اما نصب آکومولاتور نقش یک منبع انرژی مستقل را بازی میکند تا اپراتورها فرصت داشته باشند که سیستم را در شرایط ایمن متوقف کنند. البته باید ظرفیت آکومولاتور با دقت محاسبه شود تا حجم روغن کافی در لحظات بحرانی در اختیار داشته باشد. در این صورت:
شناخت اجزای اصلی آکومولاتور پیش نیاز هر گونه عیب یابی، نگهداری یا انتخاب صحیح این قطعات است. بدون دانستن اینکه کدام بخش مسئول جداسازی گاز از روغن است و یا کدام قطعه از بیرون زدگی دیافراگم جلوگیری میکند، نمیتوان مشکلات دستگاه مانند افت فشار را تشخیص داده و برطرف نمود. بخشهای مختلف انواع آکومولاتور به قرار زیر هستند:
| نام قطعه | توضیحات فنی | کارکرد |
|---|---|---|
| پوسته (Shell) | بدنه استوانهای یا کروی از فولاد آلیاژی با سطح داخلی صیقلی | تحت فشارهای بالا و محافظت از اجزای داخلی |
| دیافراگم (Diaphragm) | پرده لاستیکی از جنس Viton، NBR یا ECO | جداسازی فیزیکی گاز نیتروژن از روغن هیدرولیک |
| سوپاپ شارژ گاز | یک سوپاپ روی بدنه متصل به بخش گاز منبع | شارژ اولیه و بررسی دورهای فشار گاز نیتروژن |
| پورت روغن | دهانه اتصال به مدار هیدرولیک با شیر پاپت داخلی | ورودی و خروجی روغن با قابلیت جلوگیری از بیرون زدن دیافراگم |
| دیسک ضد اکستروژن | قطعه فلزی یا پلاستیکی در دهانه پورت روغن | ممانعت از کشیده شدن دیافراگم به داخل مجرای خروجی |
| پیچ یا کلمپ نگهدارنده | اتصال مکانیکی در بالای پوسته | ثابت نگه داشتن دیافراگم و تنظیم موقعیت آن داخل پوسته |
انبارهها برای ذخیرهسازی انرژی هیدرولیک کارایی دارند، اما در مدلهای متفاوت و با ظرفیتهای گوناگونی طراحی میشوند. در واقع ساختار همگی آنها براساس جداسازی بخش گازی از بخش روغنی است، اما ابزار جدا کننده متفاوت است. انتخاب نادرست یک آکومولاتور ممکن است منجر به خسارات جدی در سیستم شود. بررسی انواع آکومولاتور هیدرولیک و شناخت محدودیت هر کدام از خرابی زود هنگام، نشت گاز و توقفهای پرهزینه جلوگیری میکند. در ادامه انواع آکومولاتور هیدرولیک را بررسی میکنیم.

آکومولاتور دیافراگمی نوعی از انبارههای هیدرولیکی است که در طراحی آنها از یک غشای لاستیکی نازک و انعطاف پذیر (دیافراگم) به عنوان جدا کننده گاز و روغن استفاده شده است. این دیافراگم معمولاً از جنس الاستومرهای مقاوم مانند NBR یا Viton است که درون یک پوسته کروی یا استوانهای کاملاً محکم قرار میگیرد. دیافراگم ارتجاعی کاملا تحت تاثیر فشار روغن و یا فشار گاز جابجا شده و عملیات مکش روغن یا پمپاژ آن را از مخزن تکمیل میکند.
کاربرد آکومولاتور دیافراگمی یک الگوی مشخص را دنبال میکند. در هر پروژهای که حجم کم باشد و در عین حال به پاسخ سریع و دقت بالا نیاز داشته باشید، انتخاب این مدلهای دیافراگمی بهترین پیشنهاد است. نقطه مشترک تمام قابلیتهای کاربردی انواع آکومولاتور هیدرولیک دیافراگمی، حساسیت بالای سیستم و نیاز به پاسخی بدون تاخیر و عاری از اینرسی است. از این رو برای شرایط مختلف استفاده میشوند، مواردی مانند:

انواع آکومولاتور کیسهای رایجترین نوع انباره هیدرولیکی در فعالیتهای صنعتی هستند. برای طراحی این مدل از یک کیسه لاستیکی انعطاف پذیر درون پوسته فولادی استوانهای استفاده شده است. گاز نیتروژن داخل کیسه محبوس است و روغن هیدرولیک در فضای اطراف آن جریان دارد. نقش کیسه مانند دیافراگم برای کم و زیاد کردن فضای روغن است تا از این طریق حجم اضافی را با فشار بالا ذخیره کرده تا در مواقع اضطراری آن را برای ثبات فشار سیستم تخلیه کند. از انواع متریالها مانند NBR، ECO (برای دماهای پایین) و Viton (برای دماهای بالا) و بوتیل (برای سیالات سنتتیک) برای ساخت کیسه داخلی این آکومولاتورها استفاده میکنند.
در هر پروژهای که همزمان به پاسخ سریع و قابلیت کار مطمئن نیاز داشته باشید، انتخاب انواع آکومولاتور هیدرولیک کیسهای بهترین پیشنهاد است. این نوع آکومولاتور برای نصب در سیستمهای دینامیک و متغیر عالی است. جاییکه باید ضربات را در کسری از ثانیه خنثی نمود و در عین حال جریان ناگهانی باید بدون تاخیر تامین گردد. برای همین است که به عنوان کاربردیترین انباره صنعتی شناخته میشوند. مواردی مانند:

این مدلها از یک سیلندر هیدرولیک با یک پیستون متحرک داخلی تشکیل شدهاند که مثل یک جدا کننده فیزیکی بین گاز و روغن عمل میکند. در یک سمت پیستون، گاز نیتروژن با فشار پیش شارژ مشخصی محبوس است و در سمت دیگر روغن هیدرولیک از طریق پورت ورودی به مدار متصل میشود. در این ساختار پیستون آزادانه درون سیلندر حرکت میکند و برای جلوگیری از نشت گاز یا روغن به رینگها و آب بندهای دینامیکی مجهز شده است. حجم بسیار زیاد این مدلها برای طراحی سیستمهای بزرگ هیدرولیکی عالی است.
آکومولاتورهای پیستونی برای سیستمهایی با حجم بالا و فشار پایدار مناسب هستند. این مدلهای پیستونی در واقع مخزنهای انباره بزرگ و آرامی هستند که عملکرد آنها کندتر از مدلهای دیافراگمی و یا کیسهای است، اما قدرتمندتر کار میکنند. این نوع انباره در پروژههایی مناسب است که به روغن سنگین و مداوم در مقیاس صنعتی نیاز دارند. جاییکه فرکانس ضربات کم است، اما حجم روغن مورد نیاز در هر سیکل آنقدر زیاد است که هیچ آکومولاتور کیسهای یا دیافراگمی توان تامین آن را ندارد. کاربردهایی مانند:

بررسی پارامترهای فنی انواع آکومولاتور هیدرولیکی فراتر از یک بررسی عددی در چند کاتالوگ است، بلکه درباره ایمنی و کارکرد اقتصادی سیستمهای هیدرولیکی صحبت میکنیم. یک اشتباه کوچک در انتخاب حجم موثر یا نسبت فشار کافی است تا فاجعهای واقعی رخ دهد. بررسی انواع پارامترهای فنی را در هنگام خرید آکومولاتور هیدرولیک الزامی است و در ادامه این نکات را بررسی خواهیم کرد:
حجم اسمی به کل ظرفیت پوسته آکومولاتور گفته میشود. اما حجم موثر مقدار واقعی روغن است که بین دو فشار حداقل و حداکثر سیستم توانایی ذخیره سازی و آزاد کردن آنها را دارد. هر دو این پارامترها را با واحد لیتر (Lit) نشان میدهند و قاعدتاً مهمترین پارامتر هنگام خرید آکومولاتور هیدرولیک است.
در نظر داشته باشید که هیچگاه نمیتوانید تمام حجم اسمی انباره را با روغن هیدرولیک پر کنید. چون همیشه بخشی از فضا توسط گاز پشت دیافراگم اشغال شده است. لذا عملاً حجم موثر انباره مقدار روغن کارکرد سیستم است. اما اگر حجم موثر را کمتر از نیاز سیستم در نظر بگیرید، آکومولاتور نمیتواند در شرایط بحرانی جریان کافی را تامین نماید و باید منتظر فاجعه باشید.
بدون تردید هنگام خرید آکومولاتور هیدرولیک باید مقدار فشار کاری و نسبت فشار را ارزیابی کنید. فشار کاری در واقع مقدار فشاری است که آکومولاتور در محدوده آن عمل میکند و شامل حداقل P1 و حداکثر P2 خواهد شد. این پارامتر را با واحد پاسکال (psi) نشان میدهند. نسبت فشار نیز از حاصل تقسیم P2 بر فشار پیش شارژ (P0) محاسبه میشود و نشان میدهد که فشار حداکثر انباره قادر به افزایش تا چند برابر فشار پشت دیافراگم است.
فرض کنید نسبت فشار یک آکومولاتور ۴ به 1 است. در این صورت فشار سیستم میتواند تا ۴ برابر فشار گاز انباره افزایش پیدا کند. اما اگر به این نسبت توجه نکنید و فشار کاری سیستم بسیار فراتر رود، دیافراگم و یا کیسه بیش از حد فشرده شده و پاره میشود.
جنس آب بندهای آکومولاتور هیدرولیک باید با نوع روغن و دمای کاری سیستم سازگار باشد. در غیر این صورت به سرعت فرسوده شده و داخل انباره نشتی رخ میدهد که در نهایت کارایی آن را از بین خواهد برد. بررسی متریال آب بندها از نکات کلیدی خرید آکومولاتور هیدرولیک است. آب بندهای NBR رایجترین گزینه هستند که برای کار با انواع روغنهای معدنی مناسب است. اما حتماً باید برای دماهای بالا از آکومولاتور با آببند Viton تهیه کنید و در مواجهه با روغنهای نسوز فسفاتی به آب بندهای EPDM نیاز دارید.

هرگز تهیه لوازم جانبی و تجهیزات ایمنی آکومولاتورها را دست کم نگیرید. زیرا ممکن است این انبارههای به ظاهر ساده بدون لوازم جانبی و تجهیزات ایمنی به منابع انفجار مرگباری تبدیل شوند. این تجهیزات به قرار زیر هستند:
مجموعهای یکپارچه شامل شیر قطع کن، شیر تخلیه دستی و شیر اطمینان است که مستقیم روی پورت روغن آکومولاتور نصب میشود تا شرایط سرویس و تخلیه ایمن را فراهم کند.
از افزایش فشار بیش از حد مجاز جلوگیری کرده و در صورت بروز خطا، روغن تخلیه شده را به تانک بر میگرداند.
برای پایش دائمی فشار گاز نیتروژن نصب شده و افت آن نشانه جدی نشت و کاهش ظرفیت ذخیره سازی است.
مجموعهای شامل شلنگ، فشارسنج و اتصالات برای شارژ ایمن گاز در مخزن آکومولاتور هیدرولیک است.
آکومولاتور به ظاهر دستگاه سادهای است، اما همین تجهیز ساده امنیت و اطمینان کل سیستم هیدرولیک را در شرایط بحرانی تضمین میکند. بدون تردید باید از محصولات ایمنی ساخته شده با رعایت استانداردهای روز دنیا و دارای گواهینامههای ایمنی برای طراحی سیستمهای خود تهیه کنید. برای خرید محصولات اورجینال از بهترینها نیز میتوانید از خدمات فنی و مهندسی در فروشگاه تجهیز صنعت استفاده کنید. بهترین برندهای تولید کننده آکومولاتور هیدرولیک به قرار زیر هستند:

توصیه میکنیم که قیمت آکومولاتور هیدرولیک را صرفاً براساس عدد درج شده در پیش فاکتور قضاوت نکنید. این قطعه یک مخزن تحت فشار است و کیفیت ساخت آن مستقیما با ایمنی سیستم و جان اپراتورها ارتباط دارد. یک آکومولاتور ارزان قیمت بدون گواهینامههای معتبر ممکن است در تست اولیه کار کند، اما در طول زمان و با خستگی فلز یا پارگی دیافراگم به یک بمب ساعتی تبدیل خواهد شد.
از طرفی گرانترین برندهای اروپایی لزوماً بهترین انتخاب برای هر نوع پروژهای نیستند. برای یک پرس معمولی در کارگاه، خرید آکومولاتور هیدرولیک از برند معتبر چینی یا ایرانی که گواهینامههای ایمنی را در اختیار دارد، کاملاً مقرون به صرفه است. همچنین هنگام استعلام قیمت آکومولاتور هیدرولیک حتماً درباره هزینه لوازم جانبی اعم از بلوک ایمنی، فشارسنج و کیت شارژ نیتروژن نیز پرسجو کنید. در اینباره کافی است با تیم کارشناسان فروش تجهیز صنعت تماس گرفته و مشاوره شوید.
انتخاب به نوع کاربرد شما بستگی دارد. اگر به سرعت پاسخ بالا و آببندی کامل نیاز دارید، تهیه مدلهای کیسهای را پیشنهاد میکنیم. اما اگر حجم کار بالا و یا فشار عملیات قابل توجه است، بهتر است ریسک نکرده و مدل پیستونی را تهیه کنید.
این فشار باید از حداقل فشار سیستم کمتر باشد تا روغن وارد آکومولاتور شود. لذا معمولاً روی ۸۰ الی ۹۰ درصد از حداقل فشار کاری سیستم تنظیم میشود.
خیر، این کار مطلقاً ممنوع است. زیرا اکسیژن هوا در تماس با روغن داغ و تحت فشار خطر انفجار شدید به همراه دارد.