آکومولاتور تیوبی (Bladder Accumulator)
آکومولاتور Bladder که در بازار ایران اغلب با نامهای “آکومولاتور تیوبی” یا “بادکنکی” نیز شناخته میشود، یکی از پرکاربردترین انواع ذخیرهسازهای انرژی در سیستمهای هیدرولیک است. ساختار این قطعه شامل یک پوسته فولادی یکپارچه (بدون درز جوش) و یک کیسه لاستیکی (Bladder) انعطافپذیر در داخل آن است که وظیفه جداسازی گاز نیتروژن از روغن هیدرولیک را بر عهده دارد.
در این نوع آکومولاتور، کیسه لاستیکی از طریق یک شیر گاز در بالای پوسته با گاز نیتروژن شارژ میشود و فضای داخلی پوسته را پر میکند. هنگامی که فشار سیستم هیدرولیک افزایش مییابد، روغن از طریق پورت پایینی وارد شده و کیسه حاوی گاز را فشرده میکند. این فشردگی باعث ذخیره انرژی پتانسیل میشود.
یکی از ویژگیهای بارز آکومولاتور تیوبی، وجود یک سوپاپ مخصوص (Poppet Valve) در پورت روغن است که از اکسترود شدن یا کشیده شدن کیسه به داخل مجرای روغن هنگام تخلیه کامل جلوگیری میکند. این طراحی باعث میشود که این نوع آکومولاتورها پاسخدهی بسیار سریعی به نوسانات فشار داشته باشند و به عنوان “ضربه گیر” عالی عمل کنند.
مزایا و ویژگیهای کلیدی آکومولاتور تیوبی:
- سرعت پاسخدهی بالا: به دلیل اینرسی کمِ کیسه لاستیکی، این آکومولاتورها سریعترین واکنش را نسبت به تغییرات فشار ناگهانی نشان میدهند.
- تحمل آلودگی: طراحی آن به گونهای است که حساسیت کمتری نسبت به ذرات ریز معلق در روغن (نسبت به مدلهای پیستونی) دارد.
- تعمیر و نگهداری آسان: در اکثر موارد، تعویض کیسه لاستیکی بدون نیاز به تعویض کل پوسته امکانپذیر است.
- آببندی کامل: جداسازی کامل گاز و روغن توسط کیسه، خطر مخلوط شدن آنها را به صفر میرساند.
انتخاب صحیح متریال کیسه (Bladder) بسیار حیاتی است. بسته به نوع سیال هیدرولیک و دمای کاری، جنس کیسه میتواند از لاستیک نیتریل (NBR)، بوتیل، یا وایتون (Viton) انتخاب شود. برای مثال، در دماهای بسیار بالا یا سیالات خورنده، استفاده از متریالهای استاندارد باعث خرابی زودرس و پاره شدن کیسه میشود.
همچنین نسبت تراکم (Compression Ratio) در این مدلها معمولاً محدود به 4:1 است، به این معنی که فشار نهایی سیستم نباید بیش از 4 برابر فشار شارژ اولیه گاز باشد، در غیر این صورت کیسه دچار تغییر شکل شدید و آسیب میشود.
در جدول زیر مشخصات فنی عمومی و پارامترهای عملیاتی آکومولاتورهای تیوبی آورده شده است که برای انتخاب مهندسی ضروری هستند:
| پارامتر | توضیحات فنی |
| محدوده حجمی | معمولاً از 0.5 لیتر تا 50 لیتر (در سایزهای استاندارد) |
| فشار کاری | تا 330 بار (در مدلهای خاص تا 690 بار نیز موجود است) |
| نسبت تراکم مجاز | حداکثر 4:1 (P_max / P_precharge) |
| کاربرد اصلی | دمپینگ ضربه (Pulsation Dampening)، ذخیره انرژی اضطراری، تعلیق شاسی |
| نحوه نصب | ترجیحاً عمودی (شیر گاز بالا) برای جلوگیری از سایش نامتقارن کیسه |
آکومولاتور دیافراگمی (Diaphragm Accumulator)
آکومولاتورهای دیافراگمی گزینهای ایدهآل برای کاربردهایی هستند که نیاز به حجم کم، وزن پایین و ابعاد فشرده دارند. در این نوع ذخیرهساز، عنصر جداکننده گاز و روغن، یک صفحه لاستیکی یا فلزی انعطافپذیر به نام دیافراگم است که در داخل یک پوسته کروی یا بیضوی جوشکاری شده قرار گرفته است.
تفاوت عمده این مدل با مدل تیوبی در نحوه تغییر شکل جداکننده است. دیافراگم تنها در یک سطح مقطع خاص جابجا میشود و حجم کمتری را نسبت به کیسههای لاستیکی پوشش میدهد. به همین دلیل، آکومولاتورهای دیافراگمی معمولاً برای حجمهای پایین (اغلب زیر 4 لیتر) تولید میشوند.
این قطعات در ماشینآلات راهسازی، کشاورزی و سیستمهای تعلیق خودرو بسیار محبوب هستند زیرا قیمت تمام شده پایینتری دارند و فضای کمی را اشغال میکنند. ساختار پوسته معمولاً از دو نیمکره فلزی تشکیل شده که به هم جوش داده شدهاند (در مدلهای غیر قابل تعمیر) یا پیچ شدهاند (در مدلهای قابل تعمیر).
مشخصات و نقاط قوت آکومولاتور دیافراگمی:
- وزن بسیار سبک: نسبت به مدلهای پیستونی و تیوبی همحجم، وزن کمتری دارند که برای تجهیزات موبایل (متحرک) حیاتی است.
- هزینه پایین: فرآیند تولید سادهتر، قیمت نهایی این محصول را کاهش داده است.
- نصب در هر جهت: برخلاف مدلهای تیوبی، این آکومولاتورها حساسیت کمتری به زاویه نصب دارند و میتوانند در جهات مختلف نصب شوند.
- حساسیت کم به آلودگی: دیافراگم مقاومت خوبی در برابر ذرات معلق در روغن دارد.
با وجود مزایای ذکر شده، یکی از محدودیتهای اصلی آکومولاتورهای دیافراگمی، محدودیت در حجم ذخیرهسازی و تعمیرپذیری است. اکثر مدلهای موجود در بازار به صورت یکبار مصرف (Welded Type) تولید میشوند؛ یعنی در صورت پارگی دیافراگم، امکان تعویض آن وجود ندارد و کل آکومولاتور باید جایگزین شود.
البته مدلهای پیچی (Threaded) نیز وجود دارند که اجازه تعویض دیافراگم را میدهند، اما قیمت بالاتری دارند. همچنین نسبت تراکم در این مدلها میتواند بالاتر از مدلهای تیوبی باشد (گاهی تا 8:1)، زیرا دیافراگم خطر مچالگی کمتری نسبت به کیسه دارد.
جدول زیر مقایسهای بین ویژگیهای عملکردی و محدودیتهای این نوع آکومولاتور ارائه میدهد:
| ویژگی | وضعیت در مدل دیافراگمی |
| حداکثر حجم قابل دسترس | معمولاً تا 3.5 یا 4 لیتر |
| قابلیت تعمیر | اغلب خیر (مدلهای جوشی)، بله (مدلهای پیچی) |
| سرعت پاسخدهی | بسیار بالا (مشابه یا بهتر از مدل تیوبی) |
| کاربردهای رایج | سیستم ترمز هیدرولیک، تعلیق کابین، جبران نشتی (Leakage Compensation) |
| متریال دیافراگم | NBR (استاندارد)، ECO (برای هوای سرد)، IIR (برای نفوذپذیری کم گاز) |
آکومولاتور پیستونی (Piston Accumulator)
آکومولاتور پیستونی را میتوان قدرتمندترین و انعطافپذیرترین عضو خانواده آکومولاتورها دانست که برای حجمهای بسیار بالا و فشارهای سنگین طراحی شده است. ساختار این قطعه بسیار شبیه به یک سیلندر هیدرولیک است: یک سیلندر صیقلی که در آن یک پیستون شناور آزادانه حرکت میکند و به عنوان دیواره جداکننده بین محفظه گاز و محفظه روغن عمل میکند.
برخلاف مدلهای تیوبی و دیافراگمی که از عنصر لاستیکی استفاده میکنند، در اینجا جداکننده یک قطعه فلزی صلب (پیستون) است که توسط سیستمهای آببندی (Seals) پیشرفته ایزوله شده است. این طراحی باعث میشود آکومولاتور پیستونی خطر “ترکیدن ناگهانی” کیسه یا دیافراگم را نداشته باشد و بتواند در نسبتهای تراکم بسیار بالا و دبیهای عظیم روغن کار کند.
این نوع آکومولاتورها به شدت قابل سفارشیسازی هستند و میتوان آنها را در قطرهای مختلف و طولهای متفاوت تولید کرد تا دقیقاً با نیاز حجمی سیستم هیدرولیک مطابقت داشته باشند.
ویژگیهای متمایز کننده آکومولاتور پیستونی:
- ظرفیت حجمی نامحدود: امکان تولید این آکومولاتورها از حجمهای کم تا بیش از 2500 لیتر (با استفاده از مخازن کمکی گاز) وجود دارد.
- نسبت فشار بسیار بالا: عدم وجود قطعه لاستیکی تحت کشش، امکان کار با نسبتهای تراکم بسیار بالا (به شرط مانیتورینگ دما) را فراهم میکند.
- قابلیت مانیتورینگ: موقعیت پیستون را میتوان به راحتی با سنسورهای موقعیتسنج ردیابی کرد تا میزان دقیق روغن ذخیره شده مشخص شود.
- نصب مخازن گاز کمکی (Gas Bottles): برای افزایش ظرفیت بدون افزایش سایز سیلندر اصلی، میتوان چندین کپسول گاز نیتروژن را به پورت گاز متصل کرد.
با این حال، آکومولاتورهای پیستونی یک چالش فنی ذاتی دارند: اصطکاک و اینرسی. وزن پیستون و اصطکاک سیلهای آببندی باعث میشود که این مدلها نسبت به مدلهای تیوبی و دیافراگمی، پاسخدهی کندتری داشته باشند (تأخیر زمانی یا Hysteresis). بنابراین، برای جذب شوکهای فرکانس بالا (مثل ضربه قوچ سریع) بهترین گزینه نیستند، مگر اینکه طراحی خاصی داشته باشند.
همچنین، آببندی پیستون به مرور زمان دچار استهلاک میشود و اگر روغن هیدرولیک آلوده باشد، خراشیدگی سطح سیلندر منجر به نشتی داخلی گاز به روغن خواهد شد که راندمان سیستم را به شدت کاهش میدهد.
در جدول زیر مقایسهای دقیق بین نقاط قوت و ضعف آکومولاتور پیستونی نسبت به سایر مدلها ارائه شده است:
| فاکتور مقایسه | عملکرد آکومولاتور پیستونی |
| پاسخدهی دینامیکی | متوسط تا کند (به دلیل اصطکاک و جرم پیستون) |
| تحمل فشار | بسیار عالی (مناسب برای فشارهای کاری فوق سنگین) |
| خرابی ناگهانی | ندارد (برخلاف پارگی کیسه، خرابی پیستون تدریجی است) |
| حساسیت به تمیزی روغن | بسیار بالا (ذرات باعث خرابی سیل و سیلندر میشوند) |
| نیاز به سرویس | نیاز به تعویض دورهای پکینگها و اورینگهای پیستون |
شما می توانید برای مشاوره تخصصی در زمینه انتخاب و خرید انواع آکومولاتور هیدرولیک با ما تماس بگیرید.