어큐뮬레이터 이해하기: 유형, 기능 및 구조

I. 어큐뮬레이터의 작동 원리

유압 시스템에서 어큐뮬레이터는 힘의 균형 원리를 사용하여 작동유의 부피를 변화시켜 유압 에너지를 저장하고 방출하는 장치입니다.

그림 1과 같이 어큐뮬레이터는 기본적으로 쉘, 피스톤, 피스톤 위의 고순도 질소 가스(또는 스프링), 피스톤 아래 시스템에 연결된 작동 오일의 네 부분으로 구성됩니다. 작동 과정은 에너지 저장과 방출의 두 단계로 나눌 수 있습니다.

1-Shell
2-피스톤
3-고순도 질소 가스(또는 스프링)
4-워킹 오일

1. 에너지 저장 단계

그림 1a와 같이 어큐뮬레이터는 피스톤 위아래의 작동유와 고순도 질소 가스(또는 스프링 힘)가 균형을 이룬 상태에서 에너지 저장 전 상태입니다. 고순도 질소 가스는 사전 충전된 상태(또는 스프링이 사전 압축된 상태)이고 작동 오일의 부피는 V₁ .

시스템 압력이 증가하면 작동유의 압력도 증가하여 피스톤이 위로 밀리고 시스템의 작동유가 어큐뮬레이터로 들어갑니다(부피가 V로 증가).₂ )를 사용하여 그림 1b와 같이 균형 상태에 도달할 때까지 기다립니다.

이때 작동 오일의 양(V₂ - V₁ )가 축전지에 들어가 저장됩니다. 이 단계를 에너지 저장 단계라고 합니다. 이 단계에서 어큐뮬레이터는 일정한 압력과 부피(V₂ - V₁ )의 작동유를 사용합니다.

2. 릴리스 단계

언제 유압 시스템 가 개방 또는 폐쇄 작업을 수행하면 시스템 압력이 어큐뮬레이터의 작동유 압력보다 낮아집니다. 가스의 압력(또는 스프링의 힘)에 의해 피스톤이 아래로 밀리고 그림 1c와 같이 균형 상태에 도달할 때까지 작동 오일이 시스템으로 배출됩니다. 이 단계를 릴리스 단계라고 합니다. 이 단계에서 에너지 저장 단계에 저장된 작동유의 일부가 시스템으로 배출됩니다.

위에서 볼 때 시스템 압력에 변화가 있는 한 어큐뮬레이터의 작동유 압력도 그에 따라 변화한다는 것을 알 수 있습니다. 힘의 균형 원리에 따라 피스톤이 움직이고 그에 따라 작동유의 부피가 변합니다. 이러한 반복적인 에너지 저장과 방출이 어큐뮬레이터의 목적을 달성합니다.

II. 어큐뮬레이터의 분류

In 유압 시스템어큐뮬레이터는 일반적으로 작동유에 작용하는 물질에 따라 가스 충전식과 스프링 장착식으로 나뉩니다. 각 유형의 어큐뮬레이터는 구조에 따라 형태가 다릅니다. 구체적인 분류는 다음과 같습니다:

III. 일반적인 어큐뮬레이터의 구조

1. 가스 충전식 축전지

가스 충전 어큐뮬레이터의 작동 원리는 어큐뮬레이터에 미리 충전된 고순도 질소 가스를 사용하여 유압 펌프에 의해 어큐뮬레이터에 충전된 압력 오일과 균형을 맞추는 것입니다. 시스템에 오일이 필요하면 가스의 압력으로 오일이 배출됩니다. 가스 충전식 어큐뮬레이터는 격리형과 직접 접촉형으로 나뉩니다.

격리형 어큐뮬레이터: 격리형 어큐뮬레이터는 어큐뮬레이터 내부에 기체와 액체 사이에 분리막이 있어 기체가 액체와 쉽게 섞이는 것을 방지하는 어큐뮬레이터를 말합니다. 이 유형의 어큐뮬레이터는 가스의 압축성을 효과적으로 활용하기 때문에 널리 사용됩니다. 분리기의 형태에 따라 플렉시블 어큐뮬레이터와 비플렉시블 어큐뮬레이터로 다시 나뉩니다.

블래더 어큐뮬레이터와 같은 플렉시블 어큐뮬레이터는 유압 시스템에 사용되는 반면, 피스톤 및 차동 피스톤 어큐뮬레이터와 같은 비플렉시블 어큐뮬레이터는 유압 시스템에 가장 일반적으로 사용됩니다.

(1) 방광 어큐뮬레이터

블래더 어큐뮬레이터의 작동 원리는 보일의 법칙에 기반하며, 일반적인 구조는 그림 2에 나와 있습니다.

1-인플레이션 밸브
2-셸
3-블래더
4-머쉬룸 밸브
5-밸브 본체 어셈블리
6-하프 라운드 클램프
7-넛
8-가스킷
9-O 링
10-조임 너트

사용하기 전에 먼저 어큐뮬레이터의 블래더 3에 미리 정해진 압력으로 질소를 채운 다음 유압 펌프를 사용하여 어큐뮬레이터에 오일을 채웁니다. 압력 오일의 작용에 따라 버섯 밸브 4가 열리고 오일이 용기에 들어가 블래더를 압축합니다. 가스 챔버와 오일 챔버의 압력이 같으면 블래더는 균형 상태가되고 어큐뮬레이터의 압력은 펌프 압력입니다. 시스템에 오일이 필요하면 가스 압력의 작용으로 방광이 팽창하여 점차적으로 오일을 짜냅니다.

이러한 유형의 어큐뮬레이터의 장점은 가스 챔버와 오일 챔버가 블래더로 분리되어 있어 둘 사이의 누출 없이 안정적인 밀봉을 보장하고, 블래더는 관성이 낮고 반응성이 뛰어나며 구조가 콤팩트하고 크기가 작고 무게가 가벼우며 유지 관리가 용이하며 소용량 블래더 어큐뮬레이터가 있는 유압 시스템에서 압력 맥동을 흡수하거나 버퍼로 사용되는 경우가 많습니다. 또한 작동 전력과 압력이 낮은 상황에서 유압 시스템에 에너지를 저장하는 데 사용됩니다.

블래더 어큐뮬레이터의 일반적인 구조는 그림 2a에 나와 있습니다. 인플레이션 밸브 1, 쉘 2, 블래더 3, 머쉬룸 밸브 4로 구성되어 있습니다. 쉘(2)은 인플레이션 밸브(1)를 수용하기 위해 상단에 개구부가 있는 압력 용기입니다. 합성 고무로 만들어진 완전히 밀폐된 블래더(3)는 밸브 스템에 밀착되어 밀폐된 공간을 형성합니다.

블래더가 쉘 하단의 개구부를 통해 삽입된 후 조임 너트(10)로 쉘 상부에 고정됩니다. 밸브 본체 어셈블리(5)는 쉘의 개구부 내부에 설치된 한 쌍의 반원형 클램프(6)로 고정되어 밸브 본체(5)의 숄더를 고정합니다. 쉘의 하부에 설치되며 O- 링 9와 개스킷 8을 사용하여 너트 7로 조입니다.

밸브 본체 어셈블리(5)에 있는 버섯 밸브(4)의 기능은 모든 오일이 배출될 때 블래더가 쉘 밖으로 팽창하는 것을 방지하는 것입니다. 이 유형의 어큐뮬레이터에는 쉘 입구에 O-링이 있습니다. 쉘의 내부 압력이 파열 압력까지 증가하면 쉘의 입구가 먼저 팽창하여 오링이 압착되어 오일 압력을 안전하게 방출합니다.

위는 A형 구조의 방광 어큐뮬레이터에 대한 설명입니다. 이 유형의 어큐뮬레이터는 블래더 교체 시 불편합니다. 따라서 쉘과 블래더의 상단은 그림 2b와 같이 "오픈 탑" 구조로 설계되어 있으며, 이를 B형 블래더 어큐뮬레이터라고 합니다.

(2) 피스톤 어큐뮬레이터

피스톤 어큐뮬레이터는 그림 3과 같이 피스톤을 사용하여 오일과 질소를 분리합니다. 이 유형의 어큐뮬레이터의 장점은 구조가 간단하고 수명이 길다는 점입니다. 그러나 피스톤은 관성과 밀봉 마찰 저항이 높아 반응성이 떨어지고, 높은 가공 정밀도가 필요하며 밀봉이 어려워 진동과 유압 충격을 흡수하는 데 적합하지 않습니다.

1-피스톤
2-Cylinder
3-인플레이션 실린더

유압 시스템에서 이 구조는 일반적으로 에너지 저장에 사용됩니다. 유압 시스템에서 에너지 저장을 위해 일반적으로 사용되는 피스톤 축전지는 그림 4에 나와 있습니다.

2. 스프링 어큐뮬레이터

이 유형의 어큐뮬레이터는 피스톤에 작용하는 스프링의 힘을 사용하여 오일의 압력 균형을 맞추고 압력 에너지를 저장합니다. 어큐뮬레이터에서 생성되는 압력은 스프링의 강성과 압축에 따라 달라집니다.

일반적인 유형에는 헬리컬 압축 스프링과 디스크 스프링이 있습니다. 헬리컬 압축 스프링 어큐뮬레이터는 그림 5에 나와 있습니다. 이 유형의 어큐뮬레이터는 구조가 간단하고 비교적 반응이 빠르며 스프링의 수명에 따라 사용 수명이 달라집니다.

1-Shell
2-스프링
3-피스톤
4-오일 챔버
5-Cover

소용량, 저압, 저주기 주파수 시스템에서 에너지 저장 및 버퍼링에 사용되며 일반적으로 유압 시스템에는 사용되지 않습니다. 유압 시스템에서는 그림 6과 같이 디스크 스프링 축전지가 일반적으로 사용됩니다.

1-에너지 저장 피스톤
2-포지셔닝 홀
3-서포트 링
4-주택
5-서포트 디스크 스프링
6디스크 스프링 세트

3. 어큐뮬레이터의 기능

어큐뮬레이터는 유압 유체의 압력 에너지를 저장하는 데 사용되는 장치로, 필요할 때 이 에너지를 방출하여 유용한 작업을 수행할 수 있습니다. 유압 시스템의 주요 기능은 다음과 같습니다:

(1) 유압 에너지 저장

유압 메커니즘에서 어큐뮬레이터의 주요 용도. 유압 시스템 작업 주기의 여러 단계에서 필요한 유량이 크게 달라지는 경우, 어큐뮬레이터는 종종 더 작은 펌프와 함께 사용되어 오일 소스를 형성합니다. 시스템에 작은 유량이 필요한 경우 어큐뮬레이터는 유압 펌프의 초과 유량을 저장하고, 시스템에 단기간 동안 큰 유량이 필요한 경우 어큐뮬레이터는 저장된 유압 유체를 방출하여 유압 펌프와 함께 시스템에 오일을 공급합니다.

또한 유압 펌프가 시스템에 오일 공급을 중단하면 어큐뮬레이터는 저장된 압력 오일을 시스템에 공급하여 시스템 누출을 보상하거나 시스템 압력을 일정하게 유지합니다. 또한 유압 펌프 고장 시 비상 에너지원으로도 사용할 수 있습니다.

(2) 압력 충격 및 진동 흡수

유압 메커니즘에서 어큐뮬레이터의 2차 용도. 유압 시스템에서 어큐뮬레이터는 유체 유속의 갑작스러운 변화(예: 방향 밸브가 갑자기 바뀌거나 유압 실린더 부하가 갑자기 움직이지 않을 때)로 인해 발생하는 충격 압력을 흡수하여 압력 충격의 피크 값을 줄이는 데 사용됩니다.

유압 펌프의 유량 맥동으로 인해 부하 이동 속도와 압력 맥동이 고르지 않게 발생할 수 있습니다. 따라서 비교적 균일한 부하 속도가 필요한 시스템은 펌프 배출구에 해당 어큐뮬레이터를 설치하여 시스템 작동의 안정성을 향상시켜야 합니다.