§ 48. Грузовые аккумуляторы

Грузовые аккумуляторы бывают двух типов: с неподвижным цилиндром и подвижным плунжером (рис. 107, а) и с подвиж­ным цилиндром и неподвижным плунжером (рис. 107, б). Под­вижные части аккумулятора находятся под действием грузов, выполненных в виде чугунных секторов, укладываемых на пли­те, подвешенной к траверсе (см. рис. 107, а и б) или насыпных (рис. 107, в и г). В последнем случае на подвешенной к травер­се плите устраивают кольцевой стальной кожух, заполняемый рудой или камнями. При полном опорожнении аккумулятора подвижная плита с грузами ложится на деревянные опоры, рас­положенные на фундаментной плите. Вес груза

С = />1,1, (289)

где / — площадь плунжера, см²(м²); р — требуемое давление во­ды, н/м² (кГ/см*); 1,1—коэффициент, учитывающий трение в I сальнике и трение направляющих для груза.

Во избежание выбрасывания плунжера (или цилиндра, если он подвижен) вследствие переполнения аккумулятора водой пре­дусматривают следующие предохранительные устройства 11 (см. рис. 101):

1) осевой и поперечный каналы в плунжере (см. рис. 107); если плунжер или цилиндр будут вытеснены водой настолько, что поперечные каналы пройдут сальник (уплотнение) и выйдут из цилиндра, то через них будет вытесняться вода из цилиндра аккумулятора в атмосферу, что, с одной стороны, будет служить сигналом для выключения насосов, а с другой, при известных условиях (когда подача воды от насосов меньше, чем вытекаю­щая в атмосферу из отверстий поперечных каналов), —может

являться действительным предохранением плунжера от выбра­сывания. Это устройство следует рассматривать лишь как ава­рийное, а не основное. Кроме него всегда устанавливают спе­циальное автоматически действующее приспособление;

2. когда начнется переполнение аккумулятора водой, его грузы 2, поднимаясь, потянут за собой тягу 3 (рис. 108, а). Что­бы тяга 3 не обрывалась от резких толчков со стороны грузов аккумулятора, между упором на тяге и поводком, укрепленным на грузах, устанавливают пружину /. Тяга 3 поднимает стер­жень 5, который открывает клапан 6. Вода от насосов пойдет в сеть низкого давления, причем из аккумулятора вода выйти не может, так как обратный клапан 7 не пропустит ее. Когда грузы аккумулятора опустятся вследствие расхода воды прессами, опустится под действием груза 4 также тяга 3, и клапан о за­кроется. Вода от насосов опять начнет поступать в аккумулятор;

3. другое устройство, предохраняющее от переполнения во­дой аккумулятора, работает посредством переключения насосов

на холостой ход (рис. 108, б). Груз аккумулятора в определен­ном положении поднимает тягу 5, которая закрывает клапан 3 « открывает клапан 4. Вода из сети высокого давления пойдет под поршень 2 сервопривода, открывающий и удерживающий в таком положении впускной клапан 1 насоса. Вследствие этого при ходе нагнетания вода из цилиндра насоса будет вытеснять­ся в сеть низкого давления через открытый клапан 1, и насос начнет работать вхолостую. Когда груз аккумулятора опустится, клапан 4 закроется, а

клапан 3 откроется. Тогда на поршень 2 будет действо­вать вода низкого давления, и под действием пружины он опустится, вследствие чего впускной клапан 1 насоса начнет работать в соответст­вии с его назначением.

Кроме описанных предо­хранительных устройств, монтируют также предохра­нительные устройства 13 (см. рис. 101) от полного опо­рожнения аккумулятора и посадки грузов с ударом на опоры. Это может произойти при большом расходе воды, в частности при аварии в трубопроводе. Такое устрой­ство (рис. 109, а) устанавли­вают в трубопроводе высо­кого давления вблизи от аккумулятора на участке меж­ду аккумулятором и прес­сом. При большом расходе вода устремится из аккумулятора в трубопровод. Под действием скоростного напора (перепада дав­ления) воды шаровидный клапан 1, преодолевая действие контр­груза, прикроет выход в трубопровод.

Кроме того, применяют' приспособление для плавной посад­ки грузов на опоры (рис. 109, б). При подходе к опорам 4 гру­зы 5 перемещают вниз рычаг 1 и связанную с ним скалку 2, в которой имеется отверстие 3. Вследствие этого перемещения от­верстие 3 для прохода воды постепенно перекрывается, грузы аккумулятора 5 затормаживаются и сравнительно плавно опус­каются на опоры.

Грузовые аккумуляторы во время работы дают сильные гид­равлические удары в сети, т. е. внезапно повышают давление

на несколько меганьютонов на 1 м^2 (на несколько десятков атмосфер). Это объясняется тем, что при расходе воды из акку-

мулятора его грузы и масса движущейся жидкости накаплива­ют известную кинетическую энергию. Если в этот момент резко прекратить расход воды из аккумулятора, то грузы и вода долж­ны будут быстро остановиться, а грузы аккумулятора переме­нить направление движения, так как начнется наполнение акку­мулятора. Следовательно, к статическому давлению грузов на воду прибавится динамическое воздействие.

Практически при повышении давления от гидравлического удара вода несколько сжимается, а трубопроводы упруго де­формируются (раздуваются), вследствие чего грузы аккумуля­тора затормаживаются на некотором пути, расходуя на указан­ную упругую деформацию накопленную ими энергию. Чем боль­ше путь, на котором произойдет затормаживание грузов, тем меньше дополнительная динамическая сила их нажатия.

Во избежание сильных гидравлических ударов, расстраиваю­щих систему соединения трубопроводов и вызывающих иногда аварию, в сети устанавливают компенсаторы, смягчающие гид­равлический удар. Компенсаторы бывают пневматические (рис. ПО, а) и пружинные (рис. 110, б). При повышении давле­ния в трубопроводе от гидравлического удара пружина или воздух

компенсатора сжимаются, освобождая в цилиндре некото­рый объем. Тем самым удар смягчается, так как грузы аккумулятора и жидкость затормозятся на большем пути. Два грузовых аккумулятора без специальных приспособле­ний нельзя устанавливать для одновременной совместной рабо­те в сети, так как практически невозможно подобрать два аккумулятора с одинаковыми грузами и силами трения в сальнике. Для спаренной работы двух грузовых аккумуляторов используют следующий метод. Аккумуляторы заранее устанавливают на

причем Р4>P3. После этого начнется наполнение аккумуля­тора 1, и его подъем будет совершаться до тех пор, пока он не наполнится. Поэтому у аккумулятора 1 необходимо установить предохранительное устройство от переполнения.

Опорожнение аккумуляторов происходит в следующем по­рядке: сначала воду отдает аккумулятор 1, и его грузы опуска­ются до тех пор, пока дополнительный груз G3 не опустится на свои опоры. Затем аккумулятор 2 опорожняется до тех пор, по­ка груз G₂ не опустится на опоры. Поэтому предохранительное устройство против быстрой посадки на опоры необходимо уста­навливать у аккумулятора 2.

К недостаткам грузовых аккумуляторов необходимо отнести:

1. гидравлические удары в сети; чем быстроходнее пресс, т. е. чем больше мгновенный расход воды, тем большие гидрав­лические удары возникают, поэтому грузо­вой гидравлический аккумулятор применя­ют для тихоходных прессов;

2. громоздкость установки;

3. необходимость специального приспо­собления для одновременной работы двух грузовых аккумуляторов.