Hüdrauliline salvesti

Hüdrauliline salvesti ehk hüdrauliline akumulaator on rõhu abil töötav energiasäilitusmahuti, milles kokkusurumatut hüdraulilist vedelikku hoitakse välise allika tekitatud surve all. Väliseks allikaks võib-olla vedru, ülalt alla rakenduv raskus või suruv gaas.^{[Märkus 1]} Akumulaator võimaldab hüdrosüsteemil tulla toime ekstreemse nõudlusega, kasutades vähem võimsat pumpa, reageerida kiiremini ajutisele nõudlusele ja siluda pulseerimist. Tegu on teatud energia salvestamise seadmega. Surugaasiga salvestid, mida nimetatakse ka hüdraulilis-pneumaatilisteks salvestiteks, on kõige levinumad salvestid.

Hüdrauliliste salvestite liigid

Veetorn-salvestid

Grimsby Dock Tower

Esimesed salvestid loodi Armstrongi veetorni hüdrauliliselt töötava masinapargi jaoks ja need olid lihtsad veetornid. Vesi pumbati torni otsa paakidesse aurupumpade abil ja kui dokis ehk maapinnal vajasid masinad hüdraulilist jõudu, tagas ülevalt gravitatsiooni mõjul allapoole suruv vesi piisava hüdraulilise surve. Kuigi need tornid töötasid lihtsal põhimõttel, olid nad väga kõrged, mistõttu läks nende ehitus kalliks maksma. Üks tuntumaid veetorne on Grimsby Dock Tower, mis avati 1852. aastal ja on 91 m kõrge. Kõrgest ehitushinnast tingituna olid esialgsed veetornid kasutusel vähem kui kümme aastat. Umbes samal ajal töötas John Fowler parvlaevakai ehitusel New Hollandis, kuid halbade pinnasetingimuse tõttu ei olnud tal võimalik kasutada kõrget veetorni. Selleks ajaks kui Grimsby avati, oli see juba vananenud, sest Armstrong oli arendanud välja keerukama, kuid palju väiksema kaaluga salvesti New Hollandis kasutamiseks.^[1] 1892. aastal asendati algne Grimsby torni salvestusfunktsioon Fowleri ettepanekul väiksema kaaluga salvestiga vastasdokis, sellest hoolimata on Grimsby veetorn tänapäevani jäänud hästituntud maamärgiks Kirde-Lincolnshire'is Inglismaal. Teine tänaseni säilinud ja tuntud algne veetorn asub Ida-Birkenheadis Inglismaal.

Raskus-veetornsalvesti

Hüdrauliline jõujaam Bristoli sadamas Inglismaal

Raskus-veetornsalvesti koosneb üldjuhul vertikaalselt seisvast silindermahutist, mis sisaldab vedelikku, mis on omakorda ühendatud torustikuga. Silinder on ülevalt suletud kolvina töötava kaanega, millele on rakendatud rida raskusi, nii et need avaldavad kolb-kaanele raskusjõudu ning see omakorda survestab silindris asetsevat vedelikku. Erinevalt surugaasi ja vedrusalvestitest, võimaldab raskustega töötav salvesti tagada pidevat survet, sõltumata vedeliku kogusest silindris kuni tühjaks saamiseni. (Rõhk alaneb mõnevõrra silindri tühjenemisel vähenenud vedeliku kaalu tõttu.) Seda tüüpi töötava salvesti näite võib leida Inglismaalt hüdraulilisest jõujaamast Bristolis.^[2] Algne 1887. aastal ehitatud salvesti on endiselt omal kohal, lisasalvesti paigaldati 1954. aastal ja see süsteem oli kasutusel kuni 2010. aastani, et avada Bristolis asuva Cumberlandi veehoidla lüüsiväravaid. Vesi pumbati sadamapiirkonnast peamahutisse ja seejärel suunati raskusjõu abil pumpadesse – nii saavutati töörõhk kuni 5,2 MPa (52 baari), mida kasutati Bristol Harbouri tõsteseadmete, sildade ja lukkude käitamiseks. Algses Londoni Toweri silla juhtimismehhanismis kasutati ka seda tüüpi salvestit; kuigi see süsteem pole enam kasutusel, võib kahte salvestit kuuest näha silla muuseumis. Londonis oli ulatuslikult kasutusel hüdroenergiasüsteemid alates 19. sajandi keskpaigast kui 1970. aastateni, kui suleti viis hüdraulilist elektrijaama, mida haldas London Hydraulic Power Company. Raudtee kaubanduses ja laevadokkidel oli sageli kasutusel ka oma süsteemid.

Õhksalvestid

Aurumootor vertikaalse vasest salvestiga

Hüdrosalvestite üks lihtsaimaid tüüpe on õhksalvesti. Seda salvestit kasutatakse veesüsteemides. Seadme ehitus on lihtne – nimelt koosneb see vertikaalsest paagist, mille ülaosas asub õhuventiil, millest saab reguleerida õhu survet, ja paagi alaosast pumbatakse sisse vedelik. Õhk surutakse vedelikku juurde pumbates kokku ja see annabki salvestusenergia. Sellistel salvestitel pole piisavalt jõudu, et salvestada energiat pikaajaliselt, kuid nad võivad toimida puhvrina ja tasandada rõhukõikumisi. Neid kasutatakse, et siluda kolbpumpade tekitatud pulseerimist. Lisaks kasutatakse seda tehnoloogiat, et summutada hüdraulilist lööki.

Surugaas-salvestid

Kolbsalvesti

Citroën XM Citroëni mootoriruum, kus on näha kaks rohelist värvi ümarat salvestit hüdro-pneumaatilise vedrustuse tarvis

Surugaas-salvesti koosneb kahe kambriga silindrist, mis on eraldatud elastse membraaniga, silindri mahtu eraldava kotiga või silindri pooli eraldava kolviga. Üks kamber sisaldab hüdrovedelikku ja on ühendatud hüdraulikatorustikuga. Teises kambris on inertne rõhu all olev gaas (tavaliselt lämmastik), mis annab hüdrovedelikule survejõu. Inertsgaasi kasutatakse sellepärast, et hapniku ja õli kombinatsioon võib kõrge rõhu all moodustada plahvatusohtliku segu. Kui maht kinnises gaasikambris muutub, siis muutub gaasi rõhk pöördvõrdeliselt. Salvestis on võimalik gaasi mahtu suurendada, ühendades salvesti gaasipoolele lisagaasiballoone. Seda tehakse, et saada suurema surve all olevat hüdrovedelikku ning gaasiballoonid on odavamad kui salvestid. Surugaas-salvesti leiutas Jean Mercier^[3] muutuva sammuga propelleri kasutamiseks.

Vedru tüüpi salvestid

Vedru tüüpi salvesti töötab samalaadselt eelpool mainitud gaasilaenguga salvestiga. Erinevus seisneb selles, et gaasi asendab tugev vedru (või vedrud), et saada survejõud. Vastavalt Hooke'i seadusele on vedru rakendatava jõu suurus proportsionaalne vedru lineaarse pikkuse muuduga. Seega, mida tugevamini vedru kokku suruda, seda suurem on jõud, mida vedru avaldab vedelikule.

Salvestite kasutusalad

Tänapäevases mobiilses maailmas on hüdraulilistes süsteemides eelistatud gaasilaenguga salvestid, kuid lihtsamates süsteemides võib esineda ka vedru tüüpi salvesteid. Tihti on süsteemis enam kui üks salvesti ja salvesti tüüp valitakse vastavalt hinnale või vajadusele. Salvesti paigutatakse üldjuhul pumba lähedusse ja torustik on varustatud tagasilöögiklapiga, mis hoiab vedeliku pumpa tagasi voolamast. Kolb-tüüpi pumpade puhul kasutatakse salvestit, et ära hoida kolbpumba töötsüklitest tekkivat pulseerimist. Samuti aitab salvesti kasutamine ära hoida hüdraulilist lööki. Täiendav kasu avaldub salvesti lisaenergia näol, mida saab salvestada, kui pumba tootlikkuse nõudlus väiksem on, nii on võimalik inseneridel kasutada väiksema võimsusega pumpa. Salvestitega hüdrosüsteemid on laialdaselt kasutusel lennunduses, näiteks lennukitelikute puhul, kus lennuki maandumisel on vaja summutada tugev löök kokkupuutest maaga. Seda energiat on võimalik säilitada ja kasutada ära hiljem, nii saab kasutada vähem võimsaid pumpasid.

Vaata ka

• Hüdroakumulaator

Märkused

1. Kuigi vedelikke loetakse kokkusurumatuteks, on võimalik gaasilises olekus aineid kokku suruda ja kokkusurutud gaas arvatakse energia varuks.

Viited

1. Pugh, B. (1980). The Hydraulic Age. Mechanical Engineering Publications. Lk 3–4. ISBN 0-85298-447-2.
2. "hydraulic engine house". Images of England. Originaali arhiivikoopia seisuga 22.04.2008. Vaadatud 18.08.2006.
3. Jean Mercier. "Patent for the Hydraulic Accumulator".

Välislingid

• Salvestite kasutusi ja ühildusi
• Veebipõhine salvesti suuruse kalkulaator
• Hüdrauliline salvesti – täpsem selgitus erinevate salvesti tüüpide kohta
• Kuidas parandada hüdraulilist salvestit
• Veebipõhine hüdrosalvesti kalkulaator
• Video hüdraulilisest tornsalvestist