Erklärung der hydraulischen Energiespeicherung: Wie Akkumulatoren Fluidenergie speichern und abgeben

Wie ein Akkumulator hydraulische Energie speichert und abgibt

In einem Druckspeicher wird ein Gas wie Stickstoff durch eine Blase, eine Membran oder einen Kolben von der Hydraulikflüssigkeit getrennt. Wenn der hydraulische Druck steigt, dringt Flüssigkeit in das Gefäß ein und komprimiert das Gas. Wenn der Druck abfällt, dehnt sich das Gas aus und drückt die Flüssigkeit zurück in den Kreislauf. Die klassische Beziehung ist das Gesetz von Boyle, P1V1 = P2V2, was bedeutet, dass die nutzbare Energie vom Vorladedruck und dem Arbeitsdruckbereich abhängt.

Vorladung ist der Gasdruck, wenn der Akkumulator keine Flüssigkeit enthält. Eine gängige Regel besteht darin, die Vorladung auf 70 bis 80 Prozent des minimalen Systemdrucks einzustellen. Bei zu geringer Vorladung kann der Akkumulator nicht ausreichend Flüssigkeit liefern. Wenn die Vorladung zu hoch ist, füllt er sich nie vollständig. Die richtige Dimensionierung und Vorladung sind die beiden wichtigsten Faktoren für die Leistung der hydraulischen Energiespeicherung.

Für eine genauere Schätzung kann das erforderliche effektive Flüssigkeitsvolumen mit dem Gasvolumen und den Druckniveaus in Beziehung gesetzt werden. Eine vereinfachte Formel für einen isothermen Prozess lautet V_acc = V0 multipliziert mit der Differenz zwischen (P0/P1) und (P0/P2), wobei P0 die Vorladung, P1 der minimale Arbeitsdruck und P2 der maximale Arbeitsdruck ist. In realen Anwendungen kommt aufgrund schneller Zyklen und Temperaturschwankungen ein technischer Sicherheitsfaktor hinzu.

Druckspeicher stabilisieren auch den Druck. Geladene Einheiten absorbieren Stöße und Wellen von Pumpen und Ventilen und schützen so Sensoren und Dichtungen. Bei einem Pumpenausfall kann die gespeicherte Flüssigkeit einen Zylinder oder ein Ventil in eine sichere Position bringen, weshalb Akkumulatoren Kernkomponenten von Notabschaltsystemen sind.