Accumulatore a membrana per gru edili | Dimensionamento, vantaggi e manutenzione

Quando una gru mobile da 180 tonnellate abbassa un braccio a pieno carico, l'inerzia può spingere la pressione idraulica oltre i 400 bar nel cilindro di brandeggio in meno di un secondo. Senza un dispositivo in grado di assorbire tale picco, le guarnizioni si guastano presto, i tubi flessibili scoppiano e il carico può rimbalzare. Un accumulatore a membrana per sistemi di gru edili è progettato per prevenire esattamente questi eventi: immagazzina energia idraulica, assorbe picchi di pressione e fornisce un flusso di emergenza in caso di guasto del motore primo. In questo articolo spieghiamo come funziona un accumulatore a membrana nel circuito di una gru, come dimensionarlo e precaricarlo correttamente e di quale manutenzione necessita in cantiere.

Che cos'è un accumulatore a membrana e perché ne ha bisogno una gru?

Un accumulatore a membrana è un recipiente a pressione caricato a gas che utilizza un diaframma in gomma sintetica per separare l'azoto gassoso dal fluido idraulico. Il gas viene compresso mentre il fluido viene pompato; quando la pressione del sistema diminuisce, l'espansione del gas spinge indietro il fluido. Nelle gru edili, questo semplice principio garantisce l'accumulo di energia, l'assorbimento degli urti e l'abbassamento del carico in termini di sicurezza.

Rispetto agli accumulatori a sacca o a pistone, il tipo a membrana offre una risposta più rapida, un fattore di forma compatto e nessuna guarnizione scorrevole. Ciò lo rende un ottimo candidato su una gru in cui lo spazio di montaggio è limitato e il circuito deve reagire rapidamente durante il sollevamento, la rotazione e la frenata. Molti OEM ora montano accumulatori a membrana su piccoli bracci articolati, gru montate su camion e circuiti ausiliari come i comandi degli stabilizzatori.

Per un tipico circuito ausiliario di una gru è sufficiente un accumulatore a membrana con un volume compreso tra 0,25 e 1,0 litri; la pressione nominale dipende dalla pressione massima di esercizio del sistema. Poiché il diaframma separa completamente gas e olio, il rischio di aerazione è molto inferiore rispetto al tipo a pistone. Ciò riduce i danni da cavitazione e mantiene stabile il sistema di controllo della gru.

Accumulatore a membrana per circuiti ausiliari di gru Questo accumulatore a membrana da 0,25 a 1,0 litri immagazzina e rilascia energia attraverso la compressione del gas, con un diaframma in gomma che separa completamente gas e olio per ridurre l'aerazione e la cavitazione nei sistemi di controllo della gru. Visualizza il prodotto →

Funzioni chiave degli accumulatori a membrana nell'idraulica delle gru

In una gru edile, un accumulatore a membrana viene utilizzato principalmente in quattro modi:

La compensazione delle perdite è l'uso più frequente. Durante il sollevamento la pompa carica l'accumulatore; quando la valvola a spola è chiusa, l'accumulatore mantiene la pressione contro le perdite interne del cilindro, impedendo la deriva del braccio. Altrettanto importante è lo smorzamento delle sovratensioni: quando l'operatore aziona il freno del paranco, l'energia cinetica si trasforma in un'onda di pressione. Un accumulatore a membrana con un volume di gas sufficiente assorbe quell'onda e limita la pressione di picco.

In scenari di emergenza, lo stesso accumulatore può fungere da fonte di energia a breve termine. Se la pompa principale si guasta o il motore si spegne, l'olio immagazzinato viene reindirizzato al lato inferiore del cilindro, consentendo una discesa controllata. Questa funzione fa parte della filosofia di sicurezza dei moderni progetti di gru ed è un motivo comune per aggiungere un accumulatore al circuito del braccio. Applicazioni simili si trovano in altri attrezzature industriali dove si verificano improvvisi spostamenti di carico.

Come dimensionare e precaricare un accumulatore a membrana per una gru

Il corretto dimensionamento inizia con tre numeri: la pressione di esercizio minima (P1), la pressione di esercizio massima (P2) e il volume aggiuntivo di olio richiesto (ΔV) durante lo scarico. Per un accumulatore a membrana, la pressione di precarica del gas (P0) è generalmente impostata tra 0,6 e 0,9 volte P1, a seconda che l'accumulatore venga utilizzato per l'accumulo di energia o per lo smorzamento degli impulsi.

Per lo smorzamento degli impulsi, la precarica dovrebbe essere circa l'80% della pressione di esercizio media. Per l'accumulo di energia e l'abbassamento di emergenza, la precarica è solitamente impostata vicino alla pressione minima del circuito, ma comunque sufficientemente alta da impedire al diaframma di toccare il fondo. Se la precarica è troppo elevata, l'accumulatore non può immagazzinare abbastanza fluido; se è troppo basso, il diaframma potrebbe urtare la valvola del gas e guastarsi prematuramente.

Il grafico qui sopra illustra un evento simulato di frenata del paranco. Senza accumulatore la pressione di picco sul lato stelo è di circa 450 bar. Un accumulatore a sacca riduce il valore a circa 380 bar, mentre un accumulatore a membrana dello stesso volume precaricato a 60 bar lo porta a circa 320 bar. L'effetto dipende dal volume dell'accumulatore, dalla precarica e dalla rigidità del sistema, ma la tendenza è coerente: un accumulatore a membrana adeguatamente dimensionato rende il circuito della gru più sicuro e più prevedibile.

In pratica, utilizzare la legge del gas P0V0 = P1V1 = P2V2 per stimare il volume di gas richiesto. Se si ha una richiesta di flusso di 0,5 L in 0,1 s e la pressione varia tra 120 e 200 bar, il volume del gas dell'accumulatore dovrebbe essere circa 1,2 volte il volume dell'olio da erogare. Si consiglia di contattare il produttore per indicare l'intervallo di temperatura e il tipo di olio effettivi, poiché anche la viscosità e il modulo di massa influiscono sulla risposta dinamica.

Installazione, ricarica e manutenzione in un cantiere edile

Le condizioni del sito sono difficili per qualsiasi componente idraulico. Sabbia, pioggia e vibrazioni possono danneggiare l'accumulatore se non è installato correttamente. Montare l'accumulatore a membrana con la valvola del gas rivolta verso l'alto e utilizzare una staffa che supporti il ​​corpo e non solo le filettature di collegamento. La linea tra accumulatore e blocco valvole dovrebbe essere la più corta possibile per evitare colpi d'ariete e affaticamento.

I controlli regolari della precarica dell'azoto rappresentano l'azione di manutenzione più importante. Un tipico accumulatore a membrana può perdere il 5% della sua precarica all'anno attraverso il diaframma, e anche più velocemente se la valvola del gas è contaminata. Un controllo mensile con un kit di ricarica adeguato rileverà una lenta perdita prima che l'accumulatore perda la sua funzione di accumulo di energia. Utilizzare solo azoto secco; l'ossigeno o l'aria compressa possono degradare l'elastomero e creare pericolo di incendio.

Modalità di errore comuni e come si presentano

Nella nostra esperienza di servizio, i guasti più comuni sono la rottura del diaframma, la perdita di azoto e la contaminazione interna. Il grafico ad anello riportato di seguito mostra una distribuzione tipica di un piccolo campione di accumulatori per gru restituiti per la riparazione.

La rottura del diaframma è solitamente causata da un'eccessiva pressione del gas, da una pressione del fluido molto bassa o da una superficie interna danneggiata. La perdita di azoto viene spesso rilevata come un movimento lento della barra o come una scarsa energia immagazzinata. Per mantenere l'accumulatore in buone condizioni, mantenere pulita la valvola del gas e utilizzare un tappo protetto quando non in uso. Quando è necessario regolare la precarica, utilizzare un kit di ricarica calibrato. Il nostro kit di ricarica CQJ è semplice da usare e include un manometro e un tubo flessibile per connessioni 5/8UNF.

Kit di ricarica CQJ per la regolazione della precarica dell'accumulatore Il kit di ricarica CQJ fornisce uno strumento compatto con manometro e tubo flessibile per connessioni 5/8UNF, consentendo una ricarica sicura, il controllo della pressione e la correzione della precarica dell'azoto dell'accumulatore. Visualizza il prodotto →

Perché la certificazione del produttore e la capacità produttiva sono importanti

Un accumulatore è un recipiente a pressione, quindi le qualifiche del produttore influiscono sulla sicurezza. In Cina, i recipienti a pressione sono regolamentati dalla legge sulla sicurezza delle attrezzature speciali. Il nostro possesso della licenza di produzione di recipienti a pressione di grado A2 significa che ogni accumulatore a membrana per l'uso con gru edili è progettato, saldato e testato secondo un sistema di qualità certificato. Il marchio CE fornisce la stessa sicurezza per le macchine esportate in Europa.

La capacità produttiva è anche una preoccupazione pratica per gli OEM di gru. Produciamo più di 100.000 accumulatori a membrana all'anno e disponiamo di un'officina di 5.000 metri quadrati. Questa scala supporta una consegna stabile e una qualità costante. Quando confronti i fornitori, chiedi di vedere la loro licenza per i recipienti a pressione, i certificati dei materiali e i registri dei test. Quindi visita la catena di montaggio se stai progettando un modello di gru di lunga durata.

Per concludere, parla con il nostro team di ingegneri del tuo specifico circuito di gru. Possiamo fornire un calcolo del dimensionamento, consigliare il materiale del diaframma adatto e fornire il kit di ricarica e la staffa corretti per l'assistenza sul campo. Contattaci con la pressione, il flusso e il ciclo di lavoro del sistema.

Domande frequenti

Quale pressione di precarica dovrebbe utilizzare un accumulatore a membrana in una gru?

Impostare la precarica dell'azoto al 60–90% della pressione di esercizio minima per l'accumulo di energia o all'80% della pressione media per lo smorzamento degli impulsi. Verificare sempre il valore con i valori di pressione e range di temperatura del circuito.

Con quale frequenza devo controllare la precarica di azoto?

Controllare ogni 3-6 mesi sulle gru che funzionano quotidianamente. Se il braccio si sposta o l'accumulatore sembra non avere alcun effetto, controllarlo immediatamente.

Un accumulatore a membrana può sostituire un accumulatore a pistone su una gru?

Sì, per la maggior parte dei circuiti ausiliari inferiori a 4 litri e pressioni inferiori a 200 bar. Per portate molto elevate o grandi volumi di olio, un accumulatore a pistone può essere più economico; per una risposta rapida e una separazione senza perdite, il tipo a diaframma è superiore.

Qual è la vita utile tipica di un diaframma?

Con la corretta precarica e olio pulito, un diaframma può durare 3–5 anni nel servizio quotidiano della gru. Il guasto prematuro è solitamente collegato a additivi dell'olio eccessivi, ad alta temperatura o incompatibili.

Come faccio a scegliere tra un accumulatore a sacca e uno a membrana?

Il tipo a diaframma è preferito per piccoli volumi e cicli rapidi. Il tipo a vescica è migliore per grandi volumi superiori a 4 litri. In una gru, entrambi possono condividere lo stesso principio di carica del gas; la scelta dipende dallo spazio e dalla richiesta di flusso.