Cos'è un accumulatore a membrana?

La struttura interna di un accumulatore a membrana è costituita da un guscio in acciaio diviso in due camere stagne da una membrana in gomma. A differenza di un accumulatore a sacca, il diaframma è incollato o bloccato su tutta la sua circonferenza, conferendo all'unità un volume morto inferiore e un tempo di risposta più rapido per le applicazioni a flusso ridotto.

Un accumulatore a membrana è raramente l'unico motivo per cui una macchina funziona, ma la sua assenza è solitamente la ragione per cui funziona male. Nei circuiti con piccoli serbatoi, domanda intermittente o controllo sensibile della pressione, un gruppo di accumulatori svolge cinque compiti pratici:

• Risparmio di potenza motrice — fornisce il flusso di picco in modo che la pompa possa essere dimensionata per la domanda media anziché per il picco più elevato.
• Accumulo di energia — mantiene il fluido pressurizzato pronto per essere rilasciato nel momento in cui il circuito lo richiede.
• Smorzamento degli shock di pressione — assorbe gli shock idraulici derivanti dalla commutazione della valvola o da improvvisi cambiamenti di carico.
• Riduzione della pulsazione della pressione della pompa — attenua l'ondulazione prodotta dalle pompe a pistoni e ad ingranaggi.
• Mantenimento di una pressione costante — compensa le perdite o l'espansione termica tra i cicli della pompa.

I costruttori di macchine che aggiungono un'unità di accumulo dell'energia idraulica al circuito in genere riscontrano una maggiore durata dei componenti, un funzionamento più silenzioso e costi di manutenzione inferiori, poiché la pompa e le guarnizioni non sono più soggette a pulsazioni costanti e carichi d'urto.

La scelta tra i tipi di accumulatori dipende dal volume, dalla portata e dalla frequenza con cui è necessario ricaricare il lato del gas. La tabella seguente mette a confronto i tre design più comuni utilizzati nelle applicazioni di accumulatori idraulici industriali.

Gli accumulatori a membrana saldata utilizzano un involucro stampato in acciaio e sono identificati tramite un codice modello strutturato. Comprendere ogni segmento aiuta quando si specifica una camera d'aria di ricambio o si ordina un kit di riparazione dell'accumulatore corrispondente.

Gli accumulatori a membrana piccola sono costruiti con rapporti di compressione di 4:1 o 8:1 a seconda del volume nominale, con la connessione lato liquido che varia da G1/2 fino a G3/4 man mano che il serbatoio cresce. Di seguito è riportato un esempio della gamma disponibile.

Ogni dimensione può essere abbinata a un materiale della membrana diverso per adattarsi al fluido da trattare: NBR per olio minerale generico, HNBR per una maggiore resistenza alla temperatura, IIR per fluidi a base di esteri fosforici o ECO per un equilibrio tra resistenza a olio e ozono.

Il corretto dimensionamento di un accumulatore evita due errori comuni: un’unità sottodimensionata che non può coprire i picchi di domanda e un’unità sovradimensionata che aumenta i costi senza ulteriori vantaggi. Tre domande restringono rapidamente la selezione.

• Qual è il divario del flusso di picco? Confronta la potenza costante della pompa con la domanda di picco momentanea del circuito: la differenza imposta il volume minimo utilizzabile.
• Qual è il range di pressione di esercizio? Per ottenere prestazioni stabili, la precarica del gas dovrebbe trovarsi a circa il 90% della pressione minima del sistema.
• Quale fluido e quale temperatura vedrà il diaframma? La compatibilità del fluido determina se NBR, HNBR, IIR o ECO è il codice materiale corretto del diaframma.

Un accumulatore a membrana è affidabile tanto quanto i suoi accessori di supporto. Un dispositivo di ricarica dell'azoto o un kit di ricarica dell'accumulatore viene utilizzato per impostare la pressione di precarica iniziale del gas e per ripristinarla durante la manutenzione programmata, poiché la pressione del gas diminuisce naturalmente una piccola percentuale all'anno a causa della permeazione della membrana.

• Kit per la ricarica dell'azoto — si collega alla valvola gas per riempire, controllare e rilasciare azoto in tutta sicurezza senza rimuovere l'accumulatore dal circuito.
• Sostituzione della camera d'aria/membrana dell'accumulatore — un capo soggetto ad usura che deve essere ispezionato durante la manutenzione ordinaria e sostituito quando l'elasticità diminuisce.
• Valvola di sicurezza dell'accumulatore — protegge il serbatoio e il circuito dalla sovrapressurizzazione oltre la pressione di esercizio nominale.
• Staffa di montaggio dell'accumulatore — protegge l'imbarcazione dalle vibrazioni, prolungando la durata a fatica del diaframma e del guscio.

Poiché un accumulatore a membrana è un recipiente a pressione, deve essere prodotto secondo gli standard di sicurezza riconosciuti anziché secondo le pratiche generali di fabbricazione. La produzione affidabile include una licenza di produzione di attrezzature speciali per recipienti a pressione, certificazione CE UE e tracciabilità dei materiali dalla bobina di acciaio grezzo fino al guscio finito e testato idrostaticamente. Un fornitore di accumulatori certificato CE fornirà inoltre la documentazione sul rapporto di compressione, sulla pressione di esercizio consentita e sul materiale della membrana per ogni lotto, il che semplifica l'approvazione quando l'unità viene integrata nei macchinari per l'esportazione.