1. ما هو المُجمِّع؟
المُراكم الهيدروليكي هو جهاز لتخزين الطاقة. في المُراكم، تُخزن الطاقة على شكل غاز مضغوط، أو زنبرك مضغوط، أو حمل مرفوع، وتُطبق قوة على سائل غير قابل للانضغاط نسبيًا.
تُعدّ المراكم مفيدة للغاية في أنظمة الطاقة الهيدروليكية، حيث تُستخدم لتخزين الطاقة والتخلص من النبضات. ويمكن استخدامها في الأنظمة الهيدروليكية لتقليل حجم مضخة السوائل عن طريق تزويدها بالسائل، وذلك بتخزين الطاقة فيها خلال فترات انخفاض الطلب. كما تعمل المراكم على إبطاء وامتصاص التقلبات والنبضات، وتخفيف الصدمات وتقليل الاهتزازات الناتجة عن بدء أو إيقاف تشغيل أسطوانة الطاقة في الدائرة الهيدروليكية بشكل مفاجئ. وعندما يتأثر السائل بارتفاع وانخفاض درجة الحرارة، يمكن استخدام المراكم لتثبيت تغيرات الضغط في النظام الهيدروليكي. كما يمكنها ضخ السوائل المضغوطة، مثل الشحوم والزيوت.

في الوقت الحالي، تُعدّ المراكم الهوائية الهيدروليكية الأكثر استخداماً. وتشبه وظيفة الغاز فيها وظيفة زنبرك التخميد، حيث يعمل مع السائل؛ ويتم فصل الغاز بواسطة مكبس أو غشاء رقيق أو كيس هوائي.

2. مبدأ عمل البطارية

تحت تأثير الضغط، يكون تغير حجم السائل (في ظل درجة حرارة ثابتة) صغيرًا جدًا، لذلك إذا لم يكن هناك مصدر طاقة (أي، إضافة سائل عالي الضغط)، فإن ضغط السائل سينخفض ​​بسرعة.

تتمتع الغازات بمرونة عالية، نظرًا لكونها قابلة للانضغاط، ففي حالة حدوث تغير كبير في الحجم، قد تحافظ على ضغط مرتفع نسبيًا. لذلك، عندما يقوم المُراكم بتزويد الزيت الهيدروليكي للنظام، يستطيع الغاز ذو الضغط العالي الحفاظ على ضغط الزيت الهيدروليكي حتى مع انخفاض حجم السائل، مما يؤدي إلى فقدان الزيت الهيدروليكي لضغطه بسرعة.

أما بالنسبة للنيتروجين، فالسبب الرئيسي هو استقراره في الطبيعة وعدم تأثره بالأكسدة أو الاختزال. وهذا يُعدّ ميزةً رائعةً للحفاظ على أداء الزيت الهيدروليكي، ولن يتسبب في تلفه نتيجةً للأكسدة أو الاختزال.

النيتروجين هو ضغط الشحن المسبق، وهو موجود في كيس الهواء الخاص بالمراكم، ومنفصل عن الزيت الهيدروليكي. عند ملء المركم بالزيت الهيدروليكي، وبسبب ضغط كيس هواء النيتروجين على الزيت الهيدروليكي، أي أن ضغط الزيت الهيدروليكي يساوي ضغط النيتروجين، يندفع الزيت الهيدروليكي إلى الداخل، فينضغط كيس هواء النيتروجين، ويزداد ضغط النيتروجين. ويستمر ضغط الزيت في الارتفاع حتى يصل الزيت الهيدروليكي إلى الضغط المطلوب.

يتمثل دور المُراكم في توفير ضغط معين من الزيت الهيدروليكي، والذي يتم إنتاجه بواسطة قوة النيتروجين!

3. الوظيفة الرئيسية للمراكم

1. لإمداد الطاقة الاحتياطي
تعمل مشغلات بعض الأنظمة الهيدروليكية بشكل متقطع، ويكون إجمالي وقت التشغيل قصيرًا جدًا. في حين أن مشغلات بعض الأنظمة الهيدروليكية الأخرى لا تعمل بشكل متقطع، إلا أن سرعاتها تتفاوت بشكل كبير خلال دورة التشغيل (أو خلال شوط واحد). بعد تركيب المُراكم في هذا النظام، يمكن استخدام مضخة ذات قدرة أقل لتقليل قدرة المحرك الرئيسي، مما يجعل النظام الهيدروليكي بأكمله صغير الحجم وخفيف الوزن وغير مكلف.

2. كمصدر طاقة احتياطي
في بعض الأنظمة، عند تعطل المضخة أو انقطاع التيار الكهربائي (انقطاع إمداد الزيت إلى المشغل فجأة)، يجب أن يستمر المشغل في أداء وظائفه. على سبيل المثال، ولأسباب تتعلق بالسلامة، يجب سحب قضيب مكبس الأسطوانة الهيدروليكية إلى داخلها. في هذه الحالة، يلزم وجود مُراكم ذي سعة مناسبة كمصدر طاقة احتياطي.

3. تعويض التسريب والحفاظ على ضغط ثابت
بالنسبة للأنظمة التي لا يعمل فيها المشغل لفترة طويلة، ولكن للحفاظ على ضغط ثابت، يمكن استخدام مُجمِّع للتعويض عن التسرب، بحيث يكون الضغط ثابتًا.

4. امتصاص الصدمات الهيدروليكية
نتيجةً للتغير المفاجئ في اتجاه صمام العكس، أو التوقف المفاجئ للمضخة الهيدروليكية، أو التوقف المفاجئ لحركة المشغل، أو حتى الحاجة إلى كبح المشغل بشكل طارئ، يتغير تدفق السائل في الأنابيب بشكل حاد، مما يؤدي إلى ضغط صدمي (ارتطام الزيت). على الرغم من وجود صمام أمان في النظام، إلا أنه لا مفر من حدوث ارتفاع مفاجئ في الضغط. غالبًا ما يتسبب هذا الضغط الصدمي في أعطال أو حتى تلف الأجهزة والمكونات وأجهزة منع التسرب في النظام، أو تمزق الأنابيب، كما يتسبب في اهتزازات واضحة في النظام. في حال تركيب مُراكم قبل مصدر الصدمة (صمام التحكم أو الأسطوانة الهيدروليكية)، يمكن امتصاص الصدمة وتخفيفها.

5. امتصاص النبضات وتقليل الضوضاء
سيؤدي التدفق النبضي للمضخة إلى نبضات في الضغط، مما يتسبب في عدم انتظام سرعة حركة المشغل، وبالتالي حدوث اهتزازات وضوضاء. لذا، يُنصح بتوصيل مُجمِّع قصور ذاتي صغير وحساس بالتوازي مع مخرج المضخة لامتصاص نبضات التدفق والضغط وتقليل الضوضاء.