어큐뮬레이터

오늘은 어큐뮬레이터에 관해서 알아보도록 하자.
어큐뮬레이터는 중력, 기계적 스프링, 혹은 압축기체를 수단으로 위치에너지를 저장하는 장치이다. 어큐뮬레이터에 저장된 위치에너지는 시스템이 필요로 하는 수준의 유용한 일을 할 수 있는 신속한 보조유압원이다.
유압시스템에 이용되는 어큐뮬레이터에는 다음과 같은 세 가지의 기본형태가 있다.
1. 중량형
2. 스프링형
3. 기체형
먼저, 중량형 어큐뮬레이터에 관해 알아보자. 
중량형 어큐뮬레이터는 역사적으로 가장 오래된 것이다. 이형태는 수직으로, 두꺼운 벽의 강철 실린더로 구성되어 있으며, 누설을 방지하기 위하여 패킹이 되어있는 피스톤이 실린더와 결합하여 있다. 무거운 물건이 피스톤 윗부분에 놓여있고, 그 중력 힘으로 인하여 어큐뮬레이터에 위치에너지가 생성된다. 이러한 형태의 어큐뮬레이터는 출력 부피 유량의 크기와 관계없이 전체 출력부피에 걸쳐 일정한 압력을 생성한다. 다른 형태의 어큐뮬레이터에서는 유체 출력압력이 어큐뮬레이터의 출력부피의 함수로 감소한다. 이러한 어큐뮬레이터의 주요한 단점은 크기가 상당히 크고 무겁다. 따라서 이동장비에는 부적합하다.

 

이번에는 스프링 형 어큐뮬레이터에 대해 알아보자.
스프링형 어큐뮬레이터는 피스톤 조립 시 스프링 부하 상태에 있는 것을 제외하고는 중량 부하 형과 유사하다. 스프링은 피스톤에 작용하는 에너지 원이며, 유체를 유압시스템으로 밀어 넣는다. 이러한 형태의 어큐뮬레이터에 의해 생성되는 압력은 스프링의 치수와 조립 시 스프링 부하 크기에 의존한다. 더욱이 유체에 가해지는 압력이 일정하지 않다. 스프링 부하 형 어큐뮬레이터는 보통 낮은 압력으로 비교적 작은 양의 오일을 공급한다. 따라서, 고압력, 부피가 큰 시스템에 사용하려면 무겁고 커지게 된다. 이러한 형태의 어큐뮬레이터는 고주파수의 사이클이 요구되는 용도에 사용되어서는 안 된다. 그 이유는 스프링 피로로 인하여 무 작동의 어큐뮬레이터가 될 수 있기 때문이다.

 

 

이번에는 기체형 어큐뮬레이터를 알아보자.
기체형 어큐뮬레이터는 중량형과 스프링형보다 더 실용적이다. 기체형은 등온공정에서 기체압력이 부피에 반비례하는 보일법칙에 따라 작동한다. 따라서 예를 들면 압력이 두배가 된다면 어큐뮬레이터의 기체 부피는 반이 된다. 기체 압축성은 위치에너지의 저장을 의미한다. 예로써, 작동기가 부하를 급히 가동할 때, 시스템 압력의 감소로 인하여 기체가 팽창하면 위치에너지가 오일을 어큐뮬레이터 밖으로 밀어낸다. 어큐뮬레이터에 사용되는 기체는 질소인데, 그 이유는 공기와 달리 습기를 포함하지 않기 때문이다. 기체형 어큐뮬레이터는 크게 두 가지 종류로 구분된다. 
1. 비분리 형
2. 분리형
이 부분은 다음 글에서 자세히 다루도록 하겠다.

 

2022.10.02 - [유체역학] - 기체형 어큐뮬레이터

기체형 어큐뮬레이터

2022.09.28 - [유체역학] - 유압시스템의 문제해결