Acumuladores de fole metálico
Componentes de armazenamento de energia para controle preciso de fluidos em sistemas hidráulicos e pneumáticos nos setores automotivo e industrial
Um acumulador de fole metálico de precisão é um dispositivo de armazenamento de energia e regulação dinâmica de alta precisão que utiliza um fole metálico como seu elemento central de isolamento. É amplamente utilizado em sistemas hidráulicos e pneumáticos que exigem resposta de alta frequência, vazamento extremamente baixo e ambientes operacionais limpos.
Sua precisão se reflete na exatidão da fabricação, capacidade de resposta dinâmica, confiabilidade da vedação e controle de volume altamente estável. Em comparação com os acumuladores tradicionais do tipo pistão ou diafragma, os acumuladores de fole metálico são mais adequados para aplicações com requisitos exigentes de confiabilidade e precisão.
O acumulador de fole metálico de precisão é centrado no conjunto do fole metálico e consiste em uma tampa de alta pressão, fole metálico, tampa de insuflação, porta de fluido (ou gás), válvula de insuflação e outros componentes funcionais. Seu princípio de operação depende da deformação flexível do fole metálico para obter o isolamento do gás do meio e a conversão eficiente de energia.
- Tampa terminal de óleo
- Anel de retenção
- Anel de vedação
- Câmara de óleo
- Anel guia
- Tampa de vedação
- Cilindro
- Câmara de gás
- Fole
- Tampa terminal
- Tampa de vedação de gás
- Tampa de óleo
- Manga de suporte
- Fole
- Câmara de óleo
- Tampa de vedação
- Cilindro
- Anel guia
- Câmara de gás
- Tampa de vedação de gás
-
Armazenamento de energia
Quando a pressão do sistema excede a pressão de gás predefinida do acumulador, o meio empurra o fole para comprimir o gás interno. À medida que o volume diminui, a pressão do gás aumenta (seguindo a Lei de Boyle), convertendo a energia do sistema em energia potencial do gás armazenado. -
Liberação de energia
Quando a pressão do sistema cai abaixo da pressão interna do gás do acumulador, o fole se expande sob a pressão do gás, empurrando o meio de volta para o sistema e liberando a energia armazenada. -
Precisão
O deslocamento de expansão do fole está linearmente relacionado à mudança de pressão (linearidade ≤ 0,5%), permitindo um controle altamente preciso da variação de volume. Como não há componentes de atrito (o fole é rigidamente conectado às tampas das extremidades, sem peças deslizantes), o atraso de resposta é ≤ 5 ms, tornando-o adequado para absorver pulsações de alta frequência, como flutuações de pressão de 10 a 100 Hz.
A curva PV (curva pressão-volume) de um acumulador é uma representação gráfica que descreve a variação no volume interno do fluido V à medida que a pressão do sistema P varia. É normalmente utilizada para analisar e compreender o desempenho do acumulador, especialmente o seu comportamento dinâmico durante o armazenamento e liberação de energia.
- Pressão de pré-carga (P0): Pressão do gás dentro do acumulador quando não há pressão no lado do óleo/fluido.
- Pressão de trabalho (P1): Pressão operacional máxima que o acumulador pode atingir em condições normais de trabalho.
- Pressão de projeto (P2): Pressão máxima que o acumulador foi projetado estruturalmente para suportar.
- Volume efetivo (V0): Volume da câmara de gás do acumulador em condição pré-carregada.
- Temperatura de trabalho: −40 °C a 120 °C
- Pressão de ruptura: ≥ 80 MPa
| Características | Acumulador de fole metálico de precisão | Acumulador do tipo pistão | Acumulador do tipo diafragma |
| Taxa de vazamento | ≤ 1 × 10⁻⁹ Pa·m³/s | Mais alta (possível desgaste dos pares de atrito) | Mais baixa (mas o envelhecimento da borracha pode causar vazamentos) |
| Tempo de resposta | ≤5ms | ≥50ms | ≤20ms |
| Linearidade do volume | ≤0.5% | ≥2% | ≤1% |
| Limpeza | Sem contaminação por partículas (estrutura de fole metálico) | Possível geração de partículas metálicas | Possível geração de partículas de borracha |
| Vida útil (ciclos) | ≥ 1,000,000 | ≥ 500,000 | ≥ 300,000 |
| Pressão aplicável | 0.5–31.5 MPa (modelos de alta pressão até 70 MPa) | 0.5-31.5 MPa | 0.5-25 MPa |
A alta precisão, limpeza excepcional e características de resposta rápida dos acumuladores de fole metálico de precisão tornam-nos a solução preferida nos seguintes campos:
- Fabricação de semicondutores e eletrônicos
Utilizados em sistemas de acionamento hidráulico de máquinas de litografia de wafer e equipamentos de implantação de íons para absorver pulsações de pressão de alta frequência (evitando desvios na precisão do processamento do wafer). Com vazamento zero e sem contaminação por partículas, eles atendem aos requisitos de ultra limpeza, como ambientes de sala limpa Classe 10. - Máquinas-ferramentas de precisão e robótica
Em sistemas de equilíbrio hidráulico do eixo, eles compensam flutuações instantâneas de pressão (como mudanças de carga durante o corte em alta velocidade), garantindo a estabilidade da velocidade do eixo (flutuação ≤ ±1 rpm). Em acionamentos colaborativos de robôs, eles fornecem compensação instantânea de energia, reduzindo o consumo de energia do servomotor. - Equipamentos médicos
Nos atuadores hidráulicos de robôs cirúrgicos (como acionamentos de instrumentos laparoscópicos), o controle preciso do volume permite uma precisão de movimento na ordem de milímetros. Nos circuitos hidráulicos de equipamentos de hemodiálise, a ausência de componentes de borracha evita riscos de contaminação do sangue. - Aeroespacial e defesa
Nos atuadores hidráulicos de controle de atitude de satélites, os foles de titânio leves e de alta confiabilidade permitem uma operação estável entre −50 °C e 150 °C, armazenando e liberando energia para apoiar o ajuste de atitude. Nos sistemas de orientação de mísseis, eles absorvem os choques de pressão causados pela vibração do motor, garantindo a precisão do controle.
Capacidade de produção
- Equipada com 3 linhas de produção automatizadas
- Capacidade mensal planejada: 100.000 unidades
- Os principais equipamentos incluem: máquinas de formação de foles, máquinas de soldagem a vácuo por feixe de elétrons, máquinas de soldagem a plasma por microfeixe, equipamentos de detecção de falhas por ultrassom, sistemas de detecção de vazamentos de hélio, sistemas de teste PV online e soldadores de vedação por inversor de média frequência.
Requisitos de sala limpa para a produção de acumuladores
- Nível de limpeza: sala limpa de classe 1.000.000
- Temperatura e umidade: temperatura de 18 a 28 °C, umidade de 45 a 65%
- Taxa de renovação do ar: Não inferior a 12 renovações de ar por hora
- Limpeza do óleo hidráulico: Teste de limpeza NAS aplicado, o óleo hidráulico injetado deve atender ao nível ≤ NAS 8
- Limpeza interna: Método gravimétrico aplicado antes do enchimento com óleo; a contaminação interna deve ser ≤ 4 mg
Soldagem por feixe de plasma
Teste de estanqueidade ao ar
Teste de desempenho fotovoltaico
Detecção de falhas por ultrassom