蓄能器

蓄能器有兩種用途。①當(dāng)?shù)退龠\(yùn)動(dòng)時(shí)載荷需要的流量小于液壓泵流量，液壓泵多余的流量?jī)?chǔ)入蓄能器，當(dāng)載荷要求流量大于液壓泵流量時(shí)，液體從蓄能器放出來(lái)，以補(bǔ)液壓泵流量之不足。②當(dāng)停機(jī)但仍需維持一定壓力時(shí)，可以停止液壓泵而由蓄能器補(bǔ)償系統(tǒng)的泄漏，以保持系統(tǒng)的壓力。蓄能器也可用來(lái)吸收液壓泵的壓力脈動(dòng)或吸收系統(tǒng)中產(chǎn)生的液壓沖擊壓力。蓄能器中的壓力可以用壓縮氣體、重錘或彈簧來(lái)產(chǎn)生，相應(yīng)地蓄能器分為氣體式、重錘式和彈簧式。氣體式蓄能器中的氣體與液體直接接觸者，稱(chēng)為接觸式，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容量大，但液體中容易混入氣體，常用于水壓機(jī)上。氣體與液體不接觸的稱(chēng)為隔離式，常用皮囊和隔膜來(lái)隔離，皮囊體積變化量大，隔膜體積變化量小，常用于吸收壓力脈動(dòng)。重錘式容量較大，常用于軋機(jī)等系統(tǒng)中，供蓄能用。

蓄能器的種類(lèi)主要分為：彈簧式和充氣式。蓄能器的功用（1）短期大量供油（2）系統(tǒng)保壓3）應(yīng)急能源（4）緩和沖擊壓力（5）吸收脈動(dòng)壓力蓄能器的功能主要分為存儲(chǔ)能量、吸收液壓沖擊、消除脈動(dòng)和回收能量四大類(lèi)。

第一類(lèi)：存儲(chǔ)能量。這一類(lèi)功用在實(shí)際使用中又可細(xì)分為：①作輔助動(dòng)力源，減小裝機(jī)容量；②補(bǔ)償泄漏；③作熱膨脹補(bǔ)償；④作緊急動(dòng)力源；⑤構(gòu)成恒壓油源。

第二類(lèi)：吸收液壓沖擊。換向閥突然換向、執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)的突然停止都會(huì)在液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生壓力沖擊，使系統(tǒng)壓力在短時(shí)間內(nèi)快速升高，造成儀表、元件和密封裝置的損壞，并產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。為保證吸收效果，蓄能器應(yīng)設(shè)置在沖擊點(diǎn)附近，所以蓄能器一般裝設(shè)在控制閥或液壓缸等沖擊源之前，可以很好地吸收和緩沖液壓沖擊。

第三類(lèi)：消除脈動(dòng)、降低噪聲。對(duì)于采用柱塞泵且其柱塞數(shù)較少的液壓系統(tǒng)，泵流量周期變化使系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)。裝設(shè)蓄能器，可以大量吸收脈動(dòng)壓力和流量中的能量，在流量脈動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)。瞬時(shí)流量高于平均流量的部分油液被蓄能器吸收，低于平均流量部分由蓄能器補(bǔ)充，這就吸收了脈動(dòng)中的能量，降低了脈動(dòng)，減小了對(duì)敏感儀器和設(shè)備的損壞程茺。

第四類(lèi)：回收能量。用蓄能器回收能量是目研究較多的一個(gè)領(lǐng)域。能量回收可以提高能量利用率，是節(jié)能的一個(gè)重要途徑。蓄能器因?yàn)榭梢詴捍婺芰?，所以可以用?lái)回收多種功能、位置勢(shì)能。這方面的主要研究有：①回收車(chē)輛制動(dòng)能量；②回收工程機(jī)械動(dòng)臂機(jī)構(gòu)位能；③回收液壓挖掘機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)能量；④回收石油修井機(jī)及鉆機(jī)管下落重力勢(shì)能；⑤回收電梯下行重力勢(shì)能。

液壓油是不可壓縮液體，因此利用液壓油是無(wú)法蓄積壓力能的，必須依靠其他介質(zhì)來(lái)轉(zhuǎn)換、蓄積壓力能。例如，利用氣體（氮?dú)猓┑目蓧嚎s性質(zhì)研制的皮囊式充氣蓄能器就是一種蓄積液壓油的裝置。皮囊式蓄能器由油液部分和帶有氣密封件的氣體部分組成，位于皮囊周?chē)挠鸵号c油液回路接通。當(dāng)壓力升高時(shí)油液進(jìn)入蓄能器，氣體被壓縮，直到系統(tǒng)管路壓力不再上升；當(dāng)管路壓力下降時(shí)壓縮空氣膨脹，將油液壓入回路，從而減緩管路壓力的下降。

蓄能器按加載方式可分為

蓄能器彈簧式

它依靠壓縮彈簧把液壓系統(tǒng)中的過(guò)剩壓力能轉(zhuǎn)化為彈簧勢(shì)能存儲(chǔ)起來(lái)，需要時(shí)釋放出去。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。但是因?yàn)閺椈缮炜s量有限，而且彈簧的伸縮對(duì)壓力變化不敏感，消振功能差，所以只適合小容量、低壓系統(tǒng)（P≦1.0～1.2MPa），或者用作緩沖裝置。

蓄能器活塞式

它通過(guò)提升加載在密封活塞上的質(zhì)量塊把液壓系統(tǒng)中的壓力能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能積蓄起來(lái)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓力穩(wěn)定。缺點(diǎn)是安裝局限性大，只能垂直安裝；不易密封；質(zhì)量塊慣性大，不靈敏。這類(lèi)蓄能器僅供暫存能量用。

這兩種蓄能器因?yàn)槠渚窒扌砸呀?jīng)很少采用。但值得注意的是，有些研究部門(mén)從經(jīng)濟(jì)角度考慮在這兩種蓄能器的結(jié)構(gòu)上做一些改進(jìn)，在一定程度上克服了其缺點(diǎn)。比如國(guó)內(nèi)某廠(chǎng)采用改進(jìn)彈簧式蓄能器的結(jié)構(gòu)，加大彈簧外徑（大于液壓腔直徑）、限定彈簧行程（將彈簧最大載荷限定在許用極限載荷以?xún)?nèi)）的方法提高了蓄能器的工作壓力和容量，降低了成本。

蓄能器氣體式

它以波義爾定律（PVn=K=常數(shù)）為基礎(chǔ)，通過(guò)壓縮氣體完成能量轉(zhuǎn)化，使用時(shí)首先向蓄能器充入預(yù)定壓力的氣體。當(dāng)系統(tǒng)壓力超過(guò)蓄能器內(nèi)部壓力時(shí)，油液壓縮氣體，將油液中的壓力轉(zhuǎn)化為氣體內(nèi)能；當(dāng)系統(tǒng)壓力低于蓄能器內(nèi)部壓力時(shí)，蓄能器中的油在高壓氣體的作用下流向外部系統(tǒng)，釋放能量。選擇適當(dāng)?shù)某錃鈮毫κ沁@種蓄能器的關(guān)鍵。這類(lèi)蓄能器按結(jié)構(gòu)可分為管路消振器、氣液直接接觸式、活塞式、隔膜式、氣囊式等。

蓄能器的使用維修主要包括蓄能器的安裝維護(hù)、故障診斷與排除及修理等。蓄能器的安裝包括安裝前的檢查、安裝、充氮等。正確的安裝固定與充氣，是蓄能器正常運(yùn)行、發(fā)揮應(yīng)有作用的重要條件。參數(shù)的測(cè)量與各類(lèi)工具儀表的正確使用不可忽略。

蓄能器在使用過(guò)程中防泄漏，要定期對(duì)氣囊進(jìn)行氣密性檢查及其他方面的檢查。因此，日常檢查與維護(hù)保養(yǎng)不可少。日常檢查即用目視、聽(tīng)覺(jué)和手摸及儀表等簡(jiǎn)單的方法進(jìn)行外觀(guān)及狀態(tài)的檢查，檢查時(shí)既要檢查局部也要注意設(shè)備整體。在檢查中發(fā)現(xiàn)的異常情況，對(duì)妨礙蓄能器繼續(xù)工作的應(yīng)作應(yīng)急處理；對(duì)其他的則應(yīng)仔細(xì)心觀(guān)察并記錄，到定期維護(hù)時(shí)予以解決。一些損壞的零部件也需要及時(shí)更換。主動(dòng)維護(hù)是繼故障維修、預(yù)防維修、狀態(tài)維修后，國(guó)際上來(lái)提出的一種新的設(shè)備管理理論。它的定義是：對(duì)導(dǎo)致設(shè)備損壞的根源性參數(shù)進(jìn)行修復(fù)，從而有效地防止失效的發(fā)生，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。主動(dòng)維護(hù)是在設(shè)備磨損之前針對(duì)其根源問(wèn)題采取的措施，有效地控制磨損及失效的發(fā)生，從而大幅度地延長(zhǎng)修理周期。主動(dòng)維護(hù)不但為液壓設(shè)備與元件可造運(yùn)行提供保障，同時(shí)可大幅度降低維修成本。

蓄能器在液壓系統(tǒng)中屬于危險(xiǎn)部件，所以在操作過(guò)程中要特別注意安全。蓄能器故障診斷與排除，既包括蓄能器本身故障的診斷與排除，又涉及蓄能器所在液壓系統(tǒng)的故障診斷與排除，兩者之間相互交織。故障診斷的主要工作內(nèi)容有：①判定故障的性質(zhì)與嚴(yán)重程度。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀況，判斷是否存在故障，是什么性質(zhì)的問(wèn)題（壓力、速度、動(dòng)作還是其他），問(wèn)題的嚴(yán)重程度（正常、輕微故障、一般故障、還是嚴(yán)重故障）。②查找失效元件及失效位置。根據(jù)癥狀及相關(guān)信息，找出故障點(diǎn)，以便進(jìn)一步排除故障，這里主要弄清“問(wèn)題出在何處”。③進(jìn)一步查找引起故障的初始原因。如液壓油污染，元件可靠性低，環(huán)境因素不合要求等。這里主要弄清故障的外部原因。④機(jī)理分析。對(duì)故障的因果關(guān)系鏈進(jìn)行深入地分析與探討，弄清問(wèn)題產(chǎn)生的來(lái)龍去脈。⑤預(yù)測(cè)故障發(fā)展趨向。根據(jù)系統(tǒng)磨損劣化的現(xiàn)狀及速度、元件使用壽命的理論與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)蓄能器或液壓系統(tǒng)將來(lái)的狀況。分析、對(duì)比、統(tǒng)計(jì)、歸納與綜合，找出規(guī)律。

蓄能器充氣：蓄能器補(bǔ)充氮?dú)馔ǔＳ袃煞N方式：1，當(dāng)蓄能器使用壓力低于8MPa時(shí)可通過(guò)氮?dú)馄亢统涞ぞ邅?lái)補(bǔ)充氮?dú)?，將充氮工具一端與氮?dú)馄肯噙B，另一端與蓄能器相連，打開(kāi)氮?dú)馄块y門(mén)即可完成充氣。2，當(dāng)蓄能器使用壓力高于8MPa時(shí)，通過(guò)氮?dú)馄亢统涞ぞ咭褵o(wú)法完成充氣，在這種情況下可用充氮車(chē)，充工具，氮?dú)馄咳吲浜鲜褂脕?lái)給蓄能器補(bǔ)充氮?dú)?。首先用高壓軟管將氮?dú)馄亢统涞?chē)進(jìn)氣口連接起來(lái)，充氮車(chē)出氣口通過(guò)充氮工具與蓄能器進(jìn)氣口連接起來(lái)，在充氮車(chē)上設(shè)定好輸出壓力，然后打開(kāi)氮?dú)馄块y門(mén)，充氮車(chē)接上電源，打開(kāi)充氮車(chē)開(kāi)機(jī)旋鈕即可完成充氣。

蓄能器可分為重力加載式、彈簧加載式和氣體加載式三大類(lèi)。

油氣蓄能器重力加載式

重力加載式蓄能器利用重物的位能來(lái)儲(chǔ)存能量，是最古老的一種蓄能器。它能提供大容量、壓力恒定的液體，但尺寸龐大，反應(yīng)遲鈍。這種蓄能器只用于固定的重型液壓設(shè)備。

油氣蓄能器彈簧加載式

彈簧加載式蓄能器利用彈簧的壓縮能來(lái)儲(chǔ)存能量，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，反應(yīng)較重力式靈敏，但其容積較小，一般用于小容量、低壓系統(tǒng)。

油氣蓄能器氣體加載式

重力及彈簧式蓄能器在應(yīng)用上都有局限性，這兩種蓄能器已很少使用，大量使用的是氣體加載式蓄能器。

氣體加載式蓄能器的工作原理建立在波義耳定律的基礎(chǔ)上。使用時(shí)首先向蓄能器充入預(yù)定壓力的空氣或氮?dú)?，?dāng)外部系統(tǒng)的壓力超過(guò)蓄能器的壓力時(shí)，油液壓縮氣體充入蓄能器，當(dāng)外部系統(tǒng)的壓力低于蓄能器的壓力時(shí)，蓄能器中的油在壓縮氣體的作用下流向外部系統(tǒng)。氣體加載式蓄能器又分為非隔離式、氣囊式、隔膜式、活塞式等幾種。

非隔離式蓄能器的氣體與液體直接接觸，蓄能器中分為油相和氣相。這種蓄能器容量大、反應(yīng)靈敏，缺點(diǎn)是氣體易被油液所吸收，氣體消耗量較大，元件易氣蝕損壞。這種蓄能器已很少使用。

氣囊式蓄能器由耐壓殼體、彈性氣囊、充氣閥、提升閥、油口等組成。提升閥的作用是防止油液排盡后氣囊擠出容器之外。設(shè)計(jì)允許的最大壓力比為4:1(最大壓力比為最高工作壓力與預(yù)充氣壓力之比)。氣囊式蓄能器容積較大，反應(yīng)靈敏，不易漏氣，沒(méi)有油氣混雜的可能。氣囊式蓄能器的最佳放置方式是豎直放置，充氣閥在上方，也可以水平放置，但一定要注意選擇適當(dāng)?shù)某錃鈮毫Σ⑶蚁拗谱畲笈乓毫髁俊?

隔膜式蓄能器有兩個(gè)半球形殼體，兩個(gè)半球之間夾著一個(gè)橡膠薄膜，將油和氣分開(kāi)，其最大壓力比為8~10:1。隔膜式蓄能器的重量和容積比最小，反應(yīng)靈敏；缺點(diǎn)是容積小。

活塞式蓄能器利用浮動(dòng)自由活塞將氣相和液相隔開(kāi)?；钊屯矤钚钅芷鲀?nèi)壁之間有密封,其所推薦的壓力比為4:1，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)，但由于活塞慣性大有密封摩擦阻力等原因，反應(yīng)靈敏性差，氣體和液體有相混的可能性?；钊叫钅芷鞯淖罴逊胖梅绞绞秦Q直放置，也可以水平放置，但一定要注意保持油液清潔，因?yàn)檫^(guò)臟的油液會(huì)損壞活塞密封。

氣囊式蓄能器主要應(yīng)用于當(dāng)作輔助動(dòng)力來(lái)源、當(dāng)作漏泄補(bǔ)償器、當(dāng)作液壓減震器。

1、當(dāng)做輔助動(dòng)力來(lái)源

是蓄能器最常見(jiàn)的應(yīng)用之一。在這個(gè)應(yīng)用中，蓄能器的目的是存儲(chǔ)在工作期間所發(fā)表的油循環(huán)泵。蓄能器然后釋放因需求而儲(chǔ)存的石油，以完成循環(huán)，從而作為輔助動(dòng)力源協(xié)助泵服務(wù)。在這樣的循環(huán)過(guò)程中，蓄能器的應(yīng)用導(dǎo)致了泵容量的減小。

在此應(yīng)用中，一個(gè)四通閥配合使用蓄電池。當(dāng)四通閥手動(dòng)驅(qū)動(dòng)，從到蓄能器到空著的氣缸。這一直循環(huán)到了活塞的運(yùn)作結(jié)束。當(dāng)氣缸在一個(gè)完全伸展位臵時(shí)，蓄能泵為其充電。在四通閥，液壓激活收回的氣缸，油流量蓄能泵和氣缸迅速收回。這是蓄能器輔助動(dòng)力源的運(yùn)作過(guò)程。

2、當(dāng)作漏泄補(bǔ)償器

蓄能器充當(dāng)一個(gè)補(bǔ)償器是在由于內(nèi)部或外泄漏而補(bǔ)償損失，可能發(fā)生在一個(gè)延長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，是當(dāng)系統(tǒng)被加壓，而不是運(yùn)作的時(shí)候。蓄能泵為系統(tǒng)和蓄能器充電直到上的最大壓力被施加到蓄能開(kāi)關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)不工作時(shí)，它需要保持必要的壓力設(shè)定值，完成該蓄電池供應(yīng)漏油在一段長(zhǎng)時(shí)間的系統(tǒng)。最后，當(dāng)系統(tǒng)壓力低于設(shè)定的最低要求的壓力下降，泵啟動(dòng)，自動(dòng)充電系統(tǒng)。這樣可以節(jié)省電力和降低了系統(tǒng)的散熱。

3、蓄能器作為液壓減震器

液壓減震器蓄能器的最重要的工業(yè)應(yīng)用之一是吸收液壓沖擊壓力 和脈動(dòng)壓力。

液壓沖擊（通常被稱(chēng)為水錘）是由突然暫?；蛞簤汗艿涝谙鄬?duì)較高的液體流動(dòng)速度減慢而引起的。這種液壓沖擊會(huì)造成在迅速關(guān)閉閥門(mén)的位臵時(shí)的壓縮波。這波傳播沿整個(gè)管道長(zhǎng)度，直到其能量完全由摩擦消退。由此產(chǎn)生的高壓力脈動(dòng)或高壓力波動(dòng)，最終可能損壞液壓元件。蓄能器安裝在靠近迅速關(guān)閉閥門(mén)的地方。 2100433B

氣囊式蓄能器主要由殼體、皮囊、充氣閥和進(jìn)油閥組成。氣囊式蓄能器的典型特征是在鋼殼內(nèi)有一個(gè)非折疊的、柔性的橡膠皮囊。皮囊的開(kāi)口端連接在鋼殼充氣側(cè)的氣閥上。提升閥在彈簧的作用下保持常開(kāi)狀態(tài)，用以調(diào)節(jié)通過(guò)充油口的油液流量。氣囊式蓄能器的頂部或底部組件是可維修的，從而可以提供最佳的靈活性。