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蓄能器结构与原理

来源:亚升液压蓄能器技术中心   发布时间:2020-10-08 10:41:52   浏览次数:944

    蓄能器是液压、气动系统中的一种能量储蓄装置。它在适当的时机将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来,当系统需要时,又将压缩能或位能转变为液压或气压等能而释放出来,重新补供给系统。当系统瞬间压力增大时,它可以吸收这部分的能量,保证整个系统压力正常。
      原理:液压油是不可压缩液体,因此利用液压油是无法蓄积压力能的,必须依靠其他介质来转换、蓄积压力能。例如利用气体(氮气)的可压缩性质研制的皮囊式充气蓄能器就是一种蓄积液压油的装置。皮囊式蓄能器由油液部分和带有气密封件的气体部分组成,位于皮囊周围的油液与油液回路接通。当压力升高时油液进入蓄能器,气体被压缩,系统管路压力不再上升;当管路压力下降时压缩空气膨胀,将油液压入回路,从而减缓管路压力的下降。
分类:蓄能器按加载方式可分为弹簧式、重锤式和气体式。
弹簧式:它依靠压缩弹簧把液压系统中的过剩压力能转化为弹簧势能存储起来,需要时释放出去。其结构简单,成本较低。但是因为弹簧伸缩量有限,而且弹簧的伸缩对压力变化不敏感,消振功能差,所以只适合小容量、低压系统(P≦1.0~1.2MPa),或者用作缓冲装置。
      重锤式:它通过提升加载在密封活塞上的质量块把液压系统中的压力能转化为重力势能积蓄起来。其结构简单、压力稳定。缺点是安装局限性大,只能垂直安装;不易密封;质量块惯性大,不灵敏。这类蓄能器仅供暂存能量用。
这两种蓄能器因为其局限性已经很少采用。
气体式:它以波义尔定律(PVn=K=常数)为基础,通过压缩气体完成能量转化,使用时首先向蓄能器充入预定压力的气体。当系统压力超过蓄能器内部压力时,油液压缩气体,将油液中的压力转化为气体内能;当系统压力低于蓄能器内部压力时,蓄能器中的油在高压气体的作用下流向外部系统,释放能量。选择适当的充气压力是这种蓄能器的关键。这类蓄能器按结构可分为管路消振器、气液直接接触式、活塞式、隔膜式、气囊式等。
用途:蓄能器有两种用途:①当低速运动时载荷需要的流量小于液压泵流量,液压泵多余的流量储入蓄能器,当载荷要求流量大于液压泵流量时,液体从蓄能器放出来,以补液压泵流量之不足。②当停机但仍需维持一定压力时,可以停止液压泵而由蓄能器补偿系统的泄漏,以保持系统的压力。
     蓄能器也可用来吸收液压泵的压力脉动或吸收系统中产生的液压冲击压力。蓄能器中的压力可以用压缩气体、重锤或弹簧来产生,相应地蓄能器分为气体式、重锤式和弹簧式。气体式蓄能器中的气体与液体直接接触者,称为接触式,其结构简单,容量大,但液体中容易混入气体,常用于水压机上。气体与液体不接触的称为隔离式,常用皮囊和隔膜来隔离,皮囊体积变化量大,隔膜体积变化量小,常用于吸收压力脉动。重锤式容量较大,常用于轧机等系统中,供蓄能用。
分类功用:蓄能器的种类主要分为:弹簧式和充气式。
     蓄能器的功用:(1)短期大量供油;(2)系统保压;(3)应急能源;(4)缓和冲击压力;(5)吸收脉动压力
     蓄能器的功能主要分为存储能量、吸收液压冲击、消除脉动和回收能量四大类。
     第一类:存储能量。这一类功用在实际使用中又可细分为:①作辅助动力源,减小装机容量;②补偿泄漏;③作热膨胀补偿;④作紧急动力源;⑤构成恒压油源。
     第二类:吸收液压冲击。换向阀突然换向、执行元件运动的突然停止都会在液压系统中产生压力冲击,使系统压力在短时间内快速升高,造成仪表、元件和密封装置的损坏,并产生振动和噪声。为保证吸收效果,蓄能器应设置在冲击点附近,所以蓄能器一般装设在控制阀或液压缸等冲击源之前,可以很好地吸收和缓冲液压冲击。
     第三类:消除脉动、降低噪声。对于采用柱塞泵且其柱塞数较少的液压系统,泵流量周期变化使系统产生振动。装设蓄能器,可以大量吸收脉动压力和流量中的能量,在流量脉动的一个周期内。瞬时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补充,这就吸收了脉动中的能量,降低了脉动,减小了对敏感仪器和设备的损坏程茺。第四类:回收能量。用蓄能器回收能量是目前研究较多的一个领域。能量回收可以提高能量利用率,是节能的一个重要途径。蓄能器因为可以暂存能量,所以可以用来回收多种功能、位置势能。这方面的主要研究有:①回收车辆制动能量;②回收工程机械动臂机构位能;③回收液压挖掘机转台制动能量;④回收石油修井机及钻机管下落重力势能;⑤回收电梯下行重力势能。

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