蓄能器的类型及综合使用论述

任建英 张煜

（江西铜业加工事业部，江西 南昌 330096）

1 蓄能器的类型

蓄能器是液压系统中的一种能量储存装置，在液压系统中起着非常关键的作用，蓄能器根据蓄能方式的不同可以分为重力加载式、弹簧加载式和气体加载式三大类。

重力加载式蓄能器是利用重物的垂直位置变化来储存释放液压能，这种蓄能器产生压力的大小取决于重物及柱塞面积的大小，它能提供大容量、压力恒定的液体，缺点是体积庞大，反应不灵敏，这种蓄能器主要使用在有固定的大型重型液压设备，也是最原始的一种蓄能器。

弹簧式蓄能器是是利用安装在蓄能器内部的弹簧储存释放能量，弹簧在压缩中储存能量，在伸长过程把能量逐步释放出来，弹簧式蓄能器的优点是结构简单，体积小，反应很灵敏，缺点是由于弹簧限制，只能用于小型、低压的液压系统中。

气体加载式蓄能器的工作原理建立在波义尔定律基础上。使用时首先向蓄能器充入预定压力的气体或氮气，当系统压力超过蓄能器内部气体压力时，油液压缩气体，这样气体被压缩，把能量储存起来，当系统压力低于蓄能器内部压力时，蓄能器中的介质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。气体加载式蓄能器按结构又可分为隔膜式、活塞式、气囊式和非隔离式等。

隔膜式蓄能器有两个半球形壳体，两个半球形壳体之间夹着一个橡胶隔膜，橡胶隔膜把蓄能器内部的液体和气体分开，其最大压力位8～10:1，隔膜式蓄能器与活塞式、气囊式蓄能器相比，具有体积小、重量轻、响应快，低压消除脉动效果显著等特点，因此被广泛应用，随着工业的发展及工作频率的提高，对隔膜式蓄能器的要求也愈来愈高，因此蓄能器也易因故障而失效。其缺点是压力小，一般最大为7Mpa，容积小，一般最大为11.4升。

活塞式蓄能器是利用的浮动活塞把内部的液体与气体分开，活塞与桶状蓄能器内壁之间有密封，其推荐的压力位4:1，其结构简单，使用寿命长，但是由于活塞惯性大，活塞与蓄能器内壁之间有摩擦阻力等原因，导致活塞式蓄能器反应灵敏度差，内部的气体与液体存在相互渗透的可能性，活塞式蓄能器最好是垂直安装，也可以水平安装，由于活塞与桶壁之间需要良好的密封，所以活塞式蓄能器对液压介质有特殊要求，要注意保持介质的清洁，因为过脏的介质会使密封过早的损坏，使介质与气体混在一起，导致蓄能器失效。

气囊式蓄能器由耐压壳体、弹性气囊、充气阀、提升阀、油口等组成，提升阀的作用是防止油液排尽后气囊被挤出体外，设计允许的最大压力位4:1，其优点是其惯性小，反应灵敏，适合用作消除脉动；皮囊将油气隔开，油气不会混合（不破裂的情况下）；维护容易、附属设备少、安装容易、充气方便。但是一定要注意选择适当的充气压力并且要限制最大排液流量，缺点是容积小。

非隔离式蓄能器是气体与介质直接接触，优点是容量大，反应灵敏，缺点是气体易被介质吸收，气体消耗量大，液压元件易气蚀损坏，该蓄能器现在很少使用。

2 蓄能器的用途

（1）作辅助动力源，减小装机容量，某些液压元件是间隙工作，其总的工作时间短，在非工作期间，泵向蓄能器供油，工作期间泵和蓄能器一起向液压元件供油，这样就可以采用较小的泵和动力机来完成工作。

表1

（2）补偿泄露、保持恒压。对于需要长时间不动但是又需要保压的液压系统，长时间开动泵实行保压是不经济的，采用蓄能器实行保压，从而使泵泄压，在低负荷状态下运转，可以减少能量消耗，延长泵的使用寿命。

（3）作紧急动力源，有些液压系统在泵出现故障突然停止工作时，要求执行元件必须完成某个执行动作或者要求提供压力油时，这时蓄能器内部储存的能量就可以立即释放出来。

（4）吸收液压冲击。换向阀突然换向，液压泵突然停车，执行元件突然停止运动等原因，会使液体流动速度和方向产生变化，在液压系统中产生冲击，压力高达正常值的数倍，这时如果溢流阀来不及动作，就会使系统元件受损，若在靠近冲击源附近安装蓄能器，就可以吸收冲击，保护液压系统。

（5）补偿热膨胀。在封闭的液压系统，由于温度的升高，液体受热膨胀，压力升高，如果在管路中安装一个蓄能器就可以吸收由于温度的变化造成的压力变化。

（6）用来输送异性液体、有毒液体。利用蓄能器的隔离件将被输送的异性液体隔开，通过隔离件的往复运动将液压油的能量传递给异性液体。

（7）补油。由于液压系统存在泄漏的可能性，可以利用安装在系统中的蓄能器补充由于泄漏、降温等引起的油液损失。

3 蓄能器的选择

针对不同场合选择不同的蓄能器是非常重要的，有一些常用的规则可以提供一些参考。

（1）对于吸收冲击和消除脉动，气囊式蓄能器和隔离式蓄能器比较好，一般认为活塞式蓄能器反应灵敏度差，不宜用来消除脉动和吸收冲击，但是实际上活塞式蓄能器与气囊式蓄能器灵敏度差别不是太大。

（2）活塞式蓄能器由于其特殊的结构，决定了其对油液的清洁度要求较高，如果液压系统不能保证所需要的清洁度，或者清洁度达不到要求，就不能采用活塞式蓄能器，在这种情况下只能采用隔膜式蓄能器和气囊式蓄能器，这两种蓄能器对油液清洁度要求没有那么高，对于以水位介质的系统，也应该采用隔膜式蓄能器和气囊式蓄能器，因为水中容易携带杂质且润滑性差，也不宜采用活塞式蓄能器。

（3）活塞式蓄能器的失效是一个缓慢的过程，而气囊式蓄能器的失效是在一瞬间就可以完成，所以在选用蓄能器时要特别注意到这一点，如果在液压系统中蓄能器的失效不能对执行元件造成严重影响，就可以选用气囊式蓄能器，相反的，如果由于蓄能器的失效会产生严重后果，甚至产生重大安全事故，就必须选用活塞式蓄能器，例如汽车的液压转向用蓄能器，就必须采用活塞式蓄能器。

（4）在蓄能器的选择上要考虑蓄能器的容积，不同蓄能器的最大是不同的，例如隔膜式蓄能器的最大容积才5L，活塞式蓄能器的最大容积可以达到420L，气囊式蓄能器容积一般在5-60L。最大可以达到450L。

（5）不同蓄能器的响应时间不同，也就是灵敏度不同，活塞式蓄能器的反应较迟钝，气囊式蓄能器和隔膜式蓄能器响应时间很短，较灵敏，一般可以在25ms以内。

4 蓄能器的维护

适当的充气压力对于蓄能器的使用寿命非常重要，每种蓄能器都有额定的工作压力，蓄能器在出厂时，说明书中都对充气压力做了明确说明，充气时要别注意查看，不宜充入过高的充气压力。压力过高，将导致密封、气囊等元件的损坏。对于活塞式蓄能器来说，过高的充气压力，会使在最低压力排液时，活塞太靠近端盖，活塞容易撞击端盖，降低蓄能的使用寿命。对于气囊式蓄能器来说，压力过高，在排液时，气囊易被推入提升阀，造成提升阀和气囊的损坏。

保持油液清洁，油液中混入杂质，杂质随着液体在系统中流动，会使蓄能的密封件磨损加快，蓄能器容易泄漏。所以在系统中安装一定精度的过滤器显得非常重要，滤油器的选择要根据承载能力，过滤精度、通油能力、阻力压降等因素综合考虑。具体选择见表1。

不能再蓄能器上进行焊接、铆焊及机械加工。蓄能器绝对禁止充氧气，以免引起爆炸，不能在充油状态下拆卸蓄能器，非隔离式蓄能器不能放空油液，以免气体进入管路中，使用压力不宜过高，防止过多气体融入油中。

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