蓄能器,顾名思义,是可以储存能量的装置。蓄能器在液压技术中有下列用途:1)减振,吸收冲击。2)补充泄漏以保持压力等。下面带来液压机蓄能器的作用及工作原理。
一、蓄能器的作用:
蓄能器在液压技术中有下列用途:
1)减振,吸收冲击。
2)补充泄漏以保持压力。
3)用在液压缸只需要间歇动作,或短时间快速运动的系统中,作为辅助动力源,在液压缸不动作时储存泵排出的压力油供运动时用,从而采用较小的泵。
4)作为应急动力源。例如,西气东输工程中,大的天然气阀门随着输气管孤零零地呆在沙漠荒原里,也许几年不需要动,但一旦有需要,要保证能立刻动作,关闭管道。特地铺输电线代价太高,就使用液压蓄能器储能,需要时释放,推动阀门。
5)回收能量以使再利用,这点在当前关注节能时特别被青睐。
理论上,弹簧的弹力、重物的势能或动能也可被用来储能。但由于现代的工作压力甚高,功率相对较大,需要蓄能器在短时间内完成很大能量的储存释放。所以,现在基本上都只用高压气体来储能。本书中,蓄能器皆特指气体蓄能器。
二、蓄能器的工作原理:
1)工作过程
气体被压缩,压力会增加。一定量气体的体积与其压力大致成反比。蓄能器就是利用了气体的这一特性。
蓄能器内的气体一般都是使用前预先充入的,达到一个预充气压力P0,这时气体的体积V0就是蓄能器的容积(见图1a)。
液压油在压力低于P0时,根本进不了蓄能器,蓄能器不起作用。液压油只有在压力高于气体压力时,才能进入蓄能器。随着压力油进入蓄能器,气体被压缩,压力也不断上升。
如果气体积被压缩到一半(见图1b),即V1=V0/2,压力就增加一倍;P1=2P0。
如果气体体积被压缩到1/4(见图1c),即V2=V0/4,压力就增加三倍:P2=4P0。
图1蓄能器工作原理 a)初始状态 b)气体被压缩 c)气体被进一步压缩
所以,液压油的压力也需要相应上升,才能不断进入。液压油的压力停止上升,也就不再能进入蓄能器。进入蓄能器的液压油的体积永远不可能达到蓄能器的容积V0,因为这意味着气体体积必须为零,则气体的压力会无穷大 。
气体和液压油的压力,就是储存的能量。一旦油口的压力下降,气体就会把液压油挤出蓄能器 。液压油被全部挤出蓄能器后,气体的压力也就降到P0。
2)安全标准
由于外壳耐压强度与安全性的考虑,任何蓄能器都有一个许用压力P4的限制。
蓄能器一旦外壳破裂会发生爆炸,所以,属于要谨慎使用的产品,制造和使用都必须严格遵循相应的国标与国际标准。为了避免燃烧,通常蓄能器中使用的气体都是氮气。