皮囊式蓄能器在液压系统中的应用

　　在液压系统中，阀门的状态、泵组的运行情况以及管路的充液、排气等，都会导致管路的不稳定流动，造成压力波动过大，可造成管路破裂、设备损坏等事故;压力的波动会造成管路设备的振动，就会发生共振，造成控制设备破坏，直至整个系统瘫痪。皮囊式蓄能器可有效地减小管路中的压力波动，而且对由于温度变化而引起的管路液体体积变化也可起到补偿的作用。宝钢新建的某厚板厂的液压系统中就大量采用了皮囊式蓄能器。

　　1 蓄能器的分类

　　蓄能器作为液压系统中一种储存和释放能量的装置，按其储存的方式不同分为重力加载式(重锤式)、弹簧加载式(弹簧式)和气体加载式。而气体加载式(气瓶式)又可分为非隔离式和隔离式两种。隔离式包括活塞式、气囊式及隔膜式等多种。目前使用最为广泛的是隔离式气体加载式蓄能器[1]。

　　2 工作原理及结构

　　2.1 工作原理

　　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。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皮囊式蓄能器，因此气体被压缩，使系统管路压力不再上升;当管路压力下降时压缩空气膨胀，进而将油液压入回路，从而减缓管路压力下降。

　　2.2 结构

　　如图1所示，皮囊式蓄能器由铸造或锻造而成的压力罐、皮囊、气体入口阀和油入口阀组成[2]。气体和油液被皮囊隔开。皮囊材质按标准，通常采用：丁晴橡胶(R)、丁基橡胶(IR)、氟化橡胶(FKM)、环氧乙烷——环氧化氯丙烷橡胶(CO)等材料。

　　3 皮囊内充气状态设定

　　系统工作时，皮囊内预先应充有氮气，此时油阀状态是关闭的，以防止皮囊脱离。其充气状态如图2中(a)所示。当皮囊内压力达到最低工作压力时，皮囊和单向阀之间应保留少量油液(约为蓄能器公称容量的10%)，防止皮囊在每次膨胀过程中对阀产生撞击(如若不然，将导致皮囊损坏)，其充气状态见图 2(b)所示。当蓄能器处于最高工作压力时，则储能器容量变化量相当于有效的油液量(最低工作压力和最高工作压力时)，其充气状态见图2(c)所示。设P0为预充压力，V0为有效气体容量，P1为最低工作压力，V1上在P1时的气体容量，P2为最高工压力，V2为在P2时的气体容量，则有[3]

　　值得指出，通常最大容积变化量为最大有效容积的75%。为了充分利用蓄能器的容量，通常计算压力时需注意以下几个值：