活塞式,皮囊式,隔膜式蓄能器優(yōu)缺點及選型

蓄能器在流體動力系統(tǒng)中非常有用，它用來儲存能量、消除脈沖。它們可以用在液壓系統(tǒng)中，通過補充泵的流體，來減小流體泵的規(guī)格。這是通過在低需求階段，儲存泵里的能量完成的。他們可以作為波動和脈沖的減緩和吸收器。他們可以緩沖捶擊， 在液壓回路中減少由于動力氣缸的突然啟動或停止所引起的振動。當(dāng)液體受溫度升高和下降的影響時，蓄能器可以在液壓系統(tǒng)中用來穩(wěn)定壓力變化。他們可以分配受壓流體，例如潤滑脂和潤滑油。 

目前z常用的蓄能器是氣動-液動型式的。氣體的作用類似于緩沖彈簧，它和流體共同作用；氣體被活塞、薄隔膜或氣囊所分離。

活塞式蓄能器

優(yōu)點：

1.壓力可以很高，雖然國內(nèi)活塞式蓄能器（3倍或更小安全系數(shù)）只能做到21Mpa或31.5Mpa，但是拓步蓄能器（4倍安全系數(shù)）活塞式常規(guī)型號可以做到138Mpa（1380 Bar），非常規(guī)型號可以更高；
2.耐高溫型號性能更穩(wěn)定，拓步耐高溫型號活塞式蓄能器可承受230攝氏度以下高溫；
3.可以承受很大的壓力波動幅度，并適合串聯(lián)氣瓶或氣瓶組（大大提高容積利用率）。

4.通常使用壽命比皮囊式蓄能器更長；
5.相對于皮囊式的更換皮囊，活塞式更換密封件成本更低，操作更簡便；
6.安裝容易、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便，充氣方便；

7.跟皮囊式突然失效（皮囊破裂而泄露）不同，活塞式一般具備多道密封，即使失效也是逐漸、緩慢地失效（泄露），對于某些設(shè)備或系統(tǒng)，蓄能器的突然失效可能導(dǎo)致事故或重大損失，此時應(yīng)選用活塞式蓄能器；

8.活塞式蓄能器可以做得很大，拓步活塞式蓄能器的常規(guī)型號單件容積可以達(dá)到760升，非常規(guī)型號可以更大；

缺點：

1.低壓情況下活塞因慣性影響大而不適于作高頻往復(fù)運動，故活塞式蓄能器不適于在低壓情形下用于吸收脈動、高頻振動；（但其它如作輔助動力源、蓄能保壓、吸收液壓沖擊、回收能量等功能上，活塞式和皮囊式的性能是相同的；另外，在高壓情況下，如13Mpa以上，壓力越高，活塞的慣性影響就越來越小，經(jīng)驗證明，此時采用活塞式蓄能器尤其是小容積型號的，同樣可以很好地實現(xiàn)消減脈沖、吸收振動、消除噪音的效果）；
2.對殼體內(nèi)壁加工精度及密封件等要求很高，否則容易滲漏，各品牌的質(zhì)量差異較大；拓步活塞式蓄能器*的設(shè)計，使?jié)B漏降至z低，通常連續(xù)使用3-5年才需要補充氣體；
3.殼體內(nèi)壁精度、密封材質(zhì)、潤滑設(shè)計等，都會影響到活塞運動的摩擦力大小，各品牌的質(zhì)量差異較大；
4.活塞式蓄能器一般比皮囊式要重一些（拓步的某些輕型活塞式蓄能器除外）；

5.活塞式蓄能器一般比皮囊式要貴（拓步蓄能器的一小部分活塞式型號比皮囊式價格便宜）。

皮囊式蓄能器

優(yōu)點：

1.維護容易、附屬設(shè)備少、安裝容易、充氣方便。

2.皮囊（膠囊）慣性小，反應(yīng)靈敏，適合用作消除脈動；
3.皮囊將油氣隔開，油氣不會混合（不破裂的情況下）；

缺點：
1.皮囊的使用壽命通常較短（相對活塞式而言），而且各品牌的皮囊質(zhì)量差異很大；

2.導(dǎo)致皮囊壽命縮短而破裂的因素很多，其中包括皮囊本身的質(zhì)量壽命差異、皮囊裝配各步驟操作不當(dāng)（如事先未充液潤滑）、預(yù)充氣各步驟操作不當(dāng)（如未能緩慢充氣）、預(yù)充氣壓力計算誤差、油口流速接近或超過7m/s、作儲能用時單次往復(fù)時間接近或少于10秒、皮囊在工作中與菌型閥相碰撞、溫度變化大（包括季節(jié)溫差大）、長期橫向振動搖晃、流體腐蝕、介質(zhì)內(nèi)微小固體雜質(zhì)慣性沖擊，等等；

3.皮囊破裂時，可能會導(dǎo)致蓄能器突然失效，同時油箱噴油、氣爆，導(dǎo)致系統(tǒng)事故或維修及停機等損失；
4.皮囊不能做得太大，否則影響皮囊壽命，美國ASME標(biāo)準(zhǔn)一般大為60升 ；

5.工作壓力不能太高，國內(nèi)z高（3倍或更小安全系數(shù)）一般為31.5Mpa，拓步皮囊式蓄能器（4倍安全系數(shù)）為51.8Mpa ；

6.在快速釋放油液時，囊式蓄能器的菌型閥可能會提前關(guān)閉，導(dǎo)致蓄能器突然暫時失效；
7.因皮囊材質(zhì)為橡膠，強度不高,不能承受很大的壓力波動（注意皮囊壓縮比），波動幅度過大會大大降低皮囊壽命；所以同時，皮囊式蓄能器一般也不適合串聯(lián)氣瓶或氣瓶組使用。

隔膜式蓄能器

優(yōu)點：
1.其重量和容積比小，反應(yīng)靈敏，低壓消除脈動*。
缺點：
1.壓力小，一般大為25Mpa；
2.容積小，一般大為11.4升。

重力式蓄能器；

重力式蓄能器如圖3.3所示，重力式蓄能器利用提拉加載在活塞上的質(zhì)量，將液體的液壓能轉(zhuǎn)化為重物的重力勢能來儲存能量。其結(jié)構(gòu)簡單、壓力穩(wěn)定，主要用于冶金等大型液壓系統(tǒng)的恒壓供油，其缺點是反應(yīng)慢，結(jié)構(gòu)龐大，安裝局限性大，只能垂直安裝、不易密封，現(xiàn)在已很少使用。

彈簧式蓄能器

彈簧式蓄能器如圖3.4所示，利用彈簧的壓縮和伸長來儲存、釋放壓力能，它的結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，但由于彈簧伸縮量有限容量小，可用于小容量、低壓系統(tǒng)起緩沖作用，不適用于高壓或高頻的工作場合。

選型步驟

d一步：明確蓄能器的主要功能

         以上3個主要功能的選擇，無論選擇的是哪一項，蓄能器在實現(xiàn)該項功能的同時，也可能對另2項功能有一定程度的作用。

第二步：依據(jù)主要功能對口計算蓄能器的容積和工作壓力

1 作輔助動力源

V0—所需蓄能器的容積（m3）

p0—充氣壓力Pa，按0.9p1＞p0＞0.25 p2充氣

Vx—蓄能器的工作容積（m3）

p1—系統(tǒng)z低壓力（Pa）

p2—系統(tǒng)z高壓力（Pa）

n—指數(shù)；等溫時取n=1；絕熱時取n=1.4

2 吸收泵的脈動

A—缸的有效面積（m2）

L—柱塞行程（m）

k—與泵的類型有關(guān)的系數(shù)：

   泵的類型  系數(shù)k

   單缸單作用 0.60

   單缸雙作用 0.25

   雙缸單作用 0.25

   雙缸雙作用 0.15

   三缸單作用 0.13

   三缸雙作用 0.06

p0—充氣壓力，按系統(tǒng)工作壓力的60%充氣

3 吸收沖擊

m—管路中液體的總質(zhì)量（kg）

υ—管中流速（m/s）

p0—充氣壓力（Pa），按系統(tǒng)工作壓力的90%充氣

注：

1.充氣壓力按應(yīng)用場合選用。   

2.蓄能器工作循環(huán)在3min以上時，按等溫條件計算，其余均按絕熱條件計算。 

第三步：依據(jù)計算得出工作壓力查閱Tobul蓄能器相應(yīng)的壓力系列 

          蓄能器應(yīng)安裝在遠(yuǎn)離熱源地地方。

          高溫環(huán)境請選用Tobul耐高溫型活塞式蓄能器，或者耐高溫型囊式蓄能器。

          需要耐燃油耐腐蝕的，請選用Tobul耐燃油耐腐蝕型蓄能器。

          流體介質(zhì)為水時，請選用Tobul不銹鋼殼體或有防銹鍍層的蓄能器。

第四步：在相應(yīng)的壓力系列中尋找 與計算得出容積 z接近的型號