蓄能器按加載方式可分為彈簧式、重錘式和氣體式。
彈簧式蓄能器依靠壓縮彈簧把液壓系統(tǒng)中的過剩壓力能轉(zhuǎn)化為彈簧勢能儲存起來,需要時釋放出去。其結(jié)構(gòu)簡單,成本較低。但是因為彈簧伸縮能用有限,而且彈簧的伸縮對壓力變化不敏感,消振功能差,所以只適合小容量、低壓系統(tǒng)(P≤1.0~1.2MPa),或者用作緩沖裝置。
重錘式蓄能器通過提升加載在密封活塞上的質(zhì)量塊把液壓系統(tǒng)中的壓力能轉(zhuǎn)化為重力勢能儲存起來。其結(jié)構(gòu)簡單、壓力穩(wěn)定。缺點是安裝局限性大,只能垂直安裝;不易密封;質(zhì)量塊慣性大,不靈敏。這類蓄能器僅供暫存能量用。這兩種蓄能器因為其局限性已經(jīng)很少采用。但值得注意的是,有些研究部門從經(jīng)濟角度考慮在這兩種蓄能器的結(jié)構(gòu)上做一些改進,在一定程度上克服了其缺點。比如國內(nèi)某廠采用改進彈簧式蓄能器的結(jié)構(gòu),加大彈簧外徑,限定彈簧行程的方法提高了蓄能器的工作壓力和容量,降低了成本。
氣體蓄能器的工作原理以波義爾定律為基礎(chǔ),通過壓縮氣體完成能量轉(zhuǎn)化,使用時首先向蓄能器充入預(yù)定壓力的氣體。當(dāng)系統(tǒng)壓力超過蓄能器內(nèi)部壓力時,油液壓縮氣體,將油液中的壓力轉(zhuǎn)換為氣體內(nèi)能;當(dāng)系統(tǒng)壓力低于蓄能器內(nèi)部壓力時,蓄能器中的油的高壓氣體的作用下流向外部系統(tǒng),釋放能量。選擇適當(dāng)?shù)某錃鈮毫κ沁@種蓄能器的關(guān)鍵。這類蓄能器按結(jié)構(gòu)可分為管路消振器、氣液直接接觸式、活塞式、隔膜式、氣囊式等。
皮囊式蓄能器(如圖1-3)由鍛造或鑄造而成的壓力罐、皮囊、氣體入口閥和油入口閥組成。皮囊材質(zhì)按標(biāo)準(zhǔn),通常采用丁腈橡膠、丁基橡膠、氟化橡膠、環(huán)氧乙烷-環(huán)氧化氯丙烷橡膠等材料。
囊式蓄能器由耐壓殼體、彈性氣囊、充氣閥、提升閥、油口等組成。這種蓄能器可做成各種規(guī)格,適用于各種大小型液壓系統(tǒng);膠囊慣性小,反映靈敏,適合用作消除脈動;不易漏氣,沒有油氣混雜的可能;維護容易、附屬設(shè)備少、安裝容易、充氣方便,是目前使用最多的。
管路消振器是直接安裝在高壓系統(tǒng)管理上的短管狀蓄能器,這種蓄能器響應(yīng)性能良好,能很好地消除高壓頻系統(tǒng)中的高頻振蕩,多應(yīng)用在高壓消振系統(tǒng)中。
氣液直接接觸式蓄能器充入惰性氣體。優(yōu)點是容量大,反應(yīng)靈敏,運動部分慣性小,沒有機械磨損。但是因為氣液直接接觸,尺寸小,充氣壓力有限;密封困難,氣液相混的可能性大。所以這種蓄能器氣體消耗量較大,元件易汽蝕,容積利用率低。附屬設(shè)備多,投資大。
活塞式蓄能器利用活塞將氣體和液體隔離開,活塞和筒狀蓄能器內(nèi)壁之間有密封,所以油不易氧化。這種蓄能器壽命長,重量輕、安裝容易、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、但是反應(yīng)靈敏性差,不適于低壓吸收脈動。
隔膜式蓄能器是兩個半球形殼體扣在一起,兩個半球之間夾著一張橡膠隔膜,講油和氣分開。其重量和容積比最小,反應(yīng)靈敏,低壓消除脈動效果顯著。隔膜式蓄能器橡膠薄膜面積較小,氣體膨脹受到限制,所以充氣壓力有限,容量小。