2.2.1 概述
输送液体的管道中,由于生产装置和生产过程的调节,常需要启闭阀门,水泵和水轮面也有可能发生突然开、停的情况。这种时候,管道内的液体速度就会发生突然变化,有时还是急剧的变化,液体速度的变化使液体的动量改变,反映在管道内的压强迅速上升或下降,并伴有液体锤击的声音,这种现象称为液击现象,也叫做水锤或水击。液击造成管道内压力的变化有时是很大的,突然加压严重时可使管子爆裂,迅速降压形成的管内负压可能使管子失稳。液击还常导致管道振动、发出噪声,严重影响管道系统的正常运行。
换向阀突然换向,液压泵突然停转,执行元件的运动突然停止,甚至在需要执行元件紧急制动时,都会使管路内液体受到冲击而产生冲击压力,这些情况下安全阀也不能避免其压力的增高,其值可能高达正常压力值的几倍以上；这种冲击压力往往会引起系统中仪表、元件和密封元件发生故障,还会使系统产生强烈的振动。
如图2-11所示的回路,在控制阀或液压缸等受到冲击之前的管路上装设蓄能器,可以吸收或缓和换向阀突然换向,油缸突然停止运动产生的冲击压力。换向阀突然换向时,蓄能器吸收了液压冲击,使压力不会剧增。
2.2.2 应用实例Ⅰ
飞机对加注油料的质量要求较高,另外,考虑到易于维护、工作寿命、动作的灵活性等因素通常选用皮囊式蓄能器作为水击压力缓冲器。在管路内油压作用下皮囊内保持必需的剩余压力,皮囊内气体与所输送油料之间彼此隔开。
在加油系统管网中采用皮囊式蓄能器能够有效地抑制瞬变压力波,削减水击压力波动幅值,降低末端阀门在关闭过程中产生的压力波动频率；皮囊式蓄能器的初始空气体积越大抑制瞬变压力波动的效果越理想；与初始容积相对应,初始压力越大时由于其气体初始容积变小,因而其抑制效果要比初始压力小的效果要差些；安装位置越靠近水击压力发生源,蓄能器控制效果越理想；选用皮囊式蓄能器作为水击压力缓冲器时应进行系统动态分析,同时统筹兼顾缓冲器的安装位置、容积大小及其运行参数之间关系才能更好地发挥控制水击作用；为了有效地控制水击,皮囊式蓄能器应尽量设置在飞机加油管路上,或安装在给加油车加油的加油站内,并尽可能直接靠近水击压力起源地。
2.2.3 应用实例Ⅱ
在煤矿液压支架修理完成后,进行液压油缸工作试验过程中,即液压支架无负载液压系统中,经常会发现油缸的伸缩是不平稳的,不是均匀的伸缩运动。在井下不管是移架还是升降液压支架,即液压支架有负载的液压系统中,同样会经常出现类似的现象。同时发现液压管道有振动,甚至剧烈跳动,出现噪声现象,严重时,会导致高压胶管崩裂和接头损坏而卸压,甚至造成人身伤害事故。在液压系统中出现的这类现象大部分是因为系统中产生压力瞬变所导致。
液压系统内的流速发生突变时必将引起液压冲击,在系统中完全避免液压冲击是很难的,但可通过适当途径减小液压支架液压系统的峰值压力,消除高压胶管崩裂卸压伤人,降低噪声。保持系统正常工作的重要途径为：增加乳化液泵的柱塞数,比如由三柱塞改为五柱塞泵,以减小系统压力的脉动；同时使液压系统保持较高的液压固有频率,一般可采用蓄能器来减小液压系统的峰值压力。
2.2.4 应用实例Ⅲ
随着超高层建筑的不断出现,电梯的速度变得越来越快,电梯坑道的建筑空间也要随之发生改变。电梯用缓冲器的行程随着电梯速度的增加要成平方地增加,这样电梯底坑就要随之加深,造成了建筑空间的很大浪费。如果采用弹簧或者柱塞复位,其复位弹簧的高度将占用缓冲器总体高度中相当大的一部分。为了节约空间,降低缓冲器的有效高度,一种利用活塞式蓄能器复位的适用于高速冲击的小尺寸缓冲器被研制出来。
缓冲器主要实现缓冲和复位两个功能过程,所设计的新型缓冲器是采用蓄能器在缓冲过程中储存的能量来实现柱塞复位的。在相同的制停条件下,这种缓冲器缓冲作用的时间短,大部分的动能通过蓄能器转化为油液的内能储存,另一部分通过节流作用转化为热能消耗掉。在理论上,最好的节流方式是梯形凸台和多孔式。在此,综合考虑了结构、功能、成本等各方面因素,从理论设计上确定缓冲性能最优方案,采用径向分布节流小孔来实现缓冲过程的节流。
尽管活塞式蓄能器反应不像皮囊式灵敏,缸体加工和活塞密封性能要求较高,但通过设计,可以实现缓冲器结构上的一体化,使成本降低、结构紧凑。因此,最终选用活塞式蓄能器。
蓄能器不仅可使缓冲过程平稳,而且其在缓冲过程中储存的能量,可取代传统缓冲器中的复位弹簧,从而大大缩减缓冲器的轴向尺寸。在高速电梯中采用此设计方案,可以减小底坑的高度,提高空间的利用率。
采用活塞式蓄能器取代气囊式蓄能器,缓冲性能可以满足标准要求,即使由于蓄能器活塞质量的惯性会造成缓冲器外腔压力在缓冲开始阶段的振荡,但是通过减小活塞质量,可以使振荡现象得到明显的减轻,而且这个振荡是收敛的,不影响缓冲器的整体功能。
采用活塞式蓄能器可以实现缓冲器结构上的一体化。
蓄能器活塞的密封圈与缸壁之间的摩擦力大小对缓冲器的复位时间有较大的影响,宜采用组合密封。
