一種高壓活塞式蓄能器，涉及液壓輔助元件技術(shù)領(lǐng)域，所解決的是提高使用壽命及使用壓力的技術(shù)問題。該蓄能器包括缸筒，安裝在缸筒內(nèi)的活塞，及分別固定在缸筒兩端的油側(cè)連接法蘭和氣側(cè)連接法蘭；所述油側(cè)連接法蘭上設(shè)有油孔；所述氣側(cè)連接法蘭上設(shè)有充氣嘴，所述活塞上沿軸向依次設(shè)有一圈導(dǎo)向帶溝槽、一圈儲(chǔ)油槽、一圈密封溝槽、一圈儲(chǔ)氣槽、一圈導(dǎo)向帶溝槽，且在兩個(gè)導(dǎo)向帶溝槽中均設(shè)有導(dǎo)向帶，在密封溝槽中設(shè)有組合密封件；活塞的兩端各設(shè)有一單向閥，其中一個(gè)單向閥的進(jìn)口連通活塞柱面的儲(chǔ)油槽，該單向閥的出口連通油腔，另一個(gè)單向閥的進(jìn)口連通活塞柱面的儲(chǔ)氣槽，該單向閥的出口連通氣腔。本發(fā)明提供的蓄能器，有效避免氣體滲入油液。
目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)蓄能器的研究工作大致有以下幾個(gè)方面。
①適應(yīng)新型液壓系統(tǒng)研究的發(fā)展，技術(shù)應(yīng)用方面的研究開展較多。因?yàn)殡S著液壓系統(tǒng)向高壓、高速、高精度方向發(fā)展，很多特殊系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，這些系統(tǒng)對(duì)某個(gè)方面的要求一般很高，單純依靠改進(jìn)其他元件不能達(dá)到目的，所以需要研制特殊蓄能器作為手段。比如針對(duì)吸收脈動(dòng)，目本的Shini-chi YOKOTA研制了一種新型有源蓄能器，由多級(jí)式的PED（Piezo-Electric Device）裝置驅(qū)動(dòng)，可有效消除由液壓元件引起的高頻脈動(dòng)（500～1000Hz）。又如西安交大的邢科禮等人研制的一種串聯(lián)囊式蓄能器，對(duì)頻率為112～288Hz的脈動(dòng)有良好的吸收效果，而且與常規(guī)蓄能器相比，它的衰減頻寬更寬。
?、趯⒁延械男钅芷骼碚摵托碌姆治鍪侄巍⒖刂评碚摰冉Y(jié)合起來，在理論上進(jìn)行創(chuàng)新，即以現(xiàn)有理論為基礎(chǔ)，采用較先進(jìn)的研究手段和方法得出更有價(jià)值的理論成果。比如，哈工大的陳照第等人運(yùn)用鍵圖理論分析蓄能器對(duì)管路系統(tǒng)壓力沖擊的影響。他們利用鍵圖理論建立了蓄能器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，證明了蓄能器對(duì)壓力沖擊的抑制作用，針對(duì)蓄能器吸收壓力脈動(dòng)的功用提出了有價(jià)值的理論。此方法還可推廣到其他含有蓄能器的液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析中去。
?、垡袁F(xiàn)有蓄能器理論和液壓系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，結(jié)合不斷出現(xiàn)的新型設(shè)計(jì)和計(jì)算軟件為支撐軟件，開發(fā)用于蓄能器回路輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算或測(cè)試的軟件。比如Par.ker Hannifin Corp推出的Sharp EL512計(jì)算器，可以幫助用戶進(jìn)行蓄能器參數(shù)選擇。還有燕山大學(xué)的吳曉明等人在對(duì)蓄能器及其理論進(jìn)行充分研究的基礎(chǔ)上，利用“嵌入式”專家系統(tǒng)理論，對(duì)蓄能器及其回路軟件進(jìn)行智能化開發(fā)，得到的蓄能器及其回路輔助設(shè)計(jì)軟件，可以邦助系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員簡(jiǎn)便選擇合適的蓄能器。目前對(duì)蓄能器的特征測(cè)試還缺乏十分有效有方法，直接導(dǎo)致蓄能器的參數(shù)不完善，動(dòng)態(tài)特性不明確，對(duì)蓄能器的最佳工作區(qū)域等屬性認(rèn)識(shí)也比較模糊，這給蓄能器的選型帶來很大的困難，也間接導(dǎo)致了選型的誤差；另外選型系統(tǒng)不能根據(jù)液壓回路的動(dòng)態(tài)特性來精確確定它，如充氮壓力等，也就是說在根本上還沒有解決蓄能器參數(shù)與應(yīng)用環(huán)境的匹配問題。開發(fā)蓄能器動(dòng)態(tài)性能測(cè)試技術(shù)具有重大實(shí)用價(jià)值。將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用在蓄能器的測(cè)試當(dāng)中，充分發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)在檢測(cè)中的簡(jiǎn)便、快速、高效、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，準(zhǔn)確地測(cè)試出蓄能器性能動(dòng)態(tài)參數(shù)，使系統(tǒng)適用于蓄能器的性能特點(diǎn)和使用要求。通過對(duì)蓄能器的在線、模擬測(cè)試可得出不同規(guī)格蓄能器的性能曲線。
隨著液壓系統(tǒng)的發(fā)展，系統(tǒng)要求越來越高，現(xiàn)有蓄能器的基礎(chǔ)理論和蓄能器結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足液壓系統(tǒng)和液壓元件研究的發(fā)展。其主要原因是現(xiàn)有蓄能器基本理論大部分是建立在20世紀(jì)70～80年代，而且是通過經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得到的，所以這些理論很多是經(jīng)驗(yàn)化的，既不標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)只能起到初步的指導(dǎo)作用，實(shí)際的使用還要依靠工作人員不斷調(diào)試選擇。而且現(xiàn)有蓄能器的結(jié)構(gòu)決定了在其安裝到系統(tǒng)上之后就不能根據(jù)系統(tǒng)要求隨動(dòng)地改變自身參數(shù)以滿足系統(tǒng)的不同需要。這給液壓系統(tǒng)的研究和液壓系統(tǒng)在工程實(shí)踐中的應(yīng)用帶來了障礙
特點(diǎn)
氣液直接接觸式蓄能器充入惰性氣體。優(yōu)點(diǎn)是容量大、反應(yīng)靈敏，運(yùn)動(dòng)部分慣性小，沒有機(jī)械磨損。但是因?yàn)闅庖褐苯咏佑|，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(zhǎng)、重量輕、安裝容易、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，但是反應(yīng)靈敏性差，不適于低壓吸收脈動(dòng)。
隔膜式蓄能器是兩個(gè)半球形殼體扣在一起，兩個(gè)半球之間夾著一張橡膠薄膜，將油和氣分開。其重量和容積比最小，反應(yīng)靈敏，低壓消除脈動(dòng)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。
功用
蓄能器的功能主要分為存儲(chǔ)能量、吸收液壓沖擊、消除脈動(dòng)和回收能量四大類。
第一類：存儲(chǔ)能量
這一類功用在實(shí)際使用中又可細(xì)分為：①作輔助動(dòng)力源，減小裝機(jī)容量；②補(bǔ)償泄漏；③作熱膨脹補(bǔ)償；④作緊急動(dòng)力源；⑤構(gòu)成恒壓油源。
以上五種功能原理基本相同，都主要應(yīng)用蓄能器能夠較大量存儲(chǔ)能量的功能。其主要區(qū)別是參數(shù)選擇不同，采用不同的參數(shù)選擇公式就可以實(shí)現(xiàn)所需功能，滿足所需要求。
第二類：吸收液壓沖擊
換向閥突然換向、執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)的突然停止都會(huì)在液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生壓力沖擊，使系統(tǒng)壓力在短時(shí)間內(nèi)快速升高，造成儀表、元件和密封裝置的損壞，并產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。為保證吸收效果，蓄能器應(yīng)設(shè)置在沖擊點(diǎn)附近，所以蓄能器一般裝設(shè)在控制閥或液壓缸等沖擊源之前，可以很好地吸收和緩沖液壓沖擊。
第三類：消除脈動(dòng)、降低噪聲
對(duì)于采用柱塞泵且其柱塞數(shù)較少的液壓系統(tǒng)，泵流量周期變化使系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)。裝設(shè)蓄能器，可以大量吸收脈動(dòng)壓力和流量中的能量，在流量脈動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)。瞬時(shí)流量高于平均流量的部分油液被蓄能器吸收，低于平均流量部分由蓄能器補(bǔ)充，這就吸收了脈動(dòng)中的能量，降低了脈動(dòng)，減小了對(duì)敏感儀器和設(shè)備的損壞程茺。
第四類：回收能量
用蓄能器回收能量是目前研究較多的一個(gè)領(lǐng)域。能量回收可以提高能量利用率，是節(jié)能的一個(gè)重要途徑。蓄能器因?yàn)榭梢詴捍婺芰?，所以可以用來回收多種功能、位置勢(shì)能。這方面的主要研究有：①回收車輛制動(dòng)能量；②回收工程機(jī)械動(dòng)臂機(jī)構(gòu)位能；③回收液壓挖掘機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)能量；④回收石油修井機(jī)及鉆機(jī)管下落重力勢(shì)能；⑤回收電梯下行重力勢(shì)能。