壓力緩沖器是什么？什么時(shí)候應(yīng)該使用壓力緩沖器？ 有時(shí)，閥門突然打開或關(guān)閉等小疏忽會(huì)導(dǎo)致更大的問題，產(chǎn)生泵波紋或流體錘。這些問題“混淆”了壓力傳感器，使信號(hào)變得嘈雜，循環(huán)壽命縮短，在某些情況下，還會(huì)出現(xiàn)災(zāi)難性故障。所有這些令人頭疼的問題和不可預(yù)見的成本都可以通過一個(gè)簡單的壓力緩沖器來避免，以 限制壓力瞬變的幅度 。

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電涌基礎(chǔ)知識(shí)

管道裝置每天都會(huì)發(fā)生壓力瞬變。過快地關(guān)閉花灑會(huì)引起砰砰聲，這是液體錘的癥狀。當(dāng)流體流速突然變化時(shí)會(huì)發(fā)生這種情況，通常是由泵或閥門操作引起的。每當(dāng)流動(dòng)或運(yùn)動(dòng)流體的動(dòng)量快速變化時(shí)，壓力波就會(huì)開始建立并通過管道傳播，導(dǎo)致管道振動(dòng)并可能破壞敏感組件。關(guān)注公眾號(hào)“液壓說”，獲取更多液壓知識(shí)。

計(jì)算壓力瞬變的標(biāo)準(zhǔn)近似與 Joukowsky 方程，該公式確定由于流體速度變化引起的壓力變化：ΔP= -ρ√(K/ρ) ΔV

其中 Δ P  是壓力變化（有時(shí)稱為浪涌），ρ 是流體密度，√( K/ρ)是波速的保守計(jì)算，K是流體的體積模量，Δ V 是速度變化。

圖1

舉個(gè)例子，一個(gè)液壓系統(tǒng)在閥門前后都有傳感器（見圖1）。系統(tǒng)在 10 bar 下運(yùn)行，流量為 3.6 lpm。然后閥門突然關(guān)閉，產(chǎn)生 11.2 bar 的壓力波穿過系統(tǒng)，該壓力波將繼續(xù)移動(dòng)，直到其能量完全消散。

總體而言，未受保護(hù)的壓力傳感器存在壓力波動(dòng)和氣蝕兩個(gè)問題，主要關(guān)注的是壓力波動(dòng)是否會(huì)超過傳感器的超壓限制。但是，氣蝕產(chǎn)生的壓力可能會(huì)超過壓力波動(dòng)，并且對壓力傳感器的危害更大。空化是由負(fù)壓瞬態(tài)降低壓力產(chǎn)生的，會(huì)導(dǎo)致氣泡形成和破裂，坍塌的氣泡使傳感器暴露在過高的局部壓力下。

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壓力傳感器為什么容易被破壞？

液壓系統(tǒng)中的壓力峰值可能會(huì)損壞壓力傳感器，造成的損壞遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本可以防止它們發(fā)生的壓力緩沖器的價(jià)格。

圖1的傳感器 B 存在氣蝕風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樗陂y門關(guān)閉后立即發(fā)現(xiàn)壓力低于流體的蒸氣壓。關(guān)注公眾號(hào)“液壓說”，獲取更多液壓知識(shí)。

要了解壓力瞬變?nèi)绾螕p壞傳感器，您必須了解傳感器的工作原理。壓力傳感器專為特定壓力范圍而設(shè)計(jì)。傳感元件通常是薄膜上的應(yīng)變計(jì)。隔膜的設(shè)計(jì)是其靈敏度和安全性之間的折衷；它可以在其額定容量下彈性變形并且準(zhǔn)確，但如果壓力瞬變過高，它會(huì)永久變形或破裂。無論哪種方式，壓力傳感器都會(huì)被破壞。

制造商測試壓力傳感器以設(shè)置過載壓力額定值，并且通常以準(zhǔn)靜態(tài)方式完成，因?yàn)榇蠖鄶?shù)壓力傳感器都是準(zhǔn)靜態(tài)測量設(shè)備。但壓力瞬變不是靜態(tài)的，即使在低于過載壓力額定值的壓力下也會(huì)導(dǎo)致故障。

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壓力緩沖器的作用

• 壓力緩沖

壓力緩沖器的主要功能是壓力緩沖，對高速運(yùn)動(dòng)的工件起到緩沖作用，從而減小減輕機(jī)器震動(dòng)，降低噪音，所以液壓緩沖器也叫減震器。

當(dāng)工件運(yùn)行到一個(gè)定位點(diǎn)時(shí)，為避免機(jī)器直接受到撞擊，有一段緩沖距離，可以使工件在停止工作時(shí)減輕撞擊力，起到保護(hù)機(jī)器的作用。液壓緩沖器在活塞桿壓進(jìn)的時(shí)是特制的液油起到緩沖作用，復(fù)位由彈簧完成，因此復(fù)位比較迅速，工作頻率處于較高的狀態(tài)。

• 保護(hù)壓力傳感器

壓力緩沖器 的其中一個(gè)功能，是 降低了傳感器在壓力瞬變期間所經(jīng)歷的動(dòng)態(tài)壓力，很好地緩解了上述問題。關(guān)注公眾號(hào)“液壓說”，獲取更多液壓知識(shí)。

壓力緩沖器是一種附在壓力傳感器上的小型輔助元件，它通過限制流體流過較小的接頭來限制流體的壓力變化率。由于流體流動(dòng)受限，突然的壓力上升在下游被延遲，因?yàn)榱黧w需要時(shí)間通過限制。這樣可以過濾掉壓力尖峰，但準(zhǔn)靜態(tài)壓力變化將通過。

圖2

緩沖器有效地抑制了壓力峰值通過接頭（圖2）。閥門關(guān)閉后，傳感器 C 中的壓力上升受到限制，動(dòng)態(tài)壓力降低。關(guān)注公眾號(hào)“液壓說”，獲取更多液壓知識(shí)。

圖3

另一方面，傳感器 D 中的壓降減慢，其內(nèi)腔壓力不會(huì)降至蒸氣壓以下，這意味著有害空化不會(huì)破壞它。作為一個(gè)額外的好處，這些傳感器承受的應(yīng)力幅度較小，并且在經(jīng)歷疲勞失效之前需要更長的時(shí)間。緩沖器的唯一缺點(diǎn)是其功能會(huì)減慢壓力傳感器的機(jī)械響應(yīng)時(shí)間，因此不應(yīng)將其用于捕獲動(dòng)態(tài)壓力。

雖然上面的例子顯示了一個(gè)簡單的液壓系統(tǒng)，但更復(fù)雜的系統(tǒng)，尤其是那些有多個(gè)分支的系統(tǒng)，更難預(yù)測流體錘的位置或大小。有用于復(fù)雜系統(tǒng)的壓力瞬態(tài)模擬軟件，但它可能不符合成本效益。所有這些使得預(yù)先安裝緩沖器而不是冒險(xiǎn)系統(tǒng)停機(jī)是明智的。

文章來源 | 液壓說