李 用，符 坤

（四川成飛集成科技股份有限公司，四川成都610091）

1 引言

隨著綠色環(huán)保理念的大力推進(jìn)，節(jié)能降噪，以人為本的發(fā)展要求的普及，以前在模具設(shè)計(jì)中廣泛采用剛性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)逐漸被氣動(dòng)機(jī)構(gòu)替代，在應(yīng)用過(guò)程中，許多人不清楚如何最優(yōu)調(diào)整與選擇氣路系統(tǒng)的配件，能夠清楚明白表達(dá)氣路系統(tǒng)的動(dòng)作過(guò)程，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)困惑與現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題出現(xiàn)，處理問(wèn)題比較棘手，總是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)與別人數(shù)據(jù)參考，沒(méi)有詳細(xì)消化與理解氣路系統(tǒng)中附件的使用原理與使用條件以及需要達(dá)到的目的，本文詳細(xì)介紹氣路系統(tǒng)中常用的儲(chǔ)氣罐的結(jié)構(gòu)與使用。

2 儲(chǔ)氣罐使用意義

（1）最重要的是消除氣體壓力脈動(dòng)，一般模具及沖壓工廠氣源壓力不是穩(wěn)定的數(shù)字，有時(shí)滿足不了設(shè)計(jì)要求的0.5MPa，導(dǎo)致氣缸受到氣壓變化出現(xiàn)不動(dòng)或抖動(dòng)爬行現(xiàn)象，工作效率及使用效果影響較大。儲(chǔ)氣罐的主要作用就是保證供氣穩(wěn)定，調(diào)節(jié)氣缸受氣壓波動(dòng)的影響，增加氣缸使用的穩(wěn)定性。

（2）依靠絕熱膨脹及自然冷卻降溫，進(jìn)一步分離掉壓縮空氣中的水分和油分。

（3）貯存一定量的壓縮空氣。一方面可解決短時(shí)間內(nèi)用氣量大于空壓機(jī)輸出氣量的矛盾。另一方面可在空壓機(jī)出現(xiàn)故障或停電時(shí)，維持短時(shí)間的供氣，方便采取措施保證氣缸的安全。

（4）儲(chǔ)氣罐若與增壓閥的組合應(yīng)用將有如下優(yōu)點(diǎn)（見圖1），將工廠中的局部氣壓最高提至2~4倍，氣路系統(tǒng)不需電源，非常安全，由于不使用電器設(shè)施，發(fā)熱量少，對(duì)氣缸和電磁閥沒(méi)有影響，只要接入氣路即可。和增加壓縮機(jī)相比，所占空間更小。

圖1 儲(chǔ)氣罐與增壓閥在氣路中的位置

3 儲(chǔ)氣罐的結(jié)構(gòu)及相應(yīng)連接圖

圖2所示為氣罐及其附屬結(jié)構(gòu)的連接圖。氣罐上應(yīng)配置安全閥、壓力表、排水閥等元件。容積較大的氣罐上，應(yīng)有大孔或清潔孔，以便檢查和清洗。氣管直徑在1.5英寸以下為螺紋連接，在2英寸以上為法蘭連接。

圖2 儲(chǔ)氣罐有關(guān)連接

4 儲(chǔ)氣罐的使用壓力要求

模具上使用儲(chǔ)氣罐請(qǐng)?jiān)谧罡呤褂脡毫?.5MPa以下使用。雖然增壓閥VBA1※A型（SMC標(biāo)準(zhǔn)）最高使用壓力為2MPa，但與氣罐連接使用時(shí)，請(qǐng)將最高使用壓力設(shè)定在1.5MPa以下。

配置安全閥是用于對(duì)氣罐進(jìn)行壓力保護(hù)的裝置.當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，安全閥自動(dòng)開啟，釋放氣罐內(nèi)部的過(guò)高壓力；當(dāng)壓力低于設(shè)定值時(shí)，安全閥關(guān)閉。按照氣罐的最高使用壓力選擇安全閥。

5 儲(chǔ)氣罐的選型

按空壓機(jī)功率（對(duì)應(yīng)空壓機(jī)吸入流量），需要?dú)夤拶A存一定量壓縮空氣時(shí)，氣罐容積的確定方法如下。

（1）當(dāng)空壓機(jī)或外部管網(wǎng)突然停止供氣（如停電），僅靠氣罐中貯存的壓縮空氣維持氣動(dòng)系統(tǒng)工作一定時(shí)間，則氣罐容積V的計(jì)算式為：

式中V——?dú)夤奕莘e，L

p1——突然停電時(shí)氣罐內(nèi)的壓力，MPa

p2——?dú)鈩?dòng)系統(tǒng)允許的最低的工作壓力，MPa

Pa——大氣壓力，Pa=0.1MPa

qmax——?dú)鈩?dòng)系統(tǒng)的最大耗氣量，L/min（ANR）

t——停電后，應(yīng)維持氣動(dòng)系統(tǒng)正常工作的時(shí)間，s

（2）若空壓機(jī)的吸入流量是按氣動(dòng)系統(tǒng)的平均耗氣量選定的，當(dāng)氣動(dòng)系統(tǒng)在最大耗氣量下工作時(shí)，應(yīng)按下式確定氣罐的容積。

式中V——?dú)夤奕莘e，L

qmax——?dú)鈩?dòng)系統(tǒng)的最大耗氣量，L/min（ANR）

qsa——?dú)鈩?dòng)系統(tǒng)的最大耗氣量，L/min（ANR）

p——?dú)鈩?dòng)系統(tǒng)的使用壓力（絕對(duì)壓力），MPa

Pa——大氣壓力，Pa=0.1MPa

t——停電后，應(yīng)維持氣動(dòng)系統(tǒng)正常工作的時(shí)間，s

（3）最終氣罐容積應(yīng)是由式算出的最大容積，通常模具設(shè)計(jì)不考慮停止供氣狀態(tài)。

6 儲(chǔ)氣罐的可選連接

（1）可與增壓閥緊湊連接。一般增壓閥作為氣罐附件，按標(biāo)準(zhǔn)組合使用時(shí)可直接連接。

（2）可作為氣罐單體使用。就使用壓力開關(guān)和安全閥。單獨(dú)使用氣罐（不連接增壓閥）時(shí)，如果在常溫、1MPa以上壓力的條件下使用，則納入《高壓氣體保安法》的管理范圍。

（3）在氣罐的OUT側(cè)連接過(guò)濾器或油霧分離器。因?yàn)橐话銡夤薜膬?nèi)表面沒(méi)有處理，灰塵有可能從出口側(cè)流出。雖然有些型號(hào)系列內(nèi)側(cè)表面進(jìn)行了磷酸鹽皮膜處理，但長(zhǎng)時(shí)間使用后仍可能出現(xiàn)生銹現(xiàn)象。

7 儲(chǔ)氣罐的使用注意事項(xiàng)

（1）請(qǐng)注意使用條件，在氣罐規(guī)格范圍內(nèi)使用。

（2）若對(duì)氣罐進(jìn)行急劇的充氣與放氣，由于空氣的膨脹會(huì)造成溫度下降，有可能導(dǎo)致氣罐超出規(guī)定的使用溫度范圍。并且若流速過(guò)快，會(huì)由于管內(nèi)的摩擦而出現(xiàn)較大的噪音。

（3）如果需要連接增壓閥時(shí)，請(qǐng)按照標(biāo)準(zhǔn)書所示增壓閥選定順序選擇適合的型號(hào)。

8 儲(chǔ)氣罐的安裝要求

（1）附屬品。附屬品固定在氣罐的腳架上，取下后請(qǐng)注意不要丟失。

（2）安裝。①使用時(shí)請(qǐng)固定氣罐；②若安裝在模具上，請(qǐng)利用4處?11mm的孔，用螺栓或地腳螺栓進(jìn)行固定；③安裝方向?yàn)樗?，垂直安裝時(shí)，負(fù)載會(huì)集中在單側(cè)腳架部，可能造成破損；④請(qǐng)勿將氣罐安裝在有振動(dòng)的場(chǎng)所，否則會(huì)造成腳架、本體破損；⑤氣罐若在高壓下使用會(huì)儲(chǔ)蓄大量能量，萬(wàn)一氣罐破損放出能量會(huì)出現(xiàn)較大風(fēng)壓及聲音，極度危險(xiǎn)，因此請(qǐng)將氣罐安裝在遠(yuǎn)離作業(yè)者及設(shè)備的地方；⑥氣罐與增壓閥連接時(shí)，請(qǐng)參照“氣罐與增壓閥的裝配方法”所示順序進(jìn)行裝配。

（3）配管。配管時(shí)請(qǐng)防止力矩和振動(dòng)作用于氣罐的套筒上。

（4）排水閥。排水閥需要另行訂購(gòu)，相關(guān)產(chǎn)品按照標(biāo)準(zhǔn)書查詢有（如SMC的VBAT-V1），目的是去除冷凝水，若在有大量冷凝水殘留的狀態(tài)下使用，會(huì)使冷凝水流出導(dǎo)致動(dòng)作不良，氣罐內(nèi)部也會(huì)發(fā)生腐蝕，因此，需每日一次排放冷凝水。

9 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)多個(gè)項(xiàng)目氣缸使用情況研究，發(fā)現(xiàn)許多設(shè)計(jì)員不知道氣路系統(tǒng)中如何科學(xué)配置氣路元件，如何正確選擇氣路元件，保證工作氣缸正常運(yùn)行，增加了模具調(diào)試難度，延長(zhǎng)模具制造周期，為了提高模具設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低模具返工率，避免設(shè)計(jì)盲目選型而導(dǎo)致后期制造與維護(hù)成本上升。本文收集消化有關(guān)資料整理成文分享給大家，提高大家對(duì)儲(chǔ)氣罐的認(rèn)識(shí)與理解。