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活塞式空壓機(jī)的工作原理

在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動的活塞向右移動時,氣缸內(nèi)活塞左腔的壓力低于大氣壓力 p a ,吸氣閥開啟,外界空氣吸入缸內(nèi),這個過程稱為壓縮過程。當(dāng)缸內(nèi)壓力高于輸出空氣管道內(nèi)壓力 p 后,排氣閥打開。壓縮空氣送至輸氣管內(nèi),這個過程稱為排氣過程;钊耐鶑(fù)運(yùn)動是由電動機(jī)帶動的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)形成的。曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為滑動——活塞的往復(fù)運(yùn)動。

圖 1 活塞式空壓機(jī)工作原理圖
1 —排氣閥 2 —?dú)飧?3 —活塞 4 —活塞桿
5 —滑塊 6 —連桿 7 —曲柄 8 —吸氣閥
9 —閥門彈簧

這種結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)在排氣過程結(jié)束時總有剩余容積存在。在下一次吸氣時,剩余容積內(nèi)的壓縮空氣會膨脹,從而減少了吸人的空氣量,降低了效率,增加了壓縮功。且由于剩余容積的存在,當(dāng)壓縮比增大時,溫度急劇升高。故當(dāng)輸出壓力較高時,應(yīng)采取分級壓縮。分級壓縮可降低排氣溫度,節(jié)省壓縮功,提高容積效率,增加壓縮氣體排氣量。
圖 1 為單級活塞式空壓機(jī),常用于需要 0 . 3 — 0 . 7MPa 壓力范圍的系統(tǒng)。單級活塞式空壓機(jī)若壓力超過 0 . 6MPa ,各項性能指標(biāo)將急劇下降,故往往采用多級壓縮,以提高輸出壓力。為了提高效率,降低空氣溫度,需要進(jìn)行中間冷卻。圖 2 (a) 為二級壓縮的活塞式空壓機(jī)設(shè)備示意圖。如圖 2 (b) 所示,空氣經(jīng)低壓缸后壓力由 p 1 提高至 p 2 ,溫度由 T l 升至 T 2 ;然后流入中間冷卻器,在等壓下對冷卻水放熱,溫度降為 T l ;再經(jīng)高壓缸壓縮到所需要的壓力 p 3 。并由該圖可見,進(jìn)入低壓缸和高壓缸的空氣溫度 T l 和 T 2 ,位于同一等溫線 12 ′ 3 ′ 上,兩個壓縮過程 12 、 2 ′ 3 偏離等溫線不遠(yuǎn)。同一壓縮比 p 3 / p 1 的單級壓縮過程為 123 ″ ,比兩級壓縮偏離等溫線 12 ′ 3 ′ 遠(yuǎn)得多,即溫度要高許多。且單級壓縮消耗功相當(dāng)于圖中面積 613 ″ 46 ,兩級壓縮消耗功相當(dāng)于圖中面積 61256 和 52 ′ 345 之和,節(jié)省的功相當(dāng)于 2 ′ 23 ″ 32 ′ ?梢,分級壓縮可降低排氣溫度,節(jié)省壓縮功,提高效率。


活塞式空壓機(jī)有多種結(jié)構(gòu)形式。按氣缸的配置方式分有立式、臥式、角度式、對稱平衡式和對置式幾種。按壓縮級數(shù)可分為單級式、雙級式和多級式三種。按設(shè)置方式可分為移動式和固定式兩種。按控制方式可分為卸荷式和壓力開關(guān)式兩種。其中,卸荷式控制方式是指當(dāng)貯氣罐內(nèi)的壓力達(dá)到調(diào)定值時,空壓機(jī)不停止運(yùn)轉(zhuǎn)而通過打開安全閥進(jìn)行不壓縮運(yùn)轉(zhuǎn)。這種空轉(zhuǎn)狀態(tài)稱為卸荷運(yùn)轉(zhuǎn)。而壓力開關(guān)式控制方式是指當(dāng)貯氣罐內(nèi)的壓力達(dá)到調(diào)定值時,空壓機(jī)自動停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
活塞式空壓機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,使用壽命長,并且容易實(shí)現(xiàn)大容量和高壓輸出。缺點(diǎn)是振動大,噪聲大,且因為排氣為斷續(xù)進(jìn)行,輸出有脈沖,需要貯氣罐。

空氣壓縮機(jī)

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