活塞式压缩机讲义

1、活塞式压缩机,压缩机,压缩机是一种用于压缩气体借以提高气体压力的机械，它的种类很多、用途极广。 一般分类是按照压缩气体的原理，压缩机可分为容积式和速度式两大类。,容积式压缩机,它是依靠容积的周期性变化来实现流体的增压与输送，利用机械能以改变机器内腔容积方式，实现连续吸气、压缩、排气过程。按照活塞运动方式的不同，又有往复活塞式和回转活塞式两种结构型式，其中往复式主要包括：往复活塞式、隔膜式、斜盘式、电磁振动式等，其中往复活塞式压缩机在我国简称为“活塞式压缩机”；回转式包括：滑片式、罗茨式、螺杆式等。,速度式压缩机,它是使气体分子获得很高的速度，然后让气体停滞下来，使动能转化为位能，即使速度转化为

2、压力。速度式压缩机又分为透平式和喷射式，透平式压缩机是速度式压缩机的主要类型，应用相当广泛。透平式压缩机是依靠高速旋转的工作叶轮，将机械能传递给流体介质，并转化成流体的压力能。根据介质在叶轮内的流动方向，分为离心式和轴流式，在其纵剖面上气流是沿半径方向流动的形式为离心式；在其纵剖面上气流是沿轴线方向流动的为轴流式。,活塞式和透平式压缩机的特点,活塞式和透平式压缩机的特点,活塞式压缩机的概述,（一）定义 活塞式压缩机 它是在圆筒形气缸中具有一可往复运动的活塞，气缸上有控制进、排气的阀门。当活塞作往复运动时，气缸容积便周期性地变化，借以实现气体的吸进、压缩和排出。,活塞式压缩机在实际应用中的优点,

3、1、适用压力范围广，不论流量大小，均能达到所需压力； 2 、热效率高，单位耗电量少； 3 、适应性强，即排气范围较广，且不受压力高低影响，能适应较广阔的压力范围和制冷量要求； 4 、可维修性强； 5 、对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工较容易，造价也较低廉； 6 、技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验； 7 、装置系统比较简单。,活塞式压缩机在实际应用中的缺点,1 、转速不高，机器大而重； 2 、结构复杂，易损件多，维修量大； 3 、排气不连续，造成气流脉动； 4 、运转时有较大的震动。 活塞式压缩机在各种用途，特别是在中小制冷范围内成为制冷机中应用最广、生产批量最大的一种机型。 我厂

4、正在使用的活塞式压缩机主在有：三、四气燃料气压缩机、三气厂罐区压缩机、轻烃站罐区压缩机、一气厂HOS天然气压缩机和B块天然气压缩机等机型。以上除一气厂的HOS天然气压缩机和B块天然气压缩机为卧式压缩机外其余厂的压缩机全部为立式压缩机。,活塞式压缩机的工作原理,(一)活塞式压缩机级的理论循环 首先我们假定： 气缸没有余隙容积，被压缩气体能全部排出气缸； 进排气系统没有阻力，阀室容积无限大，并且是绝热的，因此，进、排气过程没有压力损失，没有压力脉动，也没有热交换； 气缸压缩容积绝对严密，没有气体泄漏； 气体压缩过程中不论有无热交换，其过程指数为定值。,活塞式压缩机的工作原理,如图所示，(压缩机级的

5、理论循环 )当活塞自左向右移动时，气体以压力P1进入气缸，4-1称为进气过程；然后活塞自右向左移，气体被活塞压缩，1-2称为压缩过程；当压缩压力达排气压力P2后，气体被活塞推出气缸，2-3称为排气过程。如此周而复始地工作，过程4-1-2-3-4便是压缩机级的理论循环压力指示图。此外，因4点是活塞相对机身最外边的位置，故称外止点；1点是活塞相对机身最里边的位置，故称内止点。活塞自外止点到内止点所走过的距离称为行程。,活塞式压缩机的工作原理,当曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞便做往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。 活塞从气缸气缸盖处开始运动时，气缸内的工作容

6、积逐渐增大，这时，气体即沿着进气管推开进气阀而进入气缸，直到工作容积变到最大时为止，进气阀关闭；活塞反向运动时，气缸内工作容积缩小，气体压力升高，当气缸内压力达到并略高于排气压力时，排气阀打开，气体排出气缸，直到活塞运动到极限位置为止，排气阀关闭。当活塞再次反向运动时，上述过程重复出现。总之，曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继实现进气、压缩、排气的过程，即完成一个工作循环。 活塞式压缩机的工作过程示意图,活塞式压缩机的主要性能指标、组成和分类,(一) 活塞式压缩机的主要性能指标： 1）、额定排气量即为压缩机铭牌上标注的排气量，指压缩机在特定进口状态下的排气量，常用单位m/min、m/h。额

7、定排气压力：即为压缩机铭牌上标注的排气压力，常用单位Mpa 、bar。 2）、排气温度考虑到积炭和安全运行，对于相对分子量小于或等于12的介质，排气温度不超过135，对于乙炔、石油气、湿氯气排气温度不超过100，其他气体建议不超过150。,活塞式压缩机的主要性能指标、组成和分类,(一) 活塞式压缩机的主要性能指标： 3）、活塞力活塞在止点处所承受的气体力最大，因此这时的气体力被称为活塞力。 4）、级数大中型活塞式压缩机以省功原则来选择级数，通常情况下其各级压缩比4。,活塞式压缩机的主要性能指标、组成和分类,(二) 活塞式压缩机的组成 1传动机构：由曲柄连杆机构、十字头、滑道等组成； 2工作部件

8、：气缸、气阀、活塞组件、填料等； 3机体：曲轴箱、中体组成； 4冷却系统：由水泵、油冷器等组成； 5润滑系统：由机身润滑系统和气缸填料润滑系统组成。 活塞式压缩机的组成,活塞式压缩机的主要性能指标、组成和分类,（三）活塞式压缩机分类 1按排量Qn 微型：Qn 100m/min 2按排气压力 低压压缩机：0.21.0Mpa 中压压缩机：1.010Mpa 高压压缩机：10100Mpa 超高压压缩机：100Mpa,活塞式压缩机的主要性能指标、组成和分类,（三）活塞式压缩机分类 3按轴功率分 微型压缩机：10Kw 小型压缩机：1050Kw 中型压缩机：50250Kw 大型压缩机：250Kw 4按压缩级

9、数：单级、多级 5按气缸排列方式 直列式：立式、卧式 角式：V型、L型 对置式：对称平衡型、对置型 压缩机的分类,活塞式压缩机的主要性能指标、组成和分类,（三）活塞式压缩机分类 6按气缸工作容积 单作用式、双作用式、级差式 7按气缸润滑方式 有油润滑与无油润滑 8按用途 动力用：如空压机； 工艺用：如天然气压缩机。,活塞式压缩机的主要性能指标、组成和分类,（四）对压缩机的要求 1满足使用条件要求，便于操作与维修； 2压缩机动力平衡性好，运行平稳； 3机型结构紧凑，占地面积小； 4效率高。,气缸部分主要零件-气缸,气缸是构成压缩容积的主要部件，是直接实现气体的压缩，结构复杂。对气缸的要求：具有足

10、够的强度、刚度和耐磨性；有良好的冷却条件；有较小的流动阻力（足够大的气流通道面积和气阀安装面积）；尽量减少余隙容积；合理增大阀室容积，降低气流压力脉冲。,气缸部分主要零件-气缸,气缸的结构： A小型和微型压缩机，气缸一般做成单作用式，并且由空气进行冷却。一般材质为：铸铁。 B 中型和大型压缩机，气缸一般做成双作用式，并且采用水冷式。根据压力高低分别由铸铁铸造，或由钢铸造和锻造而成。 气缸由气阀室、水道、缸体、缸盖等组成，通常无缸套。 气缸的分类： 按作用方式，有三种结构形式：单作用式、双作用式和级差式； 按冷却方式，有风冷、水冷式。,气缸部分主要零件-气缸套,活塞和活塞环在气缸镜面上摩擦，使气

11、缸产生磨损；当磨损量达一定值时，气缸便要修理或报废。修理的方法是气缸内径尺寸进一步镗大，然后压进一个套筒。高压级气缸一般是钢质的，因钢的耐磨性较差故通常都设有铸铁气缸套。 气缸套分为湿式和干式两种。 所谓湿式气缸套其本身就是气缸内壁，缸套外侧直接和水接触，故名湿式。湿式缸套的结构 所谓干式气缸套是插于气缸内壁的一个套筒，其外侧不和冷却水相接触。,气缸部分主要零件-气缸套,干式缸套的厚度视气缸直径的大小和长度而定，对于中等气缸直径取=810mm；大直径取=1625mm；在大型压缩机高压级中，最厚可达3540mm。 干式气缸套与气缸体应采用过盈配合，一般都需要轴向定位，以防两端面上作用的气体压力差

12、大时，产生轴向窜动。,气缸部分主要零件-活塞,对活塞组件的基本要求：气密性好，足够的强度、刚度，活塞与活塞杆连接与定位可靠，活塞杆表面硬度高、耐磨、光洁度高。 为了减轻活塞重量，一般采用铸铝或铸铁盘形活塞，其外表面通常进行渗碳或太氟隆处理，与活塞杆的连接采用凸肩连接，活塞在装入气缸中，其底部间隙不得低于使用说明标准。（有些活塞在活塞底部有巴式合金支承环。）,气缸部分主要零件-活塞,活塞有不同的结构形式： 筒形活塞 它是指需要承受侧向力的单作用式压缩机活塞，因形状呈圆筒状，故命名为筒形活塞。筒形 筒形活塞与气缸组成封闭容积的部分称为顶部；顶部下面设置活塞环的部分称为环部；环部下面是裙部，用于承受

13、侧向力。裙部还通常设有刮油环，借以刮去气缸壁上往往过多的润滑油。活塞环数的多少视密封气体的压力及密封环的密封能力情况而定，在筒形活塞中一般为2-3道。刮油环的数量与气缸壁溅油量以及刮油环刮油能力有关。一般为1-2道。活塞环部和顶部壁厚较裙部大，受热后膨胀也可能较大，故直径应略小一些。筒形整体结构,气缸部分主要零件-活塞,盘形及鼓形活塞 在有十字头压缩机中，侧向力已由十字头承受，故活塞的作用仅作为一个滑动密封面。在双作用式压缩机中，根据气阀配置的情况以及气缸盖的形状，活塞可做成盘形及鼓形的。盘形活塞常见于中、小型高速短行程压缩机中，因为活塞高度小故做成实心的。活塞是铝制的中心镶有一钢圈。活塞是中

14、空的，因呈鼓形故称为鼓形活塞。它由铸铁铸制而成，两端面之间具有筋片相联，借以提高两端面的强度及刚性。筋片和外缘及毂部是分开的，这样可以减少铸造应力，防止筋片断裂，同时防止筋片因径向胀缩而影响活塞的圆正性。鼓形活塞的高度取决于所需安装活塞环的多少以及气阀配置的方式等。活塞结构,级差式活塞： 级差式活塞实际上是两个以上不同级次活塞组合,级差式活塞,两级差式活塞,柱塞 它呈简单的圆柱形状，故称为柱塞。柱塞与气缸之间可以是滑配合，也允许有较大的间隙并由填料进行密封。 柱塞一般用于高压或超高压级中。,气缸部分主要零件-活塞,气缸部分主要零件-活塞杆,活塞杆一端与十字头相连（滚压螺纹、十字槽定位），另一端

15、与活塞连接（有锁紧螺母），将十字头的往复运动传递给活塞，为防止活塞与活塞杆间的相对运转，有销钉固定。 活塞杆和活塞的连接，大都依靠圆柱面与活塞的配合定中心，依靠凸缘和螺母的夹持紧固。由于压缩机工作时活塞受交变的作用力，以及温度变化时活塞杆和被夹持部分活塞热比膨胀可能不一致，因此螺母易于松动，故需采取防松措施。(活塞杆),气缸部分主要零件-活塞杆,活塞杆容易在与十字头连接的螺纹处，或与活塞连接的螺纹处疲劳破坏。特别是与十字头连接的螺纹处，由于活塞运行磨损而产生沉降，或由于对动式压缩机有一列侧向力向上，使活塞杆承受额外的附加弯曲负荷，故破坏的可能性比与活塞连接处为大。 活塞杆与填料和刮油环处，应具

16、有高的耐磨性，表面淬火；活塞杆所用材料，视压缩气体的性质及压力的高低，一般为35号、45号优质碳素钢；高压及有一定腐蚀性气体时，可用38CrMoALA,并采用氮化处理。,机座部分主要零件-曲轴,曲轴是压缩机中重要运动零件之一，它不仅要有足够的疲劳强度，而且还应有足够的刚性、耐磨性。 (一) 曲轴的一般结构型式 一根曲轴至少具有三个部分，即主轴颈、曲柄、曲柄销(或称连杆轴颈)。 曲柄和曲柄销构成的弯曲部分称为曲拐。根据机器的需要一根或几个曲拐组成。 曲轴的结构,机座部分主要零件-曲轴,为把润滑油由主轴承导至大头瓦、小头衬套、十字头导轨等处摩擦面，曲轴上钻的导油孔。 在曲轴上往往还装有平衡重，其目

17、的是为平衡不平衡旋转质量的离心力或角度式压缩机中的往复质量惯性力。 曲轴还装有驱动风扇的皮带轮及驱动润滑装置的齿轮；在功率输入端装有飞轮或联轴器等。 曲轴大多是整体的，由钢或铸铁制成。 钢制曲轴，在大型时为自由锻造的，在小型曲轴在大量生产时可以模锻。 中、小型压缩机曲轴可由球墨铸铁铸造，铸造曲轴不仅制造方便，而且可以按受力状况做成合理的形状。,机座部分主要零件-曲轴,曲轴的材料 钢曲轴，一般用40和45号优质碳素钢，因为碳素钢在合理的热处理及表面处理后，已可满足压缩机曲轴的要求，只有极少场合应用40Cr等合金钢。碳素钢通常需采用调质处理和表面处理，表面处理的措施有：表面淬火，滚压及喷丸等。 铸

18、铁曲轴系采用高强度铸铁，最常用的是球墨铸铁QT60-2。球墨铸铁加入少量稀土元素能进一步提高材料的性能。，球墨铸铁不仅加工方便，而且疲劳强度也胜于钢。但是球墨铸铁曲轴当断面尺寸大时质量不易保证，故大型压缩机曲轴仍不得不依赖于钢制造。,机座部分主要零件-轴封,轴封的作用在于防止压缩气体沿曲轴伸出端向外泄漏，或者是当曲轴箱内压力低于大气压时，防止外界空气窜入机体内。 密封-轴封装置,1-轴承盖 2-动摩擦环 3-波纹管 4-弹簧 5-压紧弹簧 6-压板 波纹管式轴封装置,机座部分主要零件-连杆,连杆的一般结构 (连杆的组成部分) 连杆是将曲轴的旋转运动转化为活塞的往复运动机件，由连杆大头、连杆小头

19、、杆身、轴瓦、螺栓等组成，连杆将发动机输入的功率传给活塞组，在连杆力及惯性力的作用下，承受交变负荷，因而连杆应具有足够的强度与刚性、稳定性。 连杆一端与活塞销或十字头销相连，称为小头；另一端与曲轴销相连，称为大头；中间部分称为杆身。杆身多采用工字形截面且中间钻一长孔作为油道。,机座部分主要零件-连杆,大部分连杆大头为剖分式的，通过螺栓将连杆体与大头盖连接，装配到曲轴上。 连杆大头中一般装有大头瓦(也称连杆轴瓦)，小头中装有衬套。 连杆小头用来安装十字头销与十字头相连。 连杆体（杆身）为工字形，内有油道，润滑十字头销、十字头。 连杆是依靠飞溅润滑的方式进行润滑，连杆大头盖上设有击油勺并在大、小头

20、上备有导油孔。击油勺一般是中空的，接近大头盖处有一小孔，其作用是排出勺中的空气，以便把润滑油导入大头瓦。击油勺必须斜口正对运动方向，不能装反。连杆上面的记号，用于识别方位，防止出现装反情况。( 连杆的结构),机座部分主要零件-十字头,十字头用于连接作摇摆运动的连杆与往复运动的活塞杆，并起导向的作用，连杆力、活塞力、侧向力在此交汇。 （1）十字头导向板 十字头为可拆式，即十字头体与导向板分开，用螺栓连接，两者之间加有薄垫片（加减垫片，可调整十字头与滑道间隙），同时，根据活塞杆的跳动量偏差，调整十字头的中心高度。 导向板起导向作用，并承受着侧向力，其材质为巴氏合金。 十字头结构 当然，十字头也有制

21、作成整体的，它的结构型式与图所示不同，没有导向板，而是一个筒形整体结构。,机座部分主要零件-十字头,（2）十字头与活塞杆的连接 活塞杆通过螺纹或法兰与十字头相连接。 连接方式为螺纹连接，用锁紧螺母及暗锁定位、锁紧，在装配活塞时，需旋转活塞，同时调节死点间隙。 图示(十字头结构)为利用螺母定位和锁紧的结构，它可以通过旋转活塞杆来调整线性余隙。 图示(十字头)是依靠法兰连接的结构，我厂燃料气压缩机便采用此种连接的结构。,机座部分主要零件-十字头,（3）十字头与连杆连接 其连接方式为浮动销在十字销与十字头销孔连杆小头孔均有间隙，十字头销能缓慢转动，从而使十字头销孔、连杆小头瓦磨损均匀。,机座部分主要

22、零件-机体,机体指机身、机座、曲轴箱、中间体等部件，机体供连接气缸和放置运动机构并作轴承座用。其中机身供放置曲轴、连杆、十字头等零件以及其他辅助设备；它一端连接气缸，另一端固结于基础或底座上。 机身的设计不仅要有足够的强度，而且应有足够的刚度；机身的结构应力求简单、制造方便，并且易于拆装运动部件。一般采用高强度灰铸铁（HT20-40）铸成一个整体。 机身外廓尺寸以运动部件能自由运动而不互相碰为原则，当然也要考虑到必要的稳定性、辅助设备的安装以及贮存必要的润滑油等。 机体,密封-活塞环,(一)密封原理 用于密封气缸，防止气体从高压侧窜入另一侧，同时有均布润滑油及支承作用，主要依靠减少间隙（活塞与

23、气缸之间、活塞环与气缸壁之间、活塞环与活塞环槽之间），使气体流动受到阻塞和节流，实现密封作用。活塞环密封是阻塞密封和节流密封的组合。 工作时，外缘紧贴气缸镜面，背面高压气体一侧的端面紧压在环槽上，由此阻塞间隙密封气体，由于出于安装方便，活塞环都是具有切口的，因此气体能通过切口泄漏，所以活塞环常常不是一道，而是多道环共同作用，使气体每通过一道环便产生一次节流作用，进一步达到减少泄漏量的目的。,密封-活塞环,活塞环的结构 通常活塞的环槽内放置一道活塞环，其结构按所用的材料可制成具有切口的：整体环（环为一整体、一个开口）或者剖分式环（相同材质，由多瓣组成）。,整体环和剖分式环,密封-活塞环,不论是整

24、体环还是剖分式活塞环，其切口共有三种形式：有直切口、斜切口和搭切口。活塞环 直切口制造简单，泄漏量与切口的泄漏截面成正比。 斜切口制造也很简单，因泄漏面应为垂直截面，故斜切夹角为45-60。 搭切口制造复杂，因其切口呈阶梯形，工作时互相搭接，故气体不能直接地通过切口而需经过两次曲折，所以泄漏量能大大减少。 现在也广泛应用在一个环槽内放置23道活塞环，可以认为它是搭切口环的改进，可以很好的挡住高压气体从活塞环的切口处直接泄漏，从而提高了活塞环的密封性能，但缺点是磨损量大大增加。,密封-活塞环,活塞环的分类 活塞环按照材质不同，分为金属环和非金属环两种。金属环多为钢环，其外缘镶嵌铜合金，这样可以大

25、大改善磨合性能和耐磨性。非金属环的截面为矩形。考虑到强度较金属低，故高度一般比金属的大。材质有耐高温酚醛、填充聚四氟乙烯。 聚四氟乙烯摩擦系数小，具有良好的自润滑性能，化学稳定性好，耐腐蚀，耐高温，但其热膨胀系数大，导热性差，机械性能差，不耐磨，因此需加入适当的填充剂，以改善其性能：加入青铜以提高耐磨性，改善导热性；加入玻璃纤维以提高强度，增加耐磨性；加入二硫化钼或石墨以提高自润滑性等特点。 活塞环的数目：一般为二道，装配时开口相差180，以避免各切口（有直切口、斜切口和搭切口）在同一线上造成泄漏增大。,密封-填料及填料函,填料是指密封气缸和活塞杆间隙的元件。填料分为它紧式和自紧式，当磨损后需

26、人工拧紧压板，使填料再次贴紧活塞杆称为它紧式；当填料磨损后能自动补偿则称为自紧式。 填料是用来密封气缸与活塞杆之间的间隙，防止气体向外泄漏。分为密封环、支承环两种。由密封盒、压盖、导向套等组成。填料,密封-填料及填料函,填料密封与活塞环密封的区别 填料密封的原理和活塞环类似，是利用阻塞和节流两种作用的结合。其不同的是活塞环利用外缘和气缸壁相接触进行密封；而填料则是由内缘和活塞杆相配合进行密封。,密封-填料及填料函,(二) 填料的结构 填料目前使用最普遍的是平面填料，它由两块平面填料构成一组密封元件，最典型的是朝向气缸一侧的一块由三瓣组成，背离气缸的一块由六瓣组成，每一块外缘绕有螺旋弹簧，把它们

27、敷于活塞杆上。其中螺旋弹簧仅起预紧的作用。图示a)为三瓣结构，b)为四瓣结构，c)为三瓣结构，但通常一个小室内两块结构是一样的，适用于低压压缩机。(填料),密封-填料及填料函,填料的工作原理 它由两块平面填料构成一组密封元件，三瓣的敷于活塞杆上时切口仍留有间隙，以便压缩机运行时高压气体导入小室，使两块填料都利用高压气体压紧在活塞杆上；此时三瓣的径向切口需与六瓣的填料从轴向挡住六瓣的径向切口，阻止气体轴向的泄漏。六瓣填料径向的切口由其中三个月牙形的瓣所盖住，以阻止气体沿径向泄漏。所以，真正起密封作用的是六瓣的填料。平面填料两块的径向切口，都具有一定的间隙，以便内缘磨损后能自动补偿。密封-填料,密

28、封-填料及填料函,如图所示(填料函)的便是我国广泛采用的填料函结构，填料是三瓣、六瓣的密封元件。安装时切记三瓣的应置于朝向气缸工作腔一侧,不能颠倒，否则将失去密封作用。填料函设有前置填料，即图中离气缸工作腔最远的一组。因为填料密封也不可能做到完全不漏气，故当压缩有毒、可燃等气体时，为防止这些气体逸入空气中而造成事故或损失，使这些通过密封填料泄漏出来的气体，被前置填料挡于环形槽中，并由专门的接管引走。填料函还具有专门通润滑油的钻孔。图中填料函所有小室用一根螺栓连结在一起，这样装拆起来比较方便。,密封-其他密封,除了以上接触的密封方法外，在设备密封上还有以下几种方式：机械密封、盘根密封、密封胶、密

29、封圈、密封垫、密封带(又叫生料带)等等，这些常用方法这里就不在讲解了。 压缩机在活塞杆上还设有刮油器，刮油器的作用是使十字头滑道润滑油不致带入气缸及填料（因油不能相混），装配时刮油面相对。,气阀-简介,气阀是活塞式压缩机中的一个重要部件，是易损件。其工作特性直接影响到压缩机的排气量、功率消耗等性能，影响机组的运行可靠性。此外，气阀还是限制压缩机提高转速的主要障碍。 气阀有两大类：一类称为强制阀，它的启闭是由专门机构控制，而与气缸内压力变化无关；另一类称为自动阀，它的启闭主要由气缸和阀腔内气体压力差来决定。强制阀因为结构复杂，启闭时间固定，不适于变工况运转，故已经很少采用。绝大多数压缩机都使用自

30、动阀。,气阀-简介,气阀是活塞式压缩机中的一个重要部件，是易损件。其工作特性直接影响到压缩机的排气量、功率消耗等性能，影响机组的运行可靠性。此外，气阀还是限制压缩机提高转速的主要障碍。 气阀有两大类：一类称为强制阀，它的启闭是由专门机构控制，而与气缸内压力变化无关；另一类称为自动阀，它的启闭主要由气缸和阀腔内气体压力差来决定。强制阀因为结构复杂，启闭时间固定，不适于变工况运转，故已经很少采用。绝大多数压缩机都使用自动阀。,气阀-简介,自动阀有许多型式，如环状阀、网状阀、条状阀、舌状阀、碟阀和直流阀等，但所有的气阀主要由四部分组成： 活塞式压缩机的气阀多为“自动气阀”，其启闭主要由阀片两边的压力

31、差与弹簧（片）力来实现，主要有四部分组成。 气阀的组成部分,气阀的主要组成部分,1 阀座：具有进气或排气气流通道，与启闭元件形成闭锁气流状态，气阀关闭时，承受气阀两侧的压差。它具有能被阀片覆盖的气体通道，是与阀片一起闭锁进气(或排气)通道，并承受气缸内外压力差的零件。 2 启闭元件（阀片）：交替周期性开启和关闭阀座气流通道的零件，通常制成片状者称为阀片。,气阀的主要组成部分,3弹簧（片）：气阀开启时，防止气闭运动元件（阀片）以高速度冲击阀体，关闭时能及时将阀片闭锁在阀座通道上。 4定位体和阀盖：限制阀片的位移，并往往作为承座弹簧的零件和形成气流通道，同时限制阀片的开启程度，作为弹簧（片）的支承

32、座。,气阀-简介,对气阀的基本要求： （1）气阀具有足够的可靠性，有较长的使用寿命。 （2）阀片能及时开启和关闭。 （3）阻力损失小，有较大的流通面积。 （4）气阀关闭的气密封好，减少泄漏。 （5）结构简单，加工工艺性好以及安装维修方便。,气阀-工作原理,进、排气阀的工作原理是类似的，下面以进气阀为例来说明。 当膨胀过程终了，若气缸与阀腔之间的气体压力造成压力差，由此作用在阀片上的力足以克服弹簧力及阀片和一部分弹簧的质量力，阀片做便开始开启。阀片一旦离开阀座，便有气体通过缝隙进入气缸，并且在流入气体的推力作用下，阀片继续上升直到撞到升程限制器。在活塞接近止点位置时，活塞速度降低，进气速度和气流

33、推力也相应减少，当推力不足以克服弹簧力时，阀片便开始脱离限制器。在阀片关闭过程中，依然有气体进入气缸，气流推力也继续存在，这一推力起阻止阀片关闭的作用，所以阀片的关闭是在弹簧力和气流推力之差的作用下落向阀座的。,气阀-工作原理,由此可知，阀片开启过程所需时间，取决于阀片的升程、弹簧力、运动部分质量以及气流推力等。当升程高、弹簧力大运动部分质量大、气流推力小时，开启过程时间便相对较长。过长的开启时间会使阻力损失增加。 如果弹簧力过强，在活塞速度达到最大值时，气流的推力也不足以克服弹簧力，则阀片出现在阀座和升程限制器之间来回跳动的颤振现象，导致阀片来回撞击而缩短气阀的寿命。组成部分,气阀-工作原理

34、,如果弹簧力过软。则阀片停留在升程限制器上的时间延长，阀片将在活塞更接近止点位置，气流达到更低一些的速度时才开始关闭，以致活塞到达止点位置时阀片来不及落到阀座上，出现迟后关闭现象。迟后关闭时，一方面因活塞已进入压缩行程，使吸进的气体回窜出去而使排气量减少，另一方面则因阀片是在弹簧力和窜出气流推力之差的共同作用下撞向阀座的，故能造成严重的敲击。敲击会使阀片应力增加，阀片和阀座的磨损加剧，并导致气阀提前损坏，而且敲击还能发出更大噪声。,气阀弹簧,气阀弹簧刚性和气阀弹簧力 我们都希望在阀片开启瞬间时，弹簧力小，以利于减少使阀片开启所需的压力差，降低实际循环功的消耗及噪声。在阀片关闭过程中，阀片落到阀

35、座的瞬间作用力，在正常情况下主要是弹簧力，因此为减少阀片对阀座的冲击也要求弹簧力越小越好。另一方面为减少阀片对升程限制器的冲击以及保证及时关闭，又要求在气阀全开状态具有一定的弹簧力。所以在选择弹簧时，要选择变刚性弹簧，但刚性系数越小越不好。 所谓弹簧力是指气阀完全开启状态，即阀片贴在升程限制器上时，弹簧作用在阀片上的力。,气阀弹簧,气阀在工作过程中，阀片上的主要作用力是弹簧力和气流推力。气阀要能正常工作就必须使其主要作用力-弹簧力和气流推力相互匹配。 我们要求气阀弹簧力在任何情况下不得大于最大压力差时的气流推力，否则，阀片便不可能完全开启而出现颤振现象。当然也不能远小于最大气流推力，因为这样就

36、要迟后关闭。弹簧力的大小取决于作用在阀片上的气流推力。 对于多通道的环状阀，各环所受的气流推力是不一样的，内环要比外环大一些，因此弹簧力的选配也要注意到这个特点。,气阀的结构型式,槽形气阀： 阀片呈槽形长条状，弹簧为条形薄片，具有良好变刚性，并能起缓冲作用，气阀流通面积较大，阻力较小，但阀片、阀座易损伤。,气阀的结构型式,网状阀 其中心为固定部分，被夹持在上下两垫片之间，自中心数第二圈上，将径向筋条铣出一斜切口，在弹簧部分铣薄，使阀片具有一定弹性，便于上下运动。外圈为阀片的运动与密封部分，阀片的升程由垫片的厚度控制，中心导向，在阀片与限制器间有缓冲片，当气流推力直接作用在阀片上的弹簧力时，阀片

37、即开启；当阀片与缓冲片接触后推动缓冲片及其弹簧一起运动，直到缓冲片与限制器接触时，气阀全开。而气阀全关时，只受阀片弹簧的作用，弹簧力小，全开时则是阀片和缓冲片的弹簧力以及阀片和缓冲片的变形反力总和，弹簧力大，正符合气阀工作的要求，启闭及时。 装配在气阀室内有气阀垫（铝合金或铝包石棉垫）密封。,润滑系统,润滑的主要作用有： 1）、使摩擦表面（即轴与轴承、活塞环与气缸壁等运动部件接触面）被油膜分隔，形成液体摩擦或半干摩擦，从而降低压缩机摩擦功、摩擦热和零件的磨损，提高压缩机的效率，增加压缩机的可靠性和耐久性。 2）、带走摩擦热，使摩擦表面温度不致过高。 3）、润滑油充满活塞与气缸的间隙和油封的摩擦

38、表面之间，增强了密封作用。 4）、带走磨屑，改善摩擦表面的工作情况。 5）、压缩机的润滑系统还向能量调节装置供油。,润滑系统-润滑油,润滑油的种类及润滑油性能： 压缩机气缸内所用的润滑剂，绝大多数为矿物油，但合成润滑剂近年应用也很普遍，如氟硅酮油便是一种良好的气缸润滑剂。 润滑油的性能：粘度（动力粘度、运动粘度、条件粘度）、闪点及燃点、油性、凝固点、氧化安定性、酸值、积炭倾向、清净性、水溶性等。,润滑系统-润滑油选择,气缸润滑油的选择要考虑到被压缩介质、压力及温度。 对于空气压缩机，易积炭的宜用环烷基矿物油，并可加抗积炭的添加剂；若设备经常低温起动可用高粘度指数的石蜡基油；对于高压空气压缩机，

39、为形成油膜和防止泄漏，采用高粘度的石蜡基油。对于低压的单级压缩机。可采用HS-13号压缩机油。,润滑系统-润滑油选择,对于氮和氢气压缩机以及氮氢混合气压缩机，被压缩介质对润滑油具有化学惰性，故低压时采用HB-11饱和气缸油，高压时采用HB-24饱和气缸油。 对于石油气压缩机，气体对润滑油有溶解作用，故能破坏油膜，宜用高粘度的润滑油。 对于焦炉煤气压缩机，当气体处于被杂质污染状态时，可用已经使用过的再生油润滑，但数量应加大。,气缸润滑方式,压力润滑 润滑油由专门的注油器在压力下注入气缸，多用于具有十字头的压缩机。注油点和注油量可以控制，是应用广泛的一种润滑方式。 注油器为真空滴油式，由曲轴驱动偏

40、心轮旋转，通过摇臂作用带动泵体内柱塞在柱塞缸内反复运动，从而实现吸油、排油过程。 真空滴油式注油器,气缸润滑方式,吸油过程：当注油器偏心轮14的偏心位于下方时，柱塞2在弹簧的作用下向下运动，润滑油自玻璃罩9中通过钻孔及逆止阀4被吸入泵缸3中；9中的油被吸走后，形成真空度，润滑油即通过吸油管1，经过钻孔从滴油管8进入9，故柱塞每吸一次，滴管向罩9内滴入一滴油。 排油过程：当偏心轮14旋转时，偏心向上运动柱塞开始排油，润滑油被迫经逆止阀5和接油7压至气缸。 调整螺母11能使挡块12上下移动，这样通过顶杆10来顶摇臂13，由此改变柱塞下行的位置，达到调节柱塞行程来调节每次注油量。也可在开机之前，通过

41、顶杆10进行手动供油，提前进行润滑。,气缸润滑方式,飞溅润滑 是利用运动零件的机械作用，将润滑油送至需要的摩擦表面，半封闭压缩机就有很多的采用飞溅润滑。一方面，在连杆大头下端装设甩油勺，将曲轴箱内的润滑油甩向气缸境面，润滑活塞与气缸壁之间的摩擦表面；另一方面，在电动机一端的轴上装有甩油盘，将油甩起并收集在电动机侧端盖的集油小室上，通过曲轴中的油道，润滑主轴承和连杆轴承。在某些小型立式开启式压缩机中，飞溅润滑只依靠曲柄连杆机构的运动来实现。飞溅润滑的优点是简单，缺点是耗油量较难控制。,气缸润滑方式,喷雾润滑 在压缩机气缸进气接管处，喷入一定量的润滑油，油和气体相混合一起进入气缸，然后一部分粘附在

42、气缸镜面上供气缸润滑。喷雾润滑结构简单且第一级进气阀可得到润滑，但油雾仅与气缸接触的一部分能粘附在缸壁上，其他部分仍和气体一起被排出气缸而不得利用；此外，油和空气密切混合容易氧化和积炭。所以喷雾润滑目前已经应用不多。,曲轴、连杆润滑方式,这部分的润滑主要是主轴承和主轴颈，连杆大头瓦和曲柄销，活塞销或十字头销和连杆小头铜套，以及十字头和滑道等摩擦面。 按润滑油达及摩擦面的方式也可分为飞溅润滑和压力润滑两种。,曲轴、连杆润滑方式,飞溅润滑润滑油是通过依靠连杆大头上装设的勺或棒，在曲轴旋转时打击曲轴箱中的润滑油，因此使油溅起并飞至那些需要润滑之处。润滑油经过连杆大头、小头特设的导油孔，将油导至摩擦表面。这种型式的优点是简单；缺点是供油不稳定，开始油面高溅起的油多，击油