SMC气动基础9-空压机原理

1、Everything in pneumatics;advance in the world 压缩空气的产生原理 SMC（中国）有限公司上海分公司 营业技术部 2004/1 Everything in pneumatics;advance in the world气动技术培训教程 压缩空气的品质要求 空压机产生的压缩空气中常常含有以下物质： 1.水气(WATER VAPOR) 2.油 (OIL) 3.一氧化碳(CO) 4.二氧化碳(CO2) 5.异味 6.污染物.等 這些粒子的多少，将会影响到您所使用的压縮空气品 质，直接或间接的对您的身体或您的生产线造成影响， 因此許多的国家标准机构及组织针对

2、人体呼吸系統所 使用的压缩空气品质均订有规范与标准，以保障人体 的生命安全以及机器的正常运转。 Everything in pneumatics;advance in the world气动技术培训教程 压缩空气的品质要求 空气质量等级（空气质量等级（ISO85731） 质量等级 最大固态 粒子尺寸 /m 最大含量 /mgm3 最大压力 露点/ 最高油份 含量 / mgm3 1 2 3 4 5 6 0.1 1 5 15 40 0.1 1 5 8 10 -70 -40 -20 +3 +7 +10 0.01 0.1 1 5 25 Everything in pneumatics;advance i

3、n the world气动技术培训教程 压缩空气的品质要求 某些典型应用推荐的空气质量等级某些典型应用推荐的空气质量等级 应用固体 粒子 水分油份应用固体 粒子 水分油份 空气搅拌 制鞋机 制砖、玻璃机 零件清洗 颗粒产品输送 粉状产品输送 铸造机械 食品饮料机械 采矿 包装服装机械 胶片生产 土木机械 3 4 4 4 2 2 4 2 4 4 1 4 5 6 6 6 6 3 6 6 5 3 1 5 3 5 5 4 3 3 5 1 5 32 1 5 喷沙 喷涂（漆） 焊机 轻型气马达 气缸 空气涡流机 气动传感器 逻辑元件 射流元件 间隙密封滑阀 弹性密封滑阀 截止阀 3 4 3 3 2 2 4

4、 2 12 23 3 3 32 3 31 3 2 21 6 21 23 23 3 3 1 5 3 5 3 2 4 2 23 23 5 Everything in pneumatics;advance in the world气动技术培训教程 空气压缩机的类型 空气压缩机：空气压缩机： 气压发生装置，能将电机或内燃机的机械能转化为压气压发生装置，能将电机或内燃机的机械能转化为压 缩空气的压力能。缩空气的压力能。 容积式压缩机 往复式旋转式 活塞式膜片式叶片式螺杆式 涡旋式 Everything in pneumatics;advance in the world气动技术培训教程 空气压缩机的原理

5、 往复式压缩机往复式压缩机 单级往复式单级往复式 只由一个过程就将吸入的大气压空气压缩到 所需要的压力。 活塞下移，体积增加，缸内压力小于大气 压，空气便从进气阀门进入缸内。 在冲程未端，活塞向上运动，进气阀门被 打开，输出空气进入储气罐。 这种型式的压缩机通常用于需要3-7巴碰 运气范围的系统。 Everything in pneumatics;advance in the world气动技术培训教程 空气压缩机的原理 往复式压缩机往复式压缩机 多级往复式多级往复式 在单级压缩机中，若空气压力超 过6巴，产生的过热将大大地降 低压缩机的效率。因此，工业中 使用的活塞式压缩机通常是两级 的。

6、如果最终压力为7巴，第一级 通常将它压缩到3巴，然后被冷 却，再输送到第二级气缸中压缩 到7巴。 压缩空气通过中间冷却器后温 度大大下降，再进入第二级气缸。 因此，相对于单级压缩机提高了 效率。最后输出的温度可能在 120C左右。 Everything in pneumatics;advance in the world气动技术培训教程 空气压缩机的原理 往复式压缩机往复式压缩机 膜片式膜片式 膜片式压缩能提供5巴的压缩空气。 由于它完全没有油，因此广泛用于仪 器医药和相类似的工业中。 膜片使气室容积发生变化，在下行 程时吸进空气，上行程时压缩空气。 Everything in pneumat

7、ics;advance in the world气动技术培训教程 空气压缩机的原理 旋转式压缩机旋转式压缩机 叶片式压缩机叶片式压缩机 当转子旋转时，离心力使得叶片与定 子内壁相接触，从进口现出口，相邻 两叶片间的空间逐渐减少，因此能压 缩空气。 在进所口的附近向气流喷油目的是 起润滑和密封作用，油同时也能带走 一部分压缩空气产生的热量，把输出 的温度限制在190左右。 Everything in pneumatics;advance in the world气动技术培训教程 旋转式压缩机旋转式压缩机 螺杆式压缩机螺杆式压缩机 两个啮合的螺旋转子以相反方向运 动，它们当中自由空间的容积沿轴向

8、减少，从而压缩两转子间的空气。 利用喷油来润滑和密封两旋转的螺 杆，油分离器将油与输出空气分开。 此类压缩机可连续输出流量超过 400M/MIN，压力高达10巴。 和叶片式压缩机相比，此类压缩机 能输送出连续的无脉动的压缩空气。 虽然螺杆式和叶片式压缩机愈来愈 受到青睐，但工业上最普遍使用的仍 然是往复式压缩机。 空气压缩机的原理 Everything in pneumatics;advance in the world气动技术培训教程 旋转式压缩机旋转式压缩机 涡旋式压缩机涡旋式压缩机 涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世 的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率 高、可靠性好，尤

9、其是其低噪声、长寿命等诸方 面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机 行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。 由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世 界最节能压缩机。 由于涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨 合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩。 由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环 境安静，又被誉为“超静压缩机”。 涡旋式压缩机零部件少，只有四个运行部件压 缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的 镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工 作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目 的。 空气压缩机的原理 Everything in pneumatics;advanc

10、e in the world气动技术培训教程 压缩机的特性参数压缩机的特性参数 压缩机的容量或输出量压缩机的容量或输出量 用标准容积流量来表示，单位为用标准容积流量来表示，单位为m/S, Mn/min, DMn/S, 或或L/min。容量也可用排量或容量也可用排量或“理论输入量理论输入量”来表示，对活塞来表示，对活塞 式压缩机来说：式压缩机来说： Q（l/min）=活塞面积（活塞面积（dm） 行程（行程（dm） 第一级气负缸数第一级气负缸数 转速（转速（rpm） 对于两级压缩机，仅考虑其第一级气缸。对于两级压缩机，仅考虑其第一级气缸。 由于容积和热量损失，输出量通常比输入量为少。由于容积和热量

11、损失，输出量通常比输入量为少。 在压缩过程末端，不可能将所有的压缩空气排出，因此容积在压缩过程末端，不可能将所有的压缩空气排出，因此容积 损失是难免的。压缩后还留有一定的空间，称之为损失是难免的。压缩后还留有一定的空间，称之为“死容积死容积”。 空气压缩机的原理 Everything in pneumatics;advance in the world气动技术培训教程 压缩机的特性参数压缩机的特性参数 热量损失热量损失 由于压缩过程中温度很高，因此容积增大，当冷却至室温由于压缩过程中温度很高，因此容积增大，当冷却至室温 时，其容积又减少。时，其容积又减少。 容积效率容积效率 比值比值 自由空气

12、输出量自由空气输出量/排气量排气量 用百分数表示时，叫做容积用百分数表示时，叫做容积 效率，它随尺寸大小，型号和压缩机的加工，级数和最终的效率，它随尺寸大小，型号和压缩机的加工，级数和最终的 压力变化而变化。二级压缩机的容积效率小于一级，因为第压力变化而变化。二级压缩机的容积效率小于一级，因为第 一、二级气缸之间有一、二级气缸之间有“死容积死容积”。 空气压缩机的原理 Everything in pneumatics;advance in the world气动技术培训教程 压缩机的特性参数压缩机的特性参数 热效率及总效率热效率及总效率 除了上述损失外，热量的影响也使压缩空气的效率降低。这些损

13、失使总效率除了上述损失外，热量的影响也使压缩空气的效率降低。这些损失使总效率 进一步减少，减少的程度取决于压缩比和负荷。满量工作的压缩机积聚了大量进一步减少，减少的程度取决于压缩比和负荷。满量工作的压缩机积聚了大量 的热量从而降低了效率。在两面三刀级压缩机中，压缩比逐渐减小，部分在第的热量从而降低了效率。在两面三刀级压缩机中，压缩比逐渐减小，部分在第 一级中被压缩的空气在第二级气缸被压至最终压力前，经过中间冷却器冷却。一级中被压缩的空气在第二级气缸被压至最终压力前，经过中间冷却器冷却。 例如，如果第一级气缸吸入的在气衩压缩至它体积的三分之一，那么在输出例如，如果第一级气缸吸入的在气衩压缩至它体

14、积的三分之一，那么在输出 处它的绝对压力将达处它的绝对压力将达3巴，相对来说，由于压缩比小因而产生的热量相应较低，巴，相对来说，由于压缩比小因而产生的热量相应较低， 压缩空气通过中间冷却器后输入第二级气缸，然后又衩压缩到它体积的三分之压缩空气通过中间冷却器后输入第二级气缸，然后又衩压缩到它体积的三分之 一，于是最终压力为一，于是最终压力为9巴（巴（ABS）。）。 在一级压缩机中将空气从大气压直接压缩到在一级压缩机中将空气从大气压直接压缩到9巴（巴（ABS）所产生的热量比二级所产生的热量比二级 压缩机要多得多，总效率也将大大下降。压缩机要多得多，总效率也将大大下降。 “单位能量消耗单位能量消耗”

15、是衡量总效率的指标，并且能用于估计制造压缩空气的需是衡量总效率的指标，并且能用于估计制造压缩空气的需 的费用，平均的，的费用，平均的，1Kw电能产生电能产生120-150l/min(=0.12-0.15Mn/min/kw)工作压力工作压力 为为7巴的压缩空气。巴的压缩空气。 空气压缩机的原理 Everything in pneumatics;advance in the world气动技术培训教程 空气压缩机的附件 储气罐储气罐 储气罐是钢板焊接制成的压力容器，水平或垂直地直接安装在后冷却器后面储气罐是钢板焊接制成的压力容器，水平或垂直地直接安装在后冷却器后面 来储存压缩空气，因此，可以减少空

16、气流的脉动。来储存压缩空气，因此，可以减少空气流的脉动。 它的重要功能是贮备足够的空气来满足超出压缩机容量的要求，尽可能减少它的重要功能是贮备足够的空气来满足超出压缩机容量的要求，尽可能减少 压缩机常发生的压缩机常发生的“满载满载”与与“空载空载”现象，它在进一步分配空气前再补充和凝现象，它在进一步分配空气前再补充和凝 结从后冷却器中出来的油和水份，因此，最好将储气罐放在阴凉处。结从后冷却器中出来的油和水份，因此，最好将储气罐放在阴凉处。 这种容器应该装上安全阀、压力表、排水阀以及便于检查和清洁其内部的人这种容器应该装上安全阀、压力表、排水阀以及便于检查和清洁其内部的人 孔盖。孔盖。 储气罐的

17、尺寸大小根据压缩机的输出量，系统的尺寸大小根据压缩机的输出储气罐的尺寸大小根据压缩机的输出量，系统的尺寸大小根据压缩机的输出 量，系统的尺寸大小以需求量是桓定的还是变化的来确定。量，系统的尺寸大小以需求量是桓定的还是变化的来确定。 对工厂来说，计算储气罐尺寸的原则是：对工厂来说，计算储气罐尺寸的原则是： 储气罐容量储气罐容量=压缩机每分钟压缩空气的输出量压缩机每分钟压缩空气的输出量 Everything in pneumatics;advance in the world气动技术培训教程 空气压缩机的附件 入口过滤器入口过滤器 典型的城市空气含有典型的城市空气含有4000万单位万单位/M的固体颗粒，即灰尘、油泥、花粉等。如的固体颗粒，即灰尘、油泥、花粉等。如 果这种空气被压缩到果这种空气被压缩到7巴，那么浓度将达到巴，那么浓度将达到3.2亿单位亿单位/m。压缩机工作可靠的一压缩机工作可靠的一 个重要条件是必须提供合适且有效的过滤器，以免气缸和活塞环过量损耗，这个重要条件是必须提供合适且有效的过滤器，以免气缸和活塞环过量损耗，这 种损耗主要是由于这样不纯物质的磨擦而引起的。种损耗主要是由于这样不纯物质的磨擦而引起的。 过滤器不需太细密，因为压缩机的效率随空气阻力的增