气动技术第三讲气源装置及辅助元件分析

气动技术第三讲气源装置及辅助元件

亚德客（中国）有限公司系统工程处徐宇工程录主要内容：1、气源部分（空气压缩机）2、储存部分（储气罐）3、气源净化部分（主路过滤器、干燥器、油雾分离器）4、处理部分（三联件：过滤器、调压阀、油雾器）5、辅助元件（如：消声器、软管等）6、传输压缩空气的管道系统重点：气源装置的组成、净化处理装置难点：净化处理装置气源装置的组成气源装置的组成气源装置的作用：为气动设备提供符合需要的压缩空气。气源装置的主体是空气压缩机1、空气压缩机空压机：将原动机的机械能转换成气体压力能的装置。类型：常见的空压机有活塞式空压机、叶片式空压机和螺杆式空压机三种，下图为单级活塞式空压机工作原理。

空气压缩机1、单级活塞式空压机通常用于需要（0.3-0.7）MPa压力范围的系统。在单级压缩机中，若空气压力超过0.6MPa，产生的过热将大大地降低压缩机的效率。故当输出压力较高时，应采取多级压缩。2、多级压缩可降低排气温度，节省压缩功，提高容积效率，增加压缩气体排气量。下面介绍多级空压机工作原理二级活塞式空压机工作原理二级活塞式空压机工作原理二级空压机特点：由两级三个阶段将吸入的大气压空气压缩到最终的压力。如果最终压力为0.7MPa，第一级通常将它压缩到0.3MPa，然后经过中间冷却器被冷却，压缩空气通过中间冷却器后温度大大下降，再输送到第二级气缸中压缩到0.7MPa。因此，相对于单级压缩机提高了效率。最后输出温度可控制在120°左右。叶片式空压机

在回转过程中不需要活塞式空压机中具有的吸气阀和排气阀。在转子的每—次回转中，将根据叶片的数目多次进行吸气、压缩和排气，所以输出压力的脉动较小。通常情况下，叶片式空压机需采用润滑油对叶片、转子和机体内部进行润滑、冷却和密封，所以排出的压缩空气中含有大量的油份。因此在排气口需要安装油气分离器和冷却器，以便把油份从压缩空气中分离出来进行冷却并循环使用。膜片式压缩机膜片式压缩能提供5巴的压缩空气。由于它完全没有油，因此广泛用于食品、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。螺杆式空压机螺杆式压缩机，由电动机带动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减少，从而压缩两转子间的空气。利用喷油来润滑密封的两旋转螺杆，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可超过400m3／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青睐，但过去工业上最普遍使用的仍然是往复式压缩机。空压机的使用注意事项空压机的安装位置：空压机的安装地点必须清洁，无粉尘、通风好、湿度小、温度低且要留有维护保养空间，所以一般要安装在专用机房内。噪音：空压机一运转即产生噪音。必须考虑噪音的防治，如设置隔声罩、设置消声器、选择噪音较低的空压机等。一般而言，螺杆式空压机的噪音较小。使用专用润滑油并定期更换，启动前应检查润滑油位，并用手拉动传动带使机轴转动几圈，以保证启动时的润滑。启动前和停车后，都应及时排除空压机气罐中水分。气源符号储气罐作用：消除压力被动，保证输出气流的连续性；储存一定数量的压缩空气，以备发生故障和临时需要应急使用；进一步分离压缩空气中的水分和油分结构：立式/卧式附件：安全阀，调整其极限压力比正常工作压力高10%；

压力表：指示罐内空气压力；

设置人孔或手孔：清理、检查；底部应设排放油水的接管和阀门储气罐结构原理图储气罐的选择容积的选择：以空压机每分钟的排气量（q）为依据：q<6m3/min,Vc=1.2m3

6<q<30m3/min,Vc=1.2-4.5m3

q>30m3/min,Vc=4.5m3高度H1为其内径D的2～3倍，并应使进气管在下，出气管在上。压缩空气净化处理装置目的：从空压机输出的压缩空气到达各用气设备之前，必须将压缩空气中含有的大量水分、油分及粉尘杂质等除去，以得到适当的压缩空气质量，避免它们对气动系统的正常工作造成危害，并且用减压阀调节系统所需压力以得到适当出力。在必要的情况下，使用油雾器使润滑油雾化并混入压缩空气中润滑气动元件，降低磨损，提高元件寿命。过程：除水过程；过滤过程；调压过程；润滑过程。气源净化部分几种最常用的气源净化装置：后冷却器、干燥器、过滤器、油雾分离器后冷却器后冷却器：将空气压缩机排出的气体冷却并除去水分。空压机输出的压缩空气温度高达120～180℃,在此温度下，空气中的水分完全呈气态。后冷却器的作用就是将空压机出口的高温压缩空气冷却到40℃，并使其中的水蒸气和油雾冷凝成水滴和油滴，以便对将其清除。后冷却器有风冷式和水冷式两大类。后冷却器将空气冷却到比冷却媒介高10～15℃。气动系统控制和操作元件的温度通常为室温（大约20℃）。但是，离开后冷却器的空气温度比管道输送的环境温度高，在输送的过程中将进一步冷却压缩空气，还有水蒸气凝结成水。后冷却器空气干燥器干燥器(Airdryers)：压缩空气的除水装置。用于干燥空气的方法是降低露点（空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点），到这个温度，空气完全使湿气达到饱和（即100％相对湿度）。露点越低，留在压缩空气中的水分就越少。主要型式：吸收式、吸附式、冷冻式

用途：吸收和排除压缩空气中的水分和部分油分与杂质，使湿空气变成干空气的装置空气干燥器：吸收式吸收干燥法是一个纯化学过程。干燥剂的化学物质通常用氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化锂等。因为化学物质是会慢慢用尽的。因此，干燥剂必须在一定的时间内进行补充。这种方法的主要优点是它的基本建设和操作费用都较低。但进口温度不得超过30℃，其中干燥剂的化学物质具有较强烈腐蚀性，必须仔细检查滤清，防止腐蚀性的雾气进入气动系统中。空气干燥器：吸附式吸附式干燥法就是利用具有吸附性能的吸附剂（如硅胶、铝胶或分子筛等）来吸附水分而达到干燥的目的。空气干燥器：冷冻式采用冷冻的方法，就是利用制冷设备使空气冷却到一定的露点温度，析出空气中超过饱和水蒸气分压部分的多余水分，从而达到所需要的干燥程度。过滤器作用：滤除压缩空气中的杂质微粒，达到气动系统所要求的净化程度。一次过滤器(滤灰效率为50~70%)；二次过滤器(滤灰效率为70%~99%)；高效过滤器(滤灰效率大于99%)选择与使用：由过滤精度和额定流量而定；分水滤气器必须垂直安装，并将放水阀朝下；分水滤气器可单独使用；组合使用时安装次序：分水滤气器减压阀油雾器

过滤器工作原理：压缩空气由输入口（在本体2左侧）进入过滤器内部后，在导流器（11）的作用下，使气流产生强烈的旋转，在离心力的作用下，空气中混有的大颗粒固体颗粒杂质、液态的水滴和油滴等被甩到滤水杯（5）的内表面上，然后在重力作用下沿壁面沉降到滤水杯（5）的底部，由差压泄水器排出。另外空气在透过滤芯（3）输出时，由于直接拦截沉积、惯性沉积等作用下，空气中含有的较小固体粉尘及一部分水份、油份被滤芯（3）截留在其表面及内部。平常所说的过滤精度就是指滤芯（3）的精度。伞型固定座（4）的主要作用是防止高速旋转的气流卷起已经沉积在滤水杯（5）底部的污水以免造成二次污染。

油雾分离器分离器：分离压缩空气中所含的油分和水分工作原理：当压缩空气进入分离器后产生流向和速度的急剧变化，再依靠惯性作用，将密度比压缩空气大的油滴和水滴分离出来气源处理部分过滤器调压阀

油雾器GC系列气源处理部分－油雾器作用：以压缩空气为动力把润滑油雾化以后注人气流中，并随气流进入需要润滑的部件，达到润滑的目的。选择与使用：选择主要根据气压传动系统所需额定流量及油雾粒径大小来进行。气源处理部分－油雾器工作原理：压缩空气由输入口进入油雾器后，绝大部分气流经主管道输出，而一小部分经本体（18）的进气孔及喷油器上盖（5）上的小孔，由调节器（8）及复归弹簧（9）组成的截止阀进入油杯（12），使油面受压，而滴油管（1）的出口正对分隔板（6）背压区，使压力低于气流压力，于是在油面压力与滴油管（1）出口压力之间存在一个压力差，油杯（12）中的润滑油在此压力差的作用下，经过输油管（13）顶开钢珠（15）再经过注油针（22）及本体（18）上的斜孔进入透明的视察罩（23）内，然后由滴油管（1）上部的小孔进入滴油管（1），由主管道内的高速气流从滴油管（1）的出口引射出来，雾化后随空气一同输出。

气源处理部分－油雾器油雾器在使用中一定要垂直安装，它可以单独使用，也可以和空气过滤器、减压阀、油雾器三件联合使用，组成气源调节装置（通常称之为气动三联件），使之具有过滤、减压和油雾润滑的功能。联合使用时，其连接顺序应为空气过滤器一减压阀一油雾器，不能颠倒，安装时气源调节装置应尽量靠近气动设备附近，距离不应大于5m。气动三联件（Airserviceunit）的工作原理图如图、外形图及图形符号如图所示。气动三联件（Airserviceunit）气动三联件（Airserviceunit）气源处理部分－调压阀所有的气动系统均有一个最适合的工作压力，而在各种气动系统中，皆可出现或多或少的压力波动。气动与液压传动不同，一个气源系统输出的压缩空气通常可供多台气动装置使用。气源系统输出的空气压力都高于每台装置所需的压力，且压力波动较大。如果压力过高，将造成能量的损失并增加损耗；过低的压力则出力不足，造成不良效率。例如空压机的开启与关闭所产生的压力波动对系统的功能会产生不良影响。因此每台气动装置的供气压力都需要用减压阀减压，并保持稳定。对于低压控制系统(如气动测量)，除用减压阀减压外，还需用精密减压阀以获得更稳定的供气压力。气源处理部分－调压阀（1）减压阀减压阀的作用是将较高的输入压力调到规定的输出压力，并能保持输出压力稳定，不受空气流量变化及气源压力波动的影响。减压阀的调压方式有直动式和先导式两种。直动式是借助弹簧力直接操纵的调压方式；先导式是用预先调整好的气压来代替直动式调压弹簧进行调压的，一般先导式减压阀的流量特性比直动式好。直动式减压阀通径小于20～25mm，输出压力在0～1.0MPa范围内最为适当，超出这个范围应选用先导式。气源处理部分－调压阀气源处理部分－调压阀（2）先导式减压阀:先导式减压阀是使用预先调整好压力的空气来代替调压弹簧进行调压的，其调节原理和主阀部分的结构与直动式减压阀相同。先导式减压阀的调压空气一般是由小型的直动式减压阀供给的。若将这个小型直动式减压阀与主阀合成一体，则称为内部先导式减压阀。若将它与主阀分离，则称为外部先导式减压阀，它可以实现远距离控制。气源处理部分－调压阀辅助元件－消声器消声器：通过对气流的阻尼或增加排气面积等方法，来降低排气速度和排气功率，从而达到降低噪声的目的。

类型有：吸收型消声器、膨胀干涉型消声器、膨胀干涉吸收型消声器

在气动系统的排气口，尤其是在换向阀的排气口，装设消声器辅助元件－消声器安装原因：当压缩空气直接从气缸或阀中排向大气时，较高的压差使气体体积急剧膨胀，产生窝流，引起气体的振动，发出强烈的噪声，因此须安装消声器

传输压缩空气的管道系统从空压机输出的压缩空气要通过管路系统被输送到各气动设备上，管路系统如同人体的血管。输送空气的管路配置如设计不合理，将产生下列问题：①压降大，空气流量不足；②冷凝水无法排放；③气动设备动作不良，可靠性降低；④维修保养困难。传输压缩空气的管道系统按照供气可靠性和经济性考虑，一般有两种主要的配置：终端管道和环状管道。普通气动设备大多采用不高于8巴的压缩空气源，故一般按照只有一种压力要求来处理，采用同一压力管道，用减压阀来满足用气设备的压力要求。1.终端管道这种系统简单，经济性好。多用于间断供气，一条支路上可安装一个截止阀，用于关闭系统。管道应在流动方向上有1：100的斜度以利于排水,并在最低位置设置排水器。传输压缩空气的管道系统终端管道传输压缩空气的管道系统2．环状管道

这种系统供气可靠性高