氣動(dòng)技術(shù)第三講氣源裝置及輔助元件分析

氣動(dòng)技術(shù)第三講氣源裝置及輔助元件

亞德客（中國(guó)）有限公司系統(tǒng)工程處徐宇工程錄主要內(nèi)容：1、氣源部分（空氣壓縮機(jī)）2、儲(chǔ)存部分（儲(chǔ)氣罐）3、氣源凈化部分（主路過(guò)濾器、干燥器、油霧分離器）4、處理部分（三聯(lián)件：過(guò)濾器、調(diào)壓閥、油霧器）5、輔助元件（如：消聲器、軟管等）6、傳輸壓縮空氣的管道系統(tǒng)重點(diǎn)：氣源裝置的組成、凈化處理裝置難點(diǎn)：凈化處理裝置氣源裝置的組成氣源裝置的組成氣源裝置的作用：為氣動(dòng)設(shè)備提供符合需要的壓縮空氣。氣源裝置的主體是空氣壓縮機(jī)1、空氣壓縮機(jī)空壓機(jī)：將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的裝置。類型：常見(jiàn)的空壓機(jī)有活塞式空壓機(jī)、葉片式空壓機(jī)和螺桿式空壓機(jī)三種，下圖為單級(jí)活塞式空壓機(jī)工作原理。

空氣壓縮機(jī)1、單級(jí)活塞式空壓機(jī)通常用于需要（0.3-0.7）MPa壓力范圍的系統(tǒng)。在單級(jí)壓縮機(jī)中，若空氣壓力超過(guò)0.6MPa，產(chǎn)生的過(guò)熱將大大地降低壓縮機(jī)的效率。故當(dāng)輸出壓力較高時(shí)，應(yīng)采取多級(jí)壓縮。2、多級(jí)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。下面介紹多級(jí)空壓機(jī)工作原理二級(jí)活塞式空壓機(jī)工作原理二級(jí)活塞式空壓機(jī)工作原理二級(jí)空壓機(jī)特點(diǎn)：由兩級(jí)三個(gè)階段將吸入的大氣壓空氣壓縮到最終的壓力。如果最終壓力為0.7MPa，第一級(jí)通常將它壓縮到0.3MPa，然后經(jīng)過(guò)中間冷卻器被冷卻，壓縮空氣通過(guò)中間冷卻器后溫度大大下降，再輸送到第二級(jí)氣缸中壓縮到0.7MPa。因此，相對(duì)于單級(jí)壓縮機(jī)提高了效率。最后輸出溫度可控制在120°左右。葉片式空壓機(jī)

在回轉(zhuǎn)過(guò)程中不需要活塞式空壓機(jī)中具有的吸氣閥和排氣閥。在轉(zhuǎn)子的每—次回轉(zhuǎn)中，將根據(jù)葉片的數(shù)目多次進(jìn)行吸氣、壓縮和排氣，所以輸出壓力的脈動(dòng)較小。通常情況下，葉片式空壓機(jī)需采用潤(rùn)滑油對(duì)葉片、轉(zhuǎn)子和機(jī)體內(nèi)部進(jìn)行潤(rùn)滑、冷卻和密封，所以排出的壓縮空氣中含有大量的油份。因此在排氣口需要安裝油氣分離器和冷卻器，以便把油份從壓縮空氣中分離出來(lái)進(jìn)行冷卻并循環(huán)使用。膜片式壓縮機(jī)膜片式壓縮能提供5巴的壓縮空氣。由于它完全沒(méi)有油，因此廣泛用于食品、醫(yī)藥和相類似的工業(yè)中。膜片使氣室容積發(fā)生變化，在下行程時(shí)吸進(jìn)空氣，上行程時(shí)壓縮空氣。螺桿式空壓機(jī)螺桿式壓縮機(jī)，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)嚙合的螺旋轉(zhuǎn)子以相反方向運(yùn)動(dòng)，它們當(dāng)中自由空間的容積沿軸向減少，從而壓縮兩轉(zhuǎn)子間的空氣。利用噴油來(lái)潤(rùn)滑密封的兩旋轉(zhuǎn)螺桿，油分離器將油與輸出空氣分開(kāi)。此類壓縮機(jī)可連續(xù)輸出流量可超過(guò)400m3／min，壓力高達(dá)10巴。和葉片式壓縮機(jī)相比，此類壓縮機(jī)能輸送出連續(xù)的無(wú)脈動(dòng)的壓縮空氣。雖然螺桿式和葉片式壓縮機(jī)愈來(lái)愈受青睞，但過(guò)去工業(yè)上最普遍使用的仍然是往復(fù)式壓縮機(jī)?？諌簷C(jī)的使用注意事項(xiàng)空壓機(jī)的安裝位置：空壓機(jī)的安裝地點(diǎn)必須清潔，無(wú)粉塵、通風(fēng)好、濕度小、溫度低且要留有維護(hù)保養(yǎng)空間，所以一般要安裝在專用機(jī)房?jī)?nèi)。噪音：空壓機(jī)一運(yùn)轉(zhuǎn)即產(chǎn)生噪音。必須考慮噪音的防治，如設(shè)置隔聲罩、設(shè)置消聲器、選擇噪音較低的空壓機(jī)等。一般而言，螺桿式空壓機(jī)的噪音較小。使用專用潤(rùn)滑油并定期更換，啟動(dòng)前應(yīng)檢查潤(rùn)滑油位，并用手拉動(dòng)傳動(dòng)帶使機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)幾圈，以保證啟動(dòng)時(shí)的潤(rùn)滑。啟動(dòng)前和停車后，都應(yīng)及時(shí)排除空壓機(jī)氣罐中水分。氣源符號(hào)儲(chǔ)氣罐作用：消除壓力被動(dòng)，保證輸出氣流的連續(xù)性；儲(chǔ)存一定數(shù)量的壓縮空氣，以備發(fā)生故障和臨時(shí)需要應(yīng)急使用；進(jìn)一步分離壓縮空氣中的水分和油分結(jié)構(gòu)：立式/臥式附件：安全閥，調(diào)整其極限壓力比正常工作壓力高10%；

壓力表：指示罐內(nèi)空氣壓力；

設(shè)置人孔或手孔：清理、檢查；底部應(yīng)設(shè)排放油水的接管和閥門儲(chǔ)氣罐結(jié)構(gòu)原理圖儲(chǔ)氣罐的選擇容積的選擇：以空壓機(jī)每分鐘的排氣量（q）為依據(jù)：q<6m3/min,Vc=1.2m3

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

q>30m3/min,Vc=4.5m3高度H1為其內(nèi)徑D的2～3倍，并應(yīng)使進(jìn)氣管在下，出氣管在上。壓縮空氣凈化處理裝置目的：從空壓機(jī)輸出的壓縮空氣到達(dá)各用氣設(shè)備之前，必須將壓縮空氣中含有的大量水分、油分及粉塵雜質(zhì)等除去，以得到適當(dāng)?shù)膲嚎s空氣質(zhì)量，避免它們對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)的正常工作造成危害，并且用減壓閥調(diào)節(jié)系統(tǒng)所需壓力以得到適當(dāng)出力。在必要的情況下，使用油霧器使?jié)櫥挽F化并混入壓縮空氣中潤(rùn)滑氣動(dòng)元件，降低磨損，提高元件壽命。過(guò)程：除水過(guò)程；過(guò)濾過(guò)程；調(diào)壓過(guò)程；潤(rùn)滑過(guò)程。氣源凈化部分幾種最常用的氣源凈化裝置：后冷卻器、干燥器、過(guò)濾器、油霧分離器后冷卻器后冷卻器：將空氣壓縮機(jī)排出的氣體冷卻并除去水分。空壓機(jī)輸出的壓縮空氣溫度高達(dá)120～180℃,在此溫度下，空氣中的水分完全呈氣態(tài)。后冷卻器的作用就是將空壓機(jī)出口的高溫壓縮空氣冷卻到40℃，并使其中的水蒸氣和油霧冷凝成水滴和油滴，以便對(duì)將其清除。后冷卻器有風(fēng)冷式和水冷式兩大類。后冷卻器將空氣冷卻到比冷卻媒介高10～15℃。氣動(dòng)系統(tǒng)控制和操作元件的溫度通常為室溫（大約20℃）。但是，離開(kāi)后冷卻器的空氣溫度比管道輸送的環(huán)境溫度高，在輸送的過(guò)程中將進(jìn)一步冷卻壓縮空氣，還有水蒸氣凝結(jié)成水。后冷卻器空氣干燥器干燥器(Airdryers)：壓縮空氣的除水裝置。用于干燥空氣的方法是降低露點(diǎn)（空氣中的水蒸氣變?yōu)槁吨闀r(shí)候的溫度叫露點(diǎn)），到這個(gè)溫度，空氣完全使?jié)駳膺_(dá)到飽和（即100％相對(duì)濕度）。露點(diǎn)越低，留在壓縮空氣中的水分就越少。主要型式：吸收式、吸附式、冷凍式

用途：吸收和排除壓縮空氣中的水分和部分油分與雜質(zhì)，使?jié)窨諝庾兂筛煽諝獾难b置空氣干燥器：吸收式吸收干燥法是一個(gè)純化學(xué)過(guò)程。干燥劑的化學(xué)物質(zhì)通常用氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂、氯化鋰等。因?yàn)榛瘜W(xué)物質(zhì)是會(huì)慢慢用盡的。因此，干燥劑必須在一定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)充。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是它的基本建設(shè)和操作費(fèi)用都較低。但進(jìn)口溫度不得超過(guò)30℃，其中干燥劑的化學(xué)物質(zhì)具有較強(qiáng)烈腐蝕性，必須仔細(xì)檢查濾清，防止腐蝕性的霧氣進(jìn)入氣動(dòng)系統(tǒng)中。空氣干燥器：吸附式吸附式干燥法就是利用具有吸附性能的吸附劑（如硅膠、鋁膠或分子篩等）來(lái)吸附水分而達(dá)到干燥的目的?？諝飧稍锲鳎豪鋬鍪讲捎美鋬龅姆椒ǎ褪抢弥评湓O(shè)備使空氣冷卻到一定的露點(diǎn)溫度，析出空氣中超過(guò)飽和水蒸氣分壓部分的多余水分，從而達(dá)到所需要的干燥程度。過(guò)濾器作用：濾除壓縮空氣中的雜質(zhì)微粒，達(dá)到氣動(dòng)系統(tǒng)所要求的凈化程度。一次過(guò)濾器(濾灰效率為50~70%)；二次過(guò)濾器(濾灰效率為70%~99%)；高效過(guò)濾器(濾灰效率大于99%)選擇與使用：由過(guò)濾精度和額定流量而定；分水濾氣器必須垂直安裝，并將放水閥朝下；分水濾氣器可單獨(dú)使用；組合使用時(shí)安裝次序：分水濾氣器減壓閥油霧器

過(guò)濾器工作原理：壓縮空氣由輸入口（在本體2左側(cè)）進(jìn)入過(guò)濾器內(nèi)部后，在導(dǎo)流器（11）的作用下，使氣流產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，空氣中混有的大顆粒固體顆粒雜質(zhì)、液態(tài)的水滴和油滴等被甩到濾水杯（5）的內(nèi)表面上，然后在重力作用下沿壁面沉降到濾水杯（5）的底部，由差壓泄水器排出。另外空氣在透過(guò)濾芯（3）輸出時(shí)，由于直接攔截沉積、慣性沉積等作用下，空氣中含有的較小固體粉塵及一部分水份、油份被濾芯（3）截留在其表面及內(nèi)部。平常所說(shuō)的過(guò)濾精度就是指濾芯（3）的精度。傘型固定座（4）的主要作用是防止高速旋轉(zhuǎn)的氣流卷起已經(jīng)沉積在濾水杯（5）底部的污水以免造成二次污染。

油霧分離器分離器：分離壓縮空氣中所含的油分和水分工作原理：當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入分離器后產(chǎn)生流向和速度的急劇變化，再依靠慣性作用，將密度比壓縮空氣大的油滴和水滴分離出來(lái)氣源處理部分過(guò)濾器調(diào)壓閥

油霧器GC系列氣源處理部分－油霧器作用：以壓縮空氣為動(dòng)力把潤(rùn)滑油霧化以后注人氣流中，并隨氣流進(jìn)入需要潤(rùn)滑的部件，達(dá)到潤(rùn)滑的目的。選擇與使用：選擇主要根據(jù)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)所需額定流量及油霧粒徑大小來(lái)進(jìn)行。氣源處理部分－油霧器工作原理：壓縮空氣由輸入口進(jìn)入油霧器后，絕大部分氣流經(jīng)主管道輸出，而一小部分經(jīng)本體（18）的進(jìn)氣孔及噴油器上蓋（5）上的小孔，由調(diào)節(jié)器（8）及復(fù)歸彈簧（9）組成的截止閥進(jìn)入油杯（12），使油面受壓，而滴油管（1）的出口正對(duì)分隔板（6）背壓區(qū)，使壓力低于氣流壓力，于是在油面壓力與滴油管（1）出口壓力之間存在一個(gè)壓力差，油杯（12）中的潤(rùn)滑油在此壓力差的作用下，經(jīng)過(guò)輸油管（13）頂開(kāi)鋼珠（15）再經(jīng)過(guò)注油針（22）及本體（18）上的斜孔進(jìn)入透明的視察罩（23）內(nèi)，然后由滴油管（1）上部的小孔進(jìn)入滴油管（1），由主管道內(nèi)的高速氣流從滴油管（1）的出口引射出來(lái)，霧化后隨空氣一同輸出。

氣源處理部分－油霧器油霧器在使用中一定要垂直安裝，它可以單獨(dú)使用，也可以和空氣過(guò)濾器、減壓閥、油霧器三件聯(lián)合使用，組成氣源調(diào)節(jié)裝置（通常稱之為氣動(dòng)三聯(lián)件），使之具有過(guò)濾、減壓和油霧潤(rùn)滑的功能。聯(lián)合使用時(shí)，其連接順序應(yīng)為空氣過(guò)濾器一減壓閥一油霧器，不能顛倒，安裝時(shí)氣源調(diào)節(jié)裝置應(yīng)盡量靠近氣動(dòng)設(shè)備附近，距離不應(yīng)大于5m。氣動(dòng)三聯(lián)件（Airserviceunit）的工作原理圖如圖、外形圖及圖形符號(hào)如圖所示。氣動(dòng)三聯(lián)件（Airserviceunit）氣動(dòng)三聯(lián)件（Airserviceunit）氣源處理部分－調(diào)壓閥所有的氣動(dòng)系統(tǒng)均有一個(gè)最適合的工作壓力，而在各種氣動(dòng)系統(tǒng)中，皆可出現(xiàn)或多或少的壓力波動(dòng)。氣動(dòng)與液壓傳動(dòng)不同，一個(gè)氣源系統(tǒng)輸出的壓縮空氣通?？晒┒嗯_(tái)氣動(dòng)裝置使用。氣源系統(tǒng)輸出的空氣壓力都高于每臺(tái)裝置所需的壓力，且壓力波動(dòng)較大。如果壓力過(guò)高，將造成能量的損失并增加損耗；過(guò)低的壓力則出力不足，造成不良效率。例如空壓機(jī)的開(kāi)啟與關(guān)閉所產(chǎn)生的壓力波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的功能會(huì)產(chǎn)生不良影響。因此每臺(tái)氣動(dòng)裝置的供氣壓力都需要用減壓閥減壓，并保持穩(wěn)定。對(duì)于低壓控制系統(tǒng)(如氣動(dòng)測(cè)量)，除用減壓閥減壓外，還需用精密減壓閥以獲得更穩(wěn)定的供氣壓力。氣源處理部分－調(diào)壓閥（1）減壓閥減壓閥的作用是將較高的輸入壓力調(diào)到規(guī)定的輸出壓力，并能保持輸出壓力穩(wěn)定，不受空氣流量變化及氣源壓力波動(dòng)的影響。減壓閥的調(diào)壓方式有直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種。直動(dòng)式是借助彈簧力直接操縱的調(diào)壓方式；先導(dǎo)式是用預(yù)先調(diào)整好的氣壓來(lái)代替直動(dòng)式調(diào)壓彈簧進(jìn)行調(diào)壓的，一般先導(dǎo)式減壓閥的流量特性比直動(dòng)式好。直動(dòng)式減壓閥通徑小于20～25mm，輸出壓力在0～1.0MPa范圍內(nèi)最為適當(dāng)，超出這個(gè)范圍應(yīng)選用先導(dǎo)式。氣源處理部分－調(diào)壓閥氣源處理部分－調(diào)壓閥（2）先導(dǎo)式減壓閥:先導(dǎo)式減壓閥是使用預(yù)先調(diào)整好壓力的空氣來(lái)代替調(diào)壓彈簧進(jìn)行調(diào)壓的，其調(diào)節(jié)原理和主閥部分的結(jié)構(gòu)與直動(dòng)式減壓閥相同。先導(dǎo)式減壓閥的調(diào)壓空氣一般是由小型的直動(dòng)式減壓閥供給的。若將這個(gè)小型直動(dòng)式減壓閥與主閥合成一體，則稱為內(nèi)部先導(dǎo)式減壓閥。若將它與主閥分離，則稱為外部先導(dǎo)式減壓閥，它可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。氣源處理部分－調(diào)壓閥輔助元件－消聲器消聲器：通過(guò)對(duì)氣流的阻尼或增加排氣面積等方法，來(lái)降低排氣速度和排氣功率，從而達(dá)到降低噪聲的目的。

類型有：吸收型消聲器、膨脹干涉型消聲器、膨脹干涉吸收型消聲器

在氣動(dòng)系統(tǒng)的排氣口，尤其是在換向閥的排氣口，裝設(shè)消聲器輔助元件－消聲器安裝原因：當(dāng)壓縮空氣直接從氣缸或閥中排向大氣時(shí)，較高的壓差使氣體體積急劇膨脹，產(chǎn)生窩流，引起氣體的振動(dòng)，發(fā)出強(qiáng)烈的噪聲，因此須安裝消聲器

傳輸壓縮空氣的管道系統(tǒng)從空壓機(jī)輸出的壓縮空氣要通過(guò)管路系統(tǒng)被輸送到各氣動(dòng)設(shè)備上，管路系統(tǒng)如同人體的血管。輸送空氣的管路配置如設(shè)計(jì)不合理，將產(chǎn)生下列問(wèn)題：①壓降大，空氣流量不足；②冷凝水無(wú)法排放；③氣動(dòng)設(shè)備動(dòng)作不良，可靠性降低；④維修保養(yǎng)困難。傳輸壓縮空氣的管道系統(tǒng)按照供氣可靠性和經(jīng)濟(jì)性考慮，一般有兩種主要的配置：終端管道和環(huán)狀管道。普通氣動(dòng)設(shè)備大多采用不高于8巴的壓縮空氣源，故一般按照只有一種壓力要求來(lái)處理，采用同一壓力管道，用減壓閥來(lái)滿足用氣設(shè)備的壓力要求。1.終端管道這種系統(tǒng)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性好。多用于間斷供氣，一條支路上可安裝一個(gè)截止閥，用于關(guān)閉系統(tǒng)。管道應(yīng)在流動(dòng)方向上有1：100的斜度以利于排水,并在最低位置設(shè)置排水器。傳輸壓縮空氣的管道系統(tǒng)終端管道傳輸壓縮空氣的管道系統(tǒng)2．環(huán)狀管道

這種系統(tǒng)供氣可靠性高