氣動技術(shù)第三講氣源裝置及輔助元件分析

氣動技術(shù)第三講氣源裝置及輔助元件

亞德客（中國）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）2、儲存部分（儲氣罐）3、氣源凈化部分（主路過濾器、干燥器、油霧分離器）4、處理部分（三聯(lián)件：過濾器、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：氣源裝置的組成、凈化處理裝置難點：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1、空氣壓縮機空壓機：將原動機的機械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的裝置。類型：常見的空壓機有活塞式空壓機、葉片式空壓機和螺桿式空壓機三種，下圖為單級活塞式空壓機工作原理。

空氣壓縮機1、單級活塞式空壓機通常用于需要（0.3-0.7）MPa壓力范圍的系統(tǒng)。在單級壓縮機中，若空氣壓力超過0.6MPa，產(chǎn)生的過熱將大大地降低壓縮機的效率。故當(dāng)輸出壓力較高時，應(yīng)采取多級壓縮。2、多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。下面介紹多級空壓機工作原理二級活塞式空壓機工作原理二級活塞式空壓機工作原理二級空壓機特點：由兩級三個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，第一級通常將它壓縮到0.3MPa，然后經(jīng)過中間冷卻器被冷卻，壓縮空氣通過中間冷卻器后溫度大大下降，再輸送到第二級氣缸中壓縮到0.7MPa。因此，相對于單級壓縮機提高了效率。最后輸出溫度可控制在120°左右。葉片式空壓機

在回轉(zhuǎn)過程中不需要活塞式空壓機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較小。通常情況下，葉片式空壓機需采用潤滑油對葉片、轉(zhuǎn)子和機體內(nèi)部進(jìn)行潤滑、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進(jìn)行冷卻并循環(huán)使用。膜片式壓縮機膜片式壓縮能提供5巴的壓縮空氣。由于它完全沒有油，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，在下行程時吸進(jìn)空氣，上行程時壓縮空氣。螺桿式空壓機螺桿式壓縮機，由電動機帶動兩個嚙合的螺旋轉(zhuǎn)子以相反方向運動，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。利用噴油來潤滑密封的兩旋轉(zhuǎn)螺桿，油分離器將油與輸出空氣分開。此類壓縮機可連續(xù)輸出流量可超過400m3／min，壓力高達(dá)10巴。和葉片式壓縮機相比，此類壓縮機能輸送出連續(xù)的無脈動的壓縮空氣。雖然螺桿式和葉片式壓縮機愈來愈受青睞，但過去工業(yè)上最普遍使用的仍然是往復(fù)式壓縮機?？諌簷C的使用注意事項空壓機的安裝位置：空壓機的安裝地點必須清潔，無粉塵、通風(fēng)好、濕度小、溫度低且要留有維護保養(yǎng)空間，所以一般要安裝在專用機房內(nèi)。噪音：空壓機一運轉(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等。一般而言，螺桿式空壓機的噪音較小。使用專用潤滑油并定期更換，啟動前應(yīng)檢查潤滑油位，并用手拉動傳動帶使機軸轉(zhuǎn)動幾圈，以保證啟動時的潤滑。啟動前和停車后，都應(yīng)及時排除空壓機氣罐中水分。氣源符號儲氣罐作用：消除壓力被動，保證輸出氣流的連續(xù)性；儲存一定數(shù)量的壓縮空氣，以備發(fā)生故障和臨時需要應(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氣罐結(jié)構(gòu)原理圖儲氣罐的選擇容積的選擇：以空壓機每分鐘的排氣量（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，避免它們對氣動系統(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滑氣動元件，降低磨損，提高元件壽命。過程：除水過程；過濾過程；調(diào)壓過程；潤滑過程。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、過濾器、油霧分離器后冷卻器后冷卻器：將空氣壓縮機排出的氣體冷卻并除去水分?？諌簷C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（空氣中的水蒸氣變?yōu)槁吨闀r候的溫度叫露點），到這個溫度，空氣完全使?jié)駳膺_(dá)到飽和（即100％相對濕度）。露點越低，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純化學(xué)過程。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。因為化學(xué)物質(zhì)是會慢慢用盡的。因此，干燥劑必須在一定的時間內(nèi)進(jìn)行補充。這種方法的主要優(yōu)點是它的基本建設(shè)和操作費用都較低。但進(jìn)口溫度不得超過30℃，其中干燥劑的化學(xué)物質(zhì)具有較強烈腐蝕性，必須仔細(xì)檢查濾清，防止腐蝕性的霧氣進(jìn)入氣動系統(tǒng)中?？諝飧稍锲鳎何绞轿绞礁稍锓ň褪抢镁哂形叫阅艿奈絼ㄈ绻枘z、鋁膠或分子篩等）來吸附水分而達(dá)到干燥的目的?？諝飧稍锲鳎豪鋬鍪讲捎美鋬龅姆椒?，就是利用制冷設(shè)備使空氣冷卻到一定的露點溫度，析出空氣中超過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。過濾器作用：濾除壓縮空氣中的雜質(zhì)微粒，達(dá)到氣動系統(tǒng)所要求的凈化程度。一次過濾器(濾灰效率為50~70%)；二次過濾器(濾灰效率為70%~99%)；高效過濾器(濾灰效率大于99%)選擇與使用：由過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；分水濾氣器可單獨使用；組合使用時安裝次序：分水濾氣器減壓閥油霧器

過濾器工作原理：壓縮空氣由輸入口（在本體2左側(cè)）進(jìn)入過濾器內(nèi)部后，在導(dǎo)流器（11）的作用下，使氣流產(chǎn)生強烈的旋轉(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。另外空氣在透過濾芯（3）輸出時，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。平常所說的過濾精度就是指濾芯（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氣源處理部分過濾器調(diào)壓閥

油霧器GC系列氣源處理部分－油霧器作用：以壓縮空氣為動力把潤滑油霧化以后注人氣流中，并隨氣流進(jìn)入需要潤滑的部件，達(dá)到潤滑的目的。選擇與使用：選擇主要根據(jù)氣壓傳動系統(tǒng)所需額定流量及油霧粒徑大小來進(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壓力差，油杯（12）中的潤滑油在此壓力差的作用下，經(jīng)過輸油管（13）頂開鋼珠（15）再經(jīng)過注油針（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，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，它可以單獨使用，也可以和空氣過濾器、減壓閥、油霧器三件聯(lián)合使用，組成氣源調(diào)節(jié)裝置（通常稱之為氣動三聯(lián)件），使之具有過濾、減壓和油霧潤滑的功能。聯(lián)合使用時，其連接順序應(yīng)為空氣過濾器一減壓閥一油霧器，不能顛倒，安裝時氣源調(diào)節(jié)裝置應(yīng)盡量靠近氣動設(shè)備附近，距離不應(yīng)大于5m。氣動三聯(lián)件（Airserviceunit）的工作原理圖如圖、外形圖及圖形符號如圖所示。氣動三聯(lián)件（Airserviceunit）氣動三聯(lián)件（Airserviceunit）氣源處理部分－調(diào)壓閥所有的氣動系統(tǒng)均有一個最適合的工作壓力，而在各種氣動系統(tǒng)中，皆可出現(xiàn)或多或少的壓力波動。氣動與液壓傳動不同，一個氣源系統(tǒng)輸出的壓縮空氣通常可供多臺氣動裝置使用。氣源系統(tǒng)輸出的空氣壓力都高于每臺裝置所需的壓力，且壓力波動較大。如果壓力過高，將造成能量的損失并增加損耗；過低的壓力則出力不足，造成不良效率。例如空壓機的開啟與關(guān)閉所產(chǎn)生的壓力波動對系統(tǒng)的功能會產(chǎn)生不良影響。因此每臺氣動裝置的供氣壓力都需要用減壓閥減壓，并保持穩(wěn)定。對于低壓控制系統(tǒng)(如氣動測量)，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的影響。減壓閥的調(diào)壓方式有直動式和先導(dǎo)式兩種。直動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)整好的氣壓來代替直動式調(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式好。直動式減壓閥通徑小于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式減壓閥供給的。若將這個小型直動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：通過對氣流的阻尼或增加排氣面積等方法，來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，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，發(fā)出強烈的噪聲，因此須安裝消聲器

傳輸壓縮空氣的管道系統(tǒng)從空壓機輸出的壓縮空氣要通過管路系統(tǒng)被輸送到各氣動設(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)計不合理，將產(chǎn)生下列問題：①壓降大，空氣流量不足；②冷凝水無法排放；③氣動設(shè)備動作不良，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處理，采用同一壓力管道，用減壓閥來滿足用氣設(shè)備的壓力要求。1.終端管道這種系統(tǒng)簡單，經(jīng)濟性好。多用于間斷供氣，一條支路上可安裝一個截止閥，用于關(guān)閉系統(tǒng)。管道應(yīng)在流動方向上有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