气源装置及辅助元件二

气源装置是气压传动系统的重要组成部分。气源装置的作用是产生具有足够压力和流量的压缩空气，同时将其净化、处理及储存，其主体部分是空气压缩机。气源装置还包括气源净化装置，常见的气源净化装置有后冷却器、除油器、贮气罐、干燥器等。
图7-2为一般压缩空气站的设备布置示意图。其进气口装有简易空气过滤器，它能先过滤空气中的一些灰尘、杂质。后冷却器2用以冷却压缩空气，使汽化的水、油凝结出来。除油器3使水滴、油滴、杂质从压缩空气中分离出来，再从排油水口排出。贮气罐6用以贮存压缩空气、稳定压缩空气的压力，并除去其中的油和水，贮气罐中输出的压缩空气即可用于一般要求的气压传动系统。干燥器7、8用以进一步吸收和排除压缩空气中的水分和油分，使之变成干燥空气。空气过滤器10用以进一步过滤压缩空气中的灰尘、杂质。从贮气罐11输出的压缩空气可用于要求较高的气动系统。

 要点：气源装置的作用相当于液压传动中的液压泵，但气源装置组成比液压泵复杂，有空气压缩机和气源净化装置两部分。
7.2.1 空气压缩机
1．活塞式空气压缩机的工作原理
气压传动系统中最常用的空气压缩机为活塞式压缩机。图7-3所示为活塞式空气压缩机的工作原理，当活塞向右移动时，气缸内活塞左腔的压力低于大气压力，吸气阀2开启，外界空气由于大气压的作用，进入气缸内部，即进行吸气过程；当活塞向左移动时，吸气阀在缸体内部气体的作用下关闭，缸体内部的气体随着活塞的不断左移，压力逐渐升高，这个过程称为压缩过程。当气缸内的气体压力增高到高于输气管道内的压力后，排气阀被打开，压缩空气排入管道内，这个过程称为排气过程。活塞的往复运动是由电动机带动曲柄转动，通过连杆、滑块、活塞杆转化成直线往复运动而产生。活塞往复行程一次，即完成“吸气—压缩—排气”一个工作循环。

2。空气压缩机的选用
选择空气压缩机主要以气压传动系统所需要的工作压力和流量为依据。
（1）排气压力 一般气动系统的工作压力为0.5~0.8Mpa，选用额定排气压力为0.7~1Mpa的空气压缩机。
（2）排气流量 把所有气动元件和装置在一定时间内的平均耗气量之和作为确定空气压缩机站供气量的依据，并将各元件和装置在其不同压力下的压缩空气流量转换为大气压下的自由空气流量。
根据结构特点，活塞式空气压缩机适用于压力较高的中、小流量场合，离心式空气压缩机运转平稳、排气均匀，适用于低压、大流量的场合，螺杆式适用于低压力的中、小流量的场合，叶片式空气压缩机适用于低、中压力的中、小流量的场合。
7.2.2 气源净化装置
1．后冷却器
后冷却器安装在空气压缩机的出口，它的作用是将空气压缩机产生的高温压缩空气由140~170℃降低到40~50℃，使压缩空气中的油雾和水汽达到饱和，使其大部分析出并凝结成油滴和水滴分离出来，以便将其清除，达到初步净化压缩空气的目的。后冷却器主要有风冷式和水冷式两种。
（1）风冷式后冷却器 图7-4所示为风冷式后冷却器，其工作原理是：压缩空气通过管道，由风扇产生的冷空气强迫吹向管道，冷热空气在管道壁面进行热交换，风冷式后冷却器能将压缩机产生的高温压缩空气冷却到40℃以下，能有效除去空气中水分。

（2）水冷式后冷却器 水冷式后冷却器的结构型式有：蛇管式、套管式、列管式和散热片式等。图7-5所示为蛇管式后冷却器，其工作原理是：压缩空气在管内流动，冷却水在管外水套中流动，在管道壁面进行热交换。水冷式后冷却器散热面积比风冷式大许多倍，热交换均匀，分水效率高。

2．除油器
除油器安装在后冷却器后的管道上，它的作用是分离压缩空气中凝聚的灰尘、水分和油分等杂质。图7-6所示为撞击折回并环形回转式除油器结构原理。压缩空气自入口进入后，因撞击隔板而折回向下，继而又回升向上，形成回转环流，使水滴、油滴和杂质在离心力和惯性力作用下，从空气中分离析出，并沉降在底部。定期打开底部阀门将分离物排出。

3．贮气罐
贮气罐的作用是：（1）消除排气压力波动，保证输出气流的稳定性；（2）当空压机发生意外事故如突然停电时，贮气罐的压缩空气可作为应急动力源使用；（3）进一步分离压缩空气中的水和油等杂质。贮气罐一般采用圆筒状焊接结构，有立式和卧式两种，一般以立式居多，其结构如图7-7所示，进气口在下，出气口在上，并尽可能加大两口之间的距离，以利于分离空气中的油水杂质。


4．空气干燥器
空气干燥器的作用是吸收和排除压缩空气中的水分、油分和杂质。从空压机输出的压缩空气经过后冷却器、除油器和贮气罐的初步净化处理后以能满足一般气压传动系统的使用要求。但对于一些精密机械、仪表等装置还不能满足要求，需要进行干燥和再精过滤，在工业上常用的是冷冻法和吸附法。
（1）冷冻式干燥器 它是使压缩空气冷却到一定的露点温度，析出空气中的水分。此方法适用于处理低压大流量，并对于干燥度要求不高的压缩空气。压缩空气的冷却除用冷冻设备外，也可采用制冷剂直接蒸发，或用冷却液间接冷却的方法。

（2）吸附式干燥器 它主要是利用具有吸附性能的吸附剂，表面能够吸附水分的特性来清除水分的，从而达到干燥、过滤的目的。[7-8所示为一种常见不加热再生式干燥器，它有两个填满吸附剂的容器1、2，当空气从容器1的下部流到上部，把吸附在吸附剂中的水分带走并放入大气。两容器定期的交换工作（5~10min）使吸附剂产生吸附和再生，这样可得到连续输出的干燥压缩空气。

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