气源装置及其作用简介

气源装置是气动系统的动力源，目前常用的气源装置有压缩空气站和移动式空气压缩机两种。一般规定，对于临时用气，用气量小于6 m3/min，且对压缩空气质量要求不高时，可直接使用空气压缩机供气。图10.1.1所示为小型移动式空气压缩机。

图10.1.1　小型移动式空气压缩机

若用气量大于或等于6 m3/min，或对压缩空气质量要求较高时，则应配置压缩空气站。为保证气动系统正常工作，对其所使用的压缩空气，必须经冷却、净化、稳压等一系列处理后才能输入管路中。图10.1.2所示为一般压缩空气站的设备组成及布置示意图，下面分别介绍其各部分的功能。

1.空气压缩机

空气压缩机简称空压机，也叫气泵，用以产生压缩空气，它把原动机输出的机械能转换成气体的压力能输送给气动系统，是气源装置的核心。

图10.1.2　压缩空气站设备组成及布置示意图

1—空压机；2，7—储气罐；3—冷却器；4—油水分离器；5—干燥器；6—过滤器；8—加热器；9—四通阀

1）空压机的分类

空压机的种类很多，按照工作原理可分为容积式和速度式两大类。在气压传动中，一般采用容积式空压机。

按输出压力分为低压空压机（0.2 MPa＜p≤1 MPa）、中压空压机（1 MPa＜p≤10 MPa）、高压空压机（10 MPa＜p≤100 MPa）和超高压空压机（p＞100 MPa）。

按输出流量分为微型空压机（q＜1 m3/min）、小型空压机（1 m3/min≤q＜10 m3/min）、中型空压机（10 m3/min≤q＜100 m3/min）和大型空压机（q≥100 m3/min）。

按润滑方式分为有油润滑空压机（采用润滑油润滑，结构中有专门的供油系统）和无油润滑空压机（没有专门的润滑系统，某些零件采用自润滑材料制成）。

2）空压机的工作原理

气动系统最常用的是活塞式空压机，它通过曲柄连杆机构使活塞做往复运动而实现吸、压空气，达到提高气体压力的目的。图10.1.3所示为一单级单作用活塞式空压机。它主要由气缸1、活塞2、活塞杆3、曲柄连杆机构（4、5、6）、吸气阀7、排气阀8和弹簧9等组成。在工程实际中，大多数空压机是由多缸多活塞组合而成的。

图10.1.3　单级单作用活塞式空压机

（a）原理图；（b）结构图；（c）图形符号
1—气缸；2—活塞；3—活塞杆；4—十字头与滑道；5—连杆；6—曲柄；7—吸气阀；8—排气阀；9—弹簧

2.储气罐

从空压机出来的压缩空气，首先进入储气罐。储气罐的作用是消除压力波动，保证输出气流的连续性，储存一定量的压缩空气，调节用气量或作为应急气源。压缩空气在罐内停留一定的时间，沉淀空气中的杂质、水分等异物，温度也得到降低。这样一方面可以减轻后面冷却器和干燥器的负荷，使冷却器和干燥器的除水效果更佳，使用寿命更长；另一方面，压缩空气直接进入储气罐，阻力小，稳压效果更佳，空压机加、卸载更平稳。平时维护中要注意储气罐的定期排水。

储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。如图10.1.4所示。(www.xing528.com)

图10.1.4　立式储气罐

（a）原理图；（b）图形符号；（c）实物图

3.气源净化装置

在工程中一般选用有油润滑的空压机，当空压机压缩空气时，温度会升高到140～170℃甚至更高，导致部分润滑油变成气态，再加上吸入空中的水和灰尘，形成了水汽、油气和灰尘等混合杂质。如果含有这些杂质的压缩空气进入气动设备，其中的油气会聚集在气罐中形成易燃易爆物，油分在高温汽化后形成的有机酸会腐蚀金属设备，混合杂质沉淀会阻塞管路，增加流动阻力并使系统工作不稳定，水汽在低温下会析出水滴甚至冻结而使管路破裂或使气路不畅，颗粒杂质对气动元件的运动部件产生研磨作用，加速零件的磨损。由此可见，在气动系统中设置除水、除油、除尘和干燥等气源净化装置是十分必要的。

气源净化装置一般包括冷却器、油水分离器、空气干燥器等元件。

1）冷却器

冷却器安装在储气罐输出管路上，用于降低压缩空气的温度，并使压缩空气中的大部分水汽、油气冷凝成水滴、油滴，以便经油水分离器析出。冷却器的结构形式有蛇管式、列管式、散热片式、套管式等。冷却方式有水冷和风冷两种。图10.1.5所示为几种常见的冷却器及其图形符号。

图10.1.5　几种常见的冷却器

（a）蛇管式冷却器；（b）列管式冷却器；（c）套管式冷却器；（d）图形符号

2）油水分离器

油水分离器安装在冷却器后的管道上，其作用是分离压缩空气中所含的水分、油分等杂质，使压缩空气得到初步净化。油水分离器主要利用回转离心、撞击、水浴等方法使水滴、油滴及其他杂质颗粒从压缩空气中分离出来。油水分离器的结构形式有环形回转式、撞击折回式、离心旋转式、水浴式以及以上形式的组合使用等（图10.1.6，图10.1.7）。

图10.1.6　撞击折回并环形回转式油水分离器原理图

图10.1.7　水浴并旋转离心串联式油水分离器原理图

1—羊毛毡；2—多孔塑料隔板；3—多孔不锈钢隔板

3）空气干燥器

从空压机输出的压缩空气经过储气罐、冷却器和油水分离器的初步净化处理后已能满足一般气动系统的使用要求，但还不能满足一些精密机械、仪表等装置的要求，需要进一步净化处理。空气干燥器的作用就是进一步去除压缩空气中的水、油和灰尘。目前，在工业上常用的是吸附法和冷冻法。吸附法是利用具有吸附性能的吸附剂（如硅胶、铝胶或分子筛等）吸附压缩空气中的水分而使其达到干燥的目的。冷冻法是将压缩空气温度降至露点温度以下，使多余水分析出，从而达到所需的干燥度。图10.1.8所示为吸附式干燥器结构图。

图10.1.8　吸附式干燥器结构图

1—湿空气进气管；2—顶盖；3，5，10—法兰；4，6—再生空气排气管；7—再生空气进气管；8—干燥空气输出管；9—排水管；11，22—密封垫；12，15，20—铜丝过滤网；13—毛毡；14—下栅板；16，21—吸附剂层；17—支撑板；18—筒体；19—上栅板