第十二章气源装置和辅助原件分析
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气源装置和辅助原件
第二篇 气压传动 工业用气 5
2 1 3 4 第12章 气源装置和辅助元件 甲 乙
6 7
气动装置 仪表用气
5 干燥器 ，用以进一步吸收或排除压缩空气中的水分和油 分，使之成为干燥空气，以供要求较高的系统使用。 6 过滤器，用以进一步过滤压缩空气灰尘颗粒杂质。 7 贮气罐 贮气罐4输出的压缩空气可用于一般要求的气压传动系统， 贮气罐7输出的压缩空气可用于要求较高的气动系统（如气动 仪表等）。
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第二篇 气压传动
第12章 气源装置和辅助元件
四 冷却器 冷却器安装在空压机出口，作用是将空气压缩
机排出的压缩空气由140 ~ 170℃降至40 ~ 50℃，并 使压缩空气中的大部分油雾和水汽凝结成油滴和水滴， 以便经油水分离器排出。 冷却器的结构形式有：蛇形管、列管、散热片、
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第二篇 气压传动
第12章 气源装置和辅助元件
压缩空气中含有的饱和水分，在一定的条件下会凝结成 水，并聚集在个别管道中。在寒冷的冬季，凝结的水会使
管道及附件结冰而损坏，影响气动装置的正常工作。 压缩空气中的灰尘等杂质，对气动系统中作往复运动或转
动的气动元件的运动副会产生研磨作用，使这些元件因漏 气而降低效率，影响它的使用寿命。 因此气源装置必须设置一些除油、除水、除尘，并使 压缩空气干燥，提高压缩空气质量，进行气源净化处理的 辅助设备。
第二篇 气压传动
第12章 气源装置和辅助元件
12.1 气源装置
一、对压缩空气的要求
要求压缩空气具有一定的压力和足够的流量。
要求压缩空气有一定的清洁度和干燥度。 清洁度 是指气
源中含 油量 ， 含灰尘杂质 的质量及颗粒大小都要控制在很 低范围内。 干燥度 是指压缩空气中 含水量 的多少，气动装 置要求压缩空气的含水量越低越好。 混在压缩空气中的油蒸气可能聚集在贮气罐、管道、 气动系统的容器中，有引起爆炸的危险或影响设备的寿命。
气源装置及气动辅助元件教学设计
一、气源装置及气动辅助元件气压传动系统的元件及装置可分为以下几类：1、气源装置：获得压缩空气的装置，如空气压缩机；2、气动执行装置：将压力能转换成机械能的能量转换装置，如气缸，气马达；3、气动控制装置：控制气体的压力、流量及流动方向的元件，如各种压力阀、流量阀、方向阀等；4、气动逻辑元件：具有一定逻辑功能的气动元件，如是门、与门、或门等元件；5、气动辅助装置：除了上述四类元件外，其余的都称辅助元件，如过滤器、消声器、油雾器，管道等。
（一）气源装置1、空气压缩机1）作用和分类空气压缩机能将电机或内燃机等机械能转化为压缩空气的压力能。
空气压缩机按压力大小可分为低压型（0.2Mpa-1.0 Mpa）、中压型（1.0Mpa-10 Mpa）和高压型（>10Mpa）。
按工作原理可分成容积型和速度型。
通过缩小气体的容积来提高气体压力的方法称为容积型。
容积型空压机按结构原理分成往复式（活塞式和膜片式）和旋转式（滑片式和螺杆式等）。
提高气体的速度，让动能转化成压力能，以提高气体的压力的方法称为速度型。
速度型空压机有离心式和轴流式两种。
2）往复式压缩机单级活塞式压缩机只有一个行程就将吸入的大气压空气压缩到所需要的压力。
活塞下移，体积增加，缸内压力小于大气压，空气便从进气阀门进入缸内，在行程末端，活塞向上运动进气阀关闭，空气被压缩，而同时出气阀被打开，输出空气进入储气罐。
这种型式的压缩机通常用于需要3-7Mpa范围的系统。
3）两级活塞式压缩机在单级压缩机中，若空气压力超过6Mpa，产生的过热将大大的降低压缩机的效率。
因此，工业中用的活塞式压缩机通常是两级的。
压缩空气通过中间冷却器后温度大大下降，在进入第二级气缸。
因此，现对于单级压缩机提高了效率。
最后输出的温度可能在120摄氏度左右。
4）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，因此广泛用于仪器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。
第12章 气压传动系统2
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第12章 气压传动系统
五、气动基本回路 （二）方向控制回路 3．多位运动换向回路 ．
如图5-8所示， 为由三位五通双控式电磁换向阀控制的单作用汽缸多位运动换向回路。 如图 所示，图(a)为由三位五通双控式电磁换向阀控制的单作用汽缸多位运动换向回路。 所示 为由三位五通双控式电磁换向阀控制的单作用汽缸多位运动换向回路 三位五通换向阀的功能多于二位三通，当阀处于图示位置时，此阀处于中位， 三位五通换向阀的功能多于二位三通，当阀处于图示位置时，此阀处于中位，汽缸两腔气 压关闭，汽缸可以停在任意位置，但定位精度不高，定位时间不长。 压关闭，汽缸可以停在任意位置，但定位精度不高，定位时间不长。图5-8(b)所示为三位 所示为三位 五通电磁换向阀控制的双作用汽缸多位运动换向回路。 五通电磁换向阀控制的双作用汽缸多位运动换向回路。
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第12章 气压传动系统
五、气动基本回路 （一）压力控制回路 3、高低压控制回路 、 在实际应用中，某些气动控制系统在不同的工作阶段需要有高、低压力的切换。 在实际应用中，某些气动控制系统在不同的工作阶段需要有高、低压力的切换。 如图5-3所示 由减压阀和换向阀构成的对同一系统实现输出高低压的控制， 所示， 如图 所示，由减压阀和换向阀构成的对同一系统实现输出高低压的控制，只 要控制换向阀，就能得到高压或低压的输出。 高压或低压的输出 要控制换向阀，就能得到高压或低压的输出。
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第12章 气压传动系统
五、气动基本回路 （三）速度控制回路 4．速度换接回路 ． 如图5-13所示，为速度换接回路。 所示，为速度换接回路。 如图 所示 压下手动换向阀，换向阀左位工作，汽缸伸出， 压下手动换向阀，换向阀左位工作，汽缸伸出， 通过调节节流阀的流量， 通过调节节流阀的流量，可以控制汽缸的伸出 速度；在汽缸伸出过程中压下行程阀时， 速度；在汽缸伸出过程中压下行程阀时，行程 阀换向， 阀换向，此时汽缸有杆腔的气体不经过节流阀 而通过行程阀直接排出， 而通过行程阀直接排出，汽缸的伸出速度发生 了变化，实现了慢速伸出到快速伸出的过程。 了变化，实现了慢速伸出到快速伸出的过程。 行程阀的位置由需要而定。 行程阀的位置由需要而定。行程阀也可以采用 电磁换向阀代替。 电磁换向阀代替。
第12章 气源装置及气动辅
在图12-1中，1 为空气压缩机，用以产生压缩空气。2 为后冷却器，用
以降温冷却压缩空气，使净化的水凝结出来。3为油水分离器，用以分离并排
出降温冷却的水滴、油滴、杂质等。4 为贮气罐，用以贮存压缩空气，稳定
压缩空气的压力并除去部分油分和水分。5 为干燥器，用以进一步吸收或排
除压缩空气中的水分和油分，使之成为干燥空气。6 为过滤器，用以进一步
如果最终压力为7巴，第一级通常将它压缩到若3巴，然后 被冷却，再输送到第二级气缸中压缩到7巴。
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螺杆式旋转压缩机
螺杆式压缩机 中两个吻合的螺旋 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 用喷油来润滑和密 封两旋转的螺杆， 油分离器将油与输 出空气分开。此类 压缩机压力高达10 巴。
直接安装在主机旁，当排气量大于或者等于
6m3 min时，就应独立设置压缩空气站，作为整个
工厂或车间的统一气源。 下图12-1为一般压缩空气站的设备组成和布置示
意图。压缩空气站的设备一般包括产生压缩空气的 空气压缩机和净化压缩空气的辅助设备。
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图12-1 压缩空气站设备组成及布置示意图
1-空气压缩机 2-后却器 3-油水分离器 4、7-贮气罐 5-干燥器 6-过滤器
12.1 气源 系统
的 组成
12.2 空气 压缩
机
12.3 气动 辅助 元件
思考题 与
习题
第 12 章 气源装置及气动辅件
12.1 气源系统的组成
气压传动系统中的气源装置为气动系统 提供满足一定质量要求的压缩空气，它是气 压传动系统的重要组成部分。由空气压缩机 产生的压缩空气，必须经过降温、净化、减 压、稳压等一系列处理后，才能供给控制元 件和执行元件使用。而用过的压缩空气排向 大气时，会产生噪声，应采取措施，降低噪 声，改善劳动条件和环境质量。
气源装置及辅助元件
气信号（气体压力）接通或断开电路（压力继电器）。
一、空气过滤器 在空气进入压缩机之前，必须经过空气过滤器。
过滤原理——根据固体物质和空气分子的大小和质量不同，利用惯性、阻
隔和吸附的方法将灰尘和杂质与空气分离。 空气过滤器组成：壳体和滤芯
工作原理：压缩空气从输入口进入，被引入
旋风叶子1，并产生强烈旋转。空气中较大的 水、油滴和灰尘依靠自身的惯性与存水杯3的
§11.1 气源装置 一、压缩空气站概述 压缩空气站是气动系统的动力源装置。
一般规定：
（1）排气量≥6~12m3/min时，应独立设置压缩空气站； （2）排气量<6m3/min时，压缩机或气泵直接安装在主机旁。
气动传动系统用压缩空气须经过干燥和净化处理后才能使用。
原因：压缩空气中的水分、油污和灰尘等杂质会混合而成胶体渣
（2）当q=6.0~30m3/min时，取Vc=1.2~4.5m3；
（3）当q>30m3/min时，取Vc=4.5m3。
§11.3其它辅助元件 一、油雾器 作用：以压缩空气为动力，将润滑油喷射成雾状并混合于压缩
空气中，使该压缩空气具有润滑气动元件的能力。
应用场合：气动控制阀，气缸 和气马达靠这种带有油雾的压 缩空气实现润滑。 优点：方便、干净、润滑质量高。
机械和离心除水法的原理与除油器的工作原理相同。
常用：冷冻法和吸附法。
四、后冷却器 作用：将空气压缩机排出的气体冷却并除去水分。 一般采用蛇管式或套管式冷却器。
蛇管式冷却器的结构：由一只蛇状空心盘管和一只盛装此盘管
的圆筒组成。 套管式冷却器： 压缩空气在外管 与内管之间流动，
内、外管之间由
支承架来支承。
（5）较大的杂质颗粒会引起气缸、气马达、气控阀等元件的相
气源装置及辅助元件
液压、液力与气压传动技术
1.1 气源装置
1.1.1 气源装置的作用与工作原理
源装置是一套用来生产具有足够压力和流量的压缩空气并将其 净化、处理及储存的装置。
常见的气源装置如图1.1所示。其主要由以下元件组成。 1.空气压缩机；2.后冷却器；3.油水分离器；4，7.储气罐； 5.干燥器；6.过滤器；8.加热器；9.四通阀。
液压、液力与气压传动技术
结构形式：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。
➢ 撞击折回并回转式油水分 离器的工作原理
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图11.4 撞击折回并回转式油水分离器
1.1 气源装置
（3）贮气罐 贮气罐的主要作用是：
1）储存一定数量的压缩空气，以备 发生故障或临时需要应急使用。
2）消除由于空气压缩机断续排气而 对系统引起的压力脉动，保证输 出气流的连续性和平稳性。
图11.7 一次过滤器结构
Page ▪ 11Leabharlann 1.1 气源装置2、分水滤气器
分水滤气器滤灰能力较强 ，属于二次过滤器（又称 二次过滤器）。它和减压 阀、油雾器一起被称为气 动三联件，是气动系统不 可缺少的辅助元件。
普通分水滤气器的结构 如图11.8所示。
➢ 工作原理
1.旋风叶子；2.滤芯； 3.存水杯；4.挡水板； 5.手动排水阀。
Page ▪ 9
图11.6 吸附式干燥器结构
Page ▪ 10
1.1 气源装置
（5）过滤器
过滤器的作用是进一步滤 除压缩空气中的杂质。
过滤器分类：
一次性过滤器（也称简易
过滤器，滤灰效率为50％
～70％）；
φ
二次过滤器（滤灰效率为 70％～99％）。
1.1 气源装置
1.1.1 气源装置的作用与工作原理
源装置是一套用来生产具有足够压力和流量的压缩空气并将其 净化、处理及储存的装置。
常见的气源装置如图1.1所示。其主要由以下元件组成。 1.空气压缩机；2.后冷却器；3.油水分离器；4，7.储气罐； 5.干燥器；6.过滤器；8.加热器；9.四通阀。
液压、液力与气压传动技术
结构形式：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。
➢ 撞击折回并回转式油水分 离器的工作原理
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图11.4 撞击折回并回转式油水分离器
1.1 气源装置
（3）贮气罐 贮气罐的主要作用是：
1）储存一定数量的压缩空气，以备 发生故障或临时需要应急使用。
2）消除由于空气压缩机断续排气而 对系统引起的压力脉动，保证输 出气流的连续性和平稳性。
图11.7 一次过滤器结构
Page ▪ 11Leabharlann 1.1 气源装置2、分水滤气器
分水滤气器滤灰能力较强 ，属于二次过滤器（又称 二次过滤器）。它和减压 阀、油雾器一起被称为气 动三联件，是气动系统不 可缺少的辅助元件。
普通分水滤气器的结构 如图11.8所示。
➢ 工作原理
1.旋风叶子；2.滤芯； 3.存水杯；4.挡水板； 5.手动排水阀。
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图11.6 吸附式干燥器结构
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1.1 气源装置
（5）过滤器
过滤器的作用是进一步滤 除压缩空气中的杂质。
过滤器分类：
一次性过滤器（也称简易
过滤器，滤灰效率为50％
～70％）；
φ
二次过滤器（滤灰效率为 70％～99％）。
第12章 气压传动系统1
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第12章 气压传动系统
二、气源装置及辅助元件
（一）气源装置 3、压缩空气净化和储存装置 (4) 干燥器 ＊干燥器中的吸附剂吸水达到饱和状态后将失去吸附 水分的能力，需用干燥的热空气或其它方法除去吸 附剂中的水分，使其再生后才能使用。故气源装置 中一般设置两套干燥器，一套工作时，另一套再生。 ＊关闭进气管和排气管，将干燥再生热空气从再生空 气入口处通入，使吸附剂吸附的水分蒸发为水蒸气， 从两个再生空气出口处排入大气。经过3～4h干燥、 4～5h冷却后，干燥器就可以再使用了。 ＊吸附式干燥器体积小、质量轻、易维护，但处理流 量小。因此，适合于处理空气量小、干燥程度要求 高的场合。 ＊气源装置中的冷却器、油水分离器、干燥器、过滤器及储气罐等均属压力容器， 需按有关标准设计制造并做水压试验，一般试验压力ps≥1.5p (工作压力)。 18
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第12章 气压传动系统
二、气源装置及辅助元件
（一）气源装置 3、压缩空气净化和储存装置 (4) 干燥器 ＊干燥器进一步吸收和排除压缩空气中的水分、油分，使之变为干燥空气，以供对 气源品质要求较高的气动仪表等系统使用。 ＊目前使用的干燥方法主要是吸附法和冷冻法。 ＊冷冻式干燥器的工作原理是利用制冷设备使湿空气冷却到其露点温度以下，使空 气中的水蒸气凝结成水滴并清除出去，以降低其含湿量，增加干燥程度。然后再 将压缩空气加热至环境温度输送出去。吸附式干燥器是利用硅胶、铝胶、分子筛、 焦炭等吸附剂吸收压缩空气中的水分，使压缩空气得到干燥的方法，吸附法除水 效果很好。 ＊如图所示，是吸附式干燥器的工作原理图，压缩空气从进气口进入干燥器，通过 上吸附剂层、栅板和下吸附剂层以后，其中的水分被吸收而得到干燥；然后经过 过滤器和密封垫过滤掉灰尘和其它固态杂质后从出气口中输出。
第12章 气压传动系统
二、气源装置及辅助元件
（一）气源装置 3、压缩空气净化和储存装置 (4) 干燥器 ＊干燥器中的吸附剂吸水达到饱和状态后将失去吸附 水分的能力，需用干燥的热空气或其它方法除去吸 附剂中的水分，使其再生后才能使用。故气源装置 中一般设置两套干燥器，一套工作时，另一套再生。 ＊关闭进气管和排气管，将干燥再生热空气从再生空 气入口处通入，使吸附剂吸附的水分蒸发为水蒸气， 从两个再生空气出口处排入大气。经过3～4h干燥、 4～5h冷却后，干燥器就可以再使用了。 ＊吸附式干燥器体积小、质量轻、易维护，但处理流 量小。因此，适合于处理空气量小、干燥程度要求 高的场合。 ＊气源装置中的冷却器、油水分离器、干燥器、过滤器及储气罐等均属压力容器， 需按有关标准设计制造并做水压试验，一般试验压力ps≥1.5p (工作压力)。 18
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第12章 气压传动系统
二、气源装置及辅助元件
（一）气源装置 3、压缩空气净化和储存装置 (4) 干燥器 ＊干燥器进一步吸收和排除压缩空气中的水分、油分，使之变为干燥空气，以供对 气源品质要求较高的气动仪表等系统使用。 ＊目前使用的干燥方法主要是吸附法和冷冻法。 ＊冷冻式干燥器的工作原理是利用制冷设备使湿空气冷却到其露点温度以下，使空 气中的水蒸气凝结成水滴并清除出去，以降低其含湿量，增加干燥程度。然后再 将压缩空气加热至环境温度输送出去。吸附式干燥器是利用硅胶、铝胶、分子筛、 焦炭等吸附剂吸收压缩空气中的水分，使压缩空气得到干燥的方法，吸附法除水 效果很好。 ＊如图所示，是吸附式干燥器的工作原理图，压缩空气从进气口进入干燥器，通过 上吸附剂层、栅板和下吸附剂层以后，其中的水分被吸收而得到干燥；然后经过 过滤器和密封垫过滤掉灰尘和其它固态杂质后从出气口中输出。
第十二章 气源装置和辅助原件讲诉
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第二篇 气压传动
第12章 气源装置和辅助元件
12.1 气源装置
一、对压缩空气的要求
要求压缩空气具有一定的压力和足够的流量。
要求压缩空气有一定的清洁度和干燥度。 清洁度 是指气
源中含 油量 ， 含灰尘杂质 的质量及颗粒大小都要控制在很 低范围内。 干燥度 是指压缩空气中 含水量 的多少，气动装 置要求压缩空气的含水量越低越好。 混在压缩空气中的油蒸气可能聚集在贮气罐、管道、 气动系统的容器中，有引起爆炸的危险或影响设备的寿命。
第二篇 气压传动 工业用气 5
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气动装置 仪表用气
5 干燥器 ，用以进一步吸收或排除压缩空气中的水分和油 分，使之成为干燥空气，以供要求较高的系统使用。 6 过滤器，用以进一步过滤压缩空气灰尘颗粒杂质。 7 贮气罐 贮气罐4输出的压缩空气可用于一般要求的气压传动系统， 贮气罐7输出的压缩空气可用于要求较高的气动系统（如气动 仪表等）。
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第二篇 气压传动
第12章 气源装置和辅助元件
四 冷却器 冷却器安装在空压机出口，作用是将空气压缩
机排出的压缩空气由140 ~ 170℃降至40 ~ 50℃，并 使压缩空气中的大部分油雾和水汽凝结成油滴和水滴， 以便经油水分离器排出。 冷却器的结构形式有：蛇形管、列管、散热片、
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第二篇 气压传动
第12章 气源装置和辅助元件
二、气源装置的组成和布置
压缩空气站的设备一般包括空气压缩机和使气源净化 的辅助设备。
工业用气 2 1 3 4 5 6 7