第11章 气源装置及气动辅助元件

第二节 气源净化装置
一、空气过滤器
图11-4所示为普通空气过滤器（二次 过滤器）的结构及其图形符号。其工作原 理是：压缩空气从输入口进入后，被引入 旋风叶子1，旋风叶子上有许多成一定角 度的缺口，迫使空气沿切线方向产生强烈 旋转。这样夹杂在空气中的较大水滴、油 滴和灰尖等便依靠自身的惯性与存水杯3 的内壁碰撞，并从空气中分离出来沉到杯 底，而微粒灰尘和雾状水汽则由滤芯2滤 除。为防止气体旋转将存水杯中积存的污 水卷起，在滤芯下部设有挡水板4。此外 存水杯中的污水应通过手动排水阀5及时 排放。在某些人工排水不方便的场合， 可采用自动排水式空气过滤器。
3.油雾器的主要性能指标
（1）流量特性 指油雾器中通过其额定流量时，输入压力 与输出压力之差，一般不超过0.15Mpa。 （2）起雾空气流量 当油位处于最高位置，节流阀8全开， 气流压力为0.5Mpa时，起雾时的最小空气流量规定为额定空 气流量的40%。 （3）油雾粒径 在规定的试验压力0.5Mpa下，输油量为30 滴/min，其粒径不大于20μｍ。 （4）加油后恢复滴油时间 加油完毕后，油雾器不能马上 滴油，要经过一定的时间，在额定工作状态下，一般为20~30s。
五、延时器
气动延时器的工作原理如图11-15所 示，当输入气体分两路进入延时器时，由 于节流口1的作用，膜片2下腔的气压首先 升高，使膜片堵住喷嘴3，切断气室4的排 气通路；同时，输入气体经节流口1向气 室缓慢充气，当气室4的压力逐渐上升到 一定压力时，膜片5堵住上喷嘴6，切断低 压气源的排空通路， 于是输出口便有信 号S输出，这个输出信号S发出的时间在输 入信号A以后，延迟了一段时间，延迟时 间的大小取决于节流口的大小、气室的大 小及膜片5的刚度。当输入信号消失后， 膜片1复位，气室内的气体经下喷嘴排空； 膜片1复位，气源经上喷嘴排空，输出端 无输出、节流口1可调时，该延时器称之 为可调式，反之称之为固定式。
二、消声器
气动元件上使用的消声器的类型一般有三种：吸收型消声器， 膨胀干涉型消声器，膨胀干涉吸收型消声器。
三、转换器
常用的转换器有气电转换器、电气 转换器、气液转换器等。 1.气电转换器及电气转换器 气电转换器是将压缩空气的气信号 转变成电信号的装置， 即用气信号 （气体压力）接通或断开电路的装置， 也称之为压力继电器。 压力继电器按信号压力的大小可分 为低压型（0~0.1Mpa）、中压型 （0.1~0.6Mpa）和高压型（＞1.0Mpa） 三种。图11-12所示为中高压型压力继电 器的结构及其图形符号。
另外一种常用的后冷却器是列管式冷却器，如图11-8所示。 它主要由外壳3、封头1、隔板6、活动板4、冷却水管5、固定 板2组成。冷却水管与隔板、封头焊在一起。冷却水在管内流 动，空气在管间流动，活动板为月牙形。这种冷却器可用于 较大流量的场合。
五、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； 储存一定数量的压缩空气，调节用气量或以备发生故障和临 时需要应急使用，进一步分离压缩空气中的水分和油分。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。 每个储气罐应有以下附件： １）安全阀。用来调整极限压力，通常比正常工作压力高10%。 ２）清理、检查用的孔口。 ３）指示储气罐罐内空气压力的压力表。 ４）储气罐的底部应有排放油水的接管。
一、供气系统管道
1.压缩空气站内气源管道 2.厂区压缩空气管道 3.用气车间压缩空气管道
二、供气系统管道的设计原则
1.从供气的压力和流量要求考虑 2.从供气的质量要求考虑 3.从供气的可靠性、经济性考虑 （1）单树枝状管网供气系统 （2）环状管网供气系统 （3）双树枝管网供气系统
1用以产生压缩空气；2用以降温冷却压缩空气；3用以分离 并排出降温冷却凝结的水滴、油滴、杂质等；4 和7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用以 进一步吸收或排除压缩空气中的水分及油分；6用以进一步过滤 压缩空气中的灰尘、杂质颗粒。
二、空压机的类型
按工作原理：分为容积型空压机和速度型空压机。 按结构形式分类，见图2所示。 按输出压力大小可分为 低压空压机（0.2～1.0MPa）；中压空压机（1.0～10MPa）； 高压空压机（10～100MPa）；超高压空压机（>100MPa）。 按输出流量（排量）可分为 微型（<1m3/min）；小型（1～10m3/min）；中型（10～ 100m3/min）；大型（>100m3/min）。
四、程序器
程序器是一种控制装置，其作用是储存各种预定的工作 程序，按预先制定的特定顺序发出信号，使其他控制装置或 执行机构以需要的次序自动动作。程序器一般有时间程序器 和行程程序器两种。 时间程序器是依据动作时间的先后安排工作程序，按预 定的时间间隔顺序发出信号的程序器。其结构形式有码盘式、 凸轮式、棘轮式、穿孔带式、穿孔卡式等。常见的是码盘式 和凸轮式。图11-14所示为码盘式时间程序器的工作原理。
四、后冷却器
后冷却器用于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主要由一个蛇状空心盘管 和一只盛装此盘管的圆筒组成。 套管式冷却器的结构及其图形符号如图11-7所示，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。这种冷却器流通截面 小，易达到高速流动，有利于散热冷却，管间清理也较方便；但其结构 笨重，消耗金属量大，主要用在流量不太大，散热面积较小的场合。
2.气液转换器 气动系统中常常用到气⁃液阻尼 缸，或使用液压缸作执行元件，以 求获得较平稳的速度，因而就需要 一种把气信号转换成液压信号的装 置，这就是气液转换器。其种类主 要有两种：一种是直接作用式，即 在一筒式容器内，压缩空气直接作 用在液面上，或通过活塞、隔膜等 作用在液面上，推压液体以同样的 压力向外输出。图11-13所示为气液 直接接触式吸收和排除压缩空气中的水分和部分油分与杂质，使湿 空气变成干空气的装置，目前在工业上常用的是冷冻法和吸附法。 图11-6所示为一种不加热再生式干燥器的结构及其图形符号，它有两 个填满干燥剂的相同容器。空气从一个容器的下部流到上部，水分被干燥 剂吸收而得到干燥，一部分干燥后的空气又从另一个容器的上部流到下部， 从饱和的干燥剂中把水分带走并放入大气，即实现了不需外加热源而使吸 附剂再生。Ⅰ、Ⅱ两容器定期地交替工作（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。
图2 空气压缩机基本类型
以活塞式压缩机为例介绍空压机的工作原理。
曲柄由原动机（电动机）带动旋转，从而驱动活塞在缸体内往复运动。 当活塞向右运动时，气缸内容积增大而形成部分真空，外界空气在大气压力 下推开吸气阀5而进入气缸中；当活塞反向运动时，吸气阀关闭，随着活塞 的左移，缸内空气受到压缩而使压力升高，当压力增至足够高（即达到排气 管路中的压力）时排气阀6打开，气体被排出，并经排气管输送到储气罐中。 曲柄旋转一周，活塞往复行程一次，即完成一个工作循环。
第一节 气源装置
一、压缩空气站概述
向气压传动系统提供压缩空气(具有—定压力和流量，并 具有一定的净化程度)的装置称为气源装置。 气源装置一般由四个部分组成： 1)气压发生装置。 2)净化、贮存压缩空气的装置和设备。 3)传输压缩空气的管道系统。 4)气动三大件。
往往将1）、2）部分设备布置在压缩空气站内，作为工 厂或车间统一的气源，如图1所示。
二、除油器
除油器用于分离压缩空气中所含的油分和水分。其工作原理是：当压缩 空气进入除油器后产生流向和速度的急剧变化，再依靠惯性作用，将密度 比压缩空气大的油滴和水滴分离出来。 图11-5所示为除油器的结构及其 图形符号。压缩空气进入除油器后， 气流转折下降，然后上升，依靠转折 时离心力的作用析出油滴和水滴。空 气转折上升的速度在压力小于 1.0Mpa时不超过1m/s。若除油器进出 口管径为d，进出口空气流速为v，气 流上升速度为1m/s，则除油器的直 径 ，其高度H一般为其直径D 的3.5~4倍。
一、油雾器
（1）油雾器的工作原理
油雾器的工作原理如图11-9所示。假设气流通过文氏管后压力降为p2， 当输入压力p1和p2的压差Δp大于把油吸引到排出口所需压力ρgh时，油被吸上， 在排出口形成油雾并随压缩空气输送出去。
2.普通型油雾器结构简介
图11-10所示为普通型油雾器的 结构及其图形符号。压缩空气从输入 口进入后，通过立杆1上的小孔a进入 截止阀座4的腔内，在截止阀的阀芯2 上下表面形成压力差， 此压力差被弹 簧3的部分弹簧力所平衡，而使阀芯 处于中间位置，因而压缩空气就进入 储油杯5的上腔c，油面受压，压力油 经吸油管6将单向阀7的阀芯托起，阀 芯上部管道有一个边长小于阀芯（钢 球）直径的四方孔，使阀芯不能将上 部管道封死，压力油能不断地流入视 油器9内，再滴入立杆1中，被通道中 的气流从小孔b中引射出来，雾化后 由输出口输出。视油器上部的节流阀 8用以调节滴油量，可在0~200滴/min 范围内调节。