通用機械:自由活塞壓縮機

動力氣缸中燃料燃燒的熱能直接經(jīng)活塞傳給被壓縮氣體﹐以提高其壓力的往復(fù)壓縮機。自由活塞壓縮機主要在建筑﹑礦山和船舶工業(yè)中用作移動式壓縮機站﹐供給動力用壓縮空氣。

類型 自由活塞壓縮機按活塞向內(nèi)止點回復(fù)的方法分為兩種基本類型。第一種設(shè)有專門的緩沖氣缸﹐在此氣缸中壓縮空氣并積蓄能量﹐使活塞由外止點向內(nèi)止點運動﹔第二種無專門緩沖氣缸﹐靠加大壓縮機氣缸余隙容積﹐通過其中被壓縮空氣所積蓄的能量的作用﹐活塞由外止點向內(nèi)止點運動。按氣缸的布置方式﹐自由活塞壓縮機又可分為兩類﹕第一類氣缸對稱布置﹐在中心軸兩邊布置數(shù)量和尺寸均相同的壓縮機氣缸﹑緩沖氣缸和祛氣泵氣缸﹐即對稱式﹔第二類是緩沖氣缸在中心軸的一邊﹐壓縮機氣缸和祛氣泵氣缸在中心軸的另一邊﹐即不對稱式。

結(jié)構(gòu)和工作原理 圖 帶緩沖氣缸的不對稱式自由活塞壓縮機 為帶緩沖氣缸的不對稱式自由活塞壓縮機。緩沖氣缸配置在左端﹐單級壓縮機的氣缸和祛氣泵氣缸配置在右端﹐正中為動力氣缸。動力氣缸活塞A與B分別與壓縮機活塞和緩沖活塞直接相連。在工作行程中﹐壓縮機氣缸中的空氣受到壓縮并通過排氣閥 A和排氣管輸入工程所需的貯氣罐。壓縮機活塞的后腔即為祛氣泵氣缸﹐這時通過吸氣閥A吸氣﹐同時緩沖氣缸中的空氣也受到壓縮。工作行程終了時﹐動力氣缸活塞A和B分別先后打開排氣孔和祛氣孔﹐貯氣箱中的壓縮空氣進入動力機氣缸進行祛氣充氣過程?；貜?fù)行程時﹐壓縮機氣缸通過吸氣閥B吸氣﹐祛氣泵氣缸內(nèi)的空氣受到壓縮并通過排氣閥B輸入貯氣箱﹐而動力氣缸中的空氣受到壓縮。在這種結(jié)構(gòu)中﹐活塞A和B是靠緩沖氣缸中積蓄的壓縮空氣能量與壓縮機氣缸余隙容積中的壓縮空氣作用下回復(fù)的。當回復(fù)行程終了時﹐燃料經(jīng)噴嘴噴入動力氣缸著火燃燒﹐然后在動力氣缸中進行著二沖程﹑直流換氣的壓燃式發(fā)動機的工作過程。為了保證左右兩邊活塞組同步工作﹐在自由活塞壓縮機中須設(shè)置同步機構(gòu)﹐圖 帶緩沖氣缸的不對稱式自由活塞壓縮機 中為連桿鉸鏈式同步機構(gòu)。這種機構(gòu)制造簡單﹐無噪聲﹐同時機構(gòu)本身能承受一定的負荷。另一類常用的同步機構(gòu)是齒輪齒條機構(gòu)。

特點 自由活塞壓縮機對動的活塞組可以做到質(zhì)量完全相等﹐機器運轉(zhuǎn)時的慣性力可以完全平衡﹐故不需要配置笨重的基礎(chǔ)。由于機組沒有飛輪和曲柄連桿機構(gòu)﹐故結(jié)構(gòu)簡單緊湊﹐機械效率較高﹐可以直接通過控制燃料量改變活塞的行程和機組每分鐘的行程數(shù)來調(diào)節(jié)壓縮機的排氣量。但是﹐自由活塞壓縮機工作的穩(wěn)定性較差。