[实用新型]一种高效的往复式气体压缩机

说明书

技术领域

本实用新型涉及压缩机技术领域，尤其是涉及一种高效往复式气体压缩机。

背景技术

作为将机械能转换成气体压力能的一种动力装置，图1给出的是最为基本的往复式气体压缩机的结构示意图，曲轴的旋转运动，通过活塞杆6＇成为活塞5＇的直线往复运动。进气阀座1＇及排气阀座3＇中的阀片，通常是以阀片上下两面的压差随活塞5＇上下运动时适时关闭或者开启，这样由缸盖2＇、气缸套4＇以及活塞5＇围成一个体积(V)及压力(P)周期变化的空间，空间的大小或者变化可在P-V图中予以表示，活塞5＇上下往复一次，即一个工作循环，就对应P-V图中一个封闭的四边形。如图2所示，四边形ABCD中的A 点是上一个工作循环的终点，也是下一个循环的始点，即对应于图1中的活塞 5＇上行至最高点，在压缩机运行过程中不允许有活塞5＇碰撞缸盖2＇的可能，即往复式气体压缩机的每一个工作循环排气终了时，活塞5＇与缸盖2＇之间留有少许间隙，这间隙就存有少量压力为排气压力P₂的气体，随活塞5下行，残留在缸内压力为P₂的气体开始膨胀，直至压力下降至B点，即缸内压力与进气系统的压力相等，这一阶段称膨胀阶段，这一阶段进排气阀座均处于关闭状态，活塞扫过的体积就为V_B-V_A。

活塞继续下行，缸内压力稍低于进气系统的压力P₁，进气阀座自动开启，进气系统的气体进入工作缸内至C点，即活塞下行的终点，这一阶段称为吸气阶段，这一阶段排气阀座始终关闭，吸入的体积为V_C-V_B，活塞也不做功，另外 V_C-V_A是活塞全程扫过的体积。

活塞经C点后开始上行至D点，V_C-V_D是活塞对缸内气体由P₁压缩至P₂扫过的体积，这一阶段为压缩阶段，这一阶段进排气阀座均处于关闭状态，这一阶段活塞对缸内气体是需要做功的，其做功W的计算公式为：

式中P₁·(V_C-V_B)及P₂/P₁是反映该压缩机的两个重要性能指标，前者 P₁·(V_C-V_B)是该机在P₁状态下输送能力，即V_C-V_B，而P₂/P₁反映的是该机压缩比。显然输送量越大，消耗功率也大，同样P₂/P₁越大，则所消耗的功率也越大，如P₂/P₁趋近1，则由上式可以看出，其所消耗的功就接近零。式中K为多变指数，压送某确定组分的气体就对应一个确定的K值。

活塞继续上行，因缸内气体压力已经达到P₂，排气阀门开启，这一阶段为排气阶段，这个阶段于活塞上行到最高点时结束。排气的体积为V_D-V_A，同时活塞与缸盖之间留有少量体积压力为P₂的气体就进入下一个工作循环，需说明的是这一阶段，活塞将气体通过排气阀座压入排气系统时需消耗一部分功率。

以上描述了往复式气体压缩机运行中其工作循环对应在P-V图上的一个四边形ABCD，作了简要说明，同时也述及功率消耗主要发生在压缩阶段，并给出计算式(1)。

同时，一个工作循环在P-V图上只能对应一个四边形，且四边形面积越大，所耗的功也就越大，除式(1)外还给出排气温度与压缩比之间的关系。

从上式(1)和(2)可以看出，压缩比P₂/P₁越大，所耗费功率也越大，排气温度也越高，反之，压缩比越小，如当P₁趋近P₂时，所耗外功趋近零，排气温度也接近进气温度。