往复式压缩机的工作原理(直观动态图展示6种空压机工作原理及优缺点对比)

空压机是压缩气体体积并提高气体压力和输送气体的机械设备，作为一种动力能源的消耗产品，其应用的范围及行业非常广泛。

按照工作原理，空压机分为容积型和速度型，容积型可分为活塞式、螺杆式、滑片式三种；速度型可分为离心式和轴流式两种。本文讨论 6种常见空压机工作原理，优缺点和应用范围。

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活塞压缩机

活塞式压缩机的工作是气缸、气阀和在气缸中作往复运动的活塞所构成的工作容积不断变化来完成。

如果不考虑活塞式压缩机实际工作中的容积损失和能量损失（即理想工作过程），则活塞式压缩机曲轴每旋转一周所完成的工作，可分为吸气、压缩和排气过程。

活塞式压缩机工作原理：

压缩过程：活塞从下止点向上运动，吸、排汽阀处于关闭状态，气体在密闭的气缸中被压缩，由于气缸容积逐渐缩小，则压力、温度逐渐升高直至气缸内气体压力与排气压力相等。

排气过程：活塞继续向上移动，致使气缸内的气体压力大于排气压力，则排气阀开启，气缸内的气体在活塞的推动下等压排出气缸进入排气管道，直至活塞运动到上止点。此时由于排气阀弹簧力和阀片本身重力的作用，排气阀关闭排气结束。

优缺点：活塞式空压机价格便宜，维修简单和便宜，但是容易坏，而且噪音大。

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螺杆压缩机

螺杆压缩机分为单螺杆式压缩机及双螺杆式压缩机。

螺杆式压缩机工作原理：

螺杆式压缩机汽缸内装有一对互相啮合的螺旋形阴阳转子，两转子都有几个凹形齿，两者互相反向旋转。

转子之间和机壳与转子之间的间隙仅为5~10丝，主转子（又称阳转子或凸转子），通过由发动机或电动机驱动（多数为电动机驱动），另一转子（又称阴转子或凹转子）是由主转子通过喷油形成的油膜进行驱动，或由主转子端和凹转子端的同步齿轮驱动。

优缺点：产气量大，噪音小，可靠性高，但造价相对较高，不能用于超高压场合。

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离心压缩机

离心式压缩机又称透平式压缩机，主要用来压缩气体，主要由转子和定子两部分组成。

转子包括叶轮和轴，叶轮上有叶片、平衡盘和一部分轴封；定子的主体是气缸，还有扩压器、弯道、回流器、迸气管、排气管等装置。

离心式压缩机的工作原理：

当叶轮高速旋转时，气体随着旋转，在离心力作用下，气体被甩到后面的扩压器中去，而在叶轮处形成真空地带，这时外界的新鲜气体进入叶轮。

叶轮不断旋转，气体不断地吸入并甩出，从而保持了气体的连续流动。

主要优点：输气量大而连续，运转平稳；机组外形尺寸小，重量轻，占地面积少；设备易损部件少，使用期限长，维修工作量小；由于转速很高，可以用汽轮机直接带动，比较安全，容易实现自动控制。

主要缺点：效率不及轴流式压缩机和往复式压缩机；稳定工况区比较窄有喘振现象发生。

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转子压缩机

转子压缩机通过由发动机或电动机驱动（多数为电动机驱动），另一转子（又称阴转子或凹转子）是由主转子通过喷油形成的油膜进行驱动，或由主转子端和凹转子端的同步齿轮驱动。

转子压缩机原理：

当转子旋转压缩润滑剂+气体（简称油气混合物）时，压缩腔室容积减小，向排气口压缩油气混合物。当压缩腔室经过排气口时，油气混合物从压缩机排出，完成一个吸气--压缩--排气过程。

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轴流压缩机

轴流式压缩机是属于一种大型的空气压缩机，最大的功率可以达到150000KW，排气量是20000立方米/分，它的压缩机能效比可以达到90％左右，比离心机要节能一些。

轴流式压缩机与离心式压缩机都属于速度型压缩机，均称为透平式压缩机。

优点：效率较高，单机效率可达86%～92%，比离心式压缩机高5%～10%，单位面积流通能力大，径向尺寸小，适宜流量大于1500m³/min的场合，单级压力比较低，单缸多级压力比可达11，结构较为简单，维护方便。

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滑片压缩机

滑片式压缩机以非常低的速度直接进行驱动，转子是唯一连续运行的部件，上面有若干个沿长度方向切割的槽，其中插有可在油膜上滑动的滑片，转子在气缸的定子中旋转。

滑片压缩机工作原理：

空气经由过滤器及调节比例阀而吸入，该调节阀主要用于调节空气缸转子，滑片形成的压力腔。转子旋转相对于气缸呈偏心式运转、阀片安装在转子的槽中，通过离心力将滑片推至气缸壁，高效的注油系统能够确保压缩机的冷却及润滑剂的最小损耗量，在气缸壁上形成的一层薄薄的油膜可以防止金属部件之间直接接触而造成磨损。

优缺点：耐用，维修少。主要缺点是滑片与转子气缸之间有很大的机械摩擦，产生较大的能量损失，因此效率较低。