活塞壓縮機(jī)是靠活塞在氣缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)壓縮氣體的機(jī)械,所需的動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)提供,其工作過(guò)程如圖3-9所示。當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曲軸7旋轉(zhuǎn)時(shí),通過(guò)連桿6、十字頭8、活塞桿5,使活塞3在氣缸4中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。曲軸每旋轉(zhuǎn)一周,活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)一次。依靠進(jìn)、排氣閥的配合,相繼完成吸氣、壓縮、排氣和余氣膨脹的過(guò)程,組成一個(gè)工作循環(huán)。
1)吸氣過(guò)程。當(dāng)活塞從左端極限位置(左死點(diǎn))向右運(yùn)動(dòng)時(shí),氣缸內(nèi)容積增大,壓力降低。當(dāng)壓力低于進(jìn)氣管壓力時(shí),氣體將進(jìn)氣閥1頂開(kāi),氣體開(kāi)始進(jìn)入氣缸,直到活塞移到氣缸右端極限位置(右死點(diǎn))為止。
2)壓縮過(guò)程。當(dāng)活塞從右死點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)時(shí),缸內(nèi)的氣體體積縮小,壓力升高,進(jìn)氣閥將自動(dòng)關(guān)閉。此時(shí),排氣閥尚未頂開(kāi),隨著氣體體積不斷縮小,壓力逐漸提高,直至達(dá)到排氣壓力。
3)排氣過(guò)程。當(dāng)氣缸內(nèi)壓力超過(guò)排氣管內(nèi)壓力時(shí),氣缸內(nèi)的氣體將排氣閥頂開(kāi)。隨著活塞繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng),氣體逐漸排出,直至左死點(diǎn)位置。
4)余氣膨脹過(guò)程。由于活塞與氣缸蓋之間總留有一定的間隙,以免發(fā)生碰撞。同時(shí),在進(jìn)、排氣閥處也有一定的空間。它們所占的體積叫余隙容積,用V。
表示。因此,當(dāng)活塞在左死點(diǎn)位置時(shí),缸內(nèi)有壓力的氣體不能全部排出,而當(dāng)活塞向右移動(dòng)時(shí),剩余的有壓力的氣體膨脹,稱余氣膨脹過(guò)程。只有當(dāng)活塞向右移至某一位置,余氣膨脹到缸內(nèi)壓力低于吸氣管壓力時(shí),才能開(kāi)始新的吸氣過(guò)程。
隨著機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng),活塞不斷做往復(fù)運(yùn)動(dòng),周而復(fù)始地進(jìn)行上述循環(huán)過(guò)程。當(dāng)活塞兩側(cè)都進(jìn)行上述循環(huán)時(shí),稱雙作用壓縮機(jī)。制氧中用的活塞壓縮機(jī)大都屬于雙作用式。