自由活塞压缩机结构和工作原理

动力气缸中燃料燃烧的热能直接经活塞传给被压缩气体﹐以提高其压力的往复压缩机。自由活塞压缩机主要在建筑﹑矿山和船舶工业中用作移动式压缩机站﹐供给动力用压缩空气。

类型 自由活塞压缩机按活塞向内止点回复的方法分为两种基本类型。第一种设有专门的缓冲气缸﹐在此气缸中压缩空气并积蓄能量﹐使活塞由外止点向内止点运动﹔第二种无专门缓冲气缸﹐靠加大压缩机气缸余隙容积﹐通过其中被压缩空气所积蓄的能量的作用﹐活塞由外止点向内止点运动。按气缸的布置方式﹐自由活塞压缩机又可分为两类﹕第一类气缸对称布置﹐在中心轴两边布置数量和尺寸均相同的压缩机气缸﹑缓冲气缸和祛气泵气缸﹐即对称式﹔第二类是缓冲气缸在中心轴的一边﹐压缩机气缸和祛气泵气缸在中心轴的另一边﹐即不对称式。

结构和工作原理 图 带缓冲气缸的不对称式自由活塞压缩机 为带缓冲气缸的不对称式自由活塞压缩机。缓冲气缸配置在左端﹐单级压缩机的气缸和祛气泵气缸配置在右端﹐正中为动力气缸。动力气缸活塞A与B分别与压缩机活塞和缓冲活塞直接相连。在工作行程中﹐压缩机气缸中的空气受到压缩并通过排气阀 A和排气管输入工程所需的贮气罐。压缩机活塞的后腔即为祛气泵气缸﹐这时通过吸气阀A吸气﹐同时缓冲气缸中的空气也受到压缩。工作行程终了时﹐动力气缸活塞A和B分别先后打开排气孔和祛气孔﹐贮气箱中的压缩空气进入动力机气缸进行祛气充气过程。回复行程时﹐压缩机气缸通过吸气阀B吸气﹐祛气泵气缸内的空气受到压缩并通过排气阀B输入贮气箱﹐而动力气缸中的空气受到压缩。在这种结构中﹐活塞A和B是靠缓冲气缸中积蓄的压缩空气能量与压缩机气缸余隙容积中的压缩空气作用下回复的。当回复行程终了时﹐燃料经喷嘴喷入动力气缸着火燃烧﹐然后在动力气缸中进行着二冲程﹑直流换气的压燃式发动机的工作过程。为了保证左右两边活塞组同步工作﹐在自由活塞压缩机中须设置同步机构﹐图 带缓冲气缸的不对称式自由活塞压缩机 中为连杆铰链式同步机构。这种机构制造简单﹐无噪声﹐同时机构本身能承受一定的负荷。另一类常用的同步机构是齿轮齿条机构。

特点 自由活塞压缩机对动的活塞组可以做到质量完全相等﹐机器运转时的惯性力可以完全平衡﹐故不需要配置笨重的基础。由于机组没有飞轮和曲柄连杆机构﹐故结构简单紧凑﹐机械效率较高﹐可以直接通过控制燃料量改变活塞的行程和机组每分钟的行程数来调节压缩机的排气量。但是﹐自由活塞压缩机工作的稳定性较差。