滑片式空压机（将机械能转化成风能的压缩机）

研制背景

随着人类的进步和工业的发展，机械设备作为最重要的工业产品也达到了崭新的水平，比如设计合理、加工精密、自动化水平高、外型美观、运行可靠，同现代化厂房交相辉映，充分展现了人类的聪明才智。空气压缩机作为一种机械设备，在这种潮流的涌动下，其内在品质发生了质的飞跃。新技术的不断应用、新产品的不断出现，使工农业生产得到了有效的保证。一百多年来，从活塞式压缩机、螺杆式压缩机到滑片式压缩机，动力用空气压缩机领域也在悄悄地进行一场革命。而这种革命的本质也明确揭示了机械设备发展的核心理念：运动部件越来越少，加工、装配精度越来越高，人机交流越来越充分。滑片式压缩机的设计思路和体现出来的技术水准，将满足专业用户的较高期望。

设计原理

图1

转子转动时，压缩腔的体积随着滑片滑出量的大小而变化。在吸气过程中，空气经由过滤器被吸入压缩腔，并与喷入主机内的润滑油混合。在压缩过程中，压缩腔的体积逐渐缩小，压力逐渐升高，之后油气混合物通过排气口排出。

主机结构

如图1-2所示：滑片式压缩机的整机看起来比较简洁，几乎看不到什么零配件。它把空气过滤器、进气阀、油气分离器、安全阀、最小压力阀、油过滤器、温控旁通阀、回油阀等部件以模块形式全部浓缩在主机内。

运动部件

滑片式压缩机的运动部件有转子和滑片。转子在壳体内做单一回转运动，进、排气口与转子轴线方向垂直，不受轴向力。径向力直接作用在转子上，如右图所示转子的强度大、刚性好，受到的径向力可以忽略不计。转子自身的加工水平、安装精度对压缩机的效率和可靠性几乎没有影响。同时它的寿命也不受其它部件的影响。对于转子来说，它是永远也不会坏的。另一个运动部件滑片通过一层油膜同壳体进行接触，并且在转子的带动下进行旋转，实际上壳体就是一个大的滑动轴承，而转子与滑片就是轴，在油膜的呵护下，滑片在理论上是永远也不会坏的，更何况它自身又有很好的补偿能力。所以无论在任何工况下，我们都保证它的使用寿命超过10万小时。螺杆式压缩机的运动部件有转子、轴承、齿轮。

滑片式空压机

转子受力

滑片式空压机

在运转时并不产生轴向力。但由于进气端和排气端的气体压力不同，其压差作用可产生径向力。由于转子选用的材料刚性较好，转子直径较粗；另进气压力产生的径向力与排气压力产生的径向力方向是相反的，相互可抵消一部分，因此径向力对转子的影响可忽略不计。螺杆式压缩机的受力要复杂得多。这主要是因为螺杆式压缩机的排气口和进气口与轴线基本处在平行位置；另由于进气与排气的压力不同，其压差作用在螺旋齿面和进气、吸气端盖上，产生了很大的轴向力。如果转子上装有同步齿轮或增速齿轮，则齿轮传动时产生的轴向力也会作用在转子上。另外由于气体压力和齿轮、皮带传动还会产生一定的径向力。

滑片式空压机

轴承

滑片式空压机

滑片式空压机

机壳

螺杆式压缩机的机壳加工、装配精度要求很高。转子与转子间、转子与壳体间都要留有一定的间隙，同时机壳上轴承座的加工精度要求也很高，轴承的安装精度要靠轴承座来保证否则会造成转子抱死。

滑片式空压机

运转速度

螺杆式压缩机通过皮带或齿轮传动系统增速。正常情况下，阳转子的转速达3000rpm左右。滑片式压缩机转速一般为1000-1500rpm，由于采用直联，转子转速也为1000-1500rpm。滑片式压缩机定子与转子之间的压缩腔体积较大，因此在吸气时其有效吸入容积较大，在同样转速的情况下，与螺杆式压缩机相比，滑片式压缩机的排气量大。

振动

振动是由受力不均衡产生的。螺杆式压缩机与滑片式压缩机振动较小。滑片式压缩机不受轴向力作用且滑动轴承完全可以很好的平衡径向力，所以几乎无任何振动。螺杆式压缩机受力较复杂，与滑片式压缩机相比振动较大。

主机容积效率

容积效率是实际排气量和理论排气量的比值。螺杆式压缩机属于速度型密封。通过转子高速旋转实现密封。但由于转子间、转子与壳体间有一定的间隙，对注油螺杆式压缩机来说，泄漏三角形是泄漏量最大的，在螺杆式压缩机设计原理上它必

然存在，而且无法被油有效密封。所以会产生一定的回流量导致容积效率降低。同时，相互啮合的阴、阳转子运行一段时间后会有一定的磨损，回流量大致使容积效率下降。

滑片式压缩机属于主动型密封。滑片在运行时依靠离心力被甩出，而定子中喷入的润滑油使滑片与定子之间产生了一层油膜，它主要起密封作用，防止气体从高压侧向低压侧回流。滑片长时间运行后虽然会有一定的磨损，但滑片是主动甩向定子的，能自动补偿，所以滑片式压缩机容积效率始终如一。

原理对比

结构特点

综述

滑片式压缩机与螺杆式压缩机相比，在油/气系统；冷却系统；控制系统等方面的工作原理是完全一致的。但表现在外观上却大相径庭。两种机型结构形式的不同导致机械性能的不同。本章将对两种机型机械性能的不同做详细的说明。

油/气系统

滑片式压缩机与螺杆式压缩机的油/气系统完全一致，具体如下图所示：

滑片式空压机

压缩空气的流程

1、滑片压缩机空气的流程：大气→空气过滤器→进气阀→空气端→油气分离器→最小压力止回阀→后冷却器（某些小型机无后冷却器）→用气系统

2、螺杆压缩机空气的流程与滑片压缩机的气流程基本一致。

3、滑片式压缩机与螺杆式压缩机气流程部件的比较见下表

油的循环

1、滑片式压缩机油的循环：油气分离器→ 温控旁通阀

↑ ↓ ↓ ↓

空气端← 油过滤器←冷却器

2、螺杆式压缩机的油循环与滑片式压缩机的油循环完全一致。

3、滑片式压缩机与螺杆式压缩机油循环部件的比较见下表：

传动系统

滑片式压缩机的传动系统

1、滑片式压缩机机型较小、电机转数低，而且没有轴向力，因此，其电动机与转子之间多采用柔性联轴器直联，使传动系统简捷可靠，又保证了99%以上的传动效率。

2、滑片式压缩机有效吸入容积大，容积效率高，故可以实现低转数。电机可以采用四级或六级。

螺杆式压缩机的传动系统

1、螺杆式压缩机采用传动方式一般有两种：齿轮箱传动、皮带传动。

3、螺杆式压缩机有三角形余隙容积，而且有一定量的气体回流。为保证主机容积效率，一般通过皮带或齿轮传动系统增速。电机转数较高，采用四级以上电机。

滑片式压缩机与螺杆式压缩机传动系统的比较

冷却系统

滑片式压缩机冷却系统

滑片式压缩机的冷却系统包括润滑油冷却器和压缩空气冷却器，两者一般连接在一起，放置于压缩机后部，称为后冷却器。某些小型机因为油量很小，油温较低，油冷却器置于机器中部；而压缩空气冷却器仍放在后部，或者干脆省略掉。滑片式压缩机多采用板翘式散热器以增大散热面积，用冷却风扇将热风吹出。小型机的风扇没有单独的电机，由主电机驱动；大型机有单独的风扇电机，独立驱动。

螺杆式压缩机冷却系统

螺杆式压缩机的冷却风扇，由单独的风扇电机驱动。

控制系统

压缩机的控制系统包括：控制线路（控制面板）和控制管路两部分。滑片式压缩机与螺杆式压缩机的控制线路一般均采用仪表控制或PLC控制，而两者控制管路却有很大差别。

滑片式压缩机控制系统

滑片式压缩机的控制管路由于大规模地采用模组化嵌入技术，将进气阀、真空阀、泄放阀、流量控制阀、安全阀、伺服阀高度模块化嵌入机器内部，同时减少了大量的连接管路。

螺杆式压缩机控制系统（调节系统）

压缩机启动时，空气端至吸气调节器之间形成负压，吸气调节器的止回起动阀开启，最小压力止回阀关闭，油气分离器内压力逐渐升高，卸载电磁阀带电、打开，油分内高压气体经过卸载电磁阀进入吸气调节器的隔膜腔，把阀门打开，并使泄放阀关闭，压缩机经进气阀吸气，进入负载运行；当压力达到上限后，卸载电磁阀失电、关闭，吸气调节器的隔膜腔内的高压气体经负调节器和卸载电磁阀排到大气中，吸气调节器的阀门关闭，泄放阀打开，在大气压力作用下，吸气调节器的止回起动阀开启，转入空载运行。

滑片式压缩机与螺杆式压缩机控制管路的比较

附属部件

电机

1.滑片式压缩机的电机

滑片式压缩机的转速较低，一般采用4~6级鼠笼式异步电动机，频率50Hz或60Hz，以Y/△启动降低启动电流。电动机绝缘等级在F级左右，防护等级从IP54~IP55。同时，主机装配精度要求较低，考虑到工作的稳定性，采用了滑动轴承。由于柔性直联传动方式在工作中不存在径向力，轴承负荷较小，通常终生免维护。

2.螺杆式压缩机的电机

螺杆式压缩机的电机与主机采用齿轮或带传动方式，使轴承受到很大的径向力作用，负荷较大，轴承寿命很难保证。

底座

滑片式压缩机与螺杆式压缩机由于振动较小底座设计比较简单。

小结

通过对滑片式压缩机与螺杆式压缩机的油/气系统、控制系统、冷却系统、传动系统、附属系统（电机、底座）的对比，我们清楚地认识到机械设备发展的核心理念：运动部件减少、加工装配水平提高、运行可靠、人机交流充分。两种机型工艺原理相同、结构形式不同，体现出不同的机械性能。充分印证了这一理念。两种机型哪一种更能满足用户的需求，显而易见。

费用比较

对于一台压缩机来说，它的运行费用要远远高于购机成本。所以，运行费用的高低直接关系到用户的利益。运行费用包括如下两个方面：维护费用；能耗费用。下面分别对这两个方面进行详细说明。

维护费用是与易损件、消耗品相关连的。一般压缩机的易损件包括：空气过滤器芯、油过滤器芯、油气分离器芯。消耗品是润滑油。对于螺杆式压缩机而言，三滤尺寸较大，润滑油量较多。而滑片式压缩机，由于采用了模组化嵌入技术使整机结构紧凑，减少了三滤尺寸及润滑油量，相应的维修量小、维修费用低。螺杆式压缩机定期需要更换的部件还包括：吸气调节器隔膜片、轴承等。而滑片式压缩机进气阀嵌入在主机上，免维护。滑动轴承亦免维护。

压缩机的运行费用主要是电能消耗的费用和停机造成的损失。而电能的消耗主要与压缩机的容积效率有关。螺杆式压缩机的容积效率随着运行时间的增加会有一定的下降。同时，由于螺杆式压缩机的维修量相对较大，所以停机损失会增加。滑片式压缩机长时间运行，滑片的磨损较小而且滑片有自动补偿的功能，所以容积效率始终如一。滑片式压缩机易损件少维修量小，所以停机损失较小。

核心理念

这篇文章将滑片式压缩机和螺杆式压缩机在各个角度做了详细的对比，通过这些对比将两者机械性能的差异全面的体现了出来。清楚地知道两种机型的机械性能有什么样的不同，当然是非常重要的。但我们对自己有更高的要求。老师一定会让小学生去背课文的，但对于大学生来说可能有另外的做法。我们是大学生，我们不会去背这种机械性能究竟有那几点不同。但我们会根据机械产品发展的核心理念，比如设计原理先进、运动部件少、转速低、加工精度高来有效地分析出机械性能有哪几点不同和给用户带来怎样的影响。而产品的机械性能是为我们的工农业发展服务的，经得起实践检验的性能才会被我们的广大用户所认可。作为销售人员，应该牢牢地把握这一原则：根据客户的具体需要，耐心细致地向他们介绍我们的产品，这是非常重要的。

工作原理

转子在电机的带动下旋转，此时，由转子、定子、大小端盖、滑片所构成的封闭腔的容积，随着滑片滑出量的多少发生了由小到大和由大到小的变化，空气在容积腔变大的时候吸入，变小的时候压缩，随着转子的持续旋转，从而完成空气持续吸入和压缩的过程。

同其它压缩形式相比：唯一的实现低转速 + 单纯回转运动的压缩过程

唯一的消除运动部件的轴向力

唯一的消除端面、径向和轴向泄露的问题

同时创造性的利用润滑油的压差实现压缩空气的进气控制、轴承润滑、端面密封等功能。

尤其巧妙的是，它根据气体和液体的不同运动特性，精心设计壳体、定子、油分壳、油分导杆和油分盖的机械结构，来反复改变油气混合物的运动方向，最大限度的实现油气混合物的机械分离，从而用小油气分离器芯实现超长使用寿命。

影响可靠性的根本源泉是：运动部件少、转速低、受力简单。影响可靠性的另外一个更重要的因素是：当零部件有稍许的误差或在装配过程中、运行过程中出现稍许偏差时，主机性能表现的趋向，同样决定这台设备可靠性的水准。滑片式压缩机可靠性的先进主要表现在：

它是运动部件最少的动力用空气压缩机

它是受力最简单的压缩机运动部件只受径向力

它是回转式压缩机主机转速最低的压缩机

它在运行过程中对加工、装配、或运行误差有修复作用，如果某些部件

出现稍许磨损，它仍可以保证高效率和高可靠性，这是它独有的特性。

机械结构先进

机械结构先进性的标志有两点：

一是各功能部件可以实现有效的配合；

二是各功能部件组装在一起所表现的整体性。

滑片式压缩机通过定子、大端盖和吸气调节器的配合，实现压缩机的进气控制、防止真空、压力释放、防止超压等各项功能。通过定子、壳体、油分壳、油分导杆和油分盖之间的配合，最大限度地实现油气混合物的机械分离。

滑片式压缩机也有三滤、吸气调节器、温控阀、最小压力阀等各个功能部件。但正如我们所知道的那样，滑片式压缩机有着完全不同的整体表现，外形简洁，干净利索。

效率先进

我们将压缩机的效率分成：初始效率和运行效率。

滑片式压缩机没有轴向和径向的泄漏；通过控制转子和定子的切点间隙，有效的消除余隙容积；大吸入容积；低转速，均确保了它的初始效率是最高的。

滑片式压缩机也是通过改变动静部件所形成的容积，来实现压缩空气的，同其它形式的压缩机不同，它是唯一实现了“动静配合，主动密封”这样的概念，从而充分确保效率的永不下降。显然，滑片式压缩机的运行效率是非常具有优势的，通常来说，每年应该有5%～10% 的区别。