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餘隙容積

鎖定
由於壓縮機結構、製造、裝配、運轉等方面的需要,氣缸中某些部位留有一定的空間或間隙,將這部分空間或間隙稱為餘隙容積。餘隙容積是壓縮行程結束時,處於活塞頂部至氣缸頭之間的空間。餘隙容積的存在對壓縮過程不利,使壓縮機的吸氣量減小、氣缸工作容積的利用率降低 [1] 
餘隙容積又稱“有害容積”、“有害空間”,簡稱“餘隙”,為防止活塞端面與氣缸蓋發生撞擊以及設置吸、排氣閥的實際需要而形成 [2] 
中文名
餘隙容積
外文名
clearance volume
別    名
有害容積
別    名
有害空間
簡    稱
餘隙
作    用
防止活塞端面與氣缸蓋發生撞擊等
定    義
壓縮後活塞頂部至氣缸頭的空間

餘隙容積簡介

壓縮機在以下幾個部位存在着餘隙容積:
1、活塞運動排氣行程終了時,其端面與氣缸端面之間的間隙;
2、氣缸鏡面與活塞外圓(從端面到第一道活塞環)之間的間隙;
3、由於氣閥至氣缸容積的通道所形成的容積。
氣伐本身所具有的容積,如伐座的通道、彈簧孔等(通道容積所佔比例最大,環形間隙其值甚微)壓縮機的餘隙容積,有的是結構上的需要,有的是難以避免的。如活塞運動到排氣終了位置時,其端面與氣缸端面之間的間隙,主要是考慮到以下幾個因素:
1、活塞週期運動時,由於摩擦和壓縮氣體時產生熱量,使活塞受熱膨脹,產生徑向和軸向的伸長,為了避免活塞與汽缸端面發生碰撞事故及活塞與缸壁卡死,故用餘隙容積來消除。
2、對壓縮含有水滴的氣體,壓縮時水滴可能集結。對於這種情況,餘隙容積可防止由於水不可壓縮性而產生的水擊現象。
3、製造精度及零部件組裝,與要求總是有偏差的。運動部件在運動過程中可能出現鬆動,使結合面間隙增大,部件總尺寸增長。
有關氣伐到氣缸容積的通道所形成的餘隙容積,主要是由於氣伐佈置所難以避免的。
在壓縮機工作時,餘隙容積使進氣伐吸入的氣體體積減少了,相應排氣量降低了,所以在設計氣缸時,要預先考慮到餘隙容積對排氣量的影響。設計壓縮機時,在考慮到生產率、製造、裝配和安全運轉等情況下,應儘量使餘隙容積小些。但有時為了調整活塞力,相應加大些餘隙容積,這在設計對動式壓縮機時,也是經常碰到的。

餘隙容積餘隙容積的重要性

(1)壓縮氣體時,氣體中可能有部分蒸氣凝結下來。我們知道液體是不可壓縮的,如果氣缸中不留有餘隙,則壓縮機不可避免地會遭到損壞。因此,在壓縮機氣缸中必須留有餘隙。
(2)餘隙存在以及殘留在餘隙容積內的氣體可以起到氣墊作用,也不會使活塞與氣缸蓋發生撞擊而損壞。同時,為了裝配和調節的需要,在氣缸蓋與處於死點位置的活塞之間也必須留有一定的餘隙。
(3)壓縮機上裝有氣閥,在氣閥與氣缸之間以及閥座本身的氣道上都會有活塞趕不盡的餘氣,這些餘氣可以減緩氣體對進出口氣閥的衝擊作用,同時也減緩了閥片對閥座及升程限制器(閥蓋)的衝擊作用。
(4)由於金屬的熱膨脹,活塞桿、連桿在工作中,隨着温度升高會發生膨脹而伸長。氣缸中留有餘隙就能給壓縮機的裝配、操作和安全使用帶來很多好處,但餘隙留得過大,不僅沒有好處,反而對壓縮機的工作帶來不好的影響。所以,在一般情況下,所留壓縮機氣缸的餘隙容積約為氣缸工作部分體積的3%--8%,而對壓力較高、直徑較小的壓縮機氣缸,所留的餘隙容積通常為5%---12%。
由上述原因可見,氣缸中留有餘隙,能給壓縮機的裝配、操作和安全使用帶來很多好處。但餘隙留的過大,不僅沒有好處,反而使壓縮機生產能力降低。在一般情況下,餘隙容積約為氣缸工作容積的3%-8%,而在壓力較高、氣缸直徑較小的壓縮機氣缸中,所留餘隙容積通常為5%-12%。

餘隙容積餘隙調節

往復式壓縮機的排氣量一般是根據裝置所需的最大容積流量或近期裝置可能擴容所需的流量來選擇,一般具有一定的富裕量。由於入口條件的改變(入口壓力、温度等)、工藝流程或耗氣設備的需求量改變,當耗氣量小於壓縮機的排氣量時,便需要對壓縮機進行氣量調節,以使壓縮機的排氣量適應耗氣量的要求,保持管網中的壓力穩定。
電液控制系統根據主控變量或通過手動給定參數,通過可編程控制器(PLC)、伺服閥、位移傳感器、伺服油缸組成的電液位置控制系統,使餘隙缸活塞按輸入信號作直線位移,從而實現各級餘隙容積變化的伺服控制,最終實現壓縮機排氣量和級間壓縮比的控制。
壓開進氣閥的調節幅度較大,適用於粗調節,有一定節能效果。
參考資料
  • 1.    徐德勝. 英漢-漢英制冷空調辭典[M]. 上海交通大學出版社, 2005.
  • 2.    黃煥椿. 熱工技術詞典[M]. 上海辭書出版社, 1991.