[科普中国]-空气加压器

空气加压器为二级增压泵，使用于原空压系统要提高压力的工作环境中，能够将工作系统的空气压力提高到2-5倍，仅需要将工作系统内压缩空气作为气源即可，可应用于末端压力不足的情况，只需要一个普通空气增压器即可实现将空气增压到需要的压力，适合单气源增压。

介绍空气加压器为二级增压泵，只要在原空压系统要提高压力的工作环境中使用，能够将工作系统的空气压力提高到2-5倍，仅需要将工作系统内压缩空气作为气源即可，空气加压器应用于末端压力不足的情况，只需要一个普通空气加压器即可实现将空气增压到需要的压力。适合单气源增压。主要应用在气动行业、机床设备行业、石油化工行业、航空航天行业、汽车制造业、造船业、食品行业、压力监测行业等领域。适用于压缩空气、氮气、氦气、氩气、氧气、氢气、甲烷、天然气等大部分空气增压以及阀门、管件，冷凝管、空调盘管的气密性测试。1

总体结构空气加压器主要由压气机、轴承体、涡轮壳、旁通阀和转子组成，如右图所示。压气机由高强度铝合金铸造而成，包括进气道、叶轮和压气机蜗壳等部件。轴承体是转子部件的支撑部分，也是轴承的支座。它与压气机壳和涡轮壳相连接，从而构成整台空气加压器。它除了承受转子部件的机械负荷之外，还承受由涡轮端传导和辐射来的热负荷，因此由高强度铸铁铸造而成。其内部有油道，润滑油通过油道对轴承进行冷却和润滑。由于涡轮壳直接连接发动机排气歧管，所以用耐高温的铸铁铸造而成。加压器的转子部分由转子轴、压气机叶轮、锁紧螺母和两个浮动环轴承组成，转子轴上面还安装有涡轮端密封活塞环、轴承挡圈、止推片、止推轴承以及压气机端密封环。

空气加压器在靠近压气机叶轮和涡轮的位置都设置了密封装置。压气机端通过O型圈和密封环进行密封，涡轮端通过密封环进行密封。密封的目的一是防止压气机端空气和涡轮端燃气向中间壳的轴承腔内泄露，另一方面是为了防止润滑油向压气机和涡轮流道内泄露。

为了满足箔片轴承的安装要求，轴承体、转子部分和涡轮壳的结构都做了改动，压气机壳的结构维持不变。为了方便转子系统的装配，轴承体拆分为左、右两部分，左、右两部分通过螺钉连接在一起，并且分别和压气机壳、涡轮壳连接。为了在轴向上给转子部分留下更充裕的设计空间，轴承体和涡轮壳从原来的压板连接方式改为卡箍连接。2

由于用箔片轴承代替了浮动环轴承，转子部分结构改动较大。转子轴外部增加了一个套筒作为箔片轴承的支撑，这样做的目的是增大轴承尺寸，从而增大其承载能力。另外在左、右两个轴承体上分别安装箔片推力气体箔片轴承，和以承受加压器工作时产生的轴向力。套筒中间有一个推力盘，把轴向力传递给推力气体箔片轴承。3

压气机空气加压器的主要部分为压气机。离心压气机是加压器的核心部件之一，主要由进气道1、叶轮2、扩压器3、集气器（压气机蜗壳）4组成，其结构如右图所示。

压气机的作用是对气体做功。压气机进气道总是设计成圆柱形或者圆锥收缩段，它的作用是引导气流更好的进入工作叶轮，减少进口处的流动损失和扰流强度。叶轮由导风轮和工作叶轮组成。导风轮将流入气体由轴向转为径向；工作叶轮使气体由内向外作径向流动。叶轮的作用是将旋转叶轮吸收的机械功转变为压力（势能）及速度（动能）。叶轮是压气机最主要的零件，它的好坏对级的特性起了决定性的影响。现有加压器叶轮基本均采用离心、前倾后弯、半开式压气机叶轮，其具有效率高、流量范围宽广、机械强度高、制造简单等优点。

扩压器的作用是将从叶轮出来的高速空气的动能（这部分动能约占叶轮加功量的25%~50%）转变为压力能，提高空气压力。空气加压器几乎均使用无叶扩压器，无叶扩压器特性平缓，流量大。压气机蜗壳的作用是收集从扩压器出来的空气，将其引导到发动机进气管，并有一定的扩压作用，可以进一步将空气的动能转换为压力能。4

优势及特点（1）多种气源驱动：压缩空气、氮气等均可作为驱动气源；

（2）多种型号可供选择；

（3）应用灵活：选用不同型号的泵，压力区域也不同；

（4）整台泵采用铝合金及不锈钢制造，使用寿命长；

（5）自动保压：无论何种原因造成保压回路下降，将自动补充泄漏压力，保持回路压力恒定；

（6）可长时间保压不消耗能量，保压时介质不会产生过热现象，延长介质使用寿命；

（8）采用压缩空气驱动，安全系数高，特别适用于防爆领域；

（7）适用范围广。工业领域用于机床卡盘的卡紧，蓄能器充气，高压瓶充气，降低压空气转换成高压空气等。凡是气源压力不够高，无论是机械或测试装置，均可采用空气增压泵；

（8）零件少，维护简单。5

性能参数（1）工作介质：水、液压油以及大部分化学腐蚀性液体；

（2）最大压力可达140Mpa，增压比有2倍增压，5倍增压最大到200倍；

（3）体输入口压力范围为0.5-10bar；

（4）驱动气压≤7bar；

（5）最大流量：1350L/min。

本词条内容贡献者为:

李雪梅 - 副教授 - 西南大学