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    技術(shù)文章

    活塞式壓縮機(jī)的歷史和發(fā)展

    點(diǎn)擊次數(shù):1209 發(fā)布時(shí)間:2023-5-23

    早在三、四千年前,我們的祖先便掌握了壓氣鼓風(fēng)從事冶煉的技術(shù),最早是由獸皮做成"皮老虎";公元三十一年,東漢的杜詩(shī)創(chuàng)造了用水力鼓風(fēng)的設(shè)備——水排;一直沿用到現(xiàn)在的木制"風(fēng)箱",可以說(shuō)是現(xiàn)代活塞式壓縮機(jī)的雛形。

    1757年英國(guó)人威爾肯松( Wilkinson )提出的一個(gè)叫做"金屬風(fēng)箱"的,它有兩個(gè)氣缸,由水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。1777年瓦特( Watt )進(jìn)一步設(shè)計(jì)了由蒸汽驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)。上述的機(jī)器都是單級(jí)的,主要也是用作冶煉鼓風(fēng)。

    1829年和1830年在英國(guó)和法國(guó)相繼提出了多級(jí)結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī),但當(dāng)時(shí)的多級(jí)壓縮機(jī)都無(wú)級(jí)間冷卻。多級(jí)壓縮機(jī)采用級(jí)間冷卻是1849年由馮·雷遜( Von Rathen )建議的。

    活塞壓縮機(jī)作為一種工業(yè)設(shè)備是陸續(xù)進(jìn)入各個(gè)領(lǐng)域的。

    1834年,醫(yī)生潘根( Perking )發(fā)明了第一臺(tái)活塞制冷機(jī),壓縮機(jī)進(jìn)入人工制冷的領(lǐng)域,當(dāng)時(shí)用的制冷劑是乙;而第一臺(tái)工業(yè)用的氨壓縮式制冷機(jī),又經(jīng)過(guò)40年后才由林德( Linde )創(chuàng)造出來(lái)。

    1877年,宋梅婁( Sommeiler )發(fā)明了風(fēng)鉆,開(kāi)始了用壓縮空氣作為傳遞力能的介質(zhì),為壓縮機(jī)的應(yīng)用開(kāi)辟了廣寬的天地。

    1877年,第一次通過(guò)壓縮、冷卻及膨脹實(shí)現(xiàn)了氧的液化;1892年,實(shí)現(xiàn)空氣的液化,從此為分離空氣獲得氧、氮及其他稀有氣體創(chuàng)造了條件。

    1911年,第一套合成氨裝置投入生產(chǎn),從此壓縮機(jī)進(jìn)入化學(xué)工業(yè)的領(lǐng)域,并且是化工廠中極其重要的設(shè)備。

    1939年,第一臺(tái)超高壓壓縮機(jī)問(wèn)世,其排氣壓力為1500×105N/m2,用于高壓聚乙烯的生產(chǎn)。

    可是在一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi),活塞式壓縮機(jī)的可靠性是與其重要性不相稱的。特別關(guān)鍵的是氣閥,因?yàn)樗目煽颗c否對(duì)機(jī)器有很大影響,為此人們對(duì)氣閥的制造和研究一直非常重視。早在1894年,賀爾碧格( Hoerbiger )制造了著名的賀爾碧格閥﹣﹣網(wǎng)狀閥。1950年柯史塔格略蘭( Costagliola )建立了氣閥運(yùn)動(dòng)的微分方程,盡管當(dāng)時(shí)限于條件,實(shí)用尚困難,但卻為以后定量研究氣閥閥片運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,打下了良好的基礎(chǔ),現(xiàn)在許多的研究工作,都是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。

    活塞式壓縮機(jī)中另一個(gè)被關(guān)注的問(wèn)題是滑動(dòng)密封。滑動(dòng)密封問(wèn)題包括兩個(gè)方面:其一是密封元件的耐久性——壽命;其二是密封元件因需用油潤(rùn)滑而帶來(lái)的氣體被污染問(wèn)題。對(duì)于前者是致力于研究摩擦、磨損和潤(rùn)滑問(wèn)題;而后者,人們卻又因此創(chuàng)造出了許多新型的、氣體不為油污染的壓縮機(jī)。

    1916年,柯勃林( Corblin )發(fā)明了膜式壓縮機(jī),并于1922年在他自己的工廠制造成功。這種壓縮機(jī)不僅氣體不被油污染,而且能做到不漏氣,一級(jí)壓縮達(dá)25×105 N /m2但排氣量很小,一般不超過(guò)100m3/h

    1934年,采用有自潤(rùn)滑性能的石墨作密封元件,實(shí)現(xiàn)了氣缸不用油潤(rùn)滑;但石墨比較脆,石墨磨損后的粉塵也能污染氣體。

    1935年,蘇爾壽( Sulzer )公研制成了利用曲折密封原理的迷宮式壓縮機(jī),它去除了金屬密封元件,也實(shí)現(xiàn)了氣缸無(wú)油潤(rùn)滑;但這種結(jié)構(gòu)制造要求高,并且嚴(yán)重的泄漏使其熱效率較一般壓縮機(jī)低。

    1952年,具有自潤(rùn)滑性的塑料聚四氟乙烯開(kāi)始用于壓縮機(jī)作密封元件。由于聚四氟乙烯經(jīng)過(guò)適當(dāng)改制后的巨大*性,因此很快得到了推廣,已成為現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)氣缸無(wú)油潤(rùn)滑的主要手段。

    活塞式壓縮機(jī)在本世紀(jì)四十年代末到七十年代這幾十年中,隨著世界生產(chǎn)的發(fā)展,科學(xué)技術(shù)及工藝的進(jìn)步,它也獲得了很大的發(fā)展和進(jìn)步。在技術(shù)方面,它所取得的成果是:

    1.現(xiàn)代壓縮機(jī)的可靠性和耐久性已大大提高,可以連續(xù)運(yùn)行8000小時(shí)而中間無(wú)需修理,每年的開(kāi)工率達(dá)95%以上;

    2.由于采取了低的閥隙流速和大的緩沖容積,使壓縮機(jī)功率消耗進(jìn)一步降低

    3.在中、大型范圍內(nèi),由于采用了對(duì)動(dòng)式等動(dòng)力平衡性能好的結(jié)構(gòu)型式,使壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速成倍的提高,從而使壓縮機(jī)的尺寸和重量相對(duì)大大減小。

    4.在一定的壓力范圍內(nèi),氣缸能比較容易地實(shí)現(xiàn)無(wú)油潤(rùn)滑,使被壓縮的氣體不再為油所污染。

    近年來(lái),在中、小型范圍內(nèi),壓縮機(jī)普遍實(shí)現(xiàn)機(jī)組化,撬裝化,使機(jī)器的安裝和基建費(fèi)用都顯著降低。

    隨著人們對(duì)環(huán)境噪聲污染的嚴(yán)格控制,努力使壓縮機(jī)噪聲限制在85dB( A )以下,在這面也取得了很大成績(jī)。

    最近,優(yōu)化設(shè)計(jì)理論取得了很大進(jìn)展,并且已開(kāi)始進(jìn)入壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)領(lǐng)域,它必將推動(dòng)壓縮機(jī)向更新的水平前進(jìn)。目前,150T活塞力4M型壓縮機(jī),迷宮壓縮機(jī),隔膜壓縮機(jī),低溫乙烯及BOG壓縮機(jī)均已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。


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