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技術文章

活塞式壓縮機的歷史和發展簡述

點擊次數:1207 發布時間:2023-6-28

早在三、四千年前,我們的祖先便掌握了壓氣鼓風從事冶煉的技術,最早是由獸皮做成"皮老虎";公元三十一年,東漢的杜詩創造了用水力鼓風的設備——水排;一直沿用到現在的木制"風箱",可以說是現代活塞式壓縮機的雛形。

1757年英國人威爾肯松( Wilkinson )提出的一個叫做"金屬風箱"的,它有兩個氣缸,由水輪機驅動。1777年瓦特( Watt )進一步設計了由蒸汽驅動的壓縮機。上述的機器都是單級的,主要也是用作冶煉鼓風。

1829年和1830年在英國和法國相繼提出了多級結構的壓縮機,但當時的多級壓縮機都無級間冷卻。多級壓縮機采用級間冷卻是1849年由馮·雷遜( Von Rathen )建議的。

活塞壓縮機作為一種工業設備是陸續進入各個領域的。

1834年,醫生潘根( Perking )發明了第一臺活塞制冷機,壓縮機進入人工制冷的領域,當時用的制冷劑是;而第一臺工業用的氨壓縮式制冷機,又經過40年后才由林德( Linde )創造出來。

1877年,宋梅婁( Sommeiler )發明了風鉆,開始了用壓縮空氣作為傳遞力能的介質,為壓縮機的應用開辟了廣寬的天地。

1877年,第一次通過壓縮、冷卻及膨脹實現了氧的液化;1892年,實現空氣的液化,從此為分離空氣獲得氧、氮及其他稀有氣體創造了條件。

1911年,第一套合成氨裝置投入生產,從此壓縮機進入化學工業的領域,并且是化工廠中極其重要的設備。

1939年,第一臺超高壓壓縮機問世,其排氣壓力為1500×105N/m2,用于高壓聚乙烯的生產。

可是在一個相當長的時期內,活塞式壓縮機的可靠性是與其重要性不相稱的。特別關鍵的是氣閥,因為它的可靠與否對機器有很大影響,為此人們對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﹣﹣網狀閥。1950年柯史塔格略蘭( Costagliola )建立了氣閥運動的微分方程,盡管當時限于條件,實用尚困難,但卻為以后定量研究氣閥閥片運動的規律,打下了良好的基礎,現在許多的研究工作,都是在此基礎上發展起來的。

活塞式壓縮機中另一個被關注的問題是滑動密封。滑動密封問題包括兩個方面: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滑而帶來的氣體被污染問題。對于前者是致力于研究摩擦、磨損和潤滑問題;而后者,人們卻又因此創造出了許多新型的、氣體不為油污染的壓縮機。

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

1934年,采用有自潤滑性能的石墨作密封元件,實現了氣缸不用油潤滑;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,它去除了金屬密封元件,也實現了氣缸無油潤滑;但這種結構制造要求高,并且嚴重的泄漏使其熱效率較一般壓縮機低。

1952年,具有自潤滑性的塑料聚四氟乙烯開始用于壓縮機作密封元件。由于聚四氟乙烯經過適當改制后的巨大*性,因此很快得到了推廣,已成為現在實現氣缸無油潤滑的主要手段。

活塞式壓縮機在本世紀四十年代末到七十年代這幾十年中,隨著世界生產的發展,科學技術及工藝的進步,它也獲得了很大的發展和進步。在技術方面,它所取得的成果是:

1.現代壓縮機的可靠性和耐久性已大大提高,可以連續運行8000小時而中間無需修理,每年的開工率達95%以上;

2.由于采取了低的閥隙流速和大的緩沖容積,使壓縮機功率消耗進一步降低

3.在中、大型范圍內,由于采用了對動式等動力平衡性能好的結構型式,使壓縮機轉速成倍的提高,從而使壓縮機的尺寸和重量相對大大減小。

4.在一定的壓力范圍內,氣缸能比較容易地實現無油潤滑,使被壓縮的氣體不再為油所污染。

近年來,在中、小型范圍內,壓縮機普遍實現機組化,撬裝化,使機器的安裝和基建費用都顯著降低。

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

最近,優化設計理論取得了很大進展,并且已開始進入壓縮機的設計領域,它必將推動壓縮機向更新的水平前進。目前,150T活塞力4M型壓縮機,迷宮壓縮機,隔膜壓縮機,低溫乙烯及BOG壓縮機均已實現國產化。


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