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新型节能气体增压器的研究

王旭  
【摘要】: 气动技术的应用遍及工业生产的各个领域,但气动系统的效率比较低,这是制约其发展的一个重要因素。气驱气体增压器是一种基于帕斯卡原理的往复式增压装置,它以低压压缩空气为驱动力,经转换后在增压端得到数倍乃至数十倍的输出压力。使用气体增压器可实现不增加气源压力便使系统局部获得较高的工作压力,另外因它无需电力,无油润滑,体积小重量轻,便携,在航空航海等多个领域广泛应用。然而现有气体增压器在压缩行程和吸气行程都提供驱动气体,且所供气压相同;在整个增压过程中驱动气压固定在一个较高压力值,并在做完功后将驱动腔内压力仍较高的驱动气体全部排到大气中。这样导致增压器耗气量过大,极大地浪费了能源,而且增加了经济成本。 针对这些节能方面的不足,本文首先介绍了气驱气体增压器的工作原理和结构特点,通过静态计算分析了其工作性能;在此基础上,总结出了现有结构气驱气体增压器在节能方面的几点不足。针对以上几点不足,借鉴气动系统节能方法,并结合气驱气体增压器的工作特点,提出了五种可以减少驱动气体消耗量的节能方案,并分别对每种节能方案的可行性和节能效果进行了评估和理论分析。而后根据预计节能效果及实现的难易程度,有选择性地对其中两种方案进行了样机设计和实验研究;与原有增压器在相同试验条件下进行试验对比,验证了其可行性和节能效果。实验表明,本文提出的单行程供气节能方案省气率最高可达31%,变压驱动节能方案省气率最高可达10%。另外,针对单行程供气节能方案出现的增压端温度升高的问题,提出了解决方案,实验证明了此解决方案可有效地抑制增压端温度的升高趋势。


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