所謂卸荷閥,即利用機(jī)械方式強(qiáng)行打開活塞壓縮機(jī)的進(jìn)氣自動閥,使相應(yīng)的氣缸進(jìn)氣口始終完全敞開。
氣體在氣缸內(nèi)無壓縮過程,氣缸所吸進(jìn)氣體在排氣過程中返回進(jìn)氣腔,所造成的結(jié)果是該工作容積排氣量為零。這種調(diào)節(jié)氣量的方式通常用于雙作用式活塞壓縮機(jī)上,即在活塞的兩側(cè)皆有一個(gè)相同級次的工作容積,利用卸荷閥工作時(shí)可使任意一側(cè)的工作容積失效,即使雙作用氣缸變?yōu)閱巫饔脷飧祝艢饬繙p半。相反,卸荷閥不工作時(shí)該氣缸的排氣量又可恢復(fù)到百分之百。當(dāng)然也可以在活塞兩側(cè)皆使用卸荷器可使相應(yīng)氣缸的排氣量為零。
現(xiàn)在所常見的卸荷閥通常是由固定在活塞壓縮機(jī)氣缸外殼上的執(zhí)行件與氣缸內(nèi)帶有卸荷叉的網(wǎng)狀進(jìn)氣自動閥相配合。利用執(zhí)行件中的頂桿推動卸荷叉強(qiáng)行打開進(jìn)氣閥,完成卸荷作用。至于推動頂桿的力的來源,常見的有氣動式和電磁式,即采用氣動膜盒、氣動柱塞或電磁方式提供動力。
現(xiàn)在用的較多的是氣動膜盒式卸荷器工作原理如下圖:
卸荷閥工作原理:
當(dāng)高壓氣體通過膜盒頂部的接口進(jìn)入到膜盒內(nèi),提高膜盒內(nèi)氣體壓力,使膜盒內(nèi)的彈性膜按壓差的方向產(chǎn)生變形,推動頂桿向外移動,接觸進(jìn)氣閥上的卸荷叉后,推動卸荷叉沿軸向位移,直至卸荷叉上的各頂叉將進(jìn)氣閥閥片完全頂開,進(jìn)氣閥不能自行關(guān)閉,進(jìn)氣通道完全敞開,進(jìn)入氣缸內(nèi)的氣體可自由沿該通道回流,氣體沒有經(jīng)過壓縮提壓,無法打開排氣閥,故導(dǎo)致該工作容積排氣量為零。當(dāng)高壓氣體通過膜盒頂部同一接口排出膜盒放空時(shí),膜盒內(nèi)的彈性膜帶動卸荷器頂桿回復(fù)原位,進(jìn)氣閥上的卸荷叉在不受頂桿的推力后靠自身的彈簧回復(fù)原位,使各頂叉脫離氣閥閥片.,氣閥重新進(jìn)入正常工作狀態(tài),不再受卸荷器的控制,此時(shí)該工作容積恢復(fù)到設(shè)計(jì)狀態(tài)進(jìn)、排氣正常。
卸荷閥調(diào)節(jié)特征:
利用卸荷閥來調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的排氣量,在雙作用式氣缸中,通過不頂開吸氣閥、或頂開一側(cè)吸氣閥,或同時(shí)頂開兩側(cè)吸氣閥,可實(shí)現(xiàn)0、50%、100%三級調(diào)節(jié)。因氣體不斷從吸氣閥流入和流出,造成的阻力損失比氣閥正常工作時(shí)大,所以單位氣量功耗有所增加,但總功耗大幅度減低。當(dāng)卸荷閥調(diào)節(jié)采用電磁控制儀表氣的進(jìn)入和放空后可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。在多級壓縮機(jī)中要求各級卸荷器動作一致,才能體現(xiàn)所希望的調(diào)節(jié)效果。
由于卸荷閥是運(yùn)動件,總體調(diào)節(jié)可靠性有所降低。對于無潤滑壓縮機(jī),要特別考慮卸荷器內(nèi)運(yùn)動件必須是無油潤滑,特別是一些易燃易爆氣體介質(zhì)的特種壓縮機(jī)。總的來說采用卸荷器調(diào)節(jié)排氣量,其指示功為克服全開進(jìn)氣閥阻力所消耗的功,所以經(jīng)濟(jì)性較高。利用卸荷器壓開進(jìn)氣閥調(diào)節(jié)的指示圖如下:
活塞壓縮機(jī)發(fā)展至今,有許多種調(diào)節(jié)排氣量的方式,例如變轉(zhuǎn)速調(diào) 節(jié)、壓開吸氣閥調(diào)節(jié)(卸荷器調(diào)節(jié)屬于此范疇)、吸入和排出連通調(diào)節(jié)(回流調(diào)節(jié)),連接補(bǔ)充容積調(diào)節(jié) (改變余隙容積調(diào)節(jié))等多種方式,這些調(diào)節(jié)方式經(jīng)濟(jì)性、可靠性、操作難易程度等方面差異較大。其中變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)性最好,但由于要采用變頻電機(jī),投入成本較高所以較少使用。
大多數(shù)使用單位現(xiàn)在還是使用機(jī)組回流管道來進(jìn)行排氣量的調(diào)節(jié)(回流調(diào)節(jié)的一種),將壓縮機(jī)的機(jī)前進(jìn)氣管和機(jī)后排氣管進(jìn)行連通,并且采用自動閥(氣動閥或電磁閥)控制回流氣量的大小,當(dāng)氣源量減少時(shí)利用回流量彌補(bǔ)壓縮機(jī)進(jìn)氣量維持壓縮機(jī)在額定工況下運(yùn)行。這種調(diào)節(jié)方式投入較少,同樣可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制. 操作的可靠性高.可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)節(jié).,但壓縮機(jī)的功耗不會隨排氣量的降低而減少,經(jīng)濟(jì)性較差。
這里所說的卸荷閥調(diào)節(jié),是將進(jìn)氣閥完全頂開。從理論上講,還可以實(shí)現(xiàn)不完全頂開進(jìn)氣閥的卸荷閥調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)排氣量可以從0到100%無極調(diào)節(jié),所以可以使調(diào)節(jié)比例更加靈活,但缺點(diǎn)也很多,比如:
1、由于氣閥中閥片隨氣閥前后壓差變化不斷移動,反復(fù)沖擊卸荷叉,易造成閥片疲勞破壞。
2、對于多級壓縮機(jī)每級的卸荷器調(diào)節(jié)程度不易匹配。
3、控制元件復(fù)雜程度增加可靠性降低。所以在活塞壓縮機(jī)領(lǐng)域中幾乎沒有采用這種調(diào)節(jié)方式。
現(xiàn)在卸荷閥的生產(chǎn)廠家皆為氣閥生產(chǎn)單位由于利用卸荷器調(diào)節(jié)排氣量的用戶非常少,所以大多數(shù)卸荷閥使用業(yè)績很少,甚至為零,但從經(jīng)濟(jì)性方面考慮該調(diào)節(jié)方式的應(yīng)用應(yīng)該會有一定的市場。
活塞壓縮機(jī)排氣量的調(diào)節(jié)方式有多種,使用單位應(yīng)在調(diào)節(jié)特性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面綜合考慮,選擇一種最適合的調(diào)節(jié)方式。