一、概述
1  無油潤滑空壓機在工業(yè)生產(chǎn)中的作用氣缸有油潤滑氣體空壓機（以下簡稱有油潤滑空壓機）排出的壓縮氣體，帶走了部分潤滑油，它能弱化化工生產(chǎn)過程，降低產(chǎn) 品質(zhì)量和提高產(chǎn)品成本。必須指出，在不少情況下，如壓縮酸性氣體（氯氣、氯化氫、二氧化硫等）或氧氣時，是絕對不允許壓縮氣體中有礦物油的。
清除氣體中的潤滑油是十分復(fù)雜的過程，需要大型除油設(shè)備，耗用很多資金。盡管如此，仍難以得到預(yù)期的效果。因為壓縮氣體內(nèi)的潤滑油，不但以微粒和氣體狀態(tài)存在，而且有一部分呈氣溶狀態(tài)。因此，即使用最有效的油分離器及過濾器，也難以除去潤滑油的痕跡。氣缸無油潤滑氣體壓縮機（以下簡稱無油潤滑壓縮機）的產(chǎn)生，使這一技術(shù)難題迎刃而解。
隨著工業(yè)企業(yè)的蓬勃發(fā)展，對無油潤滑壓縮機的需求也逐漸增多，例如：
（1）用無油潤滑氧氣壓縮機替代用甘油水溶液潤滑的氧氣壓縮機，可經(jīng)濟地生產(chǎn)出大量壓縮氧氣。
（2）在塑料生產(chǎn)中，壓縮己內(nèi)酰胺、乙烯和其他類似氣體，必須使用無油潤滑壓縮機，否則壓縮介質(zhì)內(nèi)殘余潤滑油會破壞工藝流程和損壞產(chǎn)品。
（3）隨著各種生產(chǎn)過程的機械化和自動化，廣泛采用敏感的氣動裝置。使用無油潤滑壓縮機生產(chǎn)的潔凈壓縮空氣，提高了自動化生產(chǎn)設(shè)備的可靠性，從而保證自動化生產(chǎn)線的正常運行。
（4）在食品、制藥等工業(yè)生產(chǎn)中，有些壓縮介質(zhì)也必須用無油潤滑壓縮機。
由上可見，無油潤滑壓縮機在工業(yè)生產(chǎn)中有相當(dāng)重要的作用。
我國專業(yè)氣體壓縮機制造廠早已生產(chǎn)出無油潤滑壓縮機系列產(chǎn)品，并在技術(shù)上不斷改進。對有油潤滑壓縮機加以技術(shù)改進，也可以實現(xiàn)無油潤滑。本文將介紹往復(fù)活塞式氣體壓縮機由加油潤滑改為無油潤滑時，對有關(guān)零、部件的改進設(shè)計技術(shù)。
2  有油潤滑壓縮機的無油潤滑技術(shù)改進內(nèi)容
對我國工、礦企業(yè)目前廣泛使用的有油潤滑壓縮機，除國家規(guī)定的淘汰產(chǎn)品和嚴(yán)重磨損及機體變形的以外，一般地說，多數(shù)可以通過技術(shù)改進來實現(xiàn)無油潤滑。主要改進內(nèi)容如下。
（1） 用填充聚四氟乙烯（PTEE） 制造密封件（活塞環(huán)、填料密封圈、刮油環(huán)），以替代原金屬制密封件。PTEE 材料具有一定的彈性變形性能，因此，用其制造的密封件能很快地與氣缸鏡面或活塞表面形狀相吻合，在很大程度上減少壓縮氣體的泄漏，從而提高生產(chǎn)效率。PTEE 材料具有自潤滑性能，與金屬摩擦?xí)r的摩擦系數(shù)很小，可顯著降低摩擦副的磨損，延長其使用壽命。
（2） 在活塞上鑲裝PTEE 材料制造的支承環(huán)。
支承環(huán)的功能是防止活塞的金屬表面與氣缸鏡面直接接觸所產(chǎn)生的鏡面磨損以至拉傷；對活塞的運行具有導(dǎo)向作用；對臥式或角度式壓縮機，還有支承活塞及部分活塞桿重力的作用。有油潤滑臥式大、中型空氣壓縮機在活塞下部外圓90°-120°,范圍內(nèi)，澆注了一層軸承合金（俗稱“托瓦”），作為活塞的支承面。“托瓦”不能替代支承環(huán)，改裝時可利用“托瓦”的部位，裝配設(shè)計的PETT 支承環(huán)。
（3）由于PETT 材料的導(dǎo)熱率低，有油潤滑壓縮機改為無油潤滑后，在壓縮機運行時，活塞桿的溫度比改進前明顯提高。為了解決這個問題，把活塞桿改為中空結(jié)構(gòu)，利用壓縮機驅(qū)動系統(tǒng)的循環(huán)潤滑油，導(dǎo)入活塞桿空心孔內(nèi)，對活塞桿進行冷卻。實踐表明，這樣的改進設(shè)計效果良好。
（4）有油潤滑壓縮機改為無油潤滑后，如仍使用原來的金屬制環(huán)形或條形閥片吸、排氣閥，在無潤滑油的狀態(tài)下工作，則閥片與導(dǎo)向柱會很快磨損。為了保證氣閥正常工作，改進設(shè)計時可以采用下述任一種方法：①采用無摩擦網(wǎng)狀氣閥，但必須按原氣閥的安裝條件，重新設(shè)計制造網(wǎng)狀氣閥；②將環(huán)形、條形閥片及導(dǎo)向柱改用Mc尼龍制造，同時用不銹彈簧鋼絲制造氣閥彈簧。
（5）有油潤滑開山空壓機改為無油潤滑后，如用來壓縮具有腐蝕性、毒性、易燃易爆性等危險氣體，應(yīng)在機身和氣缸之間增設(shè)中間接筒。中間接筒的主要功能是，嚴(yán)格防止活塞桿把十字頭導(dǎo)向部分的潤滑油帶入氣缸而污染壓縮氣體；把由填料函泄漏出來的危險性氣體收集起來，以防散入室內(nèi)空氣中，保證安全生產(chǎn)。用于上述壓縮介質(zhì)的氣體壓縮機，其氣缸或缸套必須用耐腐蝕材料制造。如原用材料不能滿足耐腐蝕要求，應(yīng)鑲裝耐腐蝕、耐磨損材料制造的缸套，并對氣缸的氣道和中間冷卻器的內(nèi)腔（氣體流經(jīng)的地方）刷涂防腐蝕涂料。有必要指出，增加中間接筒后對壓縮機的整體結(jié)構(gòu)會帶來影響。因此，對改進設(shè)計的相關(guān)部分應(yīng)作適當(dāng)?shù)母难b，并認真考慮改裝的經(jīng)濟性。除上述五項主要改進內(nèi)容外，還應(yīng)根據(jù)實際需要改善以下輔助裝置：采用新型高效氣體濾清器；對氣缸和中間冷卻器的冷卻水系統(tǒng)采取技術(shù)措施，以降低壓縮氣體的溫度及對暴露在周圍環(huán)境空氣中的活塞桿采取防護措施，防止空氣中的粉塵污染活塞桿等。
二、活塞結(jié)構(gòu)的設(shè)計
這里所說的活塞結(jié)構(gòu)是指用PTEE制造的活塞環(huán)和支承環(huán)在活塞體上安裝部位的結(jié)構(gòu)。設(shè)計時，應(yīng)首先根據(jù)活塞兩側(cè)的工作壓力差及壓縮介質(zhì)的密度，選取活塞環(huán) 的數(shù)量。其次根據(jù)氣缸的直徑尺寸及其安裝布置方式（立式、臥式、角度式等）及活塞組件的質(zhì)（重）量，確定支承環(huán)的尺寸和安裝部位。
1 活塞結(jié)構(gòu)的類型
常見的活塞結(jié)構(gòu)有以下幾種。
（1）單支承活塞結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)又有兩種，第一種，使用整圈式單開口支承環(huán)，安裝在活塞中央部位。當(dāng)用于雙作用活塞時，在活塞的兩端頭裝活塞環(huán)；當(dāng)用于單作用活塞時，僅在活塞承壓的端頭裝活塞環(huán)。第 二種，主要使用整圈式無切口支承環(huán)。由于活塞體由兩個零件組成，便于套裝支承環(huán)�；钊�體的兩零件裝配后必須同軸，以保證活塞正常運行。
（2）雙支承活塞結(jié)構(gòu)。主要用于較長的活塞，或質(zhì)（重）量較大的活塞。有時用一根支承環(huán)認為其寬度太大時，也使用雙支承活塞結(jié)構(gòu)。
（3）組合式活塞環(huán)與支承環(huán)活塞結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)主要用于短活塞，如鼓形活塞和錐臺形活塞。
2 活塞環(huán)數(shù)量的確定無油潤滑壓縮機的活
塞環(huán)數(shù)量應(yīng)根據(jù)活塞兩側(cè)工作壓力差和壓縮介質(zhì)的密度來確定。表 所列數(shù)據(jù)供選取活塞環(huán)數(shù)量時參考。
3  活塞與活塞環(huán)槽的結(jié)構(gòu)尺寸
無油潤滑壓縮機的活塞上裝有支承環(huán)， 因此活塞體與氣缸的徑向間隙比有油潤滑時大得多。PTEE 材料的強度比鋼低，但其熱膨脹系數(shù)比鋼大4-5倍， 因此PETT活塞環(huán)的截面尺寸比金屬活塞環(huán)要大些，其環(huán)槽的結(jié)構(gòu)尺寸也相應(yīng)地要大些。一般無油潤滑壓縮機活塞與活塞環(huán)槽的結(jié)構(gòu)尺寸。