本發(fā)明屬于氣體壓縮設(shè)備的改造。
氣體壓縮機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)中廣泛使用的一種設(shè)備，在采礦、冶金、石油、化工、機(jī)械、建筑等部門使用著各種類型的氣體壓縮機(jī)，氣體壓縮機(jī)消耗的能量是很大的。如1000臺排氣壓力為9公斤/厘米2，排氣量為20米3/分的壓縮機(jī)就需12.5萬千瓦的動力，因而注意提高氣體壓縮機(jī)的效率對于國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有重大的意義。
在氣體壓縮機(jī)的設(shè)計中，通常認(rèn)為容積系數(shù)λv是一個影響最大的因素，容積系數(shù)λv用下式表示：
λv＝1-α（ε1/(m)-1）
式中：a=(氣缸的余隙容積（米3）)/(氣缸的工作容積（米3）)
ε：氣缸的公稱壓力比
m：膨脹過程指數(shù)
從上式看出余隙容積變大則使壓縮機(jī)的容積流量降低，影響了效率。一般的壓縮機(jī)的壓力比為3左右，膨脹過程指數(shù)為1.3左右，當(dāng)相對余隙容積為0.1時，λv＝0.8672，即容積流量降低13.28%，所以余隙容積不宜過大，因而也就限制了氣閥和氣閥通道尺寸的加大。目前對于20～321公斤/厘米2的壓縮機(jī)，一般設(shè)計相對余隙容積為0.12～0.16，但用這個數(shù)值來設(shè)計循環(huán)壓縮則是錯誤的，因為從理論上分析，循環(huán)壓縮機(jī)壓比小、余隙容積對容積流量的影響極小，余隙容積即使大一些也無妨。試以285/320的循環(huán)機(jī)為例計算：
ε＝321÷286＝1.122
假定相對余隙容積為1;
λv＝1-1×（1.1221/1.3-1）＝0.90713
容積系數(shù)λv仍然很大，而且實際的任何一個設(shè)計相對余隙容積都不會大到1，由此看出循環(huán)壓縮機(jī)即使減少余隙容積，也不會明顯提高循環(huán)機(jī)的效率。另一方面，循環(huán)壓縮機(jī)由于壓比小，壓縮功小，如果一味追求減小余隙容積而造成氣閥通道小，導(dǎo)致氣閥阻力損失大，那么設(shè)計出的循環(huán)壓縮機(jī)的效率就低。
本發(fā)明針對目前使用的低效循環(huán)壓縮機(jī)提出一種改造方案，加大氣閥和閥室通道。降低氣體在氣閥通道中的流速，以減少阻力損失，提高循環(huán)壓縮機(jī)的效率。
本發(fā)明的氣體循環(huán)壓縮機(jī)的增效改造方法不考慮氣缸余隙容積，盡量加大氣閥和閥室通道的尺寸，降低氣閥阻力損失。受氣缸設(shè)計強(qiáng)度限制，閥隙流速的降低有一定限度，一般的循環(huán)壓縮機(jī)都可以把阻力損失降到0.1個大氣壓以下。假定阻力損失為0.1大氣壓，在進(jìn)排氣壓為285/320時，相對損失為0.03125%及0.035%，而不是設(shè)計手冊上所標(biāo)明的1%及2%，這對提高循環(huán)壓縮機(jī)的效率有重要的意義。
理論等溫功Wis＝PsVsln(Pd)/(Ps)
W′is＝PsVsln(Pd（1+δd）)/(Ps（1-δs）)
W′isWis=lnPdPs+ln(1+δd1-δs)lnPdPs=1+ln1+δd1-δslnPdPs]]>
式中：Ps為進(jìn)氣壓;
Pd為排氣壓;
Vs為進(jìn)氣比容;
ε為名義壓比、等于(Pd)/(Ps)
δs、δd為相對氣閥阻力損失，
將有關(guān)數(shù)值及δs＝1%、δd＝2%分別代入得：
(W′is)/(Wis)＝1.25828
即由于氣閥阻力損失，理論功耗增加了25.828%。
將δs及δd用0.035%及0.03125%代入得：
(W′is)/(Wis)＝1.00606
即由于氣閥損失，理論功耗只增加了0.6%。
從上面計算中可以看出加大氣閥及閥室通道可以明顯提高循環(huán)壓縮機(jī)的效率。改造現(xiàn)有低效循環(huán)壓縮機(jī)主要措施就是加大氣閥和氣閥通道，在氣缸強(qiáng)度允許的范圍內(nèi)，將氣閥加大，最好使氣閥的外徑同缸套外徑大致相同，這時閥隙的流速能降到20米/秒甚至10米/秒以下，同時閥室內(nèi)的通道面積也盡量加大，使通道面積達(dá)到活塞有效面積的30～50%，如果由于強(qiáng)度關(guān)系，通道無法加大到所需的尺寸，可在氣缸的閥孔處開足夠大的通孔，使通孔的面積等于活塞的有效面積的30～50%，在閥室外用一根中空管代替閥室通道連接通孔，此時該中空管兼有緩沖器的作用。該中空管的截面積最好也等于活塞有效面積的30～50%。
采用本發(fā)明方法改造氣體循環(huán)壓縮機(jī)將明顯提高壓縮機(jī)的工作效率，節(jié)省了能源。
下面為利用本發(fā)明的方法改造現(xiàn)有循環(huán)壓縮機(jī)的一個實施例：
一種仿蘇51氮氫循環(huán)機(jī)，氣缸直徑φ210mm，氣閥φ145mm、閥室通道φ70mm，活塞行程450mm，轉(zhuǎn)速125，進(jìn)氣壓85大氣壓，排氣壓320大氣壓，氣量3米3/分，消耗功率為292千瓦。利用本發(fā)明的方法加以改造，將氣閥擴(kuò)大到φ205mm，在閥室上開出φ130mm的氣孔，然后用外加附管連接，附管的直徑φ130mm，排氣量其它指標(biāo)不變，消耗功率降為220千瓦。
1、一種用于氣體循環(huán)壓縮機(jī)的節(jié)能改造方法，其特征在于：在氣缸缸體強(qiáng)度允許的范圍內(nèi)，加大現(xiàn)有循環(huán)壓縮機(jī)的氣閥尺寸和閥室通道的尺寸。
2、一種如權(quán)利要求1所述的氣體循環(huán)壓縮機(jī)的節(jié)能改造方法，其特征在于：加大現(xiàn)有循環(huán)壓縮機(jī)的氣閥尺寸使其外徑同缸套外徑大致相同。
3、一種如權(quán)利要求1、2所述的氣體循環(huán)壓縮機(jī)的節(jié)能改造方法：其特征在于加大閥室通道面積使其等于活塞的有效面積的30～50%。
4、一種用于氣體循環(huán)壓縮機(jī)的節(jié)能改造方法，其特征在于：在氣缸缸體強(qiáng)度允許的范圍內(nèi)，加大現(xiàn)有循環(huán)壓縮機(jī)的氣閥尺寸并在氣缸的閥孔處開足夠大的通孔在閥室外用一根中空管代替閥室通道，連接在兩個通孔處。
5、一種如權(quán)利要求4所述的氣體循環(huán)壓縮機(jī)節(jié)能改造方法，其特征在于：加大現(xiàn)有循環(huán)壓縮機(jī)的氣閥尺寸使其外徑同缸套外徑大致相同。
6、一種如權(quán)利要求4、5所述的氣體循環(huán)壓縮機(jī)節(jié)能改造方法，其特征在于：在氣缸閥孔處所開的通孔及連接通孔的中空管的面積等于活塞有效面積的30～50%。