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雜的過程，需要大型除油設備，耗用很多資金。盡管如此，仍難以得到預期的效果。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，并在技術上不斷改進。對有油潤滑壓縮機加以技術改進，也可以實現(xiàn)無油潤滑。本文將介紹往復活塞式氣體壓縮機由加油潤滑改為無油潤滑時，對有關零、部件的改進設計技術。
2  有油潤滑壓縮機的無油潤滑技術改進內(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)品和嚴重磨損及機體變形的以外，一般地說，多數(shù)可以通過技術改進來實現(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，與金屬摩擦時的摩擦系數(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，裝配設計的PETT 支承環(huán)。
（3）由于PETT 材料的導熱率低，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構，利用壓縮機驅(qū)動系統(tǒng)的循環(huán)潤滑油，導入活塞桿空心孔內(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，則閥片與導向柱會很快磨損。為了保證氣閥正常工作，改進設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，重新設計制造網(wǎng)狀氣閥；②將環(huán)形、條形閥片及導向柱改用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，應在機身和氣缸之間增設中間接筒。中間接筒的主要功能是，嚴格防止活塞桿把十字頭導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構會帶來影響。因此，對改進設計的相關部分應作適當?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、活塞結構的設計
這里所說的活塞結構是指用PTEE制造的活塞環(huán)和支承環(huán)在活塞體上安裝部位的結構。設計時，應首先根據(jù)活塞兩側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 活塞結構的類型
常見的活塞結構有以下幾種。
（1）單支承活塞結構。這種結構又有兩種，第一種，使用整圈式單開口支承環(huán)，安裝在活塞中央部位。當用于雙作用活塞時，在活塞的兩端頭裝活塞環(huán)；當用于單作用活塞時，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）雙支承活塞結構。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構。
（3）組合式活塞環(huán)與支承環(huán)活塞結構。這種結構主要用于短活塞，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)量應根據(jù)活塞兩側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)槽的結構尺寸
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)槽的結構尺寸也相應地要大些。一般無油潤滑壓縮機活塞與活塞環(huán)槽的結構尺寸。