气动课件 第四章气源装置及气动辅助元件
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第4章 气源装置及气动辅助元件 2） 冷冻式空气干燥器的工作原理是将湿空气冷却到其露
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第4章 气源装置及气动辅助元件
p 0.1013 Qz Q y 0.1013
Qz Qy ( p 1)
如果单台气动设备需要的平均耗气量为Qz，则n台气动装置同时工作耗气量应为：
Q Qzi
i 1
n
n
Ψ －利用系数
Qz K1 K 2 K 3 Qzi
水面够高时，升起浮子 活塞上部的气压平衡它下部 的压力 弹簧推动活塞向下，打开阀 压力下，水被喷出 排气座打开，但进气快过出 气，所以活塞保持打开
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第4章 气源装置及气动辅助元件
3、过滤器的性能
(1) 流量特性 它是衡量滤器阻力 大小的标准，表示在额 定流量下输入压力与输 出压力差的大小，这个 压力差是滤器的阻力。 在满足过滤精度的条件 下，希望阻力越小越好， 图4-6为15mm分 水滤气器的流量特性曲 线。
i 1
Qz K1 K 2 Qzi
i 1
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n
K1－漏损系数1.15～1.5 K2－备用系数1.2～1.6 K3－不均匀系数1.2～1.4
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第4章 气源装置及气动辅助元件
§4－2 空气净化设备
一、后冷却器
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吸附式干燥器结构图 1-湿空气进气管； 2-顶盖； 3、5、10-法兰； 4、6-再生空气排气管；7-再生空气 进气管；8-干燥空气输出管； 9-排水管； 11、22-密封垫；12、15、20-钢丝过滤 网； 13-毛毡； 14-下栅板； 16、21-吸附剂层；17-支撑板； 18-筒体； 19-上栅板
第4章 气源装置及气动辅助元件 三、 干燥器 经过后冷却器、油水分离器和贮气罐后得到初步净化的
压缩空气，已满足一般气压传动的需要。但压缩空气中仍含
一定量的油、水以及少量的粉尘。如果用于精密的气动装置、 气动仪表等，上述压缩空气还必须进行干燥处理。
压缩空气干燥方法主要采用吸附法和冷却法。
吸附法是利用具有吸附性能的吸附剂（如硅胶铝胶等） 来吸附压缩空气中含有的水分，而使其干燥。
放 油 水
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撞击折回并回转式油水分离器
第4章 气源装置及气动辅助元件
1 、离心旋转式油水 分离器。 分水滤气器滤灰 能力较强，属于二次 过滤器。它和减压阀、 油雾器一起称为气动
三联件，是气动系统
不可缺少的辅助元件。
普通分水滤气器结构图 1-旋风叶子； 2-滤芯； 3-存水杯； 4-挡水板；5-手动排水阀
H
第4章 气源装置及气动辅助元件 它的工作原理是：当 压缩空气由入口进入分离 器壳体后，气流先受到隔 板阻挡而被撞击折回向下 （见图中箭头所示流向）； 之后又上升产生环形回转。 这样凝聚在压缩空气中的 油滴、水滴等杂质受惯性 力作用而分离析出，沉降 于壳体底部，由放水阀定 期排出。
d
出口
入口
H
D
图形符号
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§4－1 气源装置概述
第4章 气源装置及气动辅助元件
来自百度文库
二、压缩空气站的设备
1．空气压缩机 空气压缩机是产生压缩空气的主机，它是将原动机的机械能转变成气 体的压力能的一种能量转换装置，是气动系统的动力源。其安装台数根据 用户的用气量而定。 2．气源净化辅助设备 (1)空气过滤器：空气过滤器安装在空气压缩机第一级气缸进气阀入口处， 用来减少进入压缩机中的含灰尘量。 (2)后冷却器：后冷却器安装在压缩机出口管道上，使压缩机出口处压缩 气体温度由140～170°C降低到40～50 °C左右，使压缩气体中的水汽油雾 汽凝结成水滴和油滴经油水分离器分离出来。 (3)油水分离器：油水分离器安装在后冷却器后面，用来分离出油滴、水 滴、杂质等。 (4)储气罐：储气罐是辅助能源装置，用来稳定能源压力消除压力脉动， 并可储存压缩气体，以备急需用。 (5)干燥器：它可吸收或排除压编空气中的水分及油分，使湿空气变成干 空气。
第4章 气源装置及气动辅助元件
后冷却器 a)蛇管式
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b)列管式
第4章 气源装置及气动辅助元件
二、油水分离器及空气过滤器
油水分离的作用是分离压缩空气中的凝结的水分和油分等杂质， 使压缩空气得到初步净化。其结构形式有：环形回转式、撞击并折回 式、离心旋转式和水浴式等。
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第4章 气源装置及气动辅助元件
空气进入后，被引入 旋风叶子 1 ，旋风叶子上有 很多小缺口，使空气沿切 线反向产生强烈的旋转， 这样夹杂在气体中的较大 水滴、油滴、灰尘便获得 较大的离心力，并高速与 水杯 3 内壁碰撞，而从气体 中分离出来，沉淀于存水 杯 3 中，然后气体通过中间 的滤芯 2 ，部分灰尘、雾状 水被 2 拦截而滤去，洁净的 空气便从输出口输出。
第4章 气源装置及气动辅助元件
自动排水阀
维持压力相等的可吸入式浮子，有 内部齿槽防止旋转 进气座 排气座 活塞和排水阀滑塞 向上顶排水阀钢丝，手动升起浮子 连接管子，排去杂质
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第4章 气源装置及气动辅助元件
自动排水阀
第4章 气源装置及气动辅助元件 空压机输出的压缩空气温度高达 120～180 ℃ ,在此温 度下，空气中的水分完全呈气态。后冷却器的作用是将空 压机出口的高温压缩空气冷却到40 ℃ ,并使其中的水蒸气 和油雾冷凝成水滴和油滴，以便将其清除。 后冷却器有风冷式和水冷式两大类。如图a所示为风冷 式后冷却器。它是靠风扇产生冷空气,吹向带散热片的热空 气管道，经风冷后,压缩空气的出口温度大约比环境温度高 15 ℃左右。水冷式是通过强迫冷却水沿压缩空气流动方向 的反方向流动来进行冷却的 , 如图b所示。压缩空气出口温 度大约比环境温度高 10℃左右。后冷却器上应装有自动排 水器,以排除冷凝水和油滴等杂质。
冷却法是利用制冷设备使空气冷却到一定的露点温度，
析出空气中超过饱和水蒸气部分的多余水分，从而达到所需 的干燥度。吸附法最普通。
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第4章 气源装置及气动辅助元件 1）吸附式干燥器结构图
外壳呈筒形，其中分层设
置栅板、吸附剂、滤网等。湿空 气从管 1 进入干燥器，通过吸附 剂21、过滤网20、上栅板19和下 部吸附层16后，因其中的水分被 吸附剂吸收而变得很干燥。然后， 再经过铜丝网15，下栅板14和过 滤网12，干燥、洁净的压缩空气 便从输出管8排出。
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第4章 气源装置及气动辅助元件
存水杯由透明材料制成，便于观察工作情况、污
水情况和滤芯污染情况。滤芯目前采用铜粒烧结而成。
发现油泥过多，可采用酒精清洗，干燥后再装上，可 继续使用。但是这种过滤器只能滤除固体和液体杂质， 因此，使用时应尽可能装在能使空气中的水分变成液 态的部位或防止液体进入的部位，如气动设备的气源
分水效率也可以用输入空气的相对湿度和输出相对湿度 表示，即：
1 2 es 1
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第4章 气源装置及气动辅助元件
（3）过滤精度
过滤精度表示能够阻 挡灰尘最小颗粒的极限 值。过滤精度的高低与
滤芯的通气孔大小有直
接关系。孔径越大，过 滤精度越低。但阻力损 失也低(即压力损失小)。 这一点可用图4—7来说 明。
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第4章 气源装置及气动辅助元件
热压缩空气 冷却空气
冷却水出口
冷却水入口 1 2 3
1 —外壳；2 —冷取水管；3 —自动排水器
图b 水冷式后冷却器
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第4章 气源装置及气动辅助元件
（4）滤灰效率
滤灰效率是指过滤器收集到杂质重量与进入过滤器杂 质的总重量之比，即：
W1 eh W2
式中 W1－过滤器收集到的杂质重量 W2－进入过滤器杂质的总重量； eh －滤灰效率。
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第4章 气源装置及气动辅助元件
第4章 气源装置及气动辅助元件
§4-1 气源装置概述 §4-2 空气净化设备 §4-3 油雾器
§4-4 储气罐
§4-5 消声器
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第4章 气源装置及气动辅助元件
一、对压缩空气的要求 1、要求压缩空气具有一定的压力和足够的流量 因为压缩空气是气动装置的动力源，没有一定的压力不但不能保证执行 机构产生足够的动力，甚至连控制机构也难以正确动作，没有足够的流量就 无法保证执行机构动作速度和程序的要求。也就是说，压缩空气不具备一定 的压力和足够的流量，气动装置的一切功能将无法实现。 2、要求压缩空气有一定的清洁度和干燥度 清洁度是指气源中含有油污量、含灰尘杂质量及颗粒大小的程度，一般 要控制在很低的范围内。一般的气动元件，例如气缸、膜片式气动元件、截 止式气动元件都要求杂质颗粒平均直径小于50 μm 。气动马达，硬配滑阀要 求杂质颗粒平均直径不大于25 μm 。气动仪表要求杂质颗粒小于20 μm 。射 流元件要求杂质颗粒直径小于μm 。 干燥度是指压缩空气中含水分多少的程度。气动装置要求压缩空气的含水 量越小越好。
入口处。
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第4章 气源装置及气动辅助元件 2、自动排水式分水滤气器 图4—5为自动排水式分水滤气器，它可用于人工放水或观察 水位不方便的场合。这种滤气器在存水杯中的水位升到一定 高度时，能自动开启放水阀把污水排掉。
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第4章 气源装置及气动辅助元件
（2）分水效率
分水效率是衡量分水滤气器分离水分能力的指标，测 量分水效率的方法是将一定比例的水加入气流中，通过分 离器实测能够分离的水量。将分离出的水量与加入的水量 的百分比称为分水效率。一般要求分水效率大于80％。
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第4章 气源装置及气动辅助元件
撞击并折回式油水分离器
油水分离器安装在
d
出口
入口
D
后冷却器出口， 作用是
分离并排出压缩空气中 凝 聚 的 油 分 、水 分 等 ，
使压缩空气得到初步净
化。
图形符号
放 油 水
撞击折回并回转式油水分离器
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可选用不同类型的阀， 而且便于维修
共用排气消声器
软启动阀 过滤减压阀
阀的工作口可连结气缸/气动手指 /旋转气缸/阀等等
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第4章 气源装置及气动辅助元件 三、气动装置的耗气量及压气机站机组容量的选择 多数气动装置是断续工作的，而且其负荷波动性也较 大，只有正确的确定空气消耗量，才能合理地选择压气机 机组的容量。 下面计算一下压气机站应提供的压缩空气量。 对每台气动装置来讲，执行元件通常是断续工作的， 因而所需的耗气量也是断续的，并且每个耗气元件的耗气 量多少也不同，因此在供气系统中，把所有气动元件和装 置在一定时间内的平均最大耗气量作为确定压气机站供气 量的依据。 由于每台气动装置所需工作压力不同，计算用气量应 有一个统一的压力标推。一般将不同压力下的压缩空气量 转换为一个大气压力下的流量来计量，在大气压力下的空 气称为自由空气。压编空气与自由空气的体积流量之间的 转换关系为：
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第4章 气源装置及气动辅助元件
压缩空气站
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第4章 气源装置及气动辅助元件
气源系统组成
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第4章 气源装置及气动辅助元件
压缩机
后冷却器 储气罐
冷干机
粗过滤器精过滤器
第4章 气源装置及气动辅助元件 2） 冷冻式空气干燥器的工作原理是将湿空气冷却到其露
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p 0.1013 Qz Q y 0.1013
Qz Qy ( p 1)
如果单台气动设备需要的平均耗气量为Qz，则n台气动装置同时工作耗气量应为：
Q Qzi
i 1
n
n
Ψ －利用系数
Qz K1 K 2 K 3 Qzi
水面够高时，升起浮子 活塞上部的气压平衡它下部 的压力 弹簧推动活塞向下，打开阀 压力下，水被喷出 排气座打开，但进气快过出 气，所以活塞保持打开
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3、过滤器的性能
(1) 流量特性 它是衡量滤器阻力 大小的标准，表示在额 定流量下输入压力与输 出压力差的大小，这个 压力差是滤器的阻力。 在满足过滤精度的条件 下，希望阻力越小越好， 图4-6为15mm分 水滤气器的流量特性曲 线。
i 1
Qz K1 K 2 Qzi
i 1
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n
K1－漏损系数1.15～1.5 K2－备用系数1.2～1.6 K3－不均匀系数1.2～1.4
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§4－2 空气净化设备
一、后冷却器
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吸附式干燥器结构图 1-湿空气进气管； 2-顶盖； 3、5、10-法兰； 4、6-再生空气排气管；7-再生空气 进气管；8-干燥空气输出管； 9-排水管； 11、22-密封垫；12、15、20-钢丝过滤 网； 13-毛毡； 14-下栅板； 16、21-吸附剂层；17-支撑板； 18-筒体； 19-上栅板
第4章 气源装置及气动辅助元件 三、 干燥器 经过后冷却器、油水分离器和贮气罐后得到初步净化的
压缩空气，已满足一般气压传动的需要。但压缩空气中仍含
一定量的油、水以及少量的粉尘。如果用于精密的气动装置、 气动仪表等，上述压缩空气还必须进行干燥处理。
压缩空气干燥方法主要采用吸附法和冷却法。
吸附法是利用具有吸附性能的吸附剂（如硅胶铝胶等） 来吸附压缩空气中含有的水分，而使其干燥。
放 油 水
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撞击折回并回转式油水分离器
第4章 气源装置及气动辅助元件
1 、离心旋转式油水 分离器。 分水滤气器滤灰 能力较强，属于二次 过滤器。它和减压阀、 油雾器一起称为气动
三联件，是气动系统
不可缺少的辅助元件。
普通分水滤气器结构图 1-旋风叶子； 2-滤芯； 3-存水杯； 4-挡水板；5-手动排水阀
H
第4章 气源装置及气动辅助元件 它的工作原理是：当 压缩空气由入口进入分离 器壳体后，气流先受到隔 板阻挡而被撞击折回向下 （见图中箭头所示流向）； 之后又上升产生环形回转。 这样凝聚在压缩空气中的 油滴、水滴等杂质受惯性 力作用而分离析出，沉降 于壳体底部，由放水阀定 期排出。
d
出口
入口
H
D
图形符号
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第4章 气源装置及气动辅助元件
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二、压缩空气站的设备
1．空气压缩机 空气压缩机是产生压缩空气的主机，它是将原动机的机械能转变成气 体的压力能的一种能量转换装置，是气动系统的动力源。其安装台数根据 用户的用气量而定。 2．气源净化辅助设备 (1)空气过滤器：空气过滤器安装在空气压缩机第一级气缸进气阀入口处， 用来减少进入压缩机中的含灰尘量。 (2)后冷却器：后冷却器安装在压缩机出口管道上，使压缩机出口处压缩 气体温度由140～170°C降低到40～50 °C左右，使压缩气体中的水汽油雾 汽凝结成水滴和油滴经油水分离器分离出来。 (3)油水分离器：油水分离器安装在后冷却器后面，用来分离出油滴、水 滴、杂质等。 (4)储气罐：储气罐是辅助能源装置，用来稳定能源压力消除压力脉动， 并可储存压缩气体，以备急需用。 (5)干燥器：它可吸收或排除压编空气中的水分及油分，使湿空气变成干 空气。
第4章 气源装置及气动辅助元件
后冷却器 a)蛇管式
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b)列管式
第4章 气源装置及气动辅助元件
二、油水分离器及空气过滤器
油水分离的作用是分离压缩空气中的凝结的水分和油分等杂质， 使压缩空气得到初步净化。其结构形式有：环形回转式、撞击并折回 式、离心旋转式和水浴式等。
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第4章 气源装置及气动辅助元件
空气进入后，被引入 旋风叶子 1 ，旋风叶子上有 很多小缺口，使空气沿切 线反向产生强烈的旋转， 这样夹杂在气体中的较大 水滴、油滴、灰尘便获得 较大的离心力，并高速与 水杯 3 内壁碰撞，而从气体 中分离出来，沉淀于存水 杯 3 中，然后气体通过中间 的滤芯 2 ，部分灰尘、雾状 水被 2 拦截而滤去，洁净的 空气便从输出口输出。
第4章 气源装置及气动辅助元件
自动排水阀
维持压力相等的可吸入式浮子，有 内部齿槽防止旋转 进气座 排气座 活塞和排水阀滑塞 向上顶排水阀钢丝，手动升起浮子 连接管子，排去杂质
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自动排水阀
第4章 气源装置及气动辅助元件 空压机输出的压缩空气温度高达 120～180 ℃ ,在此温 度下，空气中的水分完全呈气态。后冷却器的作用是将空 压机出口的高温压缩空气冷却到40 ℃ ,并使其中的水蒸气 和油雾冷凝成水滴和油滴，以便将其清除。 后冷却器有风冷式和水冷式两大类。如图a所示为风冷 式后冷却器。它是靠风扇产生冷空气,吹向带散热片的热空 气管道，经风冷后,压缩空气的出口温度大约比环境温度高 15 ℃左右。水冷式是通过强迫冷却水沿压缩空气流动方向 的反方向流动来进行冷却的 , 如图b所示。压缩空气出口温 度大约比环境温度高 10℃左右。后冷却器上应装有自动排 水器,以排除冷凝水和油滴等杂质。
冷却法是利用制冷设备使空气冷却到一定的露点温度，
析出空气中超过饱和水蒸气部分的多余水分，从而达到所需 的干燥度。吸附法最普通。
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第4章 气源装置及气动辅助元件 1）吸附式干燥器结构图
外壳呈筒形，其中分层设
置栅板、吸附剂、滤网等。湿空 气从管 1 进入干燥器，通过吸附 剂21、过滤网20、上栅板19和下 部吸附层16后，因其中的水分被 吸附剂吸收而变得很干燥。然后， 再经过铜丝网15，下栅板14和过 滤网12，干燥、洁净的压缩空气 便从输出管8排出。
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存水杯由透明材料制成，便于观察工作情况、污
水情况和滤芯污染情况。滤芯目前采用铜粒烧结而成。
发现油泥过多，可采用酒精清洗，干燥后再装上，可 继续使用。但是这种过滤器只能滤除固体和液体杂质， 因此，使用时应尽可能装在能使空气中的水分变成液 态的部位或防止液体进入的部位，如气动设备的气源
分水效率也可以用输入空气的相对湿度和输出相对湿度 表示，即：
1 2 es 1
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（3）过滤精度
过滤精度表示能够阻 挡灰尘最小颗粒的极限 值。过滤精度的高低与
滤芯的通气孔大小有直
接关系。孔径越大，过 滤精度越低。但阻力损 失也低(即压力损失小)。 这一点可用图4—7来说 明。
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热压缩空气 冷却空气
冷却水出口
冷却水入口 1 2 3
1 —外壳；2 —冷取水管；3 —自动排水器
图b 水冷式后冷却器
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（4）滤灰效率
滤灰效率是指过滤器收集到杂质重量与进入过滤器杂 质的总重量之比，即：
W1 eh W2
式中 W1－过滤器收集到的杂质重量 W2－进入过滤器杂质的总重量； eh －滤灰效率。
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§4-4 储气罐
§4-5 消声器
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一、对压缩空气的要求 1、要求压缩空气具有一定的压力和足够的流量 因为压缩空气是气动装置的动力源，没有一定的压力不但不能保证执行 机构产生足够的动力，甚至连控制机构也难以正确动作，没有足够的流量就 无法保证执行机构动作速度和程序的要求。也就是说，压缩空气不具备一定 的压力和足够的流量，气动装置的一切功能将无法实现。 2、要求压缩空气有一定的清洁度和干燥度 清洁度是指气源中含有油污量、含灰尘杂质量及颗粒大小的程度，一般 要控制在很低的范围内。一般的气动元件，例如气缸、膜片式气动元件、截 止式气动元件都要求杂质颗粒平均直径小于50 μm 。气动马达，硬配滑阀要 求杂质颗粒平均直径不大于25 μm 。气动仪表要求杂质颗粒小于20 μm 。射 流元件要求杂质颗粒直径小于μm 。 干燥度是指压缩空气中含水分多少的程度。气动装置要求压缩空气的含水 量越小越好。
入口处。
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（2）分水效率
分水效率是衡量分水滤气器分离水分能力的指标，测 量分水效率的方法是将一定比例的水加入气流中，通过分 离器实测能够分离的水量。将分离出的水量与加入的水量 的百分比称为分水效率。一般要求分水效率大于80％。
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撞击并折回式油水分离器
油水分离器安装在
d
出口
入口
D
后冷却器出口， 作用是
分离并排出压缩空气中 凝 聚 的 油 分 、水 分 等 ，
使压缩空气得到初步净
化。
图形符号
放 油 水
撞击折回并回转式油水分离器
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共用排气消声器
软启动阀 过滤减压阀
阀的工作口可连结气缸/气动手指 /旋转气缸/阀等等
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压缩空气站
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压缩机
后冷却器 储气罐
冷干机
粗过滤器精过滤器