看懂活塞式空氣壓縮機規格表與其特性

許多牙科前輩反映他們依據活塞式空壓機的規格表來採購,看空壓機規格表資料應該能夠對應診療設備或技工室車機的需求,但是不同的客戶碰到了不同的情況:

  1. 廠商提供的空壓機規格表資料顯示的風量是足夠的,但是用起來就是經常顯示低壓告警壓力不足。
  2. 剛開始的時候風量可以對應設備用氣需求,但是用了一陣子之後風量開始吃緊,而且運轉噪音越來越大。

這兩個問題可以分兩個層面來探討,我們先依據上述問題的先後來說明。

是指該活塞式空壓機機體的活塞、氣缸與氣缸蓋在空氣進行壓縮的時候,在沒有任何阻力(含壓力是1大氣壓時) 的情況下,該活塞式空壓機機體能夠輸出的空氣量;換句話說,活塞連桿組與氣缸壁之間完全密合沒有組合間隙、活塞能夠完全往上壓到底與氣缸蓋完全密合沒有間隙、組件之間零摩擦而且是在吸入是一大氣壓的空氣而壓縮時也處在一大氣壓的空氣壓力時,該活塞式空壓機的理論活塞變位量 (理論排氣量)。

但是現實是組件之間肯定有間隙、組件之間也會產生摩擦熱讓組件熱膨脹而加劇摩擦阻力、空氣吸入壓縮造成容積變小也會造成壓力上升而產生阻力與從間隙回漏 (請參考上圖說明);所以每一種類型空壓機都會有實務經驗上驗證的「容積壓縮效率」,商用型活塞式空壓機容積壓縮效率約為40~50%左右,工業級活塞式空壓機容積壓縮效率約為45~55%左右 (通常馬力數越小容積壓縮效率越差,而且不代表該空壓機持續都能維持這種效率)。

商用型0.6馬力無油活塞式空壓機

商用型3馬力無油活塞式空壓機

通常會以標示壓力,例如上表標示為FAD @ 8 bar 表示商用型0.6馬力活塞式空壓機在操作壓力 8 bar 時實際排氣風量是44L/min.,而商用型3馬力活塞式空壓機在操作壓力 8 bar 時實際風量是220L/min.。我們以商用型3馬力活塞式空壓機的「壓力-風量曲線」來討論下列幾個在採購牙科空壓機時需要特別注意的地方:

  1. 活塞變位量Displacement (理論排氣量) 是424L/min.,在8 bar時實際排氣量是220L/min.;從上圖曲線來分析,如果操作壓力是 4 bar 時顯示的實際排氣量每分鐘是多少 Liter?從壓力是 4 bar 的地方往上畫一條垂直線到 60Hz 頻率的曲線,然後從這個點位再劃一條水平線向左延伸至實際風量的位置,在操作壓力 4 bar 時實際排氣量約為275L/min.。換句話說,同一組商用型活塞式機體,在操作壓力 4 bar 時實際風量為275L/min.,在操作壓力 8 bar 時實際風量為220L/min.。選型的時候需要先釐清需要用氣設備到底最少要多少操作壓力才能夠順暢運轉。
  2. 該空壓機是否能夠持續維持相同的容積壓縮效率 或者說 即使衰退也在可以控制的衰退範圍內 (例如還能夠維持原容積壓縮效率98%以上),這個部分我們將在下一個章節說明。

活塞因為馬達轉動帶動皮帶輪與連桿而在氣缸內來回作動,活塞式為避免活塞整個貼合氣缸摩擦產生熱膨脹時整組與氣缸壁高溫熔融,因此設計壓縮環與活塞環等O型環作為兩個關鍵組件之間的緩衝以密合間隙;經過一段時間來回作動會將活塞環磨耗掉,因此很快地兩個結果產生了:活塞與氣缸壁間隙變大讓高壓空氣回漏變大 (實際排氣量快速衰退,請參考下圖一) 以及 間隙變大讓運轉的噪音變大 (請參考下圖二)。

間隙變大讓高壓氣體回漏變大風量下降

間隙變大讓活塞作動產生斜角敲擊氣缸壁

活塞式空壓機機體上方有吸氣閥與排氣閥易損耗變形、活塞有活塞環與壓縮環易磨損、軸承數量多 (活塞與連桿、連桿與平衡錘、主軸與曲軸箱) 磨損容易影響順暢度…;每一個零件部品傳動都會造成能源效率損失,這也是為什麼活塞式空壓機耗能耗電較渦卷式空壓機高出20%~30%的原因。

姑且不論商用型活塞式空壓機是否能夠適合持續運轉供氣而不會過讓當機或燒毀,在選型空壓機的時候除了無油式與有油式的考量,應該是以能夠滿足對應需要用氣的設備需求為主,包括:

  1. 操作壓力至少需要多少 Bar ? 而且還必須考慮停機壓力與啟動壓力的設定區間需求。
  2. 實際流量每分鐘需要多少公升以上?

而不能只看活塞變位量或者是廠商提供的流量數據 (可能是 @ 4 bar 或者是 @ 5 bar 而非可以到達 @ 8 bar 以上。

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發表者:牙科空壓機系統

日本岩田無油式空壓機百年工藝, 加上未來服務工業秉持誠心讓客戶安心輕鬆使用好的無油空壓機系統, 在牙醫醫院/牙醫診療中心/牙醫診所/牙體技術所, 醫療院所, 生技製藥, 高科技廠房, 高端無菌包材以, 食品飲料GMP廠以及研發實驗室各種應用因為Clean, Silent 以及 Durable而都有卓越績效! 本網站是針對無油式空壓機系統在牙科應用的情報提供與專業分享的網站!!