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1588年，拉迈尔利（Ramelli）首次提出多基元滑片装置的概念，并制成了世界上第一台拉迈尔利泵（见图3-125），从结构学上解决了用旋转运动的活塞代替往复运动的活塞而实现气体的压缩。滑片压缩机有效地解决了往复压缩机惯性力的平衡问题，并完全舍弃了往复压缩机的易损件。当然，这种结构也带来了滑片顶部与气缸内表面极为严重的摩擦和磨损，既造成了较大的能量损失，也大大缩短了使用寿命。尽管围绕降低摩擦磨损做出了不懈的努力，但加工精度和摩擦磨损仍然是制约滑片压缩机发展的主要因素。
图3-125 拉迈尔利泵
滑片压缩机又称旋转滑（叶）片式压缩机。滑片压缩机和滚动活塞压缩机原理相近，用滑片代替了活塞。区别在于滚动活塞的滑片位置是固定的，而滑片压缩机的滑片是布置在转子上，随转子旋转。滚动活塞压缩机通常只用于制冷领域，故本书不做介绍。
1.基本结构
滑片压缩机大致可分成单工作腔、双工作腔及贯穿滑片3种类型（见图3-126）。
图3-126 滑片压缩机3种类型
（1）单工作腔滑片压缩机的结构是滑片压缩机的基本结构形式。转子每转一周，一个基元容积完成一次吸、排气过程。
（2）双工作腔，也称旋叶式压缩机，是20世纪70年代后开发出来的新型压缩机。气缸的形状类似椭圆，工作腔对称布置，每个基元在转子一转中完成两次吸气和排气过程，因而结构更加紧凑，且作用在转子上的径向气体力基本可以平衡，轴承的径向载荷小。旋叶式压缩机主要用于汽车空调系统中。
（3）贯穿滑片压缩机，转子上的滑片槽是贯通的，整体滑片放在通槽中，气缸型线是根据滑片运动机理生成的曲线（面），贯穿滑片压缩机早期主要也是用于家用空调和汽车空调。
1—机体（气缸）；2—滑片；3—转子
图3-127 滑片压缩机结构示意图
在空气压缩机领域，通常只有单工作腔，以下仅介绍单工作腔结构。
如图3-127所示，滑片压缩机相对非常简单，主要部件有气缸、转子、滑片3个部分。在机体（气缸）上开设有吸气孔口和排气孔口。
2.基本工作原理
转子偏心地安装在气缸内，使二者在几何上相切。转子上开有若干纵向凹槽（滑片槽），在每个凹槽中都装有能沿径向自由滑动的滑片，转子旋转时，滑片受离心力的作用从槽中甩出，其端部紧贴在气缸内表面上，把月牙形的空间分隔成若干扇形小室，即为压缩基元容积。
在转子旋转一周之内，每一个基元容积将由最小值逐渐变大，直到最大值。再由最大值逐渐变小，变到最小值。随着转子的连续旋转，基元容积遵循上述规律周而复始地变化。
小贴士
滑片数的多少除考虑有效利用气缸容积外，还应考虑到滑片数对摩擦损失、基元容积的泄漏及内压缩比的影响，以及滑片材质的影响。滑片数增多，可以减少泄漏、增大内压缩比。然而摩擦损失几乎与滑片数成正比。
3.工作循环流程
吸气过程：如图3-128所示，随着转子旋转，基元容积逐渐增大时，与吸气孔口相通，吸入气体，直到基元容积达到最大值[图3-128（a）]。组成该基元的后一个滑片（相对于旋转方向）越过吸气孔口的上边缘时吸气过程结束。
压缩过程：同时，基元容积得到封闭。接着，基元容积随转子的转动开始缩小，气体在基元内被压缩[图3-128（b）]，此为压缩过程。
排气过程：当组成该基元容积的前一个滑片（相对旋转方向）达到排气孔口的上边缘时，基元开始和排气孔口相通，则压缩过程结束，排气过程开始，直至该基元的后一个滑片（相对于旋转方向）越过排气孔口的下边缘时，排气过程结束[图3-128（c）]。
图3-128 滑片式压缩机工作循环流程
之后，基元容积达到最小值。转子继续旋转，基元容积又开始增大，留在余隙容积中的高压气体膨胀。当基元容积的前滑片达到吸气孔口的下边缘后，该基元容积又和吸气孔口相通，重新吸入气体。如果滑片数为 x ，则转子每旋转一周，依次有 x 个基元容积分别进行吸气—压缩—排气过程。
1.滑片
（1）滑片材料 滑片是压缩机的主要核心部件，其材料主要取决于其采用的润滑方式（见图3-129）。
图3-129 转子和滑片
对喷油润滑，滑片材料可采用合成树脂等复合材料，如酚醛树脂层压板，也可用钢、铝等金属材料。允许滑片顶端圆周速度为15～20m/s。在一些小型压缩机及制冷压缩机中，常采用球磨铸铁或铝合金作为滑片材料，允许的圆周速度要比以上数值低一些。
在滴油润滑时，常用精制热轧或冷轧合金钢板作为滑片材料，这类滑片允许的圆周速度为12～13m/s。
无油润滑的滑片材料一般采用具有自润滑性能的石墨或合成材料，石墨相对于一些有机润滑材料，有导热性能好和热膨胀系数较小的优点。常在石墨中浸渍树脂、巴氏合金、铜、铝等填充材料，以提高机械性能及耐磨性。无油润滑的滑片宜用较低的圆周速度，一般为8～10m/s。与滑片相配合的气缸内圆及端盖壁面应具有较低的粗糙度和较高的硬度，常做氮化或镀铬处理，还兼有防锈作用。
（2）滑片厚度 钢滑片：0.8～3mm；其他材料滑片：4～10mm。
（3）滑片的高度 滑片的高度为偏心距的3～4倍。
滑片的高度应保证滑片伸出转子槽的部分达到最大值时，转子槽中仍有适当的滑片高度。如果留在转子槽中的这部分滑片高度过小，则将会使滑片在转子槽中失去导向，致使发生卡住或侧面异常磨损的现象。
（4）滑片的长度 滑片的长度指的是滑片在轴向上的长度，也就是气缸的长度。
滑片压缩机的外泄漏主要发生在转子侧面与气缸两侧圆形端面之间的间隙。因此，在容积流量一定的情况下，增加滑片长度相对比增加气缸直径的外泄漏更少。此外，滑片长度大一些，还能适当降低滑片相对气缸的滑动速度，降低机械摩擦损失。当然，考虑滑片的刚度，滑片长度自然有其合适的范围。通常滑片长度是气缸半径的3～6倍（也可将一个较长的滑片分为多个，以提高刚度和降低加工难度）。低压或无油滑片相对有油润滑的滑片更长。
在系列化产品中，往往借助增加/减少滑片的长度（也就是增减气缸的容积）来达到不同的容积流量。
（5）滑片的数量 示意图上的滑片数量为4个。实际工程中滑片压缩机的滑片数量大多超过4个。滑片数的选择有两个相互矛盾的因素：滑片数量增加，可降低泄漏（两个滑片容积之间的压差更小），但会增加机械摩擦损失。反之亦然。考虑滑片的材质，一般滑片数：钢滑片 20～30，其他材料滑片2～8。
2.卸荷与减磨结构
滑片压缩机的滑片受离心力的作用，压向气缸内壁，滑片可伸缩的结构自带自动补偿功能，能让滑片和气缸内壁始终保持较小的间隙。这是滑片压缩机引以为傲的特点，但同时这也造成滑片和气缸之间的机械摩擦无可避免，因此也产生了很多卸荷减磨的结构设计。
卸荷环，在气缸的两端配置能在其中自由旋转的环，称为卸荷环。卸荷环的内径比气缸内径略小，滑片受离心力甩出时，紧贴在卸荷环内壁。这样，滑片的离心力就被卸荷环承受，而滑片与气缸壁面不接触，避免了气缸内壁的磨损。在无卸荷环的轴向长度上，滑片顶部与气缸壁面之间形成间隙，气体经这一缝隙从较高压力的基元容积向较低压力的基元容积泄漏。
采用卸荷环结构，虽然滑片作用在卸荷环内圆上的比压仍很大，但由于卸荷环在气缸内可以转动，因此滑片与卸荷环之间的相对运动速度很低，故卸荷环与滑片之间的机械摩擦损失以及带来的磨损都相应减小。
滑片与卸荷环之间的比压越大（滑片质量大或圆周速度高）或摩擦系数越大，则其相对运动速度越低，机械摩擦损失及磨损亦越小。
卸荷环除有置于气缸内圆两端的形式外，也有置于气缸有效长度以外两端轴向长度上的缸外式卸荷结构。此时的卸荷与减磨作用更佳，但带来了滑片形状较为复杂，两端凸出部分难加工的缺陷。
3.种类
按滑片与转子、气缸之间的不同润滑方式（实际上主要取决于滑片材料），滑片压缩机主要分为以下3类。
（1）滴油滑片压缩机 此类压缩机通常采用钢制滑片，气缸中滴油润滑（通常采用注油器或油杯向气缸内注入少量润滑油），注入气缸中的少量润滑油随压缩气体带走，不进行分离回收。这类主要是早期的结构，因其滑片与气缸、转子之间的摩擦阻力较大，以及滑片、气缸的磨损较快，而基本被淘汰。
（2）滑片压缩机 此类压缩机采用酚醛树脂纤维层压板或合金铸铁、铝合金滑片，气缸中喷油润滑（兼起冷却、密封作用）。喷入气缸的润滑油与压缩气体混合，油气混合物在排出气缸之后经油气分离器将油分离出来，并通过油冷却器冷却及油过滤器过滤后再喷入气缸。这种方式与喷油单、双螺杆压缩机基本相同，有一套润滑油循环系统。
此种类型的压缩机是在20世纪50年代后期发展起来的，因其减少了滑片与气缸、转子之间的摩擦，较好地解决了滑片的寿命问题，从而被广泛采用，成为现在滑片压缩机的典型系统结构形式。
（3）无油滑片压缩机 滑片采用填充石墨及填充有机合成材料（如聚四氟乙烯、PEEK）等自润滑材料，故气缸内无须再添加任何润滑剂。因转速不可能太高，故泄漏相对较多，效率较低，一般仅用于低压机型。
4.优缺点
与其他压缩机相比，滑片压缩机具有以下优点。
（1）结构简单，零部件少，加工及装配均容易实现，维修方便。
（2）运转平稳，振动小、噪声低。
（3）起动冲击小。滑片在起动时随速度逐步甩出，惯性和静摩擦转矩小，减少了起动冲击。
（4）效率高。余隙容积小且余隙膨胀不直接影响吸气基元，使得吸气损失减少，容积效率提高。
（5）结构紧凑，体积小，质量轻，尤其适合空间小的系统集成。
（6）多个基元同时工作，因此流量均匀，脉动小。
（7）滑片顶部与气缸内表面磨损时，滑片能自动延伸进行补偿，从而保证密封效果，延长使用寿命。
滑片机的缺点也很明显：主要是滑片与转子、气缸之间存在原理上的机械摩擦，且较严重，产生较大的磨损和能量损失，因此使用寿命和整体效率较低。当然，使用寿命长短还取决于材质、加工精度及运转的工况条件。
5.典型应用
滑片压缩机广泛应用于各种压缩空气装置、小型制冷空调装置和汽车空调系统中。也可以作为真空泵（单级5000～4000Pa，两级1500～1000Pa）。
用作空气压缩机时：
滴油（单级压比＜4，流量＜15m 3 /min）采用钢制滑片，摩擦及磨损较大，系统简单；
喷油（单级压比＜10，流量＜20m 3 /min）滑片采用酚醛树脂、合金铸铁，铝合金；
无油（单级压比＜2.5，流量＜10m 3 /min）滑片采用石墨、有机合成材料等自润滑材料。
滑片压缩机多为单级或两级，三级以上的很少见，设计转速通常为300～3000r/min。
作制冷压缩机容积流量通常在 1m 3 /min以下，一般作为喷油空气压缩机压比＜10，流量＜20m 3 /min。干式无油滑片一般流量＜10m 3 /min。
（1）空气压缩机 滑片式空气压缩机具有较高的可靠性、噪声小、运行成本低等优点，在中、小排量动力用空气压缩机中有所应用。滑片式空气压缩机系统由主机、控制系统、驱动机、油循环系统（喷油）、冷却系统等构成，通常采用模组化嵌入技术，主机集成度较高，整体结构紧凑。
c（2）汽车空调压缩机 汽车空调用滑片压缩机有2～4个滑片的单工作腔压缩机以及4～5个滑片的双工作腔压缩机。