離心空壓機主要由轉子和定子兩大部分組成。轉子包括葉輪和軸。葉輪上有葉片，此外還有平衡盤和軸封的一部分。定子的主體是機殼(氣缸)，定子上還安排有擴壓器、彎道、回流器、迸氣管、排氣管及部分軸封等。離心壓縮機的工作原理為，當葉輪高速旋轉時，氣體隨著旋轉，在離心力作用下，氣體被甩到后面的擴壓器中去，而在葉輪處形成真空地帶，這時外界的新鮮氣體進入葉輪。葉輪不斷旋轉，氣體不斷地吸入并甩出，從而保持了氣體的連續流動。
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離心式空壓機依靠動能的變化來提高氣體的壓力。當帶葉片的轉子(即工作輪)轉動時，葉片帶動氣體轉動，把功傳遞給氣體，使氣體獲得動能。進入定子部分后，因定子的擴壓作用速度能量壓頭轉換成所需的壓力，速度降低，壓力升高，同時利用定子部分的導向作用進入下一級葉輪繼續升壓，最后由蝸殼排出。對于每一臺壓縮機，為了達到設計需要壓力，每臺壓縮機都設有不同數量的級數和段數，甚至有幾個缸體組成。
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