淺析迷宮活塞壓縮機(jī)的應(yīng)用前景

郭向東 楊琛

摘 要：迷宮壓縮機(jī)是指活塞與氣缸壁、活塞桿與填料之間采用非接觸式迷宮密封技術(shù)的一種新型壓縮機(jī)。迷宮式活塞壓縮機(jī)的密封結(jié)構(gòu)為非接觸式，活塞及填料函均依靠迷宮進(jìn)行密封，這樣不僅可保證排出的氣體不帶潤(rùn)滑油，而且不產(chǎn)生磨屑粉塵，同時(shí)也不會(huì)因氣體中含有固體顆粒而影響它的密封性能及使用可靠性。安全、經(jīng)濟(jì)、可靠是壓縮機(jī)等動(dòng)力設(shè)備的必要條件，迷宮壓縮機(jī)作為一種新型的活塞式壓縮機(jī)便很好的具備了這些條件。本文從迷宮壓縮機(jī)的密封原理入手，重點(diǎn)介紹了它的一些特點(diǎn)、發(fā)展?fàn)顩r、前景。

關(guān)鍵詞：迷宮;密封;活塞壓縮機(jī)

1.迷宮壓縮機(jī)簡(jiǎn)述

迷宮壓縮機(jī)最大的特點(diǎn)在于其優(yōu)異的無(wú)潤(rùn)滑、非接觸、迷宮式的密封系統(tǒng)。迷宮壓縮機(jī)不象一般意義上的活塞式壓縮機(jī)，依靠活塞環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部壓力密封，依靠接觸式填料密封環(huán)實(shí)現(xiàn)外部密封。他的密封元件和配件之間留有的極小的間隙是和其它活塞壓縮機(jī)采用塑料密封環(huán)接觸密封的本質(zhì)區(qū)別。

2.迷宮壓縮機(jī)的密封原理

迷宮活塞壓縮機(jī)的迷宮密封系統(tǒng)（活塞與氣缸間、填料與活塞桿間鋸齒型槽的采用）如圖1、圖2所示，包括許多順序排列的節(jié)流點(diǎn)和容積室，每個(gè)節(jié)流點(diǎn)作為一個(gè)微孔起作用，壓能在這里轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，而容積室又降低了氣體的速度，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能和渦流能。節(jié)流點(diǎn)和容積室在密封范圍內(nèi)的重復(fù)應(yīng)用降低了沿活塞和活塞桿填料函蓋方向的壓力，因而達(dá)到了密封的效果。

大量的節(jié)流點(diǎn)在活塞和活塞桿的周圍提供密封效果，而沒有采用接觸的密封面。

3.迷宮壓縮機(jī)的特點(diǎn)

3.1獨(dú)特的密封方式，密封系統(tǒng)無(wú)需滑動(dòng)接觸，在壓縮范圍內(nèi)無(wú)機(jī)械摩擦產(chǎn)生。迷宮活塞壓縮機(jī)采用的是無(wú)潤(rùn)滑非接觸式的迷宮密封結(jié)構(gòu)，活塞與氣缸間、填料與活塞桿間留有極小的間隙，氣缸不需要油潤(rùn)滑，故壓縮氣體中無(wú)任何污染，排出的氣體中無(wú)油亦無(wú)塵。同時(shí)迷宮壓縮機(jī)對(duì)壓縮介質(zhì)中混入的細(xì)小雜質(zhì)顆粒不敏感，比如一些聚合產(chǎn)品和催化劑粉末就不會(huì)使迷宮密封系統(tǒng)的性能和可靠性降低，特別是在易燃易爆有毒的氣體裝置中，或高溫、低溫工況下使用時(shí)更突顯它優(yōu)異的安全可靠性。所以說(shuō)迷宮壓縮機(jī)密封元件和配件間極端小的間隙是其特別耐用、可靠和有效的關(guān)鍵。

3.2沒有采用容易受氣載顆粒迅速磨損的塑料密封環(huán)材料，無(wú)活塞環(huán)、導(dǎo)向環(huán)等易損件，沒有因連續(xù)摩擦而引起活塞和活塞桿上的密封環(huán)磨損現(xiàn)象。由于活塞運(yùn)動(dòng)過(guò)程是一個(gè)無(wú)磨損的過(guò)程，所以迷宮壓縮機(jī)能保證安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期可靠運(yùn)行，維修費(fèi)用比其它任何無(wú)油潤(rùn)滑密封系統(tǒng)都低，并且開工率高，僅有極少的幾個(gè)部件要求特別維護(hù)，而需要特別維護(hù)的零部件一般都易于拆卸。

3.3運(yùn)行溫度范圍很廣。由于迷宮活塞壓縮機(jī)特殊的密封形式，沒有使用傳統(tǒng)的塑料密封環(huán)材料， 通過(guò)氣流的所有部件都用金屬材料制成，所以它既可以在塑料密封環(huán)材料不允許的高溫下安全運(yùn)行，也可以在高于潤(rùn)滑油閃點(diǎn)的溫度下正常工作，又由于迷宮活塞壓縮機(jī)在原材料選用方面相當(dāng)嚴(yán)格，它還可以在低于普通金屬材料為防冷脆而限定的最低工作溫度下正常工作。據(jù)瑞士.蘇爾壽布克哈德工程公司介紹，他們制造的迷宮活塞壓縮機(jī)最低使用溫度可達(dá)零下160℃，最高可達(dá)零上270℃或更高。

3.4活塞桿導(dǎo)向定心極為嚴(yán)格，加工制造精度極高。 活塞和活塞桿受十字頭和浸在潤(rùn)滑油曲柄箱的導(dǎo)向軸承的導(dǎo)向，這兩種導(dǎo)向元件由金屬制成，采用濺式油潤(rùn)滑，這樣即保證了迷宮活塞精確的直線操作，又使活塞和活塞桿導(dǎo)向系統(tǒng)的壽命很長(zhǎng)。活塞桿導(dǎo)向軸承還具有可更換的軸襯，裝有刮油器，真正達(dá)到了油與隔離段、活塞桿填料蓋區(qū)域、氣缸部分的完全隔離。

4.狀況

迷宮壓縮機(jī)是目前活塞壓縮機(jī)種類中技術(shù)含量最高的環(huán)保型產(chǎn)品，制造技術(shù)難度很大，原材料選用相當(dāng)嚴(yán)格，機(jī)加工與裝配精度要求特別高，價(jià)格昂貴，長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)沒有能力生產(chǎn)，我國(guó)化工企業(yè)裝置使用的大型迷宮壓縮機(jī)完全依賴進(jìn)口，由此我們付出了很大的代價(jià)，耗費(fèi)了大量的外匯資金。為了填補(bǔ)國(guó)內(nèi)技術(shù)空白，打破美國(guó)、日本、瑞士等國(guó)的技術(shù)制造壟斷和國(guó)外產(chǎn)品高價(jià)壟斷石化市場(chǎng)的局面，無(wú)錫壓縮機(jī)股份有限公司與天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院聯(lián)手成功開發(fā)了國(guó)內(nèi)首臺(tái)二級(jí)壓縮三列整體撬裝式迷宮壓縮機(jī)，隨后又開發(fā)出了一系列的產(chǎn)品，為今后特大型迷宮壓縮機(jī)的研制開發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5.前景分析

距離世界上第一臺(tái)交付企業(yè)使用的迷宮壓縮機(jī)（瑞士.蘇爾壽）問世已有76年的歷史，在歷史的發(fā)展進(jìn)程中迷宮壓縮機(jī)得到了很大的發(fā)展與改進(jìn)，但其基本形式一直保持沒變。迷宮壓縮機(jī)是活塞壓縮機(jī)種類中技術(shù)含量最高的環(huán)保型產(chǎn)品，并且迷宮壓縮機(jī)在可靠性、經(jīng)濟(jì)性和安全性方面有著其它類型壓縮機(jī)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，還具有無(wú)油、無(wú)磨損、密封性強(qiáng)、輸出氣體介質(zhì)純凈等特點(diǎn)。因其能安全可靠長(zhǎng)周期運(yùn)行、維修量少、運(yùn)行成本較低，除適合應(yīng)用于對(duì)污染控制嚴(yán)格、安全性要求高的石化企業(yè)外，在空分制氧、食品、醫(yī)藥、水泥、儀表及原子能等許多工業(yè)領(lǐng)域都具廣闊的應(yīng)用前景與推廣價(jià)值。相信，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，環(huán)保、安全意識(shí)的逐步提高，金屬材料冶煉、加工技術(shù)的日臻成熟，壓縮機(jī)制造技術(shù)的進(jìn)步與完善，國(guó)產(chǎn)迷宮活塞式壓縮機(jī)將會(huì)更廣泛地應(yīng)用在化工裝置中。

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作者簡(jiǎn)介：

郭向東（1975.11-），男，漢族，山東棗莊滕州人，本科，化工工藝工程師，主任助理，研究方向：化工生產(chǎn)，1997年參加工作以來(lái)一直從事化工生產(chǎn)方面的工作。