淺析迷宮活塞壓縮機的應用前景

郭向東 楊琛

摘 要：迷宮壓縮機是指活塞與氣缸壁、活塞桿與填料之間采用非接觸式迷宮密封技術的一種新型壓縮機。迷宮式活塞壓縮機的密封結構為非接觸式，活塞及填料函均依靠迷宮進行密封，這樣不僅可保證排出的氣體不帶潤滑油，而且不產生磨屑粉塵，同時也不會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、經濟、可靠是壓縮機等動力設備的必要條件，迷宮壓縮機作為一種新型的活塞式壓縮機便很好的具備了這些條件。本文從迷宮壓縮機的密封原理入手，重點介紹了它的一些特點、發展狀況、前景。

關鍵詞：迷宮;密封;活塞壓縮機

1.迷宮壓縮機簡述

迷宮壓縮機最大的特點在于其優異的無潤滑、非接觸、迷宮式的密封系統。迷宮壓縮機不象一般意義上的活塞式壓縮機，依靠活塞環來實現內部壓力密封，依靠接觸式填料密封環實現外部密封。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采用塑料密封環接觸密封的本質區別。

2.迷宮壓縮機的密封原理

迷宮活塞壓縮機的迷宮密封系統（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流點和容積室，每個節流點作為一個微孔起作用，壓能在這里轉化為動能，而容積室又降低了氣體的速度，將動能轉化為熱能和渦流能。節流點和容積室在密封范圍內的重復應用降低了沿活塞和活塞桿填料函蓋方向的壓力，因而達到了密封的效果。

大量的節流點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.迷宮壓縮機的特點

3.1獨特的密封方式，密封系統無需滑動接觸，在壓縮范圍內無機械摩擦產生。迷宮活塞壓縮機采用的是無潤滑非接觸式的迷宮密封結構，活塞與氣缸間、填料與活塞桿間留有極小的間隙，氣缸不需要油潤滑，故壓縮氣體中無任何污染，排出的氣體中無油亦無塵。同時迷宮壓縮機對壓縮介質中混入的細小雜質顆粒不敏感，比如一些聚合產品和催化劑粉末就不會使迷宮密封系統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、低溫工況下使用時更突顯它優異的安全可靠性。所以說迷宮壓縮機密封元件和配件間極端小的間隙是其特別耐用、可靠和有效的關鍵。

3.2沒有采用容易受氣載顆粒迅速磨損的塑料密封環材料，無活塞環、導向環等易損件，沒有因連續摩擦而引起活塞和活塞桿上的密封環磨損現象。由于活塞運動過程是一個無磨損的過程，所以迷宮壓縮機能保證安全、穩定、長周期可靠運行，維修費用比其它任何無油潤滑密封系統都低，并且開工率高，僅有極少的幾個部件要求特別維護，而需要特別維護的零部件一般都易于拆卸。

3.3運行溫度范圍很廣。由于迷宮活塞壓縮機特殊的密封形式，沒有使用傳統的塑料密封環材料， 通過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材料不允許的高溫下安全運行，也可以在高于潤滑油閃點的溫度下正常工作，又由于迷宮活塞壓縮機在原材料選用方面相當嚴格，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最低使用溫度可達零下160℃，最高可達零上270℃或更高。

3.4活塞桿導向定心極為嚴格，加工制造精度極高。 活塞和活塞桿受十字頭和浸在潤滑油曲柄箱的導向軸承的導向，這兩種導向元件由金屬制成，采用濺式油潤滑，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向系統的壽命很長?；钊麠U導向軸承還具有可更換的軸襯，裝有刮油器，真正達到了油與隔離段、活塞桿填料蓋區域、氣缸部分的完全隔離。

4.狀況

迷宮壓縮機是目前活塞壓縮機種類中技術含量最高的環保型產品，制造技術難度很大，原材料選用相當嚴格，機加工與裝配精度要求特別高，價格昂貴，長期以來國內沒有能力生產，我國化工企業裝置使用的大型迷宮壓縮機完全依賴進口，由此我們付出了很大的代價，耗費了大量的外匯資金。為了填補國內技術空白，打破美國、日本、瑞士等國的技術制造壟斷和國外產品高價壟斷石化市場的局面，無錫壓縮機股份有限公司與天華化工機械及自動化研究設計院聯手成功開發了國內首臺二級壓縮三列整體撬裝式迷宮壓縮機，隨后又開發出了一系列的產品，為今后特大型迷宮壓縮機的研制開發打下了堅實的基礎。

5.前景分析

距離世界上第一臺交付企業使用的迷宮壓縮機（瑞士.蘇爾壽）問世已有76年的歷史，在歷史的發展進程中迷宮壓縮機得到了很大的發展與改進，但其基本形式一直保持沒變。迷宮壓縮機是活塞壓縮機種類中技術含量最高的環保型產品，并且迷宮壓縮機在可靠性、經濟性和安全性方面有著其它類型壓縮機無法比擬的優點，還具有無油、無磨損、密封性強、輸出氣體介質純凈等特點。因其能安全可靠長周期運行、維修量少、運行成本較低，除適合應用于對污染控制嚴格、安全性要求高的石化企業外，在空分制氧、食品、醫藥、水泥、儀表及原子能等許多工業領域都具廣闊的應用前景與推廣價值。相信，隨著我國經濟的飛速發展，環保、安全意識的逐步提高，金屬材料冶煉、加工技術的日臻成熟，壓縮機制造技術的進步與完善，國產迷宮活塞式壓縮機將會更廣泛地應用在化工裝置中。

參考文獻：

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作者簡介：

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，1997年參加工作以來一直從事化工生產方面的工作。