浅析迷宫活塞压缩机的应用前景

郭向东 杨琛

摘 要：迷宫压缩机是指活塞与气缸壁、活塞杆与填料之间采用非接触式迷宫密封技术的一种新型压缩机。迷宫式活塞压缩机的密封结构为非接触式，活塞及填料函均依靠迷宫进行密封，这样不仅可保证排出的气体不带润滑油，而且不产生磨屑粉尘，同时也不会因气体中含有固体颗粒而影响它的密封性能及使用可靠性。安全、经济、可靠是压缩机等动力设备的必要条件，迷宫压缩机作为一种新型的活塞式压缩机便很好的具备了这些条件。本文从迷宫压缩机的密封原理入手，重点介绍了它的一些特点、发展状况、前景。

关键词：迷宫;密封;活塞压缩机

1.迷宫压缩机简述

迷宫压缩机最大的特点在于其优异的无润滑、非接触、迷宫式的密封系统。迷宫压缩机不象一般意义上的活塞式压缩机，依靠活塞环来实现内部压力密封，依靠接触式填料密封环实现外部密封。他的密封元件和配件之间留有的极小的间隙是和其它活塞压缩机采用塑料密封环接触密封的本质区别。

2.迷宫压缩机的密封原理

迷宫活塞压缩机的迷宫密封系统（活塞与气缸间、填料与活塞杆间锯齿型槽的采用）如图1、图2所示，包括许多顺序排列的节流点和容积室，每个节流点作为一个微孔起作用，压能在这里转化为动能，而容积室又降低了气体的速度，将动能转化为热能和涡流能。节流点和容积室在密封范围内的重复应用降低了沿活塞和活塞杆填料函盖方向的压力，因而达到了密封的效果。

大量的节流点在活塞和活塞杆的周围提供密封效果，而没有采用接触的密封面。

3.迷宫压缩机的特点

3.1独特的密封方式，密封系统无需滑动接触，在压缩范围内无机械摩擦产生。迷宫活塞压缩机采用的是无润滑非接触式的迷宫密封结构，活塞与气缸间、填料与活塞杆间留有极小的间隙，气缸不需要油润滑，故压缩气体中无任何污染，排出的气体中无油亦无尘。同时迷宫压缩机对压缩介质中混入的细小杂质颗粒不敏感，比如一些聚合产品和催化剂粉末就不会使迷宫密封系统的性能和可靠性降低，特别是在易燃易爆有毒的气体装置中，或高温、低温工况下使用时更突显它优异的安全可靠性。所以说迷宫压缩机密封元件和配件间极端小的间隙是其特别耐用、可靠和有效的关键。

3.2没有采用容易受气载颗粒迅速磨损的塑料密封环材料，无活塞环、导向环等易损件，没有因连续摩擦而引起活塞和活塞杆上的密封环磨损现象。由于活塞运动过程是一个无磨损的过程，所以迷宫压缩机能保证安全、稳定、长周期可靠运行，维修费用比其它任何无油润滑密封系统都低，并且开工率高，仅有极少的几个部件要求特别维护，而需要特别维护的零部件一般都易于拆卸。

3.3运行温度范围很广。由于迷宫活塞压缩机特殊的密封形式，没有使用传统的塑料密封环材料， 通过气流的所有部件都用金属材料制成，所以它既可以在塑料密封环材料不允许的高溫下安全运行，也可以在高于润滑油闪点的温度下正常工作，又由于迷宫活塞压缩机在原材料选用方面相当严格，它还可以在低于普通金属材料为防冷脆而限定的最低工作温度下正常工作。据瑞士.苏尔寿布克哈德工程公司介绍，他们制造的迷宫活塞压缩机最低使用温度可达零下160℃，最高可达零上270℃或更高。

3.4活塞杆导向定心极为严格，加工制造精度极高。 活塞和活塞杆受十字头和浸在润滑油曲柄箱的导向轴承的导向，这两种导向元件由金属制成，采用溅式油润滑，这样即保证了迷宫活塞精确的直线操作，又使活塞和活塞杆导向系统的寿命很长。活塞杆导向轴承还具有可更换的轴衬，装有刮油器，真正达到了油与隔离段、活塞杆填料盖区域、气缸部分的完全隔离。

4.状况

迷宫压缩机是目前活塞压缩机种类中技术含量最高的环保型产品，制造技术难度很大，原材料选用相当严格，机加工与装配精度要求特别高，价格昂贵，长期以来国内没有能力生产，我国化工企业装置使用的大型迷宫压缩机完全依赖进口，由此我们付出了很大的代价，耗费了大量的外汇资金。为了填补国内技术空白，打破美国、日本、瑞士等国的技术制造垄断和国外产品高价垄断石化市场的局面，无锡压缩机股份有限公司与天华化工机械及自动化研究设计院联手成功开发了国内首台二级压缩三列整体撬装式迷宫压缩机，随后又开发出了一系列的产品，为今后特大型迷宫压缩机的研制开发打下了坚实的基础。

5.前景分析

距离世界上第一台交付企业使用的迷宫压缩机（瑞士.苏尔寿）问世已有76年的历史，在历史的发展进程中迷宫压缩机得到了很大的发展与改进，但其基本形式一直保持没变。迷宫压缩机是活塞压缩机种类中技术含量最高的环保型产品，并且迷宫压缩机在可靠性、经济性和安全性方面有着其它类型压缩机无法比拟的优点，还具有无油、无磨损、密封性强、输出气体介质纯净等特点。因其能安全可靠长周期运行、维修量少、运行成本较低，除适合应用于对污染控制严格、安全性要求高的石化企业外，在空分制氧、食品、医药、水泥、仪表及原子能等许多工业领域都具广阔的应用前景与推广价值。相信，随着我国经济的飞速发展，环保、安全意识的逐步提高，金属材料冶炼、加工技术的日臻成熟，压缩机制造技术的进步与完善，国产迷宫活塞式压缩机将会更广泛地应用在化工装置中。

参考文献：

[1] 张申，吕颢，赵问银. 迷宫压缩机密封原理及发展现状[J].气体分离，2018（01）：86-87.

[2]程军明，曾翔君，余小玲，冯全科. 迷宫活塞压缩机活塞组件精确导向技术研究（二）——精确电磁导向技术[J].压缩机技术，2015（06）：123-124.

[3]冯娇娇，胡波. 迷宫压缩机的优缺点及应用[J]. 科技资讯，2014（20）：153-154.

作者简介：

郭向东（1975.11-），男，汉族，山东枣庄滕州人，本科，化工工艺工程师，主任助理，研究方向：化工生产，1997年参加工作以来一直从事化工生产方面的工作。