迷宫压缩机

迷宫压缩机电子样本吸入压力：0~4.5 Mpa 排气压力：~20.0 Mpa 轴功率：~2000 KW级数：1~4级列数：1~4列迷宫压缩机广泛应用于石油化工、炼油、化工、化肥、煤制气、天然气、军事、烟草、制药、农药、冶金、啤酒饮料、生物工程等领域各种气体的压缩与输送。

如：氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、氢气、氯化氢气体、空气、氯气、氩、氨气、氯甲烷、乙烯、丙烯、甲烷、乙烷、乙二醇、四氟乙烯、全氟丙烯、偏氟丙烯、天然气及各种尾气、排放气等。

迷宫压缩机——可靠、经济、安全●可靠：迷宫压缩机采用了非接触式迷宫密封，不仅排气无油，而且压缩机气缸内不产生任何粉尘磨屑，同时对压缩介质中混入的杂质颗粒不敏感，在易燃、易爆、有毒气体、特种气体、贵重气体及氧气装置中，或在超高温或在超低温工况及压缩决对干燥气体（如氮气）时使用更具有极高的安全可靠性，且很可能是唯一的选择。

●经济：迷宫压缩机没有活塞环和支承环磨损现象，维修费用低，开工率高，只有极少的个别部件要求特别维护，且凡要特别维护的部件都易于拆卸；立式结构占地面积小；迷宫活塞即可逾越费金属材料活塞环允许的最高工作温度安全运行；无疑提高了经济效益。

●安全：迷宫迷宫压缩机通过气流的所有部件用金属制成，设计尽可能简单，在压缩范围内无机械摩擦产生，在压缩易燃、易爆、有毒气体及对环境有危害的气体时还可采用全封闭式气密曲轴箱结构，保证压缩机的安全性。

答：活塞与气缸之间采用迷宫密封形式的压缩机称为迷宫式压缩机，在制氧装置中通常亦用来压缩氧气。

迷宫式压缩机的活塞外表面上开有一系列环槽，如图89所示。

活塞上的环槽和气缸工作表面形成一系列迷宫小室，从而可以依靠气体的节流有效地防止气体的泄漏，达到密封的目的。

迷宫式压缩机的特点是：1)不装活塞环，气缸与活塞之间不接触，从而可在没有任何润滑条件下工作；2)加工和安装质量要求很高。

为了保证气缸与活塞的间隙均匀，通常只有采用立式带十字头的结构形式，才能得以保障。

另外对机器的刚性要求也比一般活塞式压缩机高。

迷宫式密封的结构特点迷宫密封是离心式压缩机级间和轴端最基本的密封形式，根据结构特点的不同，可分为平滑式、曲折式、阶梯式及蜂窝式等四种类型。

一、平滑式迷宫密封平滑式迷宫密封有整体和镶片两种结构，它结构简单，便于制造，但密封效果较差。

二、曲折式迷宫密封曲折式迷宫密封也分整体和镶片两种结构，这种迷宫密封的结构特点，是密封齿的伸出高度不一样，而且高低齿相间排列，与之相配的轴表面，是特制的凹凸沟槽，这种高低齿与凹凸槽相配合的结构，使平滑的密封间隙变成了曲折式，因此，增加了流动阻力，提高了密封效能。

但只能用在有水平剖分面的缸体或隔板中，并且密封体也要作成水平剖分型。

三、阶梯式迷宫密封阶梯式迷宫密封从结构上分析它类似于平滑式迷宫密封，而密封效果却与曲折式迷宫密封近似，常用于叶轮盖板和平衡盘处。

四、蜂窝式迷宫密封蜂窝式迷宫密封的密封齿片焊成蜂窝状，以形成复杂形状的膨胀室，它的密封性能优于一般密封形式，适用于压力差较大的场合，如离心式压缩机的平衡盘密封。

蜂窝式迷宫密封制造工艺复杂，密封片强度高，密封效果较好。

神奇的迷宫迷宫压缩机属无接触环式无油润滑压缩机，它是依靠活塞表面和气缸镜面上的迷宫槽来保持密封的。

与接触环式无油润滑压缩机相比，不存在活塞环、导向环、密封环的碎屑对被压缩气体的影响，因此所获得的压缩气体绝对纯净。

1935年瑞士苏尔寿希克哈公司（Sulzer Burckhardt）开发了世界上第一台迷宫压缩机，至1995年60年间共生产3000余台各类型迷宫压缩机（其中氧气压缩机800余台），是目前迷宫压缩机生产量最大的企业。

迷宫压缩机最早是从苏联往复压缩机泰斗M.И.弗伦凯尔教授权威著作《活塞式压缩机》（ПоршневыЕ КомпрЕссоры）得到启示的。

该书60版第625页[1]展示迷宫压缩机的结构示意图及有关迷宫的特性图，见图1：迷宫特性及结构示意图。

近半个多世纪科技发展很快，迷宫结构也今非昔比，现举例说明迷宫压缩机最关键的迷宫结构，见图2。

ZW-18/4聚丙烯尾气迷宫压缩机主要技术参数V1：排气量18m3/min，进气压力0.01MPa，一级排气压力0.105MPa，二级排气压力0.4MPa，轴功率98kW（空气），丙烯的是86kW，电机功率132kW，缸径I：Ф 400mm，缸径II：Ф 280mm，活塞行程140mm，转速740r/min，其迷宫槽的结构尺寸如图3所示。

通过活塞在气缸内作往复运动来压缩和输送气体的往复压缩机。

往复活塞压缩机是各类压缩机中发展最早的一种，公元前1500年中国发明的木风箱为往复活塞压缩机的雏型。

18世纪末，英国制成第一台工业用往复活塞空气压缩机。

20世纪30年代开始出现迷宫压缩机，随后又出现各种无油润滑压缩机和隔膜压缩机。

50年代出现的对动型结构使大型往复活塞压缩机的尺寸大为减小，并且实现了单机多用。

分类往复活塞压缩机有多种分类方法。

①按传动方式分为轴驱动和非轴驱动两类轴驱动的往复活塞压缩机按轴的结构不同又区分为曲轴驱动和非曲轴驱动两种。

在曲轴驱动的一类中，一种是无十字头的往复活塞压缩机(图1[无十字头往复活塞压缩机结构示意图]),曲轴转动时通过连杆直接带动活塞在气缸内作往复运动;另一种是有十字头的往复活塞压缩机,连杆通过十字头带动活塞作往复运动。

图 2 [转盘驱动往复活塞压缩机结构示意图]为非曲轴驱动的往复活塞压缩机，转盘的转动带动活塞在气缸内作往复运动。

非轴驱动的往复活塞压缩机通常指自由活塞压缩机和电磁驱动活塞压缩机（图3 [电磁驱动往复活塞压缩机结构示意图]）。

电磁驱动是由直线电动机的转子在磁力作用下直接带动活塞在气缸内作往复运动，从而实现对气体的压缩。

②按活塞在气缸内的作用方式分为单作用双作用和级差式。

③按气体在气缸内受到压缩的方式,分为单级压缩和多级压缩。

④按气缸是否用油润滑,区分为油润滑和无油润滑两种。

⑤按气缸的布置方式区分有立式结构(气缸垂直布置)和卧式结构（气缸水平布置）两种。

在卧式结构中,气缸水平布置在曲轴两侧，相对两列同时作相向或相背运动的结构称对动型压缩机（图 4 [对动型压缩机]）；气缸虽水平布置在曲轴两侧，但相对两列作同向运动或非相向运动的结构称对置型；气缸中心线之间有某一夹角的称角度式压缩机。

（见彩图[轴流压缩机结构图]）基本结构和工作原理在各种往复活塞压缩机中，最典型、应用最广的是各种曲轴驱动往复活塞压缩机。

图5[单作用无十字头往复活塞空气压缩机示意图]为单作用无十字头的往复活塞空气压缩机。

旋转的曲轴通过连杆带动活塞沿气缸内壁面作往复直线运动。

当活塞向下运动时，包含在活塞端面与气缸之间的工作容积增大而形成真空，这时经过空气滤清器的空气推开吸气阀而被吸进气缸。

当活塞作反向行程运动时,吸气阀关闭,封闭在气缸内的气体受到压缩，且随着容积的减小而压力不断提高。

当压缩气体的压力达到略高于排气管内空气压力和排气阀弹簧的阻力时，气体即推开排气阀而进入排气管。

用来控制气体吸入和排出气缸的部件称气阀，它在压力差和弹簧力的作用下自行启闭，故称自动作用阀。

图6[环状气阀的组成]为最常用的气阀结构由于结构上的原因,在排气终了时气缸内还有部分空气残留,气缸中容纳残余空气的空间称余隙容积。

活塞向下运动初期，余隙容积的空气在气缸内膨胀，直到气缸内的压力略低于吸气管内的空气压力，吸气阀开启，气缸从吸气管内吸进新鲜空气。

气缸内进行的吸气、压缩、排气和膨胀4个过程组成一个循环。

如果用气缸的空气压力作为纵坐标，用气缸容积V作为横坐标,则气缸内所进行的循环用气缸指示图来描述（图7[气缸指示图]）,其中曲线4-1表示吸气过程，1-2为压缩过程，2-3为排气过程，3-4为膨胀过程。

由过程曲线1-2-3-4-1所包围的面积表示循环指示功，即在一个循环中用于压缩空气和克服阻力所需要消耗的动力。

空气在气缸内受到压缩时，空气和气缸的温度不断提高。

为了保持气缸内润滑和摩擦件工作的正常，在气缸外层设有通水或空气的冷却设施(水套或散热片)，以防止空气压缩终了时温度超过允许值。

从大气吸气的单级压缩机的最终压力：微型压缩机（排气量为0.1～1.0米(／分）以0.6～0.8兆帕为宜;小型压缩机（排气量为1～10米(／分）以0.5～0.7兆帕为宜；中、大型压缩机(排气量在10米(／分以上)以0.2～0.4兆帕为宜。

更高的压力须采用多级压缩,每级压力比（排气压力与吸气压力之比）为2～4。

多级压缩是通过一系列带级间冷却的压缩。

在第一级气缸内压缩后排出的气体，通过第一级间冷却器，冷却后引入第二级气缸的吸气侧。

在第二级气缸压缩后排出的气体，再通过第二级间冷却器,冷却后引入第三级的气缸的吸气侧,依此类推（图8[多级压缩流程图]）压缩后的气体通过级间冷却，既能降低排气温度，又可节省压缩功。

经过多级压缩的气体压力可以超过100兆帕。

排气压力超过100兆帕的压缩机称为超高压压缩机。

为了保持排气管中的压力不变，压缩机的排气量应能根据用气量的变化而自行调节。

调节的方法有定时停转、改变转速、截断吸气管、顶开吸气阀和连通辅助容积等。

为了防止气缸内的气体向外泄漏，活塞上设置金属的或非金属的起密封作用的活塞环。

采用活塞环时，气缸内必须用油润滑，防止过大的摩擦、磨损、泄漏和过高的排气温度。

在需要不含油的压缩气体或气体不能与油相接触的场合，采用无油润滑压缩机。

第一类无油润滑压缩机采用耐磨性好的材料活塞环和填料。

这种材料具有自润滑性，在工作时无需用油润滑。

自润滑材料可取石墨产品、浸渍巴氏合金（见滑动轴承材料）、铝青铜、银或人造树脂等；也可取聚四氟乙烯，填充玻璃纤维、石墨、陶瓷材料、青铜和二硫化钼等材料，这些都是应用最广泛的自润滑材料。

第二类无油润滑压缩机是利用曲折（迷宫）的原理，在活塞圆周表面上（有时还在活塞圆周表面对应的气缸表面上）制成一系列串联的阻流通道，以阻止气缸内的气体沿活塞与气缸间的间隙向外泄漏。

这类无油润滑压缩机称为迷宫压缩机。

第三类无油润滑压缩机是隔膜压缩机。

参考书目活塞式压缩机设计编写组编：《活塞式压缩机设计》，机械工业出版社，北京，1981。