浅谈往复式压缩机高压填料密封设计

【摘 要】 本文介绍了针对高压压缩机设计的一种填料密封结构，实现减轻填料密封环负担、减少密封环数量、缩小填料部件外形尺寸的目的。

【关键词】 往复压缩机 高压填料

往复式压缩机中填料的作用是防止气缸中的高压气体沿着活塞杆方向泄露，它是压缩机中最重要的零部件之一，也是压缩机最主要的外泄露途径之一。

最初的填料是用石棉浸有石墨的织物填充活塞杆与气缸座之间的间隙，它的名字也是由此而来。

随着科技的发展，填料经历了紧式（填料磨损后，需人工拧紧压板，使填料环再次贴紧活塞杆）和自紧式（填料环磨损后，能够自动贴紧补偿）两个阶段。

对于中低压压缩机来说，传统的填料结构根据密封压力的高低，通过增减填料密封环的数量来满足密封要求。然而对于高压压缩机来说，一味的增加密封环数量并不是解决泄露问题的最好方案。

增加填料环数量就意味着填料部件将会做的更长，然而一旦加长以后，随之而来的部件强度问题、机加精度带来的累积误差问题、装配质量问题将接踵而来。然而最重要的问题是由于填料是往复式压缩易损件之一，需要检查和更换的几率非常高，为了保证维护方便，加长的填料必须留出更大的拆装和检修空间，这将会造成整个机组外形尺寸都会加大的后果。很明显这是得不偿失的。因此需要设计出一种新的填料结构，要求能够满足高压工作介质密封的同时尺寸又不会太大。

如图1所示，这种新型高压密封结构原理是利用阻塞和节流组合作用来达到密封目的，同时还能很大程度上的缩小填料部件外形尺寸。

在高压填料新型密封结构中，每个填料主密封环组是由1个材料为填充聚四氟乙烯的三斜开口密封环，和1个材料为ZCuSn10Pb1三径向开口阻流环组合而成。并且在高压填料之前（高压侧）增加了一个浮动式迷宫槽形式节流密封环， 由于此环将接触高温工艺气，所以材质采用的是浸泽石墨，此种材料的线性膨胀系数低，使用温度范围广，可达到400℃，膨胀系数仅为8x10-6；节流环利用气体通过截面积不同的曲折迷宫间隙，使气体产生节流效应，这样气体每经过一个小室，就节流一次，压力就降低一次，能够大大的减轻填料密封环负担，实现减少密封环数量、缩小填料部件外形尺寸的目的。 在陕西兴化2D20-10/279-314型氮氢气循环压缩机中得填料采用了此结构，该机运行近三年以来，性能稳定，密封效果良好，填料环使用寿命长，得到了用户的肯定。

参考文献：

[1]郁永章，姜培正，孙嗣莹.压缩机工程手册.中国石化出版社， 2011.10.

[2]安定纲.往复式压缩机技术问答[M].中国石化出版社，2005.

[3]蔡仁良.过程装备密封技术[M].化学工业出版社，2002.

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