Мембранныя кампрэсары шырока выкарыстоўваюцца ў сцісканні газу, хімічнай вытворчасці і спецыяльнай апрацоўцы газаў дзякуючы сваім перавагам, такім як адсутнасць уцечак, высокая ступень сціску і чысціня. Металічнае ўшчыльняльнае кольца ў яго асноўнай канструкцыі з'яўляецца ключавым кампанентам для забеспячэння эфектыўнай герметызацыі паміж цыліндрам і дыяфрагмай, што непасрэдна звязана з эфектыўнасцю працы, тэрмінам службы і бяспекай абсталявання. У гэтым артыкуле аналізуюцца асноўныя патрабаванні да цыліндра дыяфрагмавага кампрэсара да металічных ушчыльняльных кольцаў з тэхнічнага пункту гледжання.
1. Высокая эфектыўнасць герметызацыі
Ва ўмовах высокага ціску (да 30 МПа і больш) і частых зваротна-паступальных рухаў металічнае ўшчыльняльнае кольца павінна забяспечваць нулявую ўцечку як пры статычнай, так і пры дынамічнай герметызацыі.
Статычнае ўшчыльненне: калі кампрэсар спынены або працуе стабільна, ушчыльняльнае кольца павінна шчыльна прылягаць да паверхні цыліндру і дыяфрагмы, каб прадухіліць мікраўцечку газу.
Дынамічнае ўшчыльненне: пры высокачастотных вібрацыях дыяфрагмы (звычайна 200-1000 разоў у хвіліну) ушчыльняльнае кольца павінна падтрымліваць раўнамерны ціск на кантактную паверхню, каб пазбегнуць пашкоджання герметычнасці з-за вібрацыі.
Тэхнічны ключ: Ушчыльняльнае кольца павінна кампенсаваць мікрадэфармацыю за кошт гафрыравання або пругкай канструкцыі, а шурпатасць паверхні павінна кантралявацца ў межах Ra ≤ 0,8 мкм.
2. Устойлівасць да ціску і тэмпературы ў экстрэмальных умовах працы
Мембранныя кампрэсары часта працуюць пры высокіх тэмпературах (ад -50℃ да 300℃) і высокім ціску, што прад'яўляе строгія патрабаванні да матэрыялу і канструкцыі металічных ушчыльняльных кольцаў.
Устойлівасць да ціску: пры ўздзеянні высокага ціску ўшчыльняльнае кольца павінна мець высокую мяжу цякучасці (звычайна ≥800 МПа), каб пазбегнуць пластычнай дэфармацыі і разбурэння ўшчыльнення.
Тэмпературная ўстойлівасць: ён павінен вытрымліваць цыклічныя нагрэвы і халодныя цыклы, а таксама ўстойлівасць матэрыялу да акіслення (напрыклад, стабільнасць аксіднага пласта нікелевых сплаваў) і нізкатэмпературная далікатнасць (напрыклад, нізкатэмпературная глейкасць тытанавых сплаваў) пры высокай тэмпературы павінны адпавядаць патрабаванням.
Рашэнне: Выкарыстоўвайце шматслаёвую кампазітную структуру (напрыклад, метал + эластамер) або градыентную канструкцыю матэрыялаў для балансавання ўстойлівасці да ціску і тэмпературнай адаптацыі.
3. Устойлівасць да карозіі і хімічная стабільнасць
У хімічных або спецыяльных газавых асяроддзях (напрыклад, хлор, вадарод, кіслае асяроддзе) ўшчыльняльнае кольца павінна быць супраціўляльным эрозіі пад уздзеяннем агрэсіўных асяроддзяў.
Выбар матэрыялу: пераважней выкарыстоўваць сталь Hastelloy C276, монель або павярхоўнае пакрыццё (напрыклад, кампазітнае пакрыццё з ПТФЭ).
Доўгатэрміновая стабільнасць: каразійную стойкасць неабходна праверыць з дапамогай выпрабаванняў у саляным тумане (ASTM B117) і выпрабаванняў апусканнем у кіслы газ (напрыклад, мадэляванне асяроддзя H2S).
4. Дынамічны баланс пругкасці і калянасці
Ушчыльняльнае кольца павінна забяспечваць надзейную герметызацыю ў дыяпазоне пругкай дэфармацыі і мець дастатковую калянасць, каб супрацьстаяць экструзіі пад высокім ціскам.
Кантроль модуля пругкасці: рэгуляванне модуля пругкасці (тыповае значэнне: 100-200 ГПа) шляхам аптымізацыі суадносін матэрыялаў (напрыклад, дадання элементаў берылію і малібдэна) або структурнай канструкцыі (напрыклад, V-вобразнае гафрыраванне).
Трываласць на стомленасць: павінна адпавядаць патрабаванням трываласці на стомленасць пры цыклічных нагрузках 10^7, каб пазбегнуць расколін, выкліканых паўторнай дэфармацыяй.
5. Дакладная апрацоўка і адаптыўнасць
Металічнае ўшчыльняльнае кольца павінна дасягнуць высокай дакладнасці супадзення з цыліндрам і дыяфрагмай, і кантроль дапушчальнасці непасрэдна ўплывае на эфект герметызацыі.
Дакладнасць памераў: дапушчальнае адхіленне дыяметра павінна кантралявацца ў межах ±0,02 мм, а дапушчальнае адхіленне формы і становішча (напрыклад, круглявасць і плоскасць) павінна быць ≤0,01 мм.
Апрацоўка паверхні: выкарыстоўвайце паліроўку або хімічнае пакрыццё, каб знізіць каэфіцыент трэння (≤0,1) і паменшыць знос.
VI. Доўгі тэрмін службы і надзейнасць
Паломка ўшчыльняльнага кольца з'яўляецца адной з асноўных прычын паломкі дыяфрагмавага кампрэсара, і тэрмін яго службы павінен адпавядаць цыклу капітальнага рамонту абсталявання (звычайна ≥8000 гадзін).
Зносаўстойлівасць: цвёрдасць паверхні павінна дасягаць HRC 40-50, якую можна палепшыць шляхам азотавання або пакрыцця карбідам вальфраму.
Рамонтапрыдатнасць: Распрацуйце модульную структуру для хуткай замены і скарачэння выдаткаў на прастой.
Выснова
Характарыстыкі металічнага ўшчыльняльнага кольца непасрэдна вызначаюць эфектыўнасць герметызацыі і надзейнасць працы дыяфрагмавага кампрэсара. У будучыні, з распрацоўкай новых матэрыялаў (такіх як металічнае шкло, сплавы адытыўнай вытворчасці) і інтэлектуальных тэхналогій маніторынгу (напрыклад, убудаваныя датчыкі напружання), ушчыльняльнае кольца будзе развівацца ў бок большай адаптацыі да ўмоў працы, больш працяглага тэрміну службы і інтэлектуальнасці. Для канструктараў патрабуецца комплексная аптымізацыя з розных бакоў, уключаючы матэрыялы, канструкцыі і працэсы, каб задаволіць усё больш жорсткія прамысловыя патрабаванні да дыяфрагмавых кампрэсараў.
Час публікацыі: 26 лютага 2025 г.