Compresoarele cu diafragmă sunt utilizate pe scară largă în compresia gazelor, producția de substanțe chimice și prelucrarea gazelor speciale datorită avantajelor lor de a nu prezenta scurgeri, a raportului de compresie ridicat și a curățeniei. Inelul de etanșare metalic din structura sa centrală este o componentă cheie pentru a asigura o etanșare eficientă între cilindru și diafragmă, ceea ce este direct legat de eficiența de funcționare, durata de viață și siguranța echipamentului. Acest articol analizează cerințele de bază ale cilindrului compresorului cu diafragmă pentru inelele de etanșare metalice dintr-o perspectivă tehnică.
1. Performanță ridicată de etanșare
În condiții de presiune ridicată (până la 30 MPa sau mai mult) și mișcare alternativă frecventă, inelul de etanșare metalic trebuie să realizeze o etanșare statică și dinamică fără scurgeri.
Etanșare statică: Când compresorul este oprit sau în funcțiune stabilă, inelul de etanșare trebuie să se potrivească strâns cu suprafața cilindrului și a diafragmei pentru a preveni micro-scurgerile de gaz.
Etanșare dinamică: În cazul vibrațiilor de înaltă frecvență ale diafragmei (de obicei 200-1000 de ori/minut), inelul de etanșare trebuie să mențină o presiune uniformă pe suprafața de contact pentru a evita defectarea etanșării din cauza vibrațiilor.
Cheie tehnică: Inelul de etanșare trebuie să compenseze microdeformarea prin ondulare sau prin design structural elastic, iar rugozitatea suprafeței trebuie controlată în limita a Ra≤0,8 μm.
2. Rezistență la presiune și rezistență la temperatură în condiții extreme de lucru
Compresoarele cu diafragmă se confruntă adesea cu condiții de lucru combinate de temperaturi ridicate (-50℃ până la 300℃) și presiune ridicată, ceea ce impune cerințe stricte privind materialul și structura inelelor de etanșare metalice.
Rezistență la presiune: Sub impact de presiune ridicată, inelul de etanșare trebuie să aibă o rezistență la curgere ridicată (de obicei ≥800 MPa) pentru a evita deformarea plastică și deteriorarea etanșării.
Rezistența la temperatură: Trebuie să reziste la șocuri ciclice la cald și la rece, iar rezistența la oxidare a materialului (cum ar fi stabilitatea stratului de oxid al aliajelor pe bază de nichel) și fragilitatea la temperatură scăzută (cum ar fi tenacitatea la temperatură scăzută a aliajelor de titan) la temperatură ridicată trebuie să îndeplinească cerințele.
Soluție: Utilizați o structură compozită multistrat (cum ar fi metal + elastomer) sau un design cu materiale în gradient pentru a echilibra rezistența la presiune și adaptabilitatea la temperatură.
3. Rezistența la coroziune și stabilitatea chimică
În scenariile cu substanțe chimice sau gaze speciale (cum ar fi clor, hidrogen, mediu acid), inelul de etanșare trebuie să reziste eroziunii cauzate de medii corozive.
Alegerea materialului: Se preferă Hastelloy C276, Monel sau un strat de acoperire superficială (cum ar fi un strat compozit PTFE).
Stabilitate pe termen lung: Rezistența la coroziune trebuie verificată prin testul de pulverizare cu sare (ASTM B117) și testul de imersie în gaz acid (cum ar fi simularea mediului cu H2S).
4. Echilibrul dinamic al elasticității și rigidității
Inelul de etanșare trebuie să realizeze o etanșare fiabilă în intervalul de deformare elastică și să aibă o rigiditate suficientă pentru a rezista la extrudare la înaltă presiune.
Controlul modulului de elasticitate: Ajustați modulul de elasticitate (valoare tipică: 100-200 GPa) prin optimizarea raportului dintre materiale (cum ar fi adăugarea de elemente de beriliu și molibden) sau prin designul structural (cum ar fi ondularea în formă de V).
Durata de viață la oboseală: Trebuie să îndeplinească cerințele de rezistență la oboseală sub sarcini ciclice de 10^7 pentru a evita fisurile cauzate de deformări repetate.
5. Prelucrare de precizie și adaptabilitate
Inelul de etanșare metalic trebuie să realizeze o potrivire de înaltă precizie cu cilindrul și diafragma, iar controlul toleranței afectează direct efectul de etanșare.
Precizie dimensională: Toleranța diametrului trebuie controlată în limita a ±0,02 mm, iar toleranța de formă și poziție (cum ar fi rotunjimea și planeitatea) trebuie să fie ≤0,01 mm.
Tratament de suprafață: Se utilizează lustruire sau placare chimică pentru a reduce coeficientul de frecare (≤0,1) și a reduce uzura.
VI. Durată lungă de viață și fiabilitate
Defectarea inelului de etanșare este unul dintre principalele moduri de defectare a compresorului cu diafragmă, iar durata sa de viață trebuie să corespundă ciclului de revizie generală al echipamentului (de obicei ≥8000 ore).
Rezistență la uzură: Duritatea suprafeței trebuie să atingă HRC 40-50, care poate fi îmbunătățită prin nitrurare sau acoperire cu carbură de tungsten.
Mentenabilitate: Proiectați o structură modulară pentru a permite înlocuirea rapidă și a reduce costurile de nefuncționare.
Concluzie
Performanța inelului de etanșare metalic determină direct eficiența etanșării și fiabilitatea operațională a compresorului cu diafragmă. În viitor, odată cu dezvoltarea de noi materiale (cum ar fi sticla metalică, aliajele de fabricație aditivă) și tehnologiile inteligente de monitorizare (cum ar fi senzorii de stres încorporați), inelul de etanșare va evolua către o adaptabilitate mai mare la condițiile de lucru, o durată de viață mai lungă și inteligență. Pentru proiectanți, este necesară o optimizare cuprinzătoare din mai multe dimensiuni, inclusiv materiale, structuri și procese, pentru a satisface cerințele industriale din ce în ce mai stricte ale compresoarelor cu diafragmă.
Data publicării: 26 februarie 2025