【壓縮機(jī)網(wǎng)】活塞式壓縮機(jī)的無(wú)油潤(rùn)滑是指壓縮機(jī)氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑和填料的無(wú)油潤(rùn)滑。無(wú)油潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)是氣缸的活塞環(huán)、導(dǎo)向環(huán)以及填料密封元件，都是用自潤(rùn)滑材料制成，壓縮機(jī)工作時(shí)不需要向氣缸和填料函注油，節(jié)約潤(rùn)滑油。由于沒(méi)有潤(rùn)滑油進(jìn)入氣缸，壓縮氣體比較清潔。無(wú)油潤(rùn)滑最先使用的材料是石墨，通過(guò)與氣缸或活塞桿的磨合產(chǎn)生石墨潤(rùn)滑膜，潤(rùn)滑膜起潤(rùn)滑油膜的作用，摩擦系數(shù)小。但石墨材質(zhì)較脆，沒(méi)有良好的塑性，用石墨制造的填料密封元件，安裝和使用過(guò)程中容易碎裂，使用壽命不長(zhǎng)，很快就被聚四氟乙烯和填充聚四氟乙烯所取代。

　　通過(guò)在聚四氟乙烯中填充石墨粉、銅粉、二硫化鉬、碳纖維等，提高聚四氟乙烯的機(jī)械性能，使填充聚四氟乙烯廣范應(yīng)用于壓縮機(jī)的無(wú)油潤(rùn)滑密封元件的制造，如活塞環(huán)、導(dǎo)向環(huán)、填料密封環(huán)等。目前用碳纖維填充聚四氟乙烯制得的填充聚四氟乙烯CFRP，機(jī)械性能好，保持了聚四氟乙烯良好的自潤(rùn)滑性能，是壓縮機(jī)無(wú)油潤(rùn)滑活塞環(huán)、導(dǎo)向環(huán)、填料密封元件的常用材料。用粉末冶金的方法，在鋼件或者銅件的零件磨損面制作一層耐磨層，這個(gè)耐磨層的摩擦面也是密封元件工作的摩擦面，是自潤(rùn)滑材料，如銅基銅粉金屬塑料FH-1A、鐵基銅粉金塑復(fù)合材料FH-1B等，也是制作活塞環(huán)、導(dǎo)向環(huán)和高壓密封填料阻流環(huán)的良好材料?，F(xiàn)在大多數(shù)壓縮機(jī)填料都是無(wú)油潤(rùn)滑填料。

　　壓縮機(jī)填料的無(wú)油潤(rùn)滑，就是要在不往填料函注入潤(rùn)滑油的條件下，壓縮機(jī)填料不僅密封可靠，而且要有更長(zhǎng)的使用壽命，還要求刮油環(huán)的刮油效果要好，不允許潤(rùn)滑十字頭及其滑道的機(jī)械油從刮油環(huán)處隨活塞桿竄向氣缸座填料端而影響機(jī)器的清潔。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用經(jīng)驗(yàn)，用CFRP刮油環(huán)的刮油效果一般都是可靠的，需要重點(diǎn)解決的是填料函密封不漏和填料密封元件使用壽命更長(zhǎng)的問(wèn)題。

　　氣缸座與氣缸連接的一端是填料函的位置，與壓縮機(jī)中體連接的一端是刮油環(huán)的位置。壓縮機(jī)填料是指密封氣缸座和活塞桿間隙的組件，一般低壓段填料密封設(shè)置3至4組密封元件組件，中、高壓段填料密封設(shè)置5至8組密封元件組件?，F(xiàn)在使用的壓縮機(jī)填料多為平面填料，平面填料的密封元件都是自緊式的，密封環(huán)的外圓裝有箍緊彈簧，當(dāng)填料磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償。填料盒底座與氣缸座之間是靜密封，可用鋁墊、銅墊、10號(hào)鋼墊片、不銹鋼墊片、O型密封圈等來(lái)密封，具體選用何種墊片密封，要根據(jù)壓力、介質(zhì)和使用溫度來(lái)確定。

　　有的填料函組件在填料盒底座的內(nèi)圓設(shè)計(jì)有填料導(dǎo)向套，填料導(dǎo)向套與活塞桿用間隙配合，起活塞桿導(dǎo)向作用，但活塞、活塞桿、十字頭是連接在一起的往復(fù)運(yùn)動(dòng)組合件，活塞桿有活塞導(dǎo)向套和十字頭滑道的同時(shí)導(dǎo)向作用，填料導(dǎo)向套實(shí)際上不起導(dǎo)向作用，倒像是一個(gè)多余的摩擦件。已經(jīng)有填料導(dǎo)向套的填料函，檢修時(shí)用不著去更換導(dǎo)向套。填料盒與填料盒之間，有的采用加工精度很高的平面貼合進(jìn)行密封。如果填料盒之間相接觸的密封面加工精度不要求很高，則用O型密封圈來(lái)密封冷卻水通道的水，讓水不從填料組件中漏出來(lái)，也不讓氣體向冷卻水通道泄漏，同時(shí)不讓氣體通過(guò)填料盒之間的接觸面向外泄漏。

　　圖1是填料密封的裝配示意圖，填料盒底座與氣缸座之間用O型密封圈密封，填料盒底座與氣缸的密封面壓緊貼合，是通過(guò)填料函與氣缸連接螺栓來(lái)壓緊實(shí)現(xiàn)的，O型密封圈不會(huì)被壓力擠出O型圈槽，密封無(wú)泄漏。活塞桿與填料盒之間的間隙是用密封元件組件來(lái)密封的，軸向靠彈簧箍緊力將填料壓緊使密封元件內(nèi)圓緊貼活塞桿而密封，徑向靠氣缸內(nèi)壓力將填料密封元件壓緊貼合中體端（低壓端）的平面進(jìn)行密封，軸向、徑向都密封好了，填料密封就無(wú)泄漏。以下選擇幾種填料密封元件組件，作為填料無(wú)油潤(rùn)滑的良好密封元件組件，供壓縮機(jī)檢修、維護(hù)保養(yǎng)、改造和設(shè)計(jì)時(shí)參考選用，也供對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行無(wú)油潤(rùn)滑改造時(shí)選用。

　　1、典型的三、六瓣密封元件組件

　　典型的三、六瓣密封元件組件見(jiàn)圖2。三、六瓣密封元件組件由兩個(gè)填料密封元件構(gòu)成一組密封組件，朝向氣缸一側(cè)由三瓣組成，背離氣缸一側(cè)由六瓣組成，每一個(gè)填料的外圈繞有箍緊的螺旋彈簧，把它們箍在活塞桿上?；钊綁嚎s機(jī)填料無(wú)油潤(rùn)滑改造時(shí)，一般都借用原機(jī)的箍緊彈簧。密封元件組件在填料盒中留有一定的軸向間隙（填充四氟組件實(shí)際應(yīng)用中大概在0.20～0.40mm之間），防止密封元件在使用過(guò)程中因熱膨脹后卡在填料盒里，或者軸向方向壓得很緊，造成填料密封元件不能正常密封或不能正常工作。三瓣環(huán)箍在活塞桿上，切口留有間隙，壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)，高壓氣體導(dǎo)入密封環(huán)外圓的小室，把三瓣、六瓣密封元件壓緊箍在活塞桿上，三瓣環(huán)的徑向切口與六瓣環(huán)的錯(cuò)開(kāi)，由圓柱銷定位，利用三瓣環(huán)從軸向擋住六瓣環(huán)徑向切口，阻止氣體沿軸向泄漏。六瓣環(huán)的徑向切口由三個(gè)弓形小帽所蓋住，阻止氣體沿徑向泄漏。三瓣環(huán)、六瓣密封環(huán)徑向切口所留的間隙，便于工作過(guò)程中密封環(huán)內(nèi)圓磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償。密封壓力越高，三瓣環(huán)、六瓣環(huán)對(duì)活塞桿箍得越緊，六瓣環(huán)蓋住徑向切口的3個(gè)弓形小帽對(duì)3個(gè)鞍形辨壓得越緊，因而具有自緊密封作用。

　　三辨環(huán)、六辨環(huán)的軸向厚度，一般為6至9mm，活塞桿直徑大的選用大值，活塞桿直徑小的選用小值。如4M8（3）-36/320氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)的三辨環(huán)、六辨環(huán)軸向厚度是8mm，6M40-340/320氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)填料的密封元件軸向厚度是9mm。

　　三辨環(huán)、六辨環(huán)的徑向切口確定。三辨環(huán)、六辨環(huán)的徑向切口由磨損量確定的切口與熱膨脹確定的切口尺寸相加而得。在設(shè)計(jì)時(shí)可以假定內(nèi)圓磨損量為a(如a為0.5mm或0.80mm或1.0mm)時(shí)，三辨環(huán)、六辨環(huán)切口處無(wú)徑向間隙后，密封開(kāi)始失效。以這個(gè)用磨損量確定的切口的大?。好芊庠哪p，圓周長(zhǎng)尺寸的減少約是直徑尺寸減少的π倍（π為圓周率）。從內(nèi)圓周上開(kāi)始切三個(gè)切口，當(dāng)填料密封開(kāi)始失效時(shí)，內(nèi)圓周上的磨損量為aπ，三辨環(huán)、六辨環(huán)都要切3個(gè)徑向切口，切口就為aπ除以3，也就確定了三辨環(huán)、六辨環(huán)磨損量所需的徑向切口尺寸。

　　在25～250℃的環(huán)境下，聚四氟乙烯的線性熱膨脹系數(shù)是10～12×10-5/℃之間，大約是鑄鐵的10倍。填充聚四氟乙烯材料，是聚四氟乙烯加入填充劑（石墨、二硫化鉬、青銅等）提高強(qiáng)度和耐磨性而成，線熱膨脹系數(shù)通常比聚四氟乙烯略小。填料密封元件最高工作溫度100℃，活塞桿直徑為d，工作溫度下，密封環(huán)的圓周長(zhǎng)增加量為πd(100-25)×12×10-5mm，是要被切掉的，3個(gè)切口也需除3，就得到熱膨脹的切口尺寸。將2個(gè)切口尺寸加起來(lái)就得出密封環(huán)的切口尺寸。

　　以下要提到的其它填料密封元件的徑向切口尺寸，以確定密封失效的內(nèi)圓磨損量和工作溫度下的熱膨脹量來(lái)計(jì)算，參考這個(gè)三、六辨填料密封元件切口尺寸計(jì)算方法確定，不再贅述。

　　用銅基軸承合金制造的三、六瓣填料密封元件，是注油潤(rùn)滑的。當(dāng)內(nèi)圓磨損時(shí)，外圈就不成圓形，每個(gè)六瓣環(huán)的弓形小帽尖角伸出圓周時(shí)，可能會(huì)使外圍的箍緊螺旋彈簧損壞。內(nèi)圈磨損直徑變大到一定程度后，活塞桿直徑變小，三辨環(huán)、六辨環(huán)的內(nèi)圓變大，六辨環(huán)的三個(gè)鞍形辨內(nèi)圓面與活塞桿接觸面會(huì)出現(xiàn)間隙而泄漏，六瓣環(huán)弓形小帽與鞍形瓣接觸面之間的貼合就會(huì)不好，三辨環(huán)與活塞桿貼合得也不好，都會(huì)引起泄漏。六辨環(huán)組成的小零件多，強(qiáng)度不會(huì)很好，這是注油潤(rùn)滑的三、六瓣密封元件的缺點(diǎn)。另外，三、六瓣密封元件的制造較復(fù)雜，無(wú)定位圓柱銷就有可能使三瓣環(huán)與六瓣環(huán)的徑向切口重合而泄漏。注油潤(rùn)滑的三、六瓣密封元件組件，現(xiàn)在已經(jīng)很少使用，多數(shù)使用的是填充聚四氟乙烯制造的無(wú)油潤(rùn)滑的密封元件。

　　用填充聚四氟乙烯或碳纖維增強(qiáng)四氟乙烯（CFRP）制造的三、六瓣密封元件，是無(wú)油潤(rùn)滑密封元件，填料不需注油潤(rùn)滑。當(dāng)內(nèi)圓磨損時(shí)，外圓的弓形小帽伸出圓周外，因材料有良好塑性，不會(huì)損傷箍緊螺旋彈簧，鞍形瓣內(nèi)圓磨損后，在箍緊彈簧和密封環(huán)外小室壓力的作用下，隨時(shí)保持與活塞桿接觸而無(wú)間隙，同時(shí)也保持著六瓣環(huán)弓形小帽與鞍形瓣接觸面之間的良好貼合，密封可靠，因此有較長(zhǎng)的使用壽命。

　　填充聚四氟乙烯或碳纖維增強(qiáng)四氟乙烯（CFRP）制造的密封元件，熱膨脹系數(shù)α大，接近碳鋼的十倍，安裝時(shí)密封元件組件在填料盒中必須要有足夠的軸向間隙δ，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)取最高工作溫度為t2為100℃左右，常溫t1為20～30°，填料密封元件組件的總軸向厚度為b，則熱膨脹間隙應(yīng)為δ=b(t2-t1)α，還要再多留出0.10～0.20mm，有效防止壓縮機(jī)試車或者運(yùn)行過(guò)程中，填料密封元件組件因軸向間隙小而致卡住，以防活塞桿拉毛而損壞，這是壓縮機(jī)維修人員和設(shè)計(jì)人員必須要重視的。

　　4M8-36/320氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)的一二段、三四段填料的密封元件是用填充聚四氟乙烯制造的，采用三、六瓣密封元件組件，密封良好，是三、六瓣密封元件組件的應(yīng)用實(shí)例之一。如活塞桿直徑小，三、六辨填料密封元件的六辨環(huán)因尺寸更小，強(qiáng)度就會(huì)受到影響，因此直徑小的活塞桿，不能用三、六辨填料密封元件組件，只能用其它填料密封元件組件。壓縮機(jī)填料無(wú)油潤(rùn)滑的密封元件常用填充聚四氟乙烯或碳纖維增強(qiáng)四氟乙烯（CFRP）制造。

　　2、單環(huán)、帶弓形小帽環(huán)的密封元件組件

　　為了發(fā)揮三、六瓣密封元件組件密封良好的優(yōu)點(diǎn)，克服三瓣環(huán)、六瓣環(huán)切口多，制造較難，切口多就是泄漏通道多，切口多強(qiáng)度不好，特別是六瓣環(huán)的弓形小帽蓋著的六個(gè)接觸面接觸不好就是泄漏通道，弓形小帽在使用一定的時(shí)間后易磨損等缺陷，以及為了延長(zhǎng)密封元件的使用壽命，將三瓣環(huán)設(shè)計(jì)為只有一個(gè)切口的單環(huán)，六瓣環(huán)設(shè)計(jì)成有一個(gè)徑向切口并帶有一弓形小帽的密封環(huán)，取消定位圓柱銷，單環(huán)的徑向切口與帶弓形小帽環(huán)的徑向切口錯(cuò)開(kāi)約180°，擋住氣體的泄漏通道。單環(huán)、帶弓形小帽環(huán)的密封元件組件見(jiàn)圖3。

　　單環(huán)、帶弓形小帽環(huán)的密封元件組件，在很多壓縮機(jī)中低壓段（級(jí)）填料密封中也得到應(yīng)用，特別是用無(wú)油潤(rùn)滑材料制造，常用于用于填料密封的無(wú)油潤(rùn)滑。由于填充聚四氟乙烯在中壓、高壓容易發(fā)生冷流變形，不設(shè)阻流環(huán)的填充四氟密封元件組件，只能用于壓縮機(jī)的低壓段填料密封，不能用于中、高壓段填料的密封。

　　3、低壓側(cè)增設(shè)阻流環(huán)的單環(huán)、帶弓形小帽環(huán)的密封元件組件

　　由填充聚四氟乙烯制造的單環(huán)、帶弓形小帽環(huán)的密封元件組件，只能用于中、低壓的填料密封。一般低壓填料設(shè)置3至5組、中壓設(shè)置5至7組填料密封元件，當(dāng)用于高壓級(jí)填料密封時(shí)，在單環(huán)、帶弓形小帽環(huán)的密封元件組件低壓一側(cè)（或軸側(cè)）增設(shè)一個(gè)阻流環(huán)，就成為低壓側(cè)增設(shè)阻流環(huán)的單環(huán)、帶弓形小帽環(huán)的密封元件組件，可靠、安全地用于高壓填料的密封。

　　阻流環(huán)建議采用雙環(huán)阻流環(huán)，材質(zhì)用銅基銅粉金塑復(fù)合材料或鐵基銅粉金塑復(fù)合材料，厚度比密封環(huán)小2mm，外圓彈簧箍緊阻流環(huán)，工作時(shí)，密封室內(nèi)壓力壓緊阻流環(huán)，與箍緊彈簧共同作用，使阻流環(huán)切口貼合，切口完全貼合后，雙環(huán)阻流環(huán)內(nèi)圓與活塞桿之間只能是間隙配合，不能出現(xiàn)過(guò)盈而加大對(duì)活塞桿的摩擦而使溫度升高。雙環(huán)阻流環(huán)的內(nèi)環(huán)、外環(huán)切口的切口值應(yīng)相等。雙環(huán)阻流環(huán)的內(nèi)環(huán)、外環(huán)切口建議用0.50mm，內(nèi)圓比活塞桿直徑大0.20至0.30mm，0.5÷3.14=0.16mm，比0.20、0.30都小，目的是：當(dāng)外環(huán)抱緊內(nèi)環(huán)使切口貼合后，內(nèi)環(huán)與活塞桿還是間隙配合，減小活塞桿與填料密封的摩擦，避免填料溫度過(guò)高，又要對(duì)填充聚四氟乙烯的冷流變形有很好的阻流效果。雙環(huán)阻流環(huán)的內(nèi)環(huán)切口與外環(huán)切口互相錯(cuò)開(kāi)約180°，雙環(huán)阻流環(huán)的外圓切口與帶弓形小帽環(huán)的徑向切口互相錯(cuò)開(kāi)90°以上至180°。低壓側(cè)增設(shè)雙環(huán)阻流環(huán)的單環(huán)、帶弓形小帽環(huán)的密封元件組件見(jiàn)圖4。

　　〈注：本文未完待續(xù)，更多精彩見(jiàn)下期--〉