填充聚四氟乙烯活塞环的应用丁天利1,卢书新2(1.黑化集团硝铵厂工程师,黑龙江富拉尔基161041;2.黑化集团双氧水厂工程师,黑龙江富拉尔基161041)摘要:对填充聚四氟乙烯活塞环在往复式压缩机中替代金属环进行了探讨,总结计算公式。关键词:往复式压缩机;活塞环;填充聚四氟乙烯;热涨间隙中图分类号:TH45文献标识码:B文章编号:1673-3355(2006)01-0044-03Teflon-filledPistonRingApplicationDingTianli,LuShuxinAbstract:ThearticlediscussesaboutthesubstituteofmetalringswithTeflon-filledringsinreciprocatingcompressorsandgivesaformulatomakecalculation.Keywords:reciprocatingcompressor;pistonring;Teflon-filled;thermalgap在化工生产中,广泛利用活塞式压缩机提升各种原料气的压力来满足生产工艺的要求。自20世纪70年代末开始,国内部分厂家及科研机构着手进行压缩机无油润滑的研究,其目的主要有两个:一是解决工艺气含油问题,如合成氨反应中,循环气含油过高,将引起触媒中毒,降低产量;二是提高压缩机运转周期问题,因为原铸铁环或铜环在交变应力作用下经常发生疲劳断裂,维修工作量大,易损件消耗量高。我厂也进行一些这方面的尝试,并取得了一定的成效,主要有512循环机、3D22氮氢气压缩机、3M16焦炉气压缩机以填充聚四氟乙烯活塞环代替金属环。点为:材料膨胀系数大,故应合理考虑热膨胀间隙,一般情况下较金属环大;材料强度低,所以活塞环截面较金属环要大;材料摩擦系数小,材料较软,相对耐磨性能差,应尽量减小比压;材料刚性小活塞环在气体背压作用下易与气缸镜面贴合,密封效果好,活塞环数可相应减少;材料导热性低于金属,设计使用中也应引起足够的重视。22.1填充聚四氟乙烯活塞环尺寸确定活塞环截面尺寸的选择活塞环截面尺寸主要包括轴向宽度b和径向厚度t,如图1。根据多年的探索和实践经验的积累,我们总结出以下两推荐公式:1填充活塞环与金属环的性能差别四氟环的材料配比大多为:F4∶青铜粉∶玻璃纤维∶石墨=100∶40∶20∶10,它区别于金属环的主要特因此在化工生产中以其代替普通阀,能够显著提高压缩机运转周期,进而提高压缩机生产效率。另外,由于所有气垫阀的阀片和弹簧可以通用、互换,也减少了气阀备品配件的品种和规格。结语4经实践检验,相同工况条件下,气垫阀使用寿命比普通阀要长得多,有的能达到近万小时,收稿日期:2005-11-24;修回日期:2005-12-21-44-《一重技术》e=2.5～3.0mm(每100mm气缸直径)δ=0.25～0.3mm(每10mm活塞环轴向厚度)。至于活塞环外径尺寸公差,一般与气缸镜面3环数的确定在压缩机设计中,活塞环数可根据经验公式图1估算Dt=!1.5,b≤t#########(1)PmvZ=0.31!ΔP×10-4或Z=[PV]或###########t=b=2.2!D(2)ΔP—活塞两边最大压差(MPa);Pm—作用式中,式中,D—气缸直径,mm。一般以(2)式计算t值较大些,我厂几种常用尺寸的活塞环t、b值列于表1中。2.2热涨间隙的确定包括周向开口间隙e和活塞环在槽内侧间隙在活塞上的平均压力(MPa);[PV]—每道活塞环许用PV值(MPa·m/s);v—活塞平均线速度(m/s)。由于填充聚四氟乙烯活塞环具有柔软性,能够与气缸壁很好地贴合密封,环数不用象金属环那么多,而且在气体压缩过程中,每道活塞环承受的压力是不同的。经过排气侧首环阻塞、节流、密封之后,气体压力降至原压力的26%,经δ(见图1),e值过大易产生漏气,影响做功;e值过小,容易胀死,使活塞环产生周向变形。δ值过大,活塞环与槽侧面产生撞击,缩短使用寿命;δ值过小热胀后易使环卡死在槽内,不能在气体力作用下自由扩张贴紧缸壁,同样造成漏气。后,仅为原压力的7.6%。由此可见,三环以后的环数起不到太多密封作用,只能略微降低压差,相反增加了磨损和功耗。但在高压级中,第一道环因压差大,磨损也大,缝隙的增大将引起大量泄漏,失去密封作用,此时主要压差由第二道环承担,第二道环即起第一道环的作用,其磨损也将加剧,以此类推,所以高压级宜采用较多的环数。根据国内外相关资料介绍,并结合实际使用情况,笔者认为,在ΔP≤8MPa以下,宜选用4～5道环,在ΔP≤20MPa以下,宜选用6～8道环。对于直径为D的活塞环,律,e值至少应为e=πDαtΔt+ΔD按照物质膨胀定宽度为b的活塞环端面侧间隙δ为δ=bαtΔt+Δb式中,αt...