直面高密封的挑战

低温技术对流程工业企业中的工艺装备提出了一些特殊的要求

作者：Stefan Klare 文章来源：Boge公司发布时间：2019-02-18

氦气作为科学研究中制冷剂的惰性气体，是最受欢迎的轻质气体。这对于在低密度气体环境中使用的密封件来讲，有很大挑战性，其使得所用的压缩机都需要可靠的密封性能。

许多大学和研究所的科学研究中使用的制冷剂都是液态氦气，这就对氦气液化设备提出了很高的要求。生产必须绝对保证整个过程中没有氦气泄露的现象发生。这正是低温技术专家Vorbuchner公司的专长。这家公司为Gießen大学设计生产了一台能够生产4.5K（-268.65℃）低温的氦气液化系统。在这一系统的设计中，低温技术专家需要一台能够有效地压缩气体，并具有很高密封性能的压缩机。“这里遇到的最大挑战是压缩机的密封性，绝不能有氦气泄露，也不能有空气进入压缩机系统内部，否则压缩级生产出来的都是受污染的废品。” 公司负责人Wilhelm Vorbuchner先生
说道。

在SLF 101-3型螺杆压缩机的基础上Boge公司开发出了高效的、性能可靠的氦气压缩机。

严谨的压缩过程

低温技术专家在Boge公司找到了符合需求的产品。由Boge公司研发的常规标准产品性能还不能满足氦气液化的要求。因此，他们专门为Vorbuchner公司设计了改进型的螺杆压缩机SLF 101-3。

除了SLF 101-3螺杆压缩机之外，整体氦气液化系统还包括了2台透平膨胀机、1台净化氦气的氦气清洁机、1台空气干燥机、1个缓冲罐以及配套的除油系统。压缩机能够生产0.105~1.3 MPa的氦气，生产效率为3.69~10.69 m3/min。

生产出来的压缩氦气要在专门的冷箱中制冷，然后两台串联配置的透平膨胀机对氦气进行膨胀。通过热交换器的氦气会按照逆流冷却的方式进行冷却，并经焦耳-汤姆逊节流膨胀阀保存在液氦罐中。这会导致冷态气体膨胀，并需要进一步的冷却使其液化。因此，冷箱中的温度就必须达到4.5K（-268.65℃）。

改进后的压缩机

氦气是一种比重很轻的气体，这对压缩机极高的密封性是一项严峻的挑战。改进型的压缩机外形与传统的SLF 101-3型压缩机一样，但其中的许多零部件、组件的设计都有明显的改进提高。例如它的电动机被离合器壳罩起来了，而离合器壳的作用就是收集并排出意外溢出的氦气气体，而立式安装的油气分离器确保了最佳的除油效果，也提高了管路和热交换器的密封性能。

Vorbuchner公司为Gießen大学开发了一套氦气液化系统,系统中使用的SLF 101-3型螺杆式压缩机是Boge公司研发的

“在开发设计阶段就必须找出所有可能引起泄露的最小泄露源。”压缩机生产厂的项目领导人Sebastian Krake先生说道。这些改进几乎消除了氦气泄露和空气进入压缩机系统的可能性。

“整个产品开发期间我们始终与Boge公司保持着密切联系。”Wilhelm Vorbuchner先生说。这样就生产出了从原型机改进而来的、性能可靠的氦气压缩系统。在完成这一项目之后，Vorbuchner公司将波兰生产厂的另一份氦气压缩机的合同也交给了Boge公司。合作双方确信在惰性气体液化方面还有很大的潜力可以挖掘。