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BOGE 压缩机直面低温技术对高密封的挑战

   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Gieβen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。
 
  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℃)。
 
BOGE 压缩机直面低温技术对高密封的挑战

BOGE 压缩机直面低温技术对高密封的挑战
 
  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。
 
  “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。
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