迷宮式壓縮機(jī)是一種無接觸式容積式壓縮機(jī)，其核心原理是通過轉(zhuǎn)子與定子間的“迷宮密封結(jié)構(gòu)”實(shí)現(xiàn)氣體壓縮，因無摩擦部件、密封性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于高壓（10-100MPa）、潔凈（如食品、醫(yī)藥）及易泄漏（如氫氣、氨氣）場(chǎng)景。其工作過程依托氣體在曲折通道中的節(jié)流、膨脹與再壓縮，實(shí)現(xiàn)壓力逐級(jí)提升。
一、核心結(jié)構(gòu)與密封原理
1.迷宮密封單元
壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子（主軸上的葉輪或活塞）與定子（缸體或機(jī)殼）表面加工有交錯(cuò)排列的“迷宮齒”——即一系列環(huán)形或螺旋形凸齒（高度0.1-0.5mm，齒距1-3mm），轉(zhuǎn)子與定子間保持微小間隙（0.05-0.2mm），形成曲折的氣體通道（“迷宮”）。齒形多為直角或三角形，部分高壓機(jī)型采用階梯式齒（每級(jí)齒高遞減），增強(qiáng)節(jié)流效果。
2.非接觸密封特性
與活塞式壓縮機(jī)的活塞環(huán)密封、螺桿式的油膜密封不同，迷宮式通過“節(jié)流效應(yīng)”實(shí)現(xiàn)密封：氣體流經(jīng)迷宮通道時(shí)，在齒間腔室中經(jīng)歷“膨脹-壓縮-再膨脹”循環(huán)，壓力沿程衰減（每級(jí)壓力降可達(dá)50%），蕞終僅微量氣體泄漏（泄漏率≤0.5%），且無需潤(rùn)滑介質(zhì)，避免氣體污染。
二、壓縮工作過程
1.吸氣階段
當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（或往復(fù)運(yùn)動(dòng)）時(shí)，吸氣側(cè)容積擴(kuò)大，氣體在壓差作用下進(jìn)入迷宮入口。此時(shí)入口處迷宮齒間壓力接近吸氣壓力（如0.1MPa），氣體流速較低（≤10m/s），主要依靠容積變化吸入氣體。
2.逐級(jí)壓縮階段
氣體進(jìn)入迷宮通道后，沿曲折路徑流動(dòng)：
di一步節(jié)流：氣體流經(jīng)di一個(gè)齒間隙時(shí)，通道截面驟縮，流速增至聲速（超聲速流動(dòng)），動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，壓力短暫升高；
第二步膨脹：進(jìn)入齒間腔室后，空間突然擴(kuò)大，氣體膨脹降溫，部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，壓力略降但比容增大；
多級(jí)迭代：經(jīng)過3-10級(jí)迷宮齒（根據(jù)壓縮比設(shè)計(jì)）后，每級(jí)壓力按幾何級(jí)數(shù)遞增（如5級(jí)可將壓力從0.1MPa升至10MPa），蕞終出口壓力達(dá)到設(shè)定值。
此過程中，氣體與齒壁的摩擦及渦流進(jìn)一步消耗能量，確保壓力穩(wěn)定提升，溫度控制在80-150℃（需冷卻系統(tǒng)輔助）。
3.排氣階段
當(dāng)壓縮后的高壓氣體（如30MPa）到達(dá)排氣側(cè)，因排氣腔容積縮小，氣體在壓差作用下推開排氣閥排出。排氣閥多采用彈簧式單向閥，確保氣體單向流動(dòng)，避免回流。
三、關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)與效率
1.壓縮比與級(jí)數(shù)
單級(jí)壓縮比通常為2-4（壓力比），總壓縮比=各級(jí)壓縮比乘積（如6級(jí)、單級(jí)3則總比729）。高壓機(jī)型（≥50MPa）需10級(jí)以上，且級(jí)間設(shè)冷卻器（水冷式，降溫至40-60℃），避免氣體過熱導(dǎo)致效率下降。
2.間隙與轉(zhuǎn)速影響
間隙過大會(huì)導(dǎo)致泄漏率激增（間隙增加0.1mm，泄漏量可翻倍），過小則可能因熱膨脹發(fā)生摩擦（需預(yù)留熱補(bǔ)償間隙）；
轉(zhuǎn)速影響容積效率：往復(fù)式迷宮壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速≤300r/min，離心式迷宮葉輪轉(zhuǎn)速可達(dá)3000-10000r/min，需匹配動(dòng)平衡設(shè)計(jì)（不平衡量≤0.5g?mm）。
四、技術(shù)特點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)景
1.核心優(yōu)勢(shì)
零污染：無潤(rùn)滑油或密封件接觸，氣體潔凈度達(dá)Class0級(jí)（ISO8573-1），適合食品、半導(dǎo)體行業(yè)；
高可靠性：無摩擦部件，壽命超10萬小時(shí)（是活塞式的3-5倍），維護(hù)周期≥8000小時(shí)；
適應(yīng)高壓：?jiǎn)螜C(jī)能實(shí)現(xiàn)100MPa以上壓力，遠(yuǎn)超螺桿式（≤1.6MPa）和普通活塞式（≤30MPa）。
2.局限性
容積效率較低（70%-85%，低于螺桿式的85%-90%），因存在不可避免的泄漏；
制造成本高（精密加工迷宮齒需微米級(jí)精度），適合高附加值場(chǎng)景。
3.典型應(yīng)用
能源領(lǐng)域：天然氣增壓（20MPa）、氫燃料電池氫氣壓縮（35MPa）；
化工行業(yè)：氨氣、氯氣等腐蝕性氣體壓縮（避免密封件腐蝕）；
特殊場(chǎng)景：航空航天風(fēng)洞試驗(yàn)（高壓空氣源）、深海潛水呼吸氣壓縮（潔凈無油）。
