为了减轻活塞组件重量,保证活塞杆刚性,通常在选取活塞杆材料及直径设计时,除满足其强刚性要求外,还将迷宫活塞设计为空心盘式组合活塞。活塞套外圆上有迷宫密封齿,两端尾部呈光滑圆锥形,活塞在运动中和气缸壁形成收敛性空间,通过的压缩气体会对活塞产生自动定心力。活塞与活塞杆组装后要求绝对同心。
总体来说,活塞(或活塞杆)往复运动的平均速度高,则迷宫泄漏损失小。也就是说,迷宫压缩机适宜于选取高的活塞平均速度。同时气缸与迷宫活塞径向间隙及活塞杆与迷宫填料径向间隙在整个圆周方向必须均匀,由于其间隙值很小,所以迷宫压缩机对活塞与气缸的同心度要求极高,也即要求活塞杆的导向定心技术极高。
活塞杆导向轴承由于迷宫压缩机对活塞杆导向定心要求极为严格,而压缩机运行过程中会因气缸中气体的作用及活塞组件重量的作用,使活塞杆产生振动,造成偏斜磨缸的不良后果,所以仅靠十字头对活塞杆的一端定位与导向是不够的,必须在十字头上部一定距离处增设导向轴承,使活塞杆更加精确地导向定心。
气缸与曲轴箱同轴度保证如果通过十字头与导向轴承确定了活塞组件的导向定心,而不严格保证气缸与曲轴箱的同轴度,则无法达到活塞与气缸的同轴度及径向间隙的均匀性。迷宫压缩机气缸与曲轴箱的同轴度用两者接合面上的定位销来保证。
除以上保证迷宫密封及压缩机正常运行的条件外,迷宫压缩机通常都设计为立式水冷结构。
迷宫式活塞压缩机泄漏损失的计算开发研制迷宫压缩机,首先要对气体沿迷宫密封的泄漏流动损失进行计算。笔者利用微分方程式、理想气体状态方程、连续方程、运动方程、动量定理及能量守恒定律,开发了迷宫密封泄漏损失理论计算软件及整机设计计算软件。用这一软件,已成功地研制出我国**台迷宫式丙烯循环气压缩机,并用于4万口a聚丙烯装置中,其性能参数完全满足设计及生产要求。