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干气密封应用、工作原理、典型结构

作者: 皇家利华 来源: 未知 发布时间:2019-04-26

干气密封是一种新型的无接触轴封,由它来密封旋转机器中的气体或液体介质。与其它密封相比,干气密封具有泄漏量少,磨损小,寿命长,能耗低,操作简单可靠,维修量低,被密封的流体不受油污染等特点。因此,在压缩机应用领域,干气密封正逐渐替代浮环密封、迷宫密封和油润滑机械密封。干气密封使用的可靠性和经济性已经被许多工程应用实例所证实。

干气密封

干运转、气体润滑、非接触式机械端面密封简称为干气密封。

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干气密封在压缩机内的具体位置

干气密封应用、工作原理、典型结构

 

一台典型的透平压缩机包含两个介于轴承之间的集装式干气密封。

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干气密封的工作原理

干气密封和普通平衡型机械密封相似,也由静环和动环组成。其中,静环由弹簧加载,并靠O型圈辅助密封。动环槽型分为单向螺旋槽和双向螺旋槽。

干气密封应用、工作原理、典型结构

 

单向螺旋槽示意图

干气密封应用、工作原理、典型结构

 

双向螺旋槽示意图

干气密封应用、工作原理、典型结构

 

但是与液体普通平衡型机械密封的区别在于:干气密封动环端面开有气体槽,气体槽深度仅有几微米,端面间必须有洁净的气体,以保证两个端面间形成一个稳定的气膜使得密封端面完全分离。气膜厚度一般为几微米,这个稳定的气膜可以使密封端面保持一定的密封间隙。

干气密封应用、工作原理、典型结构

 

间隙如果太大,密封效果会变差。闭合力和开启力如下图:

干气密封应用、工作原理、典型结构

 

间隙如果太小,则会使密封面发生接触。因而干气密封的摩擦热不能散失,会很快引起密封端面的变形,从而使密封失效。

干气密封应用、工作原理、典型结构

 

常见的两种槽型是:双向的(U型)和单向的(V型)槽型。

干气密封应用、工作原理、典型结构

 

此外还有其他类型的一些槽面:

干气密封应用、工作原理、典型结构

 

气体介质就是通过密封间隙时靠节流和阻塞的作用而被减压,从而实现气体介质的密封,几微米的密封间隙会使气体泄漏率保持最小。

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干气密封的典型结构

干气密封应用、工作原理、典型结构

 

1.单端面的密封

单端面的密封主要用于没有危险的气体,如空气、氮气、二氧化碳等等。

干气密封应用、工作原理、典型结构

 

2.双端面的密封

适用于有毒或含颗粒的工艺气和压缩机入口压力低的情况。也常用于富气、解析气压缩机及各种改造的氨冰机。

干气密封应用、工作原理、典型结构

 

3.串联式密封

带中间迷宫的串联式干气密封用于有毒、可燃性和危险气体。

干气密封应用、工作原理、典型结构

 

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干气密封的材料

静环材料一般采用:

1.碳石墨

(1)浸金属

(2)浸树脂 (如强腐蚀性介质)

(3)碳化硅+碳/碳化硅+DLC (如超高压)

动环材料一般采用:

1.碳化钨

(1)钴基

(2) 镍基

2.碳化硅

(1)反应烧结(不用)

(2)常压烧结(或称无压烧结)

(3)液相烧结 – 超高压

其中,碳化钨韧性好,强度高,钴基不耐腐,蚀镍基抗腐蚀性较好。

碳化硅材料则是抗腐蚀性好,但易碎, 怕磕碰、易缺边。

干气密封应用、工作原理、典型结构

 

4

干气密封设计使用特性

使用干气密封设计,允许最大轴向窜量通常为± 2.5mm。允许最大径向跳动通常为± 0.6mm。

能在全压下启 /停, 同时要保证干净、干燥,在一定温度、一定的压力下不碳化、不聚合的气体作为干气密封的工作气源。

必需始终保证干气密封各个密封端面上、下游压差为正压差。单向旋转槽型不可反向旋转。开车时,先投后置隔离气,再投轴承润滑油。停车时,反之。

干气密封的好坏直接决定着压缩机的正常工作,由于密封不良造成的起火,爆炸事故会造成非常严重的后果,因此在设计选型安装过程中一定要注意相关规范。

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