密封

轴封及齿形密封的计算轴封装置的功能：保证正常运转时可靠和有效，而且保证设备启动和停车时候同样有效。

分为：1.内密封（级间密封）包括：轮盖密封；隔板密封；密封环（小型）；密封室（大型）2.外密封（轴端密封）影响因素：两侧压差；密封面的大小；间隙大小；间隙长度。

轴封的型式：在离心式压缩机中，可供选择的密封型式基本上有四种：迷宫式密封，阻尼环密封（圆碳环），机械密封，液膜密封。

一.迷宫式密封1.梳齿形：小间隙+大空腔节流：压力能-动能-热能，不能实现零泄漏非接触式不消耗功率直通式平滑式)：如图6 a所示。

它由许多安装在固定环上的薄密封片组成。

固定环严格规定了薄密封片的位置，并使薄密封片顶端与轴之间保持一个很小的间隙。

迷宫密封的效果，取决于间隙或薄密封片与轴表面之间的距离。

这个间隙（密封处）一般为轴径的千分之二。

封片之间的空间用来直接阻滞从一个密封片的开口到下一个开口的流动。

增加密封片的数目，以及使气流在密封片之间的空间产生烈旋涡，使其动能全部消失，可以提高密封效果。

但是密封片的数目也不能太多，因为密封片太多，将使轴向尺寸加大，而且增加一定程度，密封效果增加并不显著。

图a所示的结构虽然简单，但效果较差。

交叉式b或阶梯式c：以代替直通式流动方式。

这就增加了迷宫对气体流动的阻力，但也增加了制造费用和引起一些装配问题。

交叉式（高低齿+凹凸槽）需要有一个水平剖分的环，以便于装配。

这意味着安装环的壳本也必须是剖分的。

阶梯式将增总直径，可以用整体环座，因而密封进口就有一个较大的气体通道截面积，主要用于轮盖密封。

嵌入式：图d它与一般的迷宫密封不同之处，在于密封片不是装在固定环上，而是在轴上加工出一些刀刃，并被装配成有负的间隙（刀刃嵌入固定环内）。

当轴旋转时，刀刃与固定环（由软材料作成）之间就产生一定的间隙。

在迷宫密封中所选择的轴同位置上，利用扩大了的环形口，并把气体充入迷宫中，或将泄漏气体在漏至大气之前从中抽出，这就是充气式密封（图2）和抽气式密封（图3）。

2.充气式密封：压縮机压缩有毒气体，混入少量其它气体是允许的。

防止毒气外0 其方法如图6所示。

密封气可为空气、氮气或其它合适的气体。

先将密封气通过凤机1加压，而后通过干燥器2通至密封外胫4。

密封气压力调节器3控制压强。

密封气通过密封片泄入内腔5，然后引入吸气室7。

内腔5的压通过压力调节器6来控制。

有毒气体及密封气将通过管道8流入吸气室7。

一部分密封气将由外腔4泄至机外。

调节器3保证密封气高于大气一定的压力，以保证密封作用。

调节器6保证内腔5的压力低于大气压力一定值。

3.抽气密封：气体不会泄至机外，空气也不会进入机械。

这种装置需要一个空气源或蒸汽源。

将蒸汽通过引射器1 ,造成低于大气压力的抽气装置。

这样，密對外腔2的压力将低于大气压力。

空气及有毒气体的混合气，通过管道7，被引射器抽到室外。

内密封腔3及4，通到吸气室5。

引射器的压力必须低于内腔3及4的压力，即低于吸气室5的压力。

压力调节器6，控制外腔2的压力，这样有毒气体就不会泄到机外。

迷宫密封的基本型式直通式 b)交又式0梯式凸嵌入式图2充气式密封1一风机2一干燥器3、6一压力调苓4一外腔 6一内腔1一吸气8一管道 图3抽气密封1一引射器 2外3、一内腔5一吸气室 6一压力调节器 一管道4.抽气和充气联合密封置：如图4 所示的。

密封气可以从靠近机器内侧的气腔充入，并且较机器内部的压力高一个受控制的压力差。

充入的气体取代被压缩的气体而向大气泄漏。

如呆不希望泄漏发生在直接靠近机崇的大气中，那么，第二个气腔就与一个外部的排泄系统联接，并把泄2漏气体带到一个安全的或适当的地方。

依靠适当地控制抽气室的压力，一定量的空气泄漏量也可以通过外密封片抽出。

5.蜂窝式密封：它由厚约为0，2毫米的不锈钢片，焊成蜂窝状密封片。

密封片则焊在密封休上：这种密封主要用于平衡盘上，密封的效果较好，减振效果好，不对轴产生摩擦，泄露量小，对轴有软性支持，抑制转子的气流激振。

图4；抽气一充气密封、阻尼环（石墨环）密封在某些情况下，迷宫密封不能满足要做为改进措施、采用如图所示的阻尼环密封。

它由一组石墨环成，每个着墨环分别装在密封盒内，在石墨环的背曲有弹簧片，使石墨环的端面与密封盒貼紧，防止端面漏气。

其摩擦力还可以防止石墨环转动。

石墨环内径与轴外径之间有一个很小的间隙（约为0．1～c ，14亳米）。

依靠这个小间隙对气流流动的阻力起到密封作用。

因为它是在干燥情况下使用的，无油润滑，而且石墨环与轴直接接触，因此必须采用高密度石墨环和高速钢轴套。

这种密封的着墨环可以做成整体的，也可以是分段的，图6一6所示为分段式着墨环。

石墨耳外缘的弹簧，用来补偿石墨环的磨损，以及在环发生突然破坏时，维持这个组合体。

石墨环与密封盒没有刚性联接，故能随轴自由浮动，因此，轴的微小偏心跳动或不大的弯曲变形不会影响密封性能。

所以有时也称这种密封为石墨浮动环气封。

与迷宫式密类以，这种密封也有两种工作方式：一是采用充气或抽气式，一是不采用充气或抽气式。

前者可以防止气体外漏，但需要用一套自控系统。

后者简单，但泄漏较大。

阻尼坏密封用于比迷宫密封高的压力，约为3．5公斤/厘米。

阻尼环的磨损与泄漏气体的洁净度有关，它对气本中尘粒的容许程度比迷宫密封低，因而它的应用就受到限制。

、液膜密封最筒单的液模密封如图6一7所示。

它是为适应更高的使用条件而发展的一种密封形式。

它的二作原理，于体通过轴与套筒之间的狭窄间隙中，产生的节流作用，限制流体的轴向泄。

在图6一7的结构中，密封是由两个套篙组成，套筒与轴之间倮持很小的间隙，在套筒之间注入液体，使之流到密封两端。

在大气侧的密封套简较内侧的套筒要长，因为在大气侧环有一个较大的压力差，要求阻止封液体向大气的漏。

密封液付·通常为润滑油（也可采用水），以高于内邙气零压力的压力注入两个套筒之间，从而阻止气体仙向泄漏出去。

密封液体也起润滑套筒和把热量从密封区带走的重要乍固定套簡密封它是安装在一个固定壳体上的水平剖分环，类以于一个轴承的作用。

但是从转子的临界转速杉虑，并不希望它起轴承的作用。

同时，为了避免在压缩机启动和停车时，轴与套筒的有叾接触，以及限制的运动，所以轴和套簡之间的间隙，必须火于压练机径向轴承的间隙。

换句话说，就是必须有较大的间隙。

其结果是泄漏或通过内侧套环的汕量就比较大。

为了能够在同样的密封间隙下造成较大的流动力，可以采用加长套簡或者在套筒内圆开旋槽的方法，以达到减少泄漏的目的。

但是对于压缟机来说，特别是高压比压机．加长密封套筒，常常与要求机器紧凑和容许的在界转速不相符合。

在有的压缩机中，并不设计专门的油封结构．而是把固定套筒密封与径向轴承合在一起，组成一个密封一轴承组合体。

其中每个套筒都作为径向轴承的一部分使用。

通过轴承的泄油，起到阻止气体外漏的作用。

轴承套简（也是密封套簡）两侧具有不同的压差，一侧为密封气室压力，另一侧则与大气相通。

每个套筒的长度（见图6一8）与套筒所承受的降成正比。

这种结构对于缩短跨距，紧凑机器，及控制临界转速和轴的挠度都是有利的。

此外，密封汕和润滑油还可以共用一个油系统，从而使系统简化。

2．浮动环密封浮动环密封没有固定套笥密封那些缺点，它有较大的流动阻力和较小的径向间隙。

浮动环的间隙与轴承间隙无关，并且能完全随轴运动。

适合大压差，高转速情况。

图6一所示为浮动环密封的工作简图。

它由高压浮动环和大气侧浮动环组成。

一骰高侧浮动环是一个，大气1则浮动环是几个，由压力大小决定的。

密封液体以略高于内部气体的压力（通常这个压差控制在u，5公斤/厘米2左右），由密封汕进油口注入密封体中。

密封液体远过大气侧和高压侧的浮动环与轴之间的间隙，沿轴向向左右两端溢出。

图中4为高压侧浮动环，右侧的三个环则为大气侧浮动环。

经过高压侧浮动环流入高压端的液体，通过挡板6 及甩油环了，由混合腔中排出。

这部分油是少量的，因为压差小。

而通过大气侧浮动环流出的密封液则是大量的。

浮动环是活动的，当轴转动时，由于在偏心圆柱间隙中产生的流体动压力而将浮动环浮起，自动对正中心，形成液体摩擦状态。

为了防止浮动环转动，可加防转销钉3。

流至低压端的密封液体，由大气侧排油口排出，经过回油管回油箱，这部分油没有同气体接触过，因此是干净的，而从高2进压端油气混合腔12流出的则是液体与气体混合物需要进行恃硃处理后，方可继续使用，或者将气体放空。

在正常工作情况下，浮动环与轴不会 发生磨损，也很安全。

由于它具有自动对正中心的优点，因此它的间隙可以做得比机器的轴承间隙丕小，泄漏量也就大大减少。

所浮动坏密封特别适合于大差，高转速的情况。

1一*气，环2一间隔环9一防转钉4一高玉蒯浮 动1不5一轴套6一挡板7一甩油环根据浮动环的外形和结构，基本上可以将离心压机中所采用的浮环分成两种类型：图 6一10a 示的宽浮动环（L 形环）和图6一10b 所示的窄浮动环（矩形环） 宽浮动环（左）：相对宽度（浮动环节流长度与内径之比）较大，D ：工4～0．6。

在一定的压差和泄漏騷时，彼此相接的环的数目可以用得少些，这样可以使密封的总沐结构简化。

窄浮动环（右）：与宽浮动环相比，它的相对宽度较小，丨/ D 一0．1～工2。

由于节流长度小，流体动与的作用力也小，每个浮动环所能承担的压差要比宽浮动环小。

因而在相同压差福泄漏量的蒲况下，彼此相接的浮动环数目要些。

在浮动环密封的设计中，应当考虑的主要问题有，1）尽可能减少密封液体通过高压侧浮动环的内泄漏量；2） 降低高压侧浮动环的温度至容许以下；3） 在保证有较低的泄漏而又不发生氵孚动环与轴摩擦的情况下，提高浮动环的寿命和延长使用周期。

b ）图 6 刁 ]限制密封液体流到压缩机内的措施有：一种是减小高压侧浮动环的间隙，以限制通过高压侧浮动环的内泄漏量。

但是，间隙减小到一定程度，就受到许多限制。

这时在殳计上的一个重要改变，是利用县有动力抽吸作用的密封来限制这个泄漏。

图6一1 1所示为利用一个相对于轴的套环具有较大间隙的锥形环代替直筒式内侧环。

当密封油企图通过这个锥形通道时，这个锥形的动力抽吸作用，起到叶轮的作用，趋向于阻止油的流动，而且把泄漏降到最低。

另一种降低高压侧泄漏量的浮动环是采用螺漩槽型环，当轴转动时，螺旋型具有一种与正常的油流动方向相反的抽吸作用。

槽的尺寸应当这样来确定：使在轴向型槽宽度的某部分上，产生与压差相等的压力，结果在开槽部分的长度内，建立起油一气分界面，以致不产生漏油。

如设计得好，漏油量降低接近到零是可能的。

但是实验表明，这种油一气分界面具有不稳定性。

关于在浮动环密封中所产生的热量和冷却问题，在大气侧的浮动环间隙中产生的热量是不成问题的，因为油总是在间隙中流动，而且流量很大。

所以实际上通过大气侧浮动环的油的温升比较小。