介绍一种压缩机用密封装置：干气密封

干气密封与一般机械密封的平衡型集装式结构一样，但端面设计有所不同，表面上有几微米至十几微米深的沟槽,端面宽度较宽。与一般润滑机械密封不同，干气密封在两个密封面上产生了一个稳定的气膜。这个气膜具有较强的刚度使两个密封端面完全分离，并保持一定的密封间隙，这个间隙不能太大，一般为几微米。密封间隙太大，会导致泄漏量增加，密封效果较差，而密封间隙较小，容易使两密封面发生接触，因为干气密封的摩擦热不能及时散失，端面接触无润滑，将很快引起密封变形、端面过度发热从而导致密封失效。这个气膜的存在，既有效地使端面分开又使相对运转的两端面得到了冷却，两个端面非接触，故摩擦、磨损大大减小，使密封具有长寿命的特点，从而延长主机的寿命。

目前在我国的石化、炼油、化工、制药等行业的引进装置中越来越多的得到使用。实践表明，干气密封在很多方面都优越于普通接触式机械密封，由于其属于非接触式密封，基本上不受PV值的限制。与普通接触式机械密封相比，它更适合作为高速高压下的大型离心压缩机的轴封，也适合密封液和介质均属易汽化物质的泵。它不需要密封润滑油，其所需的气体控制系统比接触式密封的油系统要简单得多。干气密封的出现，是密封技术的一次革命，它改变了传统的密封观念，将干气密封技术和阻塞密封原理有机结合，“用气封液或气封气”的新观念替代传统的“液封气或液封液”观念，可保证任何密封介质实现零逸出，这就使得其在泵用轴封领域也将有广泛的应用前景。

与普通接触式机械密封相比，干气密封有以下主要优点：1、省去了密封油系统及用于驱动密封油系统运转的附加功率负荷。2、大大减少了计划外维修费用和生产停车。3、避免了工艺气体被油污染的可能性。4、密封气体泄漏量小。5维护费用低，经济实用性好。6、密封驱动功率消耗小。7、密封寿命长，运行可靠。

干气密封工作原理：

与普通机械密封相比，干气密封在结构上基本相同。其重要区别在于，干气密封其中的一个密封环上面加工有均匀分布的浅槽。运转时进入浅槽中的气体受到压缩，在密封环之间形成局部的高压区，使密封面开启，从而能在非接触状态下运行，实现密封。

下面以典型的螺旋槽干气密封为例作简单说明

图1所示是密封端面的示意图，密封面上加工有一定数量的螺旋槽，其深度在8～15μm以内。密封工作的主要原理是静压力和流体动力的平衡。作用在密封上的流体静态力是由介质压力和弹簧力产生，在旋转和静止时都存在。流体动态力只在密封旋转时发生。密封旋转时，由动环产生的粘性剪切力带动被密封气体进入螺旋槽内，由外径朝中心，径向分量朝着密封坝流动，而密封坝节制气体流向低压侧，于是气体被压缩，压力升高，密封面分开，形成一定厚度的气膜。由气膜作用力形成的开启力与由弹簧力和介质作用力形成的闭合力达到平衡，于是密封实现非接触运转。干气密封的密封面间形成的气膜具有一定的正刚度，保证了密封运转的稳定性，还可对摩擦副起润滑作用。为了获得必要的流体动压效应，动压槽必须开在高压侧。

图2所示为螺旋槽干气密封的作用力图，从图上可以看出气膜刚度是如何形成的及其如何保证密封运转的稳定性。在正常情况下，密封的闭合力等于开启力。当受到外来干扰（如工艺或操作波动），气膜厚度变小，则气体的粘性剪力增大，螺旋槽产生的流体动压效应增强，促使气膜压力增大，开启力随之增大，为保持力平衡，密封恢复到原来的间隙；反之，密封受到干扰气膜厚度增大，则螺旋槽产生的动压效应减弱，气膜压力减小，开启力变小，密封恢复到原来的间隙。因此，只要在设计范围内，当外来干扰消除后，密封总能恢复到设计的工作间隙，亦即干气密封运行稳定可靠。衡量密封稳定性的主要指针就是密封产生气膜刚度的大小，气膜刚度是气膜作用力的变化与气膜厚度的变化之比，气膜刚度越大，表明密封的抗干扰力越强，密封运行越稳定。