浮環密封

　　浮動環密封簡稱浮環密封，用于離心壓縮機、氫冷氣輪發電機、離心泵等軸封。

　　在中、高壓離心壓氣機中可供選擇的密封方式有：機械密封、迷宮密封和填料密封。但由于氣體的散熱和潤滑條件不如液體，所以填料密封只有小型、低速才用，而機械密封在周速大于40m/s溫度高于200℃以后也很難適應，只有迷宮密封和浮環密封是最常用的兩種方式。

　　浮環密封有下列優點：

　　1)密封結構簡單，只有幾個形狀簡單的環、銷、彈簧等零件。多層浮動環也只有這些簡單零件的組合，比機械密封零件少。

　　2)對機器的運行狀態并不敏感，有穩定密封性能。

　　3)的密封件不產生磨損，密封可靠，維護簡單、檢修方便。

　　4)因密封件材料為金屬，固耐高溫。

　　5)浮環可以多個并列使用，組成多層浮動環，能有效的密封10MPa以上的高壓。

　　6)能用于10000～20000r/min的高速旋轉流體機械，尤其使用于氣體壓縮機，其許用速度高達100m/s以上，這是其他密封所不能比擬的。

　　7)只要采用耐腐蝕金屬材料或里襯耐腐蝕的非金屬材料(如石墨)作浮動環，可以用于強腐蝕介質的密封。

　　8)因密封間隙中是液膜，所以摩擦功率極小，在、使機器有較高的效率。

　　浮環密封的缺點：密封件的制造精度要求高，環的不同心度和端面的不垂直度和表面不粗糙度對密封性能有明顯的影響。此外，這種密封對液體不能做到封嚴不漏。對氣體雖然可做到封嚴，但需要一套復雜而昂貴的自動化供油系統。

　　1 浮環密封機理

　　浮環密封屬于流阻型非接觸式動密封，是依靠密封間隙內的流體阻力效應而達到阻漏目的。由于存在間隙，避免了固體摩擦，適用于高速情況，即可封堵液體，也可封堵氣體，但泄露量較大，某些情況下還須配置比較復雜的密封輔助系統。

　　2 浮動環

　　浮環密封裝置的結構有多種型式，其主要型式有：寬環和窄環、光滑環和開口環、 液膜和干式浮動環。

　　2.1寬環和窄環

　　寬環的寬度相對其直徑來說較大，其比例l/D=0.4～0.6。這種環的特點在于工作時作用在此環上的流體動力要比窄環大，并且不需用對正中心的附件。在一定的壓差和泄露量之下，其數目可以比窄環少些，這樣，密封裝置的結構可以簡化，并便于裝拆和檢修。

　　寬環的缺點在于環的兩側會有較大的壓差，這樣，作用在環端面上的壓力也就較大，在自由浮動時所須克服的端面摩擦力較大，即浮動較為困難。

　　窄環的寬度相對其直徑較小，其比例l/D=0.1～0.2。窄環與軸的間隙較小，工作時，間隙中形成的流體動力較小，因此其自動同心的能力較差，大多用橡膠O型圈來幫助對正中心。由于采用這種輔助措施，偏心度較小，停車時間也較少，這樣，雖然環窄，泄露量卻不大。

　　窄環也可以不用O形圈定位，而改用彈簧。環在彈簧力的作用下，壓在隔離環端面上。當密封液的壓力降低時，環仍可以保持它的對正中心位置。

　　由于作用在每個窄環上的壓力差比寬環小，所以環作用在隔離環端面上的壓力也就小，即窄環容易浮動。

　　2.2 光滑環和開口環

　　光滑環的內孔是光滑的;開槽環的內孔全長開槽或部分開槽。由于光滑環與軸表面的間隙中水力摩擦較小，使用中回出現較大的泄露量。開槽環的內孔加工有許多道環形槽，與軸的 間隙中水力摩擦較大，在同樣的壓差和同樣的寬度下，泄露量要比光滑環小，特別是在高轉速下可以作到完全不漏，液膜形成也很穩定，能有效的起到密封作用。所以，對于高速轉軸，開槽環比光滑環好，如將光滑浮環密封與機械密封作比較，在低速時機械密封的泄露量少些，高速下則光滑環少些，因此，高速轉動密封宜用光滑環。但是，當旋轉頻率太高時，由于密封油的粘性阻滯作用，密封油會發熱。為了散熱，常常有意保持一定的泄露量。而泄露量除與環的形式有關外，還與運動速度、油的特性、入口油溫和大氣溫度等有關。

　　2.3 液膜和干式浮動環

　　浮動密封既可密封液體，也可密封氣體。用以阻止液體泄露的稱為液膜浮環密封;用于阻止氣體泄露的稱為干式浮環密封，因為浮環通常石墨等固體自潤滑材料制造，故又稱石墨浮環密封。

　　石墨浮環密封：波形片彈簧的彈力及氣體壓力使各浮動環的一個端面分別與各隔離環的一個端面緊密貼合，組阻止氣體沿徑向泄露，并靠端面的摩擦力防止環轉動通過浮動環密封沿軸向漏出的少量氣體由排漏空排出，或引至主機的氣體進口。石墨浮環密封的工作間隙不是定值，而是隨摩擦發熱狀況而自行調整，故有“熱自調間隙密封”之稱。

　　石墨既耐腐蝕又耐熱，但它太脆，在徑向載荷作用下易斷裂。在離心壓氣機中，采用了石墨作浮環，為了防止斷裂，常在石墨環的外周鑲有金屬環。石墨環用冷縮方法套用金屬環內，然后再加工石墨環的內孔，使之達到規定的尺寸。當軸封的溫度上升時，如鑲環與軸的材料相同或相似，他們的膨脹量就會相同或相差不大。而不致影響密封性能。這種結構已成功應用于溫度高達400℃的氣體密封。