压缩机的密封分类
密封
内密封
轮盖密封 级间密封
外密封
主轴与机壳间 的密封（轴端 密封）
由于叶轮出口压力大于进口压力（图）， 级出口压力大于叶轮出口压力，在叶轮两侧与 固定部件之间的间隙中会产生漏气，而所漏气 体又随主流流动，造成膨胀与压缩的循环，每 次循环都会有能量损失。该能量损失不可逆转 地转化为热能，为主流气体所吸收。
压缩机的密封
• 压缩机的主要结构 • 压缩机的密封分类 • 密封的原因和目的 • 迷宫式密封件的结构形式 • 轴端密封及分类 • 机械密封 • 液膜密封 • 干气密封
压缩机的主要结构
1—吸入室 2—轴 3—叶轮 4—固定部件 5—机壳 6—轴端密封 7—轴承 8—排气蜗室
压缩机的主要结构
1—定轴器；2—套筒；3—止推轴承部；4—止推轴承；5—轴承；6—调 整块；7—机械密封部；8—进口导叶；9—隔板；10—叶轮；11—轮盖密 封；12—调整块；13—隔板密封；14—齿轮联轴器；15—轴端密封； 16—连接件；17—套筒
干气密封应具有两种功能： 一、是要防止转动期间主环与配对环接触，避 免摩擦。 二、是当轴不转动时，密封应为零泄漏量。
干气密封主要有三种形式： 单端面密封结构 串联式密封结构 双端面密封结构
实际应用中可根据压缩介质和压力等级选定。
单端面 = GASPAC S
工艺侧
清洁隔离气
大气侧
双端面密封 = GASPAC D
液膜密封
液膜密封是在密封间隙中充注带压液体，以 阻滞被密封介质泄露。由于它将固体间摩擦转化 为液体摩擦，故又称为非接触式密封。由于密封 间隙中还设置了可以浮动的环，故又称为浮动环 密封。
图为液膜浮动环密封的结构示意图，它主要 有几个浮动环1、4，轴套5，L形套环和壳体等组 成。左侧为高压被封介质，右侧为低压或大气。 密封油压大于被密封气体压力，其间差值为 0.05—0.1Mpa。进油流经浮动环1、4与轴套5之间 的密封间隙，沿图示方向向左、右 动态O圈
动环对中装置
弹簧增强O-圈设计
动环驱动套的套装设计
干气密封
正常工作间隙为2.5~7.6µm。
干气密封
干气密封基本原理
• 在稳定状态下，作用在密封面上的闭合力（弹簧力和介 质力）等于开启力Fc=Fo（气膜反力），气膜处于设计工 作间隙（一般在3—10um）。当Fc＜Fo时，间隙减小，气 膜刚度增大，气体泄漏量减小，但容易造成气膜温度升 高而影响密封寿命；当Fc＞Fo时，气膜刚度减小，泄漏 量增大。
机械密封
机械密封如图所示，左侧为被密封 介质（ 高 压 侧 ）P1，右侧为大气 （低压侧）P2，密封主要由动环1、 静环2、弹簧4、端盖5等组成。弹簧 将静环端面紧贴在动环上，使其端面 间隙减小到零，以达到封严的目的， 故机械密封亦称端面接触式密封。为 防止静、动端面干摩擦，还要用密封 液润滑并带走摩擦产生的热量。动静 件形成一对摩擦副。一般动件为硬质 材料，如碳化钨硬质合金、不锈钢等 ，静件相对为软质材料，如石墨、青 铜、聚四氟乙烯、工程塑料等。弹簧对接触面的压紧力应适 当，偏大磨损加快，偏小易于泄露。
干气密封的工作原理
工作原理：静压力和动压力平衡。
大约在20世纪90年代初，干气密封开始应用于透平压 缩机，其结构与机械密封相似，也是由动静环、弹簧、壳 体和O形圈等组成。
环密封面经过研磨、抛光，并在其上面加工有流体动 压槽（深度一般小于10um）。动、静环作相对旋转运动时， 流体被吸入密封沟槽底部，由于离心力的作用，气体进入 密封中心处压力升高，螺旋槽底部最高，它沿径向形成环 形密封墙，该密封墙对气流产生阻力，气体被压缩，压力 增高，产生的压力使静环从动环表面被推开，此时，流动 的气体在两个密封面间形成一层很薄的气膜（此气膜厚度 一般在3微米左右），气膜厚度十分稳定，并具有良好的 气膜刚度，保证密封运转稳定可靠。密封始终工作在非接 触状态，起密封作用。(图)
由于压缩机内压力大于壳外压力，轴端特 别是与原动机连接段，轴与固定部件之间间隙 中的气体向外泄露，造成压缩机效率降低。
密封的原因和目的
如果压缩气体为高压气体、贵重气体、 易燃易爆气体和有毒气体，泄漏还会造成环 境污染，甚至造成人身伤害。
因此，为了防止压缩机级内能量损失和 压缩机内气体想外界泄漏，要在压缩机内设 有内密封装置，在轴端特别是轴与原动机连 接端设有轴端密封装置。
3、扩压器
使叶轮排出的具有较大动能的气流减速，把气体的动能有效的转化为压 力能。分为有叶扩压器和无叶扩压器。 无叶扩压器：结构简单，级变工况的效率高，稳定工作范围宽。 有叶扩压器：由于叶片导向作用，气体流出扩压器的路程短，设计工况 效率高，但结构复杂，变工况的效率较低。稳定工作范围窄。 所以较多采用无叶扩压器。
压缩机的主要结构
1—叶轮、 2—扩压器、 3—弯道、 4—回流器、 5—排气蜗室
压缩机的主要结构
压缩机的主要结构
1、主轴
压缩机的关键部件，他是主要起到装配叶轮、轴套、平衡盘、推力盘 、联轴器的作用，是转子部分的中心部位
2、隔板
隔板安装在气缸壳体内，与气缸壳体或内机壳组成压缩机的气道，即形 成扩压器、弯道及回流器等。隔板一般采用铸铁件，经时效热处理后加 工而成。隔板均为水平剖分，以便拆卸装配。
压缩机的密封
化工生产过程中常用到泵、压缩机等流体输送 机械，这些机械的做功都是消耗能量的，而这 些 能 量 并 不 能 100% 转 化 为 人 们 想 要 的 功 和能量。总会有能量损失
• 离心泵的能量损失包括： • •
水力损失 容积损失 机械损失
• 离心压缩机的能量损失主要包括： 漏气损失、轮组损失、 流动损失、冲击损失
液膜密封
• 浮动环是活动的，当轴转动时，由于存在偏心而产生 流体动压力将环浮起。由于它具有自动对正中心的优 点，故形成液体摩擦状态，且其间的间隙可以做到比 轴承间隙还要小得多，因而漏油量也就大大减少。为 了防止浮动环转动，需加防转销钉3.在正常工作情况 下，浮动的环与轴不会发生接触摩擦，故运行平稳
GASPAC
静环端面
材料
• 石墨（含10%的锑） • 碳化硅
GASPAC
动环端面
材料
• 碳化硅 • 氮化硅
GASPAC® 标准产品应用参数
压力
至 105 Bar (石墨) 至 120 Bar (碳化硅)
速度
至 to 200 meters per sec.
标准端面组合
硬对软
温度
-20ºC to 180ºC (O-rings)
6、推力盘
推力盘主要承受推力轴承的轴向力，由光洁度很高的不锈钢板材经 线切割制造而成。其两侧分别为推力轴承的正副止推块。推力盘有的 设置在压缩机的高压端，有的设置在机组的压缩机的两段之间
压缩机的主要结构
7、轴端密封
防止轴端特别是与原动机连接端，轴与固定部件之间 间隙中气体向外泄漏。
8、临界转速
若转子旋转的角速度与转子弯曲振动的固有圆周频率 相重合，则转子发生强烈振动导致转子的破坏，转子 与此相应的转速成为转子的临界转速，一旦转速原理 临界转速，则转子平稳，不会有强烈振动。
• 当发生工艺条件波动或机械干扰，使得密封面贴近，有 接触的趋势，此时气膜厚度减小，刚度增大，气膜反力 增加，迫使密封工作间隙增大，恢复到正常值。相反， 若密封气膜厚度增大，则气膜反力减小，闭合力大于开 启力，密封面贴近恢复到正常值。
• 衡量干气密封稳定性的主要指标就是气膜刚度的大小， 气膜刚度越大，表明密封的抗干扰能力越强，运行越稳 定。
压缩机的主要结构
4、叶轮 叶轮又称工作轮，是压缩机的最主要的部件。叶轮随主
轴高速旋转，对气体做功。气体在叶轮叶片的作用下，跟 着叶轮作高速旋转，受旋转离心力的作用以及叶轮里的 扩 压流动，在流出叶轮时，气体的压强、速度和温度都得到 提高。
按结构型式叶轮分为开式、半开式、闭式三种，在大 多数情况下，后二种叶轮在压缩机中得到广泛的应用。
迷宫式密封件的结构形式
为了尽量减少漏气损失，在固定部件与轮盖、 隔板与轴套，以及整机轴的端部需要设置密封件。 常用的有梳齿式（亦称迷宫式）的密封结构。其工 作原理是每经过一个梳齿密封片，等于节流一次， 多次的节流减压能有效地减少漏气量。
迷宫式密封的结构形式
轴端密封及其分类
充抽气密封
迷宫密封
机械密封 液膜密封
工艺侧 迷宫密封 密封气入口
轴套
动 环
静环
O
型 圈
出口
卡槽
卡环
大气侧
干气密封的特点及应用
• 特点：干气密封与机械密封、液膜密封最大的不同是采
用气体密封，省去了密封油系统，具有运行可靠性高、 使用寿命长、密封气泄漏量小、功耗极低、工艺回路无 油污染，工艺气不污染润滑油系统等优点。另外，取消 了庞大的密封油供给系统及测控系统，使占地面积减少 ，重量轻、运行维护费用低，缩减了计划外维修费用和 生产停车时间，故日益受到重视与推广应用。目前在国 内应用的干气密封最高压力在10Mpa。干气密封除了常应 用于压缩机、泵设备的密封外，还可应用于反应釜等其 他转动设备。
动环
碳化硅 (Upto 120 m/s) 氮化硅 (Upto 200 m/s)
GASPAC® 高端产品参数
压力 动环材料 静环材料 密封辅件
Up to 230 Bar 动态 230 Bar 静态
氮化硅 (up to 200 m/sec)
碳化硅
PTFE 垫片 (-100ºC to 230ºC)
基本元件
工艺侧
清洁隔离气
大气侧
双端面密封 = GASPAC D
工艺侧
清洁隔离气
泄漏到火炬
大气侧
配中间迷宫的串联密封= GASPAC L
清洁隔离气 工艺气
泄漏到 火炬
惰性隔离气 大气侧