Pressure [barG]
单向槽与双向槽的比较
单向槽：螺旋槽、V型槽 优点：动压效应强，气膜刚度大，抗外界扰动能力 强。
双向槽：枞树、U型槽、T型槽 优点：可以长时间反转； 缺点：较单向槽动压效应弱，气膜刚度小。 推荐：优先采用单向槽，特殊情况双向槽。
工作原理
FC 闭合力
S
P
弹簧力+流体压力
极低的工艺气泄漏
能承受速度和压力的快速变化
由于非接触的特点，理论上密封 寿命可以认为没有限制
干气密封主要特征
减少新机器的成本 集装式设计易安装，保护关键密封组
件 超过1亿5仟万小时运转经验 已安装1万2千套集装式干气密封
干气密封主要特性
取消了密封油系统 减少了维修费用 节能 防止了油系统的污染
10 6.625 in 密封直径
8 6 4 2
单向螺旋槽 改进型双向螺旋槽
最初的双向螺旋槽 雷列台阶
0
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000
Speed (rpm)
单向螺旋槽 与 改进型双向螺旋槽（ 5.687” ） －泄漏量与压力关系曲线
Leakage [std.l/min]
CSTEDY / CTRANS -功能
输入
压力，温度，转速，气 体组份，材料，槽形， 密封几何形状
输出
密封面间隙，泄漏量， 摩擦，功率，温升，气 膜稳定性
动态密封性能分析
密封直径 162mm 转速 16,110 rpm
压力 0 bar 温度 150 ℃
泄漏量 = 1.5 l/min
5 Microns/ div
New BD vs. UD : Seal Size 5.687"
Leakage vs. Pressure
75
70 65
Spiral ~ N=5000
60
Spiral ~ N=10000rpm
55 50
BD ~ N=5000rpm
45
BD ~ N=10000rpm
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
干气密封典型结构
静环 (碳石墨) (Cranite 2000) 弹簧座 (410 S.S.)
弹簧 (哈氏合金 C)
推环 (410 S.S.)
腔体 (410 S.S.)
动环 (碳化钨) (碳化硅)
轴套 (410 S.S.)
波纹带 (蒙耐尔 K-500)
压紧套 (410 S.S.)
干气密封材料
• 旋转环
－碳化钨 / 碳化硅
• 静止环
－碳石墨/ Cranite 2000 （特种材料，克兰专利）
• 金属件
－410不锈钢 / 316不锈钢 / 哈氏合金 / 其它
• 弹簧
－哈氏合金C
干气密封基本原理
干气密封的工作原理
工作原理
John Crane 动环槽形
单向螺旋槽
双向螺旋槽
工作原理
John Crane Timing 动环槽形
干气密封基本原理及应用
气体压缩机密封
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。
干气密封的定义及特点
1. 定义 干气密封：干运转、气体润滑、非接触式机械端面密封的简 称。 2. 特点 以气封气、非接触、气膜润滑、低功耗、长寿命、高可靠性、 低运行维护费用。
干气密封－目前最先进的高速透平压缩机轴端密封型式，是设 计院、主机厂和终端用户首选的大机组轴端密封型式。
100
90
T28 单向螺旋槽
80
改进型
70
双向螺旋槽
Speed = 14,500 rpm 6.625 in O/B Seal
60
50
40 最初双向螺旋槽
30
20
10
0
0
2
4
6
8
10
Min'm Film Thickness (um)
CSTEDY 计算 －气膜厚度
Min'm Film Thickness (um)
10
单纯流体静压012 Nhomakorabea3
4
5 膜厚 (mm)
工作原理
非接触密封的热量平衡
W .9 .8 .7 .6 .5 .4 .3 .2 .1 0
0
密封温度高 于环境温度
密封温度 低于环境 温度
气体膨胀热量散发
气体粘性剪切产生热量
1
2
3
4
5
6 膜厚 mm
CSTEDY / CTRANS 分析软件
干气密封性能预测 采用 CSTEDY/CTRANS 自有专用软件 稳态 & 瞬态 气膜模拟 实时干气密封性能 预测
静态密封性能分析
密封直径 162mm 转速 0
压力 90 bar 温度 150 ℃
泄漏量 = 16 l/min
5 Microns/ div
干气密封基本原理
干气密封主要特征
干气密封主要特征
允许最大轴向窜量通常为+ 3.2mm 允许最大径向跳动通常为+ 0.6mm 能在全压下启 / 停
干气密封主要特征
正常间隙
FC = FO
FO 开启力
压缩 膨胀
气膜压力分布
工作原理
FC 闭合力
S
P
间隙增大
FC >FO
FO 开启力
弹簧力+流体压力
气膜压力分布
工作原理
FC 闭合力
S
P
间隙减小
FC < FO
FO 开启力
弹簧力+流体压力
气膜压力分布
工作原理
3 0
非接触密封流体静压与流体动压刚性
刚度(GN/m)
20
静、动压组合刚度
单向螺旋槽
双向螺旋槽
其他公司的专利槽形
• Burgmann
• Flowserve
单向V型槽
双向U型槽 双向T型槽
单向螺旋槽
旋向
气体向中心泵送
气体受压，压力升高，产生间隙 密封坝
双向螺旋槽
旋向
气体向中心泵送
密封坝
气体受压，压力升高，产生间隙
气膜刚度 - 单向螺旋槽 v 双向螺旋槽
Film Stiffness (MN/m)