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干氣密封在氣體動壓軸承的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。 干氣密封在結(jié)構(gòu)上與普通機械密封相比,干氣密封的旋轉(zhuǎn)環(huán)與靜止環(huán)密封端面較寬;在旋轉(zhuǎn)環(huán)或靜止環(huán)端面上加工出特殊形狀的流體動壓槽,如螺旋槽、圓弧槽、T形槽等,槽深一般在10-9m數(shù)量級。具有動壓槽的環(huán)通常采用SiC為材料,不具動壓槽的環(huán)采用C石墨作為材料。
以螺旋槽干氣密封說明干氣密封的運行原理。當旋轉(zhuǎn)環(huán)高速旋轉(zhuǎn)時,旋轉(zhuǎn)環(huán)或靜止環(huán)端面上的螺旋槽將外徑處的高壓氣體向下泵入密封端面間,氣體由外徑向中心流動,而密封壩節(jié)制氣體流向中心,于是氣體被壓縮引起壓力升高,在槽根處形成高壓區(qū)。端面氣膜壓力形成開啟力,在密封穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時,開啟力與由作用在補償環(huán)背面的氣體壓力和彈簧力形成的閉合力平衡,密封保持非接觸、無磨損運轉(zhuǎn)。
如果出現(xiàn)某些擾動因素使密封間隙減小,此時由螺旋槽產(chǎn)生的氣膜壓力將增大,引起開啟力增大,而閉合力不變,密封間隙將增大,直到恢復(fù)平衡為止;反之,如果出現(xiàn)某些擾動因素使密封間隙增大,此時由螺旋槽產(chǎn)生的氣膜壓力將減小,引起開啟力減小,而閉合力不變,密封間隙將減小,密封將很快再次恢復(fù)平衡。干氣密封的這種抵抗氣膜間隙變化的能力稱之為氣膜剛度。