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與其它機(jī)械密封相比，干氣密封在結(jié)構(gòu)方面基本相同。其主要區(qū)別在于，干氣密封的一個(gè)密封環(huán)上面加工有均勻分布的淺槽，干氣密封能在非接觸狀態(tài)下運(yùn)行就是靠這些淺槽在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的流體動(dòng)壓效應(yīng)使密封面分開。
干氣密封端面的槽形主要分單旋向和雙旋向兩大類。
單旋向槽型在目前的壓縮機(jī)組上使用最多，常見的主要有以上幾種。單旋向槽型只可使用于單向旋轉(zhuǎn)的機(jī)組，在要求的旋向下才可產(chǎn)生開啟力，如反轉(zhuǎn)則產(chǎn)生負(fù)的開啟力而可能導(dǎo)致密封的損壞。但相對(duì)于雙旋向的槽型，它可形成更大的開啟力和氣膜剛度，產(chǎn)生更高的穩(wěn)定性而更可靠的防止端面接觸。故在很低的轉(zhuǎn)速下和較大的振動(dòng)下也可使用。
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雙旋向槽型常見有以上幾種。該槽型使用無旋向要求，正反轉(zhuǎn)皆可。機(jī)組的反轉(zhuǎn)不會(huì)造成密封的損壞。其使用范圍較單旋向槽寬，但其穩(wěn)定性、抗干擾能力較單旋向差。
通過對(duì)干氣密封各種槽型的反復(fù)試驗(yàn)，對(duì)比研究，最終確認(rèn)在同樣的工作參數(shù)下，以螺旋線設(shè)計(jì)的槽型具有最大的氣膜剛度的同時(shí)僅有較小的泄漏量。即具有最大的泄漏比。下面主要介紹這種槽型。
下圖所示是典型的干氣密封螺旋槽端面的示意圖。密封面上加工有一定數(shù)量的螺旋槽，其深度小于10微米。密封運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，被密封氣體周向吸入螺旋槽內(nèi)，徑向分量由外徑朝中心（即低壓側(cè)）流動(dòng)，而密封壩限制氣體流向低壓側(cè)。氣體隨著螺旋槽截面形狀的變化被壓縮，在槽根部形成局部的高壓區(qū)，使端面分開幾微米而形成一定厚度的氣膜。在此厚度氣膜下，由氣膜作用力形成的開啟力與由彈簧力和介質(zhì)作用力形成的閉合力達(dá)到平衡，于是密封實(shí)現(xiàn)非接觸運(yùn)轉(zhuǎn)。干氣密封的密封面間形成的氣膜具有一定的正剛度，保證了密封運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。為了獲得必要的流體動(dòng)壓效應(yīng)，動(dòng)壓槽必須開在高壓側(cè)。
上圖所示為螺旋槽干氣密封的作用力圖，從圖上可以看出氣膜剛度是如何保證密封運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性的。在正常情況下，密封的閉合力等于開啟力。當(dāng)受到外來干擾（如工藝或操作波動(dòng)），氣膜厚度變小，則氣體的粘性剪力增大，螺旋槽產(chǎn)生的流體動(dòng)壓效應(yīng)增強(qiáng)，促使氣膜壓力增大，開啟力隨之增大，為保持力平衡密封恢復(fù)到原來的間隙；反之，密封受到干擾氣膜厚度增大，則螺旋槽產(chǎn)生的動(dòng)壓效應(yīng)減弱，氣膜壓力減小，開啟力變小，密封恢復(fù)到原來的間隙。因此，只要在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，當(dāng)外來干擾消除后，密封總能恢復(fù)到設(shè)計(jì)的工作間隙，即干氣密封具有自我調(diào)節(jié)的功能而保證運(yùn)行穩(wěn)定可靠。衡量密封穩(wěn)定性的主要指標(biāo)就是密封產(chǎn)生氣膜剛度的大小，氣膜剛度是氣膜作用力的變化與氣膜厚度的變化之比，氣膜剛度越大，表明密封的抗干擾力越強(qiáng)，密封運(yùn)行越穩(wěn)定。
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