干氣密封是受到氣體止推軸承的啟發(fā)而產(chǎn)生的。由于干氣密封與氣體止推軸承具有一些相似的特點(diǎn)，因此許多對(duì)于干氣密封的研究可以借鑒已有的氣體止推軸承方法及理論。現(xiàn)以螺旋槽氣體密封為例，討論干氣密封的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。

圖13-3為干氣密封中典型的螺旋槽氣體密封的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。盡管干氣密封的結(jié)構(gòu)千差萬(wàn)別，但一般來(lái)說(shuō)，都可以簡(jiǎn)化為：密封座體，可以沿軸向浮動(dòng)的浮環(huán)即是通常說(shuō)的補(bǔ)償環(huán)(通常即靜環(huán)），高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)環(huán)。浮環(huán)是由彈簧和輔助密封支撐在固定的密封座體上，彈簧提供了一部分閉合力并保證了浮環(huán)對(duì)旋轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)的追隨性。輔助密封具有阻尼作用，它也有定的彈性，它除起到對(duì)浮環(huán)進(jìn)行密封的作用外，還要保證浮環(huán)可以跟隨旋轉(zhuǎn)的動(dòng)環(huán)一起軸向的竄動(dòng)。旋轉(zhuǎn)的動(dòng)環(huán)是靠密封端面間的一層很薄的氣膜與浮環(huán)連接在一起的，這層氣膜既要保證密封不要過(guò)度的泄漏并提供一定的剛度，在擾動(dòng)的工作狀態(tài)下又要保證密封在受到外界擾動(dòng)時(shí)不失效。

動(dòng)環(huán)的表面開(kāi)有各種不同形狀的微米級(jí)動(dòng)壓槽，若開(kāi)的是螺旋槽就稱做螺旋槽干氣密封，如圖13-4所示。動(dòng)環(huán)密封端面分為動(dòng)壓（ 螺旋）槽區(qū)、密封堰區(qū)和密封壩區(qū)三部分。當(dāng)動(dòng)環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，如圖13-5所示，動(dòng)壓槽起著泵送作用， 密封氣體被吸入動(dòng)壓槽， 進(jìn)人到密封端面之間， 由于密封堰的節(jié)流作用， 進(jìn)入密封面的氣體被壓縮， 氣體在動(dòng)壓槽的根部壓力升高， 產(chǎn)生流體動(dòng)壓效應(yīng)， 使密封端面分靜環(huán)推開(kāi)。而在非運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下， 動(dòng)環(huán)和浮環(huán)靠彈簧的推力貼合在一起 ， 密封壩的存在也可以保證密封不產(chǎn)生泄漏。

密封端面在具有微小間隙的正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，作用于靜環(huán)上的力是平衡的，如圖13-6( a) 所示。介質(zhì)壓力分布在靜環(huán)的兩面， 開(kāi)啟力由作用于靜環(huán)密封端面的介質(zhì)壓力及螺旋槽的動(dòng)壓效應(yīng)形成的氣膜壓力組成；閉合力由作用于靜環(huán)背面的介質(zhì)壓力和彈簧力組成的。當(dāng)力平衡時(shí)， 即開(kāi)啟力等于閉合力， 密封運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠， 此時(shí)密封端面間有確定的氣膜間隙，稱為平衡間隙， 其值一般為 2~8um。

如果外界因素引起密封端面跳動(dòng) 、振動(dòng)等干擾，將導(dǎo)致密封間隙減小，則開(kāi)啟力大于閉合力，開(kāi)啟力將會(huì)撐開(kāi)密封面，迫使密封工作間隙增大直到恢復(fù)平衡為止，如圖13-6( b)所示。同樣地，如果干擾使間隙增加，則開(kāi)啟力小于閉合力，迫使兩密封面相互靠攏，直到重新恢復(fù)平衡，如圖13-6 (c) 表示。相對(duì)于使密封端面間隙發(fā)生變化的外界因素而言， 為保持非接觸狀態(tài)而要求的特性， 也就是浮力（ 開(kāi)啟力）的變化量和間隙的變化量在計(jì)算上的比例值叫著氣膜剛度。理論上氣膜剛度越大， 間隙不易發(fā)生變化， 密封性能會(huì)比較穩(wěn)定。由于螺旋槽干氣密封具有很高的氣膜剛度和具有很好的追隨性， 能很好地保持密封系統(tǒng)的平衡狀態(tài) ， 因此受到很多人的青睞。圓弧槽干氣密封與螺旋槽干氣密封基本結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。其差別在于：對(duì)數(shù)螺旋槽的切線與矢徑的夾角為常數(shù)，而任一點(diǎn)的曲率半徑為變量；圓弧槽的曲率半徑為常數(shù)，而切線與矢徑的夾角為變量。T 形槽干氣密封最大的特點(diǎn)是克服了螺旋槽和圓弧槽干氣密封無(wú)法解決的問(wèn)題，可以不受轉(zhuǎn)向限制，雙向旋轉(zhuǎn)。此外，人字形槽、雙 L 形槽干氣密封也與丁形槽一樣， 可以雙向旋轉(zhuǎn)。

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