封无负荷状态下使静环与固定在轴上的旋转环——动环组件配合,如图1所示。动环组件配合表面上有一系列的螺旋槽,如图2所示,随着转动,气体被向内泵送到螺旋槽的根部,根部以外的一段无槽区称为密封堰。密封坝对气体流动产生阻力作用,增加气体膜压力。该密封坝的内侧还有一系列的反向螺旋槽,这些反向螺旋槽起着反向泵送、改善配合表面压力分布的作用,从而加大开启静环与动环组件的能力。反向螺旋槽的内侧还有一段密封坝,对气体流动产生阻力作用,增加气体膜压力。气膜是一个很小的间隙,一般为3微米左右。当由气体压力和弹簧力产生的闭合压力与气体膜的开启压力相等时,便建立了稳定的平衡间隙,配合表面间的压力使静环表面与动环组件脱离,保持。在动力平衡条件下,作用在密封上的力如图3所示:闭合力Fc,是气体压力和弹簧力的总和。开启力Fo是由端面间的压力分布对端面面积积分而形成的。在平衡条件下Fc=Fo,运行间隙大约为3微米。如果由于某种干扰使密封间隙减小,则端面间的压力就会升高,这时,开启力Fo大于闭合力Fc,端面间隙自动加大,直至平衡为止。如图4所示:类似的,如果扰动使密封间隙增大,端面间的压力就会降低,闭合力Fc大于开启力Fo,端面间隙自动减小,密封会很快达到新的平衡状态,见图5:这种机制将在静环和动环组件之间产生一层稳定性相当高的气体薄膜,使得在一般的动力运行条件下端面能保持分离、不接触、不易磨损,延长了使用寿命。*如果工艺介质不允许泄漏到大气中和缓冲气体不允许泄漏到工艺介质中,此时串联结构的两级密封间可加迷宫密封。典型的应用是不允许介质泄漏到大气中,如H2压缩机,H2S含量较高的天然气压缩机(酸气),和乙烯、丙烯压缩机。此种结构的密封工作时,工艺气体的压力通过介质侧密封被降低。泄漏的工艺气体通过接口排到火炬。大气侧密封通过接口被缓冲气体(氮气或空气)加压。缓冲气体的压力保证有连续的气流通过迷宫到火炬的出口。*
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