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浮動環(huán)密封
來源：東莞市東晟密封件科技有限公司 - xranyun.cn更新時間：2015-07-18
浮動環(huán)密封簡稱浮環(huán)密封也是種一個浮動油封，用于離心壓縮機(jī)、氫冷氣輪發(fā)電機(jī)、離心泵等軸封。
在中、高壓離心壓氣機(jī)中可供選擇的密封方式有：機(jī)械密封、迷宮密封和填料密封。但由于氣體的散熱和潤滑條件不如液體，所以填料密封只有小型、低速才用，而機(jī)械密封在周速大于40m/s溫度高于200℃以后也很難適應(yīng)，只有迷宮密封和浮環(huán)密封是最常用的兩種方式。
浮環(huán)密封有下列優(yōu)點：
1）密封結(jié)構(gòu)簡單，只有幾個形狀簡單的環(huán)、銷、彈簧等零件。多層浮動環(huán)也只有這些簡單零件的組合，比機(jī)械密封零件少。
2）對機(jī)器的運行狀態(tài)并不敏感，有穩(wěn)定密封性能。
3）密封件不產(chǎn)生磨損，密封可靠，維護(hù)簡單、檢修方便。
4）因密封件材料為金屬，固耐高溫。
5）浮環(huán)可以多個并列使用，組成多層浮動環(huán)，能有效的密封10MPa以上的高壓。
6）能用于10000～20000r/min的高速旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械，尤其使用于氣體壓縮機(jī)，其許用速度高達(dá)100m/s以上，這是其他密封所不能比擬的。
7）只要采用耐腐蝕金屬材料或里襯耐腐蝕的非金屬材料（如石墨）作浮動環(huán)，可以用于強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的密封。
8）因密封件間隙中是液膜，所以摩擦功率極小，在、使機(jī)器有較高的效率。
浮環(huán)密封的缺點：密封件的制造精度要求高，環(huán)的不同心度和端面的不垂直度和表面不粗糙度對密封性能有明顯的影響。此外，這種密封對液體不能做到封嚴(yán)不漏。對氣體雖然可做到封嚴(yán)，但需要一套復(fù)雜而昂貴的自動化供油系統(tǒng)。
浮環(huán)密封機(jī)理
浮環(huán)密封件屬于流阻型非接觸式動密封件，是依靠密封間隙內(nèi)的流體阻力效應(yīng)而達(dá)到阻漏目的。由于存在間隙，避免了固體摩擦，適用于高速情況，即可封堵液體，也可封堵氣體，但泄露量較大，某些情況下還須配置比較復(fù)雜的密封輔助系統(tǒng)。
浮動環(huán)
浮環(huán)密封裝置的結(jié)構(gòu)有多種型式，其主要型式有：寬環(huán)和窄環(huán)、光滑環(huán)和開口環(huán)、 液膜和干式浮動環(huán)。
1寬環(huán)和窄環(huán)
寬環(huán)的寬度相對其直徑來說較大，其比例l/D=0.4～0.6。這種環(huán)的特點在于工作時作用在此環(huán)上的流體動力要比窄環(huán)大，并且不需用對正中心的附件。在一定的壓差和泄露量之下，其數(shù)目可以比窄環(huán)少些，這樣，密封裝置的結(jié)構(gòu)可以簡化，并便于裝拆和檢修。
寬環(huán)的缺點在于環(huán)的兩側(cè)會有較大的壓差，這樣，作用在環(huán)端面上的壓力也就較大，在自由浮動時所須克服的端面摩擦力較大，即浮動較為困難。
窄環(huán)的寬度相對其直徑較小，其比例l/D=0.1～0.2。窄環(huán)與軸的間隙較小，工作時，間隙中形成的流體動力較小，因此其自動同心的能力較差，大多用橡膠O型圈來幫助對正中心。由于采用這種輔助措施，偏心度較小，停車時間也較少，這樣，雖然環(huán)窄，泄露量卻不大。
窄環(huán)也可以不用O形圈定位，而改用彈簧。環(huán)在彈簧力的作用下，壓在隔離環(huán)端面上。當(dāng)密封液的壓力降低時，環(huán)仍可以保持它的對正中心位置。
由于作用在每個窄環(huán)上的壓力差比寬環(huán)小，所以環(huán)作用在隔離環(huán)端面上的壓力也就小，即窄環(huán)容易浮動。
2 光滑環(huán)和開口環(huán)
光滑環(huán)的內(nèi)孔是光滑的；開槽環(huán)的內(nèi)孔全長開槽或部分開槽。由于光滑環(huán)與軸表面的間隙中水力摩擦較小，使用中回出現(xiàn)較大的泄露量。開槽環(huán)的內(nèi)孔加工有許多道環(huán)形槽，與軸的 間隙中水力摩擦較大，在同樣的壓差和同樣的寬度下，泄露量要比光滑環(huán)小，特別是在高轉(zhuǎn)速下可以作到完全不漏，液膜形成也很穩(wěn)定，能有效的起到密封作用。所以，對于高速轉(zhuǎn)軸，開槽環(huán)比光滑環(huán)好，如將光滑浮環(huán)密封與機(jī)械密封作比較，在低速時機(jī)械密封的泄露量少些，高速下則光滑環(huán)少些，因此，高速轉(zhuǎn)動密封宜用光滑環(huán)。但是，當(dāng)旋轉(zhuǎn)頻率太高時，由于密封油的粘性阻滯作用，密封油會發(fā)熱。為了散熱，常常有意保持一定的泄露量。而泄露量除與環(huán)的形式有關(guān)外，還與運動速度、油的特性、入口油溫和大氣溫度等有關(guān)。
3 液膜和干式浮動環(huán)
浮動密封既可密封液體，也可密封氣體。用以阻止液體泄露的稱為液膜浮環(huán)密封；用于阻止氣體泄露的稱為干式浮環(huán)密封，因為浮環(huán)通常石墨等固體自潤滑材料制造，故又稱石墨浮環(huán)密封。
石墨浮環(huán)密封：波形片彈簧的彈力及氣體壓力使各浮動環(huán)的一個端面分別與各隔離環(huán)的一個端面緊密貼合，組阻止氣體沿徑向泄露，并靠端面的摩擦力防止環(huán)轉(zhuǎn)動通過浮動環(huán)密封沿軸向漏出的少量氣體由排漏空排出，或引至主機(jī)的氣體進(jìn)口。石墨浮環(huán)密封的工作間隙不是定值，而是隨摩擦發(fā)熱狀況而自行調(diào)整，故有“熱自調(diào)間隙密封”之稱。
在中、高壓離心壓氣機(jī)中可供選擇的密封方式有：機(jī)械密封、迷宮密封和填料密封。但由于氣體的散熱和潤滑條件不如液體，所以填料密封只有小型、低速才用，而機(jī)械密封在周速大于40m/s溫度高于200℃以后也很難適應(yīng)，只有迷宮密封和浮環(huán)密封是最常用的兩種方式。
浮環(huán)密封有下列優(yōu)點：
1）密封結(jié)構(gòu)簡單，只有幾個形狀簡單的環(huán)、銷、彈簧等零件。多層浮動環(huán)也只有這些簡單零件的組合，比機(jī)械密封零件少。
2）對機(jī)器的運行狀態(tài)并不敏感，有穩(wěn)定密封性能。
3）密封件不產(chǎn)生磨損，密封可靠，維護(hù)簡單、檢修方便。
4）因密封件材料為金屬，固耐高溫。
5）浮環(huán)可以多個并列使用，組成多層浮動環(huán)，能有效的密封10MPa以上的高壓。
6）能用于10000～20000r/min的高速旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械，尤其使用于氣體壓縮機(jī)，其許用速度高達(dá)100m/s以上，這是其他密封所不能比擬的。
7）只要采用耐腐蝕金屬材料或里襯耐腐蝕的非金屬材料（如石墨）作浮動環(huán)，可以用于強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的密封。
8）因密封件間隙中是液膜，所以摩擦功率極小，在、使機(jī)器有較高的效率。
浮環(huán)密封的缺點：密封件的制造精度要求高，環(huán)的不同心度和端面的不垂直度和表面不粗糙度對密封性能有明顯的影響。此外，這種密封對液體不能做到封嚴(yán)不漏。對氣體雖然可做到封嚴(yán)，但需要一套復(fù)雜而昂貴的自動化供油系統(tǒng)。
浮環(huán)密封機(jī)理
浮環(huán)密封件屬于流阻型非接觸式動密封件，是依靠密封間隙內(nèi)的流體阻力效應(yīng)而達(dá)到阻漏目的。由于存在間隙，避免了固體摩擦，適用于高速情況，即可封堵液體，也可封堵氣體，但泄露量較大，某些情況下還須配置比較復(fù)雜的密封輔助系統(tǒng)。
浮動環(huán)
浮環(huán)密封裝置的結(jié)構(gòu)有多種型式，其主要型式有：寬環(huán)和窄環(huán)、光滑環(huán)和開口環(huán)、 液膜和干式浮動環(huán)。
1寬環(huán)和窄環(huán)
寬環(huán)的寬度相對其直徑來說較大，其比例l/D=0.4～0.6。這種環(huán)的特點在于工作時作用在此環(huán)上的流體動力要比窄環(huán)大，并且不需用對正中心的附件。在一定的壓差和泄露量之下，其數(shù)目可以比窄環(huán)少些，這樣，密封裝置的結(jié)構(gòu)可以簡化，并便于裝拆和檢修。
寬環(huán)的缺點在于環(huán)的兩側(cè)會有較大的壓差，這樣，作用在環(huán)端面上的壓力也就較大，在自由浮動時所須克服的端面摩擦力較大，即浮動較為困難。
窄環(huán)的寬度相對其直徑較小，其比例l/D=0.1～0.2。窄環(huán)與軸的間隙較小，工作時，間隙中形成的流體動力較小，因此其自動同心的能力較差，大多用橡膠O型圈來幫助對正中心。由于采用這種輔助措施，偏心度較小，停車時間也較少，這樣，雖然環(huán)窄，泄露量卻不大。
窄環(huán)也可以不用O形圈定位，而改用彈簧。環(huán)在彈簧力的作用下，壓在隔離環(huán)端面上。當(dāng)密封液的壓力降低時，環(huán)仍可以保持它的對正中心位置。
由于作用在每個窄環(huán)上的壓力差比寬環(huán)小，所以環(huán)作用在隔離環(huán)端面上的壓力也就小，即窄環(huán)容易浮動。
2 光滑環(huán)和開口環(huán)
光滑環(huán)的內(nèi)孔是光滑的；開槽環(huán)的內(nèi)孔全長開槽或部分開槽。由于光滑環(huán)與軸表面的間隙中水力摩擦較小，使用中回出現(xiàn)較大的泄露量。開槽環(huán)的內(nèi)孔加工有許多道環(huán)形槽，與軸的 間隙中水力摩擦較大，在同樣的壓差和同樣的寬度下，泄露量要比光滑環(huán)小，特別是在高轉(zhuǎn)速下可以作到完全不漏，液膜形成也很穩(wěn)定，能有效的起到密封作用。所以，對于高速轉(zhuǎn)軸，開槽環(huán)比光滑環(huán)好，如將光滑浮環(huán)密封與機(jī)械密封作比較，在低速時機(jī)械密封的泄露量少些，高速下則光滑環(huán)少些，因此，高速轉(zhuǎn)動密封宜用光滑環(huán)。但是，當(dāng)旋轉(zhuǎn)頻率太高時，由于密封油的粘性阻滯作用，密封油會發(fā)熱。為了散熱，常常有意保持一定的泄露量。而泄露量除與環(huán)的形式有關(guān)外，還與運動速度、油的特性、入口油溫和大氣溫度等有關(guān)。
3 液膜和干式浮動環(huán)
浮動密封既可密封液體，也可密封氣體。用以阻止液體泄露的稱為液膜浮環(huán)密封；用于阻止氣體泄露的稱為干式浮環(huán)密封，因為浮環(huán)通常石墨等固體自潤滑材料制造，故又稱石墨浮環(huán)密封。
石墨浮環(huán)密封：波形片彈簧的彈力及氣體壓力使各浮動環(huán)的一個端面分別與各隔離環(huán)的一個端面緊密貼合，組阻止氣體沿徑向泄露，并靠端面的摩擦力防止環(huán)轉(zhuǎn)動通過浮動環(huán)密封沿軸向漏出的少量氣體由排漏空排出，或引至主機(jī)的氣體進(jìn)口。石墨浮環(huán)密封的工作間隙不是定值，而是隨摩擦發(fā)熱狀況而自行調(diào)整，故有“熱自調(diào)間隙密封”之稱。
石墨既耐腐蝕又耐熱，但它太脆，在徑向載荷作用下易斷裂。在離心壓氣機(jī)中，采用了石墨作浮環(huán)，為了防止斷裂，常在石墨環(huán)的外周鑲有金屬環(huán)。石墨環(huán)用冷縮方法套用金屬環(huán)內(nèi)，然后再加工石墨環(huán)的內(nèi)孔，使之達(dá)到規(guī)定的尺寸。當(dāng)軸封的溫度上升時，如鑲環(huán)與軸的材料相同或相似，他們的膨脹量就會相同或相差不大。而不致影響密封性能。這種結(jié)構(gòu)已成功應(yīng)用于溫度高達(dá)400℃的氣體密封。