机械密封、干气密封与磁流体密封的基础知识介绍

化工生产中的离心式压缩机常用的密封有迷宫密封、浮环密封、机械密封和干气密封等，另外，近几年又出现了一种新型的磁流体密封。上一篇文章已经为大家介绍迷宫密封、浮环密封，今天给大家介绍的是机械密封，干气密封和磁流体密封。

1 机械密封

机械密封又称端面密封，在泵中应用很广，并积累了许多经验。这种密封的特点是密封油的漏损率极低，比一般油密封要小5~10倍，使用寿命比填料密封长。因此，在压缩机中，当被压缩的气体不允许向外泄漏时，也常常用到它。

2 干气密封

干气密封是一种新型的非接触轴封，于20世纪70年代中期由美国的约翰·克兰密封公司研制开发，最早应用于离心式压缩机上。与其他密封相比，干气密封具有泄漏量少、摩擦磨损小、寿命长、能耗低、操作简单、密封稳定性和可靠性明显提高、维修量低、被密封的流体不受油污染等特点。

如图1所示为干气密封结构示意，干气密封与机械密封在结构上并无太大区别，也有动环、静环、弹簧等组成，不同之处在于其动环端面开有气体动压槽。动环密封面分为两个功能区，即外区域和内区。如图2所示，外区域由动压槽和密封堰组成，内区域又称密封坝，是指动环的平面部分。

图1 干气密封结构示意

1—动环；2—静环；3—弹簧；4，5，8—O形环；6—转轴；7—组装件

图2 动环密封面结构

压缩机工作时，动环随转子一起转动，气体被引入动压槽，引入沟槽内的气体在被压缩的同时，遇到密封堰的阻拦，压力进一步升高。这一压力克服静环后面的弹簧力和作用在静环上的流体静压力，把静环推开，使动环和静环之间的接触面分开而形成一层稳定的动压气膜，此气膜对动环和静环的密封面提供充分的润滑和冷却。气膜厚度一般为几微米，这个稳定的气膜使密封端面间保持一定的密封间隙。气体介质通过密封间隙时靠节流和阻塞的作用而被减压，从而实现气体介质的密封，几微米的密封间隙会使气体的泄漏率保持最小。

在压缩机应用领域，干气密封正逐渐替代浮环密封、迷宫密封和机械密封。在泵和反应釜上干气密封的应用也越来越广泛。

3 磁流体密封

磁流体密封是一种新型的密封。磁流体旋转轴封的工作原理如图3所示，永久磁环2、极板 3和转轴（或套）4等构成磁路。在磁场作用下，吸附磁流体于静止的极板与转动轴之间的间隙通道中，形成流体O形环，将间隙完全封堵，并且具有承压能力，防止气（或液）体由高压侧向低压侧的泄漏，达到完全密封的目的。磁流体是一种大小为100×10-10m 左右的固体微粒（金属氧化物）悬浮于载液中的胶状流体。它具有流体的特点，在外界磁场的作用下才显磁性。选择不同的固体微粒或载液以及改变它们的组成配比，可得到不同性质的磁流体。

图3 磁流体旋转轴封的工作原理

1—箱体；2—永久磁环；3—极板；4—转轴；5—磁流体O形环；6一磁力线；pa一大气侧压力；pg一气体侧压力