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，因此許多對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?，F(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)簡圖。盡管干氣密封的結(jié)構(gòu)千差萬別，但一般來說，都可以簡化為：密封座體，可以沿軸向浮動的浮環(huán)即是通常說的補償環(huán)(通常即靜環(huán)），高速旋轉(zhuǎn)的動環(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)對旋轉(zhuǎn)動環(huán)的追隨性。輔助密封具有阻尼作用，它也有定的彈性，它除起到對浮環(huán)進行密封的作用外，還要保證浮環(huán)可以跟隨旋轉(zhuǎn)的動環(huán)一起軸向的竄動。旋轉(zhuǎn)的動環(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度的泄漏并提供一定的剛度，在擾動的工作狀態(tài)下又要保證密封在受到外界擾動時不失效。

動環(huán)的表面開有各種不同形狀的微米級動壓槽，若開的是螺旋槽就稱做螺旋槽干氣密封，如圖13-4所示。動環(huán)密封端面分為動壓（ 螺旋）槽區(qū)、密封堰區(qū)和密封壩區(qū)三部分。當動環(huán)旋轉(zhuǎn)時，如圖13-5所示，動壓槽起著泵送作用， 密封氣體被吸入動壓槽， 進人到密封端面之間， 由于密封堰的節(jié)流作用， 進入密封面的氣體被壓縮， 氣體在動壓槽的根部壓力升高， 產(chǎn)生流體動壓效應， 使密封端面分靜環(huán)推開。而在非運轉(zhuǎn)狀況下， 動環(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)壓力及螺旋槽的動壓效應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。當力平衡時， 即開啟力等于閉合力， 密封運轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠， 此時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 、振動等干擾，將導致密封間隙減小，則開啟力大于閉合力，開啟力將會撐開密封面，迫使密封工作間隙增大直到恢復平衡為止，如圖13-6( b)所示。同樣地，如果干擾使間隙增加，則開啟力小于閉合力，迫使兩密封面相互靠攏，直到重新恢復平衡，如圖13-6 (c) 表示。相對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（ 開啟力）的變化量和間隙的變化量在計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：對數(shù)螺旋槽的切線與矢徑的夾角為常數(shù)，而任一點的曲率半徑為變量；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是克服了螺旋槽和圓弧槽干氣密封無法解決的問題，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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