淺談往復(fù)式壓縮機(jī)常用填料密封環(huán)工作原理.pdf

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1、淺談往復(fù)式壓縮機(jī)常用填料密封環(huán)工作原理賀爾碧格（上海）有限公司密封件技術(shù)部陳華風(fēng)關(guān)鍵字：往復(fù)式壓縮機(jī)填料密封環(huán)動密封靜密封一、前言往復(fù)式壓縮機(jī)填料密封環(huán)的作用是防止氣缸中的高壓氣體沿著活塞桿方向泄漏，它是壓縮機(jī)中最重要的零部件之一，也是壓縮機(jī)最主要的外泄漏途徑之一。通常情況下，我們常說的填料密封環(huán)是一種動密封環(huán)，即只有在壓縮機(jī)工作時(shí)才起密封作用（一般的壓力工況），而壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)或者其他特殊情況下，它并不能起密封作用。而在后者情況下起密封作用的密封環(huán)，我們通常稱為靜密封環(huán)。二、填料密封環(huán)的工作原理這里的動密封指作用到填料密封環(huán)上的壓力隨著活塞的往復(fù)運(yùn)動而成明顯的周期變化，也即壓力為脈動壓力，如通

2、常的雙作用氣缸，這種脈動變化的壓力是填料密封環(huán)密封氣體所必需的。為了便于說明，下面以最常用的填料密封環(huán)（如下圖（一））來解釋實(shí)際的工作原理，該環(huán)由一片徑向切口環(huán)和一片切向切口環(huán)組成，為典型的單作用環(huán)。填料密封環(huán)：切向環(huán)徑向環(huán)圖（一）常用的填料密封環(huán)圖（二）氣缸工作狀態(tài)如上圖（二）所示，狀態(tài)一為所需密封的工作氣缸端被壓縮時(shí)，填料密封環(huán)由于受氣體力的作用靠向低壓側(cè)，氣體從填料密封環(huán)與填料盒杯槽之間的軸向間隙和徑向環(huán)的切口間隙中進(jìn)入填料的外側(cè)，在氣體力的作用下形成三個(gè)密封面：徑向環(huán)與切向環(huán)切口錯開形成密封面、切向環(huán)與活塞桿表面形成密封面、切向環(huán)與杯槽側(cè)面形成密封面。這樣就阻止了氣體的泄漏，從而起到密

3、封作用；當(dāng)氣缸吸氣時(shí)（如圖（二）狀態(tài)二），氣體通過徑向環(huán)的切口間隙部分回流進(jìn)氣缸。在壓縮機(jī)的往復(fù)運(yùn)行周期內(nèi)：在壓縮階段，氣缸內(nèi)的高壓氣體作用在填料密封環(huán)上，在填料密封環(huán)前后形成壓差，各密封面在氣體壓差的作用下能夠很好的工作，氣體逐步泄漏到隨后的填料杯槽里并形成類似的密封形式，最終保證整個(gè)填料盒的密封效果；在吸氣階段，由于氣體通過填料密封環(huán)組中徑向環(huán)的切口回流到氣缸，填料杯槽內(nèi)的氣體壓力逐漸下降，因此這樣就可以保證在下一個(gè)壓縮過程中，填料密封環(huán)的前后又能建立起新的壓差，使填料密封環(huán)形成三個(gè)密封面，起到密封作用。因此，常用的填料密封環(huán)我們又可以稱為動密封填料密封環(huán)，即在一定的壓差下，填料密封環(huán)在氣

4、體力的作用下形成密封面，起到密封作用，這里的壓差指的是：作用在每一組填料密封環(huán)組上的動壓力產(chǎn)生的壓差，而非靜壓力產(chǎn)生的壓差。而對于靜壓力產(chǎn)生的壓差即靜壓差則可以解釋如下（壓縮機(jī)非工作腔如平衡腔等類似的壓力形成的壓差、停機(jī)時(shí)的壓差等）：以上圖（二）為例，當(dāng)密封壓力為靜壓差工況下，剛開始工作時(shí)靜壓力形成靜壓差使填料密封環(huán)向右側(cè)靠形成密封，與上述情況相似，氣體無法避免的要部分泄漏，隨后的幾組填料密封環(huán)也與第一組填料密封環(huán)相似部分泄漏；但由于是靜壓，即沒有吸氣過程，因此，高壓氣體無法回流，使填料一直處于泄漏狀態(tài)。同時(shí)，隨著時(shí)間的推移，第二個(gè)杯槽里的壓力隨著從第一個(gè)填料密封環(huán)的泄漏氣體的不斷增多，壓力不

5、斷升高，逐漸形成與平衡腔相同的壓力，此時(shí)，由于第一組填料密封環(huán)前后沒有壓差，靠壓差來維持正常工作的填料密封環(huán)無法密封，也即相當(dāng)于第一組填料密封環(huán)不工作。在此后的幾組填料中也存在這個(gè)問題，一直到最后一組填料密封環(huán)，氣體必然會通過填料大量泄漏。因此，在靜壓差的工況下，普通的填料密封環(huán)無法正常工作。綜上所述，建議主機(jī)廠在設(shè)計(jì)氣缸布局時(shí)，應(yīng)考慮避免軸側(cè)平衡腔的設(shè)計(jì)（即避免軸側(cè)靜壓力）。如果確實(shí)需要采用這種結(jié)構(gòu)，則必須考慮采用其它形式的填料密封。