淺談往復(fù)式壓縮機(jī)常用填料密封環(huán)工作原理

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(dòng)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(shuō)的填料密封環(huán)是一種動(dòng)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(chēng)為靜密封環(huán)。二、填料密封環(huán)的工作原理這里的動(dòng)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(dòng)而成明顯的周期變化,也即壓力為脈動(dòng)壓力,如通常的

2、雙作用氣缸,這種脈動(dòng)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(shuō)明,下面以最常用的填料密封環(huán)(如下圖(一來(lái)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)。 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(cuò)開(kāi)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,從而起到密封作用;當(dāng)氣缸吸氣時(shí)(如圖(二狀態(tài)二,氣體通過(guò)徑向環(huán)的切口

3、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(lèi)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(guò)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(guò)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(chēng)為動(dòng)密封填料密封環(huán),即在一定的壓差下,填料密封環(huán)在氣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

4、每一組填料密封環(huán)組上的動(dòng)壓力產(chǎn)生的壓差,而非靜壓力產(chǎn)生的壓差。而對(duì)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(lèi)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(kāi)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(wú)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(méi)有吸氣過(guò)程,因此,高壓氣體無(wú)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(méi)有壓差,靠壓差來(lái)維持正常工作的填料密封環(huán)無(wú)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(wèn)題,一直到最后一組填料密封環(huán),氣體必然會(huì)通過(guò)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(wú)法正常工作。綜上所