气密封时,决定性的判断是动环上所开动压槽的几何形状。对于压缩机的某些操作点,如启动和停车时,一套串联密封在低速或无压操作的情况下,旋转的动压槽必须在密封面之间产生一个合适的压力。此力靠特殊措施三维的、弧形的槽来获得。压缩机干气密封设计和使用为两种槽型:双向的U形和单向的V形槽型。两种槽型的特性见表1。表1V形槽和U形槽的特性V形槽单向反向运转间隙m无压的情况下启离速度ms静止时,启离压力MPa
U形槽双向2~812≥06
仅能短期的反向运转所有操作速度均可以3~1006≥06
注意:DGS在低于那些被采用的值以下操作仍能被保证,但是一个分离层是必要的。
三、密封材料分析
1.端面材料干气密封的操作极限与密封各个元件的许用载荷有关。温度和压力极限由所用的辅助密封橡胶和端面材料决定。使用的端面材料对干气密封的工作起着决定性的作用。端面材料对压缩机密封的操作影响很大。端面材料组对的选择与压力、轴径和转速有关见表2。表2端面材料材料组对硬软软硬硬硬静环高硬度浸锑石墨Buko03动环碳化硅Buka25
碳化硅表面喷涂金刚砂Buka251碳化硅表面喷涂金刚砂Buka251
图2压缩机干气密封的形式
f图3V形槽U形槽硬对软材料组对仅被用于低压范围。博格曼干气密封的端面材料主要为碳化硅,碳化硅与其它材料相比在满足温度和压力的要求方面均显示出特殊的优势,又因密封间隙的几何形状受端面材料的压力和温度分布的影响,从表3材料的物理特性分析碳化硅做端面材料的优势最大。表3各种端面材料的物理特性浸Sb石墨WCNiSiC烧结密度kgdm密度E模量模量GPa模量导热系数WmK导热系数
3
Si3N4韧性材料326350217~9200~2205~250~20
2~2520~407~12
1456008048
314204
100~12530
热膨胀系数106K4~5热膨胀系数
碳化硅的弹性模量420GPa较高保证了压力和温度的影响下密封面和辅助件的变形最小。因此,在所有操作期间,确保了密封间隙的稳定。碳化硅优良的热传导性导热系数为100~125WmK保证必要的热量消散,因此密封端面的温度分布也是均匀的。密封面采用硬对硬组对,为了在启动和停车时,增强偶然端面接触的自润滑性,博格曼干气密封在采用硬对硬材料组对时,碳化硅表面喷涂金刚砂即DLCdiamo
dlikecarbo
。2.辅助密封材料辅助密封材料见表4。对于辅助密封最重要的特性是温度极限,挤压特性和压力相关的气吸现象。在气吸的环境,密封腔的压力突然下降将导致O型圈气体侧爆炸减压,因此引r