密封的性能直接影响流体机械中泄漏量的大小,进而影响机组的运行效率。
密封按是否与运动件配合,可分为静密封和动密封两大类。
静密封应用在两个处于相对静止的元件处,阻止介质沿接触面泄漏。主要有成型填料密封、密封胶密封和端面密封。成型填料按工作特性分为挤压型密封圈和唇形密封圈两类;按材料可分为橡胶类、塑料类、皮革类和金属类。各种材料的挤压型密封圈中,橡胶挤压型密封圈应用最广,其中O形圈历史最悠久、最典型。密封胶密封是指用刮涂、压注等方法将密封胶在要紧压的两个面上,靠胶的浸润性填满密封面凹凸不平处,形成一层薄膜,起到密封的作用。端面密封是指在需要密封的两个面上,用铣床等车床车出比较平整的端面,再应用一定的预紧力,将端面把和在一起,起到密封作用。该方法对加工要求精度较高,一般与金属垫片、密封圈或密封胶配合使用。
动密封中,按是否与运动件接触,又可分为接触式密封和非接触式密封。
接触式密封包含填料密封和刷式密封。填料密封俗称盘根,是把填料塞入填料函体,再用填料压盖压紧,靠轴或轴套外表面与填料内表面形成密封,因填料与轴或轴套摩擦会产生大量热量,通常填料密封需要设置填料环,并在此处加冷却水。填料密封的结构简单,生产成本及后期维护成本较低。但是填料密封的泄漏量大,填料与轴的摩擦面积大,摩擦系数也大,功率损失较大。填料和轴套需要定期更换,并需要经常压紧填料压盖,否则泄漏量会增大。刷式密封与转动件的接触面,是由高密度细微的金属丝组成,刷丝与转动部件有一定的倾斜角度,起到了小弹簧的作用,避免了密封碰磨后导致密封件与转动部件之间间隙增大。其泄漏量仅有梳齿迷宫密封的1/5~1/10。
非接触式密封包含迷宫密封、蜂窝密封、机械密封、干气密封。迷宫密封是指泄漏通道内设置多个齿或槽进行节流,消耗流体的能量来增加泄漏流动中的阻力,产生阻尼效果,从而达到减少流体沿轴向间隙泄漏的目的,但是不能完全阻止流体外泄,只能用在允许有少量流体泄漏的机器中。蜂窝密封主要应用于气体介质的流体机械中,密封带由六边形的小蜂窝孔组成,能有效地抑制气流在密封腔中的周向流动,产生的阻尼和刚度大,在高压差小间隙的情况下,利于转子的稳定运转。机械密封是依靠一对存在相对运动的环的端面互相贴合形成的微小的轴向间隙进而起到密封的作用。机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。动环和静环的端面组成一对摩擦副,动环在工作介质压力和压紧元件压力共同作用下,压紧在静环上,并保持一个适当的压力,动环随轴旋转时,在动环与静环的接触面上形成一层极薄的液体膜达到密封的目的。机械密封的密封性能好,几乎不存在泄漏,但机械密封的结构复杂,对制造精度要求较高。干气密封是基于现代流体动压润滑理论而设计的一种新型非接触式气膜密封,在气膜密封动环或者静环端面上,通常开微米级流槽,依靠端面相对运动产生的动压效应在两端面间形成动压力,来达到密封端面的非接触运转并实现防漏功能。干气密封可实现零泄漏,但需要相对昂贵的辅助系统,整体制造成本高。