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碳环密封资料
碳环密封属于浮动密封的一种，因其材质为碳石墨而得名。碳环密封的结构包括环形密封腔体和环形轴套，密封腔体内有数量不等的环形槽，槽内至少装有二个截面为矩形的环形石墨密封环，石墨密封环的内径与环形轴套之间有0.01~0.04mm的间隙，轴套外表面涂有耐磨层，涂层材料一般为三氧化二铝或氧化二硌。石墨密封环结构形式可分为：节流环、密封环（搭接环可以随石墨密封环与轴的磨损收缩）等，可根据工况选用结构。
碳环密封有时需要增加隔离气，通常使用氮气，氮气耗量能控制在20~40nm3/h，（TRT大型煤气鼓风机）主要应用于密封易燃有毒介质。碳环密封由于操作维修简单，密封性好，得到广泛的应用。装配结构：整体式和部分式应用设备：汽轮机、风机、发电机、压缩机、透平机等机组。应用位置：轴端密封应用领域：石油、化工、石化、冶金等。应用参数：温度：-120℃＜T＜500℃压强：-0.8bar＜P＜75bar
碳环密封的密封原理
碳环密封多为属于浮环密封气体节流式非接触密封。它的密封原理是靠密封气体在浮环与轴套之间形成气膜，产生节流降压，阻止高压侧气体流向低压侧。在工作时，浮环受力情况与轴承相似，所不同的是：对轴承而言，轴浮动而轴瓦固定不动，轴转动油膜产生油膜浮力将轴抬起；而对浮环来说，由于浮环重量很小，轴转动时而在浮环与轴间隙中产生的气膜可将浮环抬起，轴是相对固定的。根据轴承油膜原理可知，如浮环与轴完全同心，则不会产生气膜浮力，如浮环与轴偏心，则轴转动时将会产生气膜浮力，浮力使浮环浮起而使偏心减小。当减小到一定程度时产生的浮力正好与浮环重量相等，达到了动态平衡。由于浮环很轻，因此动态平衡的偏心是很小的，即浮环会自动与轴基本保持同心，这是浮环密封的优点。正常工作情况下，浮环与轴（或轴套）基本处于非接触状态，同时在每道碳环内面开有环形小槽，气体经过小槽时在此形成气体涡流隔断介质气体，达到密封目的，所以浮环密封可用在较高参数下的旋转轴密封上。
碳环密封的优点是：结构简单维修方便，适应范围广，在有隔离气体阻抗的前提下可以达到介质有毒气体的0泄漏，相对端面密封和干气密封产品成本和维修成本低。
碳环密封的缺点是：适用于低压环境，没有气体阻抗时并存在一定的泄漏量。
密封失效形式：石墨环表面出现均匀的环状沟纹 催化裂化气压机用面对面静止式双端面机械密封，采用聚四氟乙烯密封面，耐凝缩油，严格控制旋转环的振摆以保持密封面的垂直度，将中间旋转环夹持固定并用楔形圈密封防止轴套处泄漏并避免晃动，采用窄碳石墨密封环，正确选择弹簧的刚度和弹簧个数来保持静环的追随性。 离心式压缩机、螺杆压缩机、膨胀机、蒸汽透平以及高速和高压的流体机械广泛采用气体动压非接触式气体端面密封，其中应用最广泛的是部分螺旋槽气体断面密封，这种气体端面密封就是将开槽技术用于气体介质的密封，在摩擦副之间形成一层很薄的气膜，从而使密封工作在非接触状态下。 这种结构简单、无磨损、寿命长、可靠性高、耗功底，不用封油(省掉了庞大的封油系统)，停车时无泄漏(不另用停车密封)，密封气体无油污染问题，它与磁力轴承技术结合，可以做到全无油润滑，但需供气系统。这种结构安装费用低、系统可靠，可实现长时间稳定运行。 在石油、化工等行业中所采用的压缩机的机械密封通常面临线速度高，密封副的pv值高，发热、磨损和振动，动环旋转时弹簧受离心力的影响，介质受搅拌的影响等问题，通常采用静止式结构，转动零件几何形状对称，减少宽度，以减小摩擦热或采用可控膜机械密封。高速密封也可采用中间环密封(差动环式机械密封)，以降低密封面周速(大约降低一半)。
1. 维修周期长，断面磨损后可自动补偿，一般情况下不需经常性维修;
2. 抗振性好，对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感;
3. 摩擦功率消耗小，其摩擦功率仅为软填料密封的10%~50%;
4. 轴或轴套基本上不磨损;
5. 适用范围广，机械密封能用于高温、低温、高压、真空、不同旋转频率，以及各种腐蚀介质和含磨粒介质的密封。但机械密封也有结构复杂、对加工制造要求高、安装与更换麻烦、要求工人有一定的技术水平、发生偶然性事故时处理较困难、价格高等缺点。
6. 使用寿命长，在油、水介质中一般可达1~2年或更长，在化工介质中一般能工作半年以上;
7. 密封可靠，在长期运转中密封状态很稳定，泄漏量很小，其泄漏量约为软填料密封的1%;
8. 运转中不用调整，由于机械密封靠弹簧力和流体压力使摩擦副紧贴，在运转中自动保持接触，装配后就不用像普通软填料那样补上紧来调整. 石墨环表面出现均匀的环状沟纹石墨环表面出现均匀的环状沟纹，这是机械密封常见的失效形式。原因如下：密封面间出现汽化，有的介质工作温度较高，摩擦产生的热量很容易使密封面间的液体汽化;也有的在高温时采用浸渍合成树脂的石墨，超过了允许使用的温度，性能下降;采用了非平衡型密封，载荷系数
太大，pv值高，产生大量的摩擦热，使介质汽化，在某些润滑性不良的介质中，如液态烃、热水等，尽管温度不很高，有时也出现沟纹;抽空和汽蚀使密封面上出现干或半干摩擦，其沟纹要深些。 摩擦痕迹等于密封面的宽度而出现泄漏这种现象在机械密封的故障中是十分普遍的。这时密封端面有磨损的沟纹，金属环表面变色，甚至出现裂纹等缺陷。如密封面上无缺陷，问题可能出在其他零件上，如波纹管裂纹等。密封面上没有摩擦痕迹而出现泄漏有时密封面上没有摩擦痕迹，其原因有以下方面。 在采用镶嵌式动环时，碳化钨环松脱。处理办法：传动座由顶丝传动改为键传动或其他可靠的传动方式。为解决安装失误，应仔细复查压缩量。采用线胀系数小的材料制造环座，并适当加大镶装的过盈值。 静环与动环没接触，属于安装失误。 传动装置的打滑。有的传动座有顶丝固定在轴套上，这种传动方式常温下尚可使用，对热油泵在温度和离心力的作用下，顶丝打滑，传动失效。 摩擦副端面的磨损痕迹大于软环宽度组成摩擦副的两个密封面宽度是不相等的。一般情况下，硬密封面较宽，软面较窄。经过一段时间的运转后，在硬密封面上有清晰的摩擦痕迹，可根据此痕迹的宽度判断故障的原因。造成密封端面上摩擦痕迹大于软环宽度的原因有如下方面。 动静环不同心。在一般的旋转型密封中，静环安装在压盖上，压盖和密封腔配合时的同轴度靠止口保证。实际上止口间隙往往过大，使静环下沉，造成动静环不同心。在静止式波纹管密封中，由于静环组件重量促成静环下沉，也造成动静环不同心。此外，轴承箱的配合间隙过大、轴弯曲等都能使摩擦痕迹过宽。克服上述缺陷的方法，首先消除离心泵的振动，将转子做动平衡;采用不易引起振动的联轴器;校正泵和电机的同轴度;检查泵各止口间隙是否过大;在静止式波纹管中采取在静环下方加支承的方法防止下沉。泵振动大，使动环运转中产生径向和轴向振摆，液膜厚度变化较大，有时密封面被推开，造成泄漏增大。 摩擦痕迹小于密封面的宽度产生这种故障现象的原因有以下方面。 静环端面不平行的第二种摩擦痕迹是密封面外缘接触，即摩擦痕迹的内径大于静环密封面的内径，密封面间呈喇叭状，这种缝隙形状因液膜压力减小，造成比压增大，磨损加剧，容易出现沟纹，泄漏量增大，无法正常运行。 在动环端面上的摩擦痕迹是不连续的。或局部接触，有时大圆或点状接触，显然这是由动环面不平所致。解决这些缺陷的方法是：检查动、静环的平面度，对不符合要求的要进行研磨，直到合格。为减小密封面的变形，静环密封圈的过盈值不要太大，以免静环变形，高温密封要采取有效的辅助措施，如冲洗、冷却等，尽量减少密封本身温度差。
静环密封端面不平的第一种现象是沿密封面内缘连续的接触痕迹，即所谓的收敛型缝隙：这种密封拆检时往往查不出其他的磨损迹象。运转起来就是泄漏量大。有人认为摩擦痕迹窄了，密封面积减小了，比压增大了，似乎不应该漏。事实恰好相反，当内缘接触时，密封的缝隙是呈现收敛形状，破坏了密封面的平行，液膜压力大大增加，将密封面推开，泄漏量增大。压力的高低，压力循环周期变化的长短，对密封件损坏(如挤出)有很大的影响。压力越高，其它的因素对密封件的性能影响越大，如温度，速度，密封件的材料，活塞和缸筒之间的间隙，活塞和缸头之间的间隙。 温度对一种密封件材料的最使用温度和低使用温度进行描述是比较困难的，因为这是一系列因素综合影响的结果。对于活塞和活塞杆的工作温度都不同，要对它们进行区别选择。 表面处理经验表明，油缸活塞和活塞杆表面的特性对密封件的寿命有着非常大的影响。表面特性常用表面粗糙度Ra的值来定义，Ra是表面形状偏离中心线绝对值的算术平均值。但些数值并不能完全表示表面情况对密封件的影响，这是因为即使在同样的粗糙度下，不同的表面形状特征可以导致对密封件不同程度的密封件磨损。密封件和密封表面的摩擦力取决于很多因素：表面粗糙度，表面的特性，压力，介质，温度，密封件的材料，密封件的型式和运动速度。
