
螺杆压缩机(包括喷油和无油式)是工业压缩空气系统的核心。其密封系统复杂且关键,旨在防止内部工质(空气、制冷剂、工艺气体)泄漏、润滑油窜流,以及外部污染物侵入。密封圈种类繁多,根据其功能、位置和原理,可进行系统化分类,它们共同保障了压缩机的效率、可靠性和长寿命。
一、 按密封功能与位置分类(主流分类方式)
转子间密封(型线密封):
位置: 位于阴阳转子啮合的型线顶部,并非独立的“圈”,而是转子本体精密加工出的型线轮廓,或镶嵌的密封条。
功能: 这是螺杆压缩机的核心内部密封,直接决定容积效率和排气量。防止高压腔气体向低压腔泄漏。
特点: 依赖极高的加工精度和转子材料耐磨性。在无油螺杆中,此密封至关重要;在喷油螺杆中,润滑油膜辅助了密封。
轴封(旋转轴密封)——关键动态密封:
位置: 驱动轴伸出压缩机壳体的部位,分隔润滑油腔/齿轮箱与压缩腔/大气。
种类:
唇形密封(骨架油封): 最常见,成本低。用于密封润滑油,防止油向外泄漏,并防止外部灰尘进入。常用氟橡胶(FKM)或丙烯酸酯橡胶(ACM)。
机械密封: 用于无油螺杆压缩机或要求零润滑油泄漏的高端喷油螺杆。将润滑油腔与绝对无油的压缩腔严格隔离。结构复杂,成本高,寿命长。
迷宫密封: 非接触式,用于某些特殊结构的轴封,依靠曲折间隙节流,通常需与抽气系统配合使用。
转子端面密封(轴向密封):
位置: 转子端面与气缸端盖(或滑阀)之间。
功能: 防止气体沿转子轴向端面泄漏。在喷油机中,通常由润滑油形成的油膜和极小的机械间隙实现。某些设计会采用耐磨密封环。
滑阀与壳体密封(往复/平面密封):
位置: 容量调节滑阀与压缩机气缸体之间。
功能: 密封滑阀两侧的压力差,同时允许滑阀滑动。
种类: 通常采用耐磨的聚四氟乙烯(PTFE)或填充PTFE制成的斯特封、格莱圈或矩形滑环。要求低摩擦、耐磨、寿命长。
静密封:
位置: 所有固定结合面:气缸端盖、壳体法兰、管路接头、视油镜等。
种类: O形圈(最常用)、金属缠绕垫片(用于高压或高温接口)、密封胶。
材料: 根据介质(油、气)和温度选择,如丁腈橡胶NBR、FKM、硅橡胶。
气体密封(用于干式无油螺杆的轴封或级间密封):
原理: 向密封间隙注入洁净的加压密封气(通常为氮气或空气),形成气障,阻止工艺气体泄漏。这是一种非接触、无磨损的先进密封技术。
组成: 包括气封环、节流衬套和控制系统。
二、 按材料与结构分类
弹性体密封圈:
材料: NBR(通用耐油)、FKM(耐高温油/化学)、EPDM(耐水/冷却液)、ACM(耐高温油)。
形式: O形圈、油封(唇形)、矩形圈等。主要用于静态密封和低速轴封。
工程塑料/复合材料密封:
材料: PTFE(及其填充改性品种:加玻纤、碳、青铜)、PEEK、聚酰胺(PA)。
形式: 格莱圈、斯特封、支撑环、导向环、滑阀密封环。这是螺杆压缩机中动态密封的主力,因其低摩擦、耐磨、耐温特性。
金属密封:
形式: 金属缠绕垫片、弹簧蓄能密封(泛塞封)的金属弹簧部分、气密封组件。
应用: 高温高压静密封、极端工况。
三、 选型与应用要点
喷油螺杆压缩机: 密封系统核心是管理润滑油。轴封(唇封或机械密封)防止油外泄;各处密封需耐润滑油;滑阀密封需在油润滑下低摩擦工作。
无油螺杆压缩机: 密封核心是绝对隔离润滑油与压缩腔,并防止气体泄漏。因此级间密封和轴封多采用迷宫密封、机械密封或先进的气体密封。静密封要求极高,防止任何油汽污染。
制冷螺杆压缩机: 密封圈材料必须与制冷剂(如R134a, R410A, NH₃)和润滑油(POE, PAG) 兼容,常用氢化丁腈橡胶(HNBR)或特种FKM。
总结: 螺杆压缩机的密封圈是一个多层次、多类型协同工作的系统。从依靠精度和油膜的转子型线密封,到防止油汽互窜的轴封,再到实现容量调节的滑阀动态密封,每一类都针对特定的泄漏路径和工况进行了优化。了解这些分类,有助于在进行设备维护、故障诊断和备件管理时,做到有的放矢。选择正确的密封类型和材料,是保障螺杆压缩机高效、稳定、长周期运行的基础,也是节能降耗、减少维护成本的关键。
