1.第一代风机轴封

螺旋密封、节流套、梳齿密封（又称迷宫密封）等属于离心式风机用的第一代轴封，见图1。

螺旋密封是指用螺纹阻止介质泄漏的非接触式动密封，又称螺纹密封通常是在密封部位的旋转轴上加工出螺纹，工作时泄漏的介质充满螺纹和壳体所包含的空间，轴上螺纹的方向使介质在轴旋转时产生轴向运动，促使泄漏的介质不断地返回高压端。

梳齿密封的原理是利用流体流经一系列节流间隙与膨胀空腔组成的通道，使工作介质产生节流效应，以限制泄漏量，达到阻漏的目的。

第一代风机轴封属于非接触密封。其优点是不受转速和温度限制，结构简单，成本低廉，安装方便，使用寿命长。但由于其存在一定的泄漏量，因此，只能用于空气氮气等中性介质对于输送高压气体、石油气、氢气以及其它易燃和有毒气体，第一代风机轴封不能满足轴封的要求，由此，开发了第二代密封。

2.第二代风机轴封

分瓣环密封和浮环密封属于第二代风机轴封。

浮环密封结构示意图见图2，主要由几个浮动环、轴套、间隔环和甩油环等组成。原理是靠高压密封油在浮环与轴套间形成油膜，节流降压，阻止高压侧气体流向低压侧，将气体封住。

第二代轴封仍属于非接触密封，结构上增加了密封辅助系统，尤其是浮环密封，使用润滑油作为阻封液，辅助系统十分庞大、复杂，但能够彻底解决输送气体的泄漏问题。在20世纪七八十年代，大石化装置中离心压缩机的轴封基本都使用浮环密封。我国在80年代，由沈阳鼓风机集团有限公司、合肥通用机械研究所、武汉鼓风机有限公司等合作，完成了我国浮环密封的系列制造，并且在合肥通用机械研究所建造了当时国内唯一的浮环密封试验系统在正常工作情况下，浮环密封的环与轴不会发生接触摩擦，运转平稳安全，使用寿命长，特别适合于大压差、高转速的场合。故曾大量用于高速压缩机的轴封，在浮环密封的大量使用过程中，其缺点也开始显现，主要是工艺气体造成润滑油的污染和乳化，由于风机轴承润滑系统与轴封系统共用油站，导致轴承与密封失效。由此，国际上开始研究使用第三代密封。

3.第三代风机轴封

机械密封属于第三代风机轴封，机械密封（mechanicalseal）又称端面密封，是指由一对或数对垂直于旋转轴的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用下，以及辅助密封的配合下，保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的轴封装置。

机械密封典型结构见图3，通常由静环、动环、弹性或磁性元件、旋转环传动件和辅助密封圈等零件组成。工作时利用旋转环和静止环相对转动的两个贴合表面，以及辅助密封来实现其密封功能因其工作可靠，泄漏量小，工作寿命长，对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感，抗振性能好，端面磨损能自动补偿，无须经常维修，功率损耗小，且对轴没有磨损等特点，被广泛应用在机械行业、石油和化学工业等各类旋转机械中。

机械密封属于接触式密封，需要水或润滑油等液体作为冲洗介质。随着现代石油化工企业的迅猛发展，在不少生产流程中，由于石化产品的深度加工工艺的需要，不允许使用液体介质（各类润滑油、水等）作为风机轴封的密封润滑剂和阻封液，因为润滑油类、水等液体介质一旦泄漏到工作介质中，或参与反应，或影响主产品品质，有些甚至会危及到设备的安全，而输送的介质又往往是易燃、易爆的气体，一旦发生泄漏，将造成火灾、爆炸及人身伤亡等重大事故此时，机械密封难以满足要求。由此，英国公司开始研究开发第四代密封。

4.第四代风机轴封

干气密封、干运转机械密封等属于第四代风机用轴封。

4.1干气密封

干气密封是20世纪60年代末期在气体动压轴承的基础上通过对机械密封进行根本性改进发展起来的一种新非接触式密封。

干气密封的结构类似于机械密封，不同的是机械密封的密封面之间通入润滑油，而干气密封的密封面之间通入气体。在动环或静环的密封端面上（或同时在2个环的密封端面上）加工出特殊形状的槽，槽的深度为3~10μm，一般将槽刻在硬质的动环(旋转环)上。以螺旋槽为例见图4，因为端面上包括了带槽区和密封坝2个部分，所以密封端面宽度比机械密封端面宽。密封堰的主要作用是主机停车时，在弹簧力的作用下，将2个密封端面贴紧以保证停机密封。在旋转过程中，密封气体被吸入动压槽内，由外径朝向中心，径向分量朝着密封堰流动。由于密封堰的节流作用，进入密封面的气体被压缩，气体压力升高。在该压力的作用下，密封面被推开，流动的气体在两个密封面间形成一层很薄的气膜，实现非接触运转。

干气密封克服了常规迷宫密封的泄漏量大，液体浮环密封和机械密封的寿命短，需要供油系统，存在油污染等问题。由于密封非接触式运行，因此密封摩擦副材料基本不受PV值的限制，特别适合作为高速高压设备的轴端密封。

干气密封需要配备复杂的过滤等辅助系统，造价昂贵，在参数不高（转速、压力等不高）的风机设备上使用干气密封，有时造成密封及系统的成本比主机造价高，在这种情况下我院开发了适用于工作参数不高的泵风机等设备的接触式干运转机械密封。

4.2干运转机械密封

干运转机械密封是密封环密封端面开有毫米级深槽，采用氮气作为隔离、阻封气体，在运转过程中，流槽内充满气体，改善了端面间的润滑效果，延长了密封的使用寿命。干运转机械密封能保证输送的介质对大气的“零泄漏”，但不需要复杂的过滤等辅助系统，从而大大降低密封的制造成本和运行管理成本。