在摩擦状态下旋转接头漏水的原因,虽然在密封缝隙中存在液体层,但是液层可能局部中断,而且几乎没有压力,因而也就体验出显著的粘性效果。这种在机械密封摩擦副缝隙中没有明显的缝隙压力PSL的情况下泄漏流动的真实状态,叫做“流体交换流动”,即液体主要通过单个多没有相互联通的西沟或空袭深入到密封面上。由于在密封面宽度上都存在粗糙不平的不连续的迷宫形凹陷,所以当密封环旋转时,在残余压力和离心压力P2点作用下,液体在两个摩擦面上相互碰到的极小空隙和沟槽间发生交换,旋转接头密封缝隙中产生的离心力压力很小,其计算公式为:
此压力表面上看来很小,但是它都有极大的作用。
旋转接头摩擦副,两个摩擦表面由于平均接触压力Pg作用相互接触而压紧时,因为表面并非绝对光滑,所以粗糙表面的微凸体不仅产生塑性变形,而且也要产生弹性变形;表面微凸的接触载荷最高,可能达到塑性变形,或者被磨掉。旋转接头密封面在尖峰的临近区,则产生弹性变形。通常旋转接头摩擦副绝大多数是石墨或者塑料制造的补偿静环(游动或者浮动环)对金属、硬质合金或者陶瓷复层的非补偿动环。因此,第一组材料的弹性模量E1=(0.5~1.5)X104N/mm2,而且第二组材料的弹性模量E2=(10~70)X104N/mm2。因为摩擦副的密封面总是加工的很光滑(粗糙度Ra=0.15~0.5μm),而且微观表面的完整系数K≥0.67,所以根据E2/E1的比值,弹性模量低的环所占的变形分量就比较大一些。也就是说,旋转接头摩擦副密封面间的空隙彼此之间很少连通。根据博登(Bpwden)和塔博尔(Tabor)以及豪尔姆(Holm)的研究知道,在边界摩擦状态下,由于固体的分隔作用,从而构成了上述空隙(3~9a)。两个环中之一旋转时,可以象人面通过旋转门或物体经由计量器那样,液体从一空隙转移到另一空隙中去,一直到液体质点到缝隙的终端为止。可见,在这种摩擦状态下,粘性没有显著的影响。只要进入和流出的液体量相等,那么在缝隙中就形不成压力。如果两摩擦面表面粗糙度相等,在交换动状态下,泄漏损失与摩擦面的宽度无关。但是摩擦表面的粗糙深度,接触压力,滑动速度以及离心压力的大小与方向关系极为密切。