碳密封环属于非接触式浮环密封的一种，其核心结构包括环形密封腔、碳环及可选轴套。碳环作为关键密封元件，材质为炭精，按JB/T9580标准分为机械用碳类和特种石墨类：机械用碳类采用环氧树脂、酚醛树脂等浸渍物，特种石墨类则以硅为主要浸渍物，硬度较高且肖氏硬度达45-90HS。碳环结构有整体式与分瓣式（常见三瓣式），分瓣式采用斜切口设计，磨损后可通过切口滑移实现自动补偿，确保密封间隙稳定在3-10μm。轴套外表面通常涂覆三氧化二铝或三氧化二铬耐磨层，以保护旋转轴免受高温高压下的疲劳磨损。

    基于浮环密封机制，依赖密封介质在碳环与轴套间隙中形成气膜，通过逐级节流降压实现密封。轴启动时，偏心间隙产生的流体动压力使碳环浮起并趋于同心，形成动态平衡。低温环境下（如-120℃），碳环自润性降低，可通过加装铝制/铜制加热环维持温度稳定性。