隔爆型電機軸貫通部分兩種防護密封結構

李季，翟成強，宋恩澤，尹志平

(1.核工業工程研究設計有限公司，北京101300；2.福建寧德核電有限公司，福建寧德352000)

隔爆型電機軸貫通部分兩種防護密封結構

李季，翟成強，宋恩澤，尹志平

(1.核工業工程研究設計有限公司，北京101300；2.福建寧德核電有限公司，福建寧德352000)

主要對隔爆型電機軸貫通部分的兩種防護密封結構從性能、材料、優缺點、應用環境、對電機影響等方面進行了分析和介紹。提出了密封圈結構需要在材料及工藝上需要改進；曲路型機械密封結構雖然剛剛起步，但具備一定的發展空間。

隔爆電機；軸貫通；密封結構；特點分析

0 引言

軸貫通部分保護是隔爆電機保護中的重中之重，軸貫通部分是連接電機內部與外部的主要通道，也是電機防護試驗的主要試驗目標，軸貫通部分的密封結構等級直接反應了電機的防護能力，代表了電機運行在不同環境的能力，作為評價電機產品合格的重要性能指標之一。

全國各個行業領域內，電機因軸貫通部分密封失效的情況，占電機總故障數的很大一部分，而引起防護密封失效的情況有很多種，常見的有：電機密封圈與軸承外蓋摩擦，造成密封圈溫度過高，增大密封圈漲量，導致外部異物進入電機內部、密封圈保持架安裝時變形或者安裝不當，造成保持架卡澀，導致密封圈整體滑脫，整體軸承結構缺失，導致外部異物進入電機內部，使電機防護密封失效、密封圈自身損壞，造成密封圈殘片進入電機內部，導致電機密封防護密封失效。

由此可見，電機軸貫通部分軸承結構的優劣，直接影響電機使用壽命、電機運行質量等，所以軸貫通部分防護結構要做到可靠、耐用、不易受損等優點，這樣可以提高電機及設備的使用壽命。本文對兩種常用的軸承結構及密封機構進行介紹。

1 密封圈結構軸承裝置

軸承裝置的結構：軸承內蓋、軸承、軸承外蓋、端蓋、軸、密封圈(包括：橡膠密封圈、金屬保持架)，如圖1所示。

圖1 密封圈結構軸承裝置示意圖

其中端蓋及軸承內、外蓋構成軸承室，內部有軸承、潤滑脂，密封圈是阻隔電機外部異物進入電機內部的屏障，所以一般情況下安裝及使用密封圈時與軸承外蓋采取微過盈配合，密封圈與軸承外蓋止口接觸部分為橡膠密封圈，配合方式為過盈配合，由于橡膠密封圈彈性特性，可以和軸承外蓋配合止口充分接觸，為軸承制造一密閉環境；由于橡膠本身有一定硬度，造成橡膠密封圈與軸承外蓋產生相對摩擦，容易造成軸承溫度假升高，促使軸承測溫元件誤報警、保護元件誤動作，為設備運行造成很大麻煩。密封圈結構的優點(參見圖1)。

(1)可以有效的保證電機內外環境的隔絕狀態，保證外來異物無法進入軸承室及電機內腔；

(2)結構簡單，橡膠圈可以采用沖剪的方法進行加工，安裝簡單，外部金屬保持架可以采用銅或鋼等，保持架作為密封圈的定位部件；

(3)結構簡單、造價低廉，經濟效益好。

密封圈結構的缺點

(1)橡膠密封圈由于材質特性決定，受熱后形變量很大，同時由于有金屬保持架的限制造成擠壓變形，兩方面造成橡膠密封圈與軸承外蓋過盈量過大，使電機密封部位溫度升高，嚴重時使軸承測溫誤報警；

(2)由于材質原因，不能采用熱套工藝，造成安裝時定位及裝卡難度大，容易產生安裝不準確，使密封保護失效；

(3)橡膠密封圈容易損壞、老化等，造成防護密封失效，同時,破損的碎屑也是進入電機內部的環境異物。

2 曲路型機械密封

曲路型機械密封采用間隙配合及回轉路徑對電機軸貫通部分進行保護，如圖2所示，由于軸承裝置采用曲折路徑，這樣增大了防護回路總長度，圖中回路長度有L總=L+L1+L2，整個軸承結構包括：軸、軸承、端蓋、軸承內蓋、軸承外蓋、密封銅套，其中軸貫通密封依靠L、L1、L2三段曲路及三段曲路的間隙實現的，間隙的取值請查看表1、表2、表3。

圖2 機械密封軸承結構示意圖

曲路機械密封完全由電機金屬零件組合而成，所以對零件的加工精度要求很高，主要要求密封銅套表面精度、銅套與電機整體的同心度等，都是影響電機運行性能、密封性能、隔爆性能的因素，銅套主視圖如圖3所示。

圖3 密封銅套示意圖

表2 Ⅱ類場所電機L處間隙選擇(外軸通路)

表3 Ⅱ類場所電機L處間隙選擇(內軸通路)

以上間隙要求主要參照美國UL防爆要求，Ⅰ類場所為爆炸性氣體環境，Ⅱ類場所為可燃性粉塵場所，該型曲路機械密封也同樣取得了國內防爆電機的防護等級IP55、IP65防爆認證。

曲路型結構的優點

(1)旋轉件與非旋轉件之間無接觸、無摩擦，減小電機機械誤差對電機的影響，由于軸貫通密封無摩擦，減小了軸承監測元件的誤差，提高了軸承測溫的準確性；

(2)密封環采用金屬材質，提高了密封環的機械強度，同時金屬密封環的耐腐蝕性也要高于橡膠密封圈，提高了電機零件的通用性；

(3)安裝方式：密封銅環采用熱套進行安裝，采用緊固螺釘與軸上擋肩進行軸向固定，提高了密封銅環的可靠性，保證了電機同心度，使電機運行更可靠；

(4)可以保證電機軸承裝置的防護等級達到IP55～IP65，保證電機的正常運行，提高了電機軸承裝置結構穩定性。

曲路型結構的缺點

造價高于橡膠密封圈、密封銅環加工難度大、要求精度高，同時增加了四個緊固螺釘，軸上增加了一個擋臺，相當于增加了一個工序。

3 結語

由于軸貫通部分尺寸緊張，造成電機防護一直以軸貫通部分的工藝、設計難度最大，軸貫通部分向內就是軸承、潤滑脂等，是旋轉機械結構與靜止機械結構的分界點，同時也是電機功率、轉矩、轉速等物理量輸出的支撐點，軸承的安全與否直接影響電機整體的使用壽命，所以軸貫通部位的密封結構的質量與工藝的優劣，影響了電機的壽命，所以密封結構要求簡潔、實用、可靠，需要不斷地發展新結構，曲路機械密封軸承結構在國內剛剛起步，還有許多結構及工藝加工方面的問題需要我們去解決，同時橡膠軟密封結構需要在材料及剪切工藝上進行持續改進，不斷地進行優化。

[1] UL674 Ⅰ、Ⅱ級危險(劃分)場所用電動機和發電機安全標準[S].

[2] NEC500(美國)國家電氣規程[S].

[3] GB 755—2008 旋轉電機額定和性能.

[4] 張顯力.防爆電氣概論[M].北京：機械工業出版社，2008.

[5] GB/T 4942.1—2006 旋轉電機整體結構的防護等級(IP代碼).

Brief Analysis on Two Kinds of Seal Protection Structuresfor Shaft Gland of Flameproof Motor

LiJi,ZhaiChengqiang,SongEnze,andYinZhiping

(1.Research and Design Engineering Corporation of CNNC,BeiJing 101300, China；2.Fujian Ningde Nuclear Power Co., Ltd., Ningde 352000, China)

This paper chiefly analyzes and introduces two kinds of seal protection structures for shaft gland of flameproof motor from aspects of performance, material, advantages, disadvantages, application environment and effect of it on motor, and presents that sealing ring structure should be improved on material and technology. Although labyrinth type of mechanical seal structure is just beginning to use, but it has a certain development space.

Flameproof motor；shaft gland；seal structure；characteristic analysis

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2017.02.08

TM303.1

B

1008-7281(2017)02-0025-003

李季 男 1987年生；畢業于哈爾濱工程大學電氣工程及自動化專業，現從事核電站用電機檢測及現場應用工作.

2016-10-18