隔爆型电机轴贯通部分两种防护密封结构

李季，翟成强，宋恩泽，尹志平

(1.核工业工程研究设计有限公司，北京101300；2.福建宁德核电有限公司，福建宁德352000)

隔爆型电机轴贯通部分两种防护密封结构

李季，翟成强，宋恩泽，尹志平

(1.核工业工程研究设计有限公司，北京101300；2.福建宁德核电有限公司，福建宁德352000)

主要对隔爆型电机轴贯通部分的两种防护密封结构从性能、材料、优缺点、应用环境、对电机影响等方面进行了分析和介绍。提出了密封圈结构需要在材料及工艺上需要改进；曲路型机械密封结构虽然刚刚起步，但具备一定的发展空间。

隔爆电机；轴贯通；密封结构；特点分析

0 引言

轴贯通部分保护是隔爆电机保护中的重中之重，轴贯通部分是连接电机内部与外部的主要通道，也是电机防护试验的主要试验目标，轴贯通部分的密封结构等级直接反应了电机的防护能力，代表了电机运行在不同环境的能力，作为评价电机产品合格的重要性能指标之一。

全国各个行业领域内，电机因轴贯通部分密封失效的情况，占电机总故障数的很大一部分，而引起防护密封失效的情况有很多种，常见的有：电机密封圈与轴承外盖摩擦，造成密封圈温度过高，增大密封圈涨量，导致外部异物进入电机内部、密封圈保持架安装时变形或者安装不当，造成保持架卡涩，导致密封圈整体滑脱，整体轴承结构缺失，导致外部异物进入电机内部，使电机防护密封失效、密封圈自身损坏，造成密封圈残片进入电机内部，导致电机密封防护密封失效。

由此可见，电机轴贯通部分轴承结构的优劣，直接影响电机使用寿命、电机运行质量等，所以轴贯通部分防护结构要做到可靠、耐用、不易受损等优点，这样可以提高电机及设备的使用寿命。本文对两种常用的轴承结构及密封机构进行介绍。

1 密封圈结构轴承装置

轴承装置的结构：轴承内盖、轴承、轴承外盖、端盖、轴、密封圈(包括：橡胶密封圈、金属保持架)，如图1所示。

图1 密封圈结构轴承装置示意图

其中端盖及轴承内、外盖构成轴承室，内部有轴承、润滑脂，密封圈是阻隔电机外部异物进入电机内部的屏障，所以一般情况下安装及使用密封圈时与轴承外盖采取微过盈配合，密封圈与轴承外盖止口接触部分为橡胶密封圈，配合方式为过盈配合，由于橡胶密封圈弹性特性，可以和轴承外盖配合止口充分接触，为轴承制造一密闭环境；由于橡胶本身有一定硬度，造成橡胶密封圈与轴承外盖产生相对摩擦，容易造成轴承温度假升高，促使轴承测温元件误报警、保护元件误动作，为设备运行造成很大麻烦。密封圈结构的优点(参见图1)。

(1)可以有效的保证电机内外环境的隔绝状态，保证外来异物无法进入轴承室及电机内腔；

(2)结构简单，橡胶圈可以采用冲剪的方法进行加工，安装简单，外部金属保持架可以采用铜或钢等，保持架作为密封圈的定位部件；

(3)结构简单、造价低廉，经济效益好。

密封圈结构的缺点

(1)橡胶密封圈由于材质特性决定，受热后形变量很大，同时由于有金属保持架的限制造成挤压变形，两方面造成橡胶密封圈与轴承外盖过盈量过大，使电机密封部位温度升高，严重时使轴承测温误报警；

(2)由于材质原因，不能采用热套工艺，造成安装时定位及装卡难度大，容易产生安装不准确，使密封保护失效；

(3)橡胶密封圈容易损坏、老化等，造成防护密封失效，同时,破损的碎屑也是进入电机内部的环境异物。

2 曲路型机械密封

曲路型机械密封采用间隙配合及回转路径对电机轴贯通部分进行保护，如图2所示，由于轴承装置采用曲折路径，这样增大了防护回路总长度，图中回路长度有L总=L+L1+L2，整个轴承结构包括：轴、轴承、端盖、轴承内盖、轴承外盖、密封铜套，其中轴贯通密封依靠L、L1、L2三段曲路及三段曲路的间隙实现的，间隙的取值请查看表1、表2、表3。

图2 机械密封轴承结构示意图

曲路机械密封完全由电机金属零件组合而成，所以对零件的加工精度要求很高，主要要求密封铜套表面精度、铜套与电机整体的同心度等，都是影响电机运行性能、密封性能、隔爆性能的因素，铜套主视图如图3所示。

图3 密封铜套示意图

表2 Ⅱ类场所电机L处间隙选择(外轴通路)

表3 Ⅱ类场所电机L处间隙选择(内轴通路)

以上间隙要求主要参照美国UL防爆要求，Ⅰ类场所为爆炸性气体环境，Ⅱ类场所为可燃性粉尘场所，该型曲路机械密封也同样取得了国内防爆电机的防护等级IP55、IP65防爆认证。

曲路型结构的优点

(1)旋转件与非旋转件之间无接触、无摩擦，减小电机机械误差对电机的影响，由于轴贯通密封无摩擦，减小了轴承监测元件的误差，提高了轴承测温的准确性；

(2)密封环采用金属材质，提高了密封环的机械强度，同时金属密封环的耐腐蚀性也要高于橡胶密封圈，提高了电机零件的通用性；

(3)安装方式：密封铜环采用热套进行安装，采用紧固螺钉与轴上挡肩进行轴向固定，提高了密封铜环的可靠性，保证了电机同心度，使电机运行更可靠；

(4)可以保证电机轴承装置的防护等级达到IP55～IP65，保证电机的正常运行，提高了电机轴承装置结构稳定性。

曲路型结构的缺点

造价高于橡胶密封圈、密封铜环加工难度大、要求精度高，同时增加了四个紧固螺钉，轴上增加了一个挡台，相当于增加了一个工序。

3 结语

由于轴贯通部分尺寸紧张，造成电机防护一直以轴贯通部分的工艺、设计难度最大，轴贯通部分向内就是轴承、润滑脂等，是旋转机械结构与静止机械结构的分界点，同时也是电机功率、转矩、转速等物理量输出的支撑点，轴承的安全与否直接影响电机整体的使用寿命，所以轴贯通部位的密封结构的质量与工艺的优劣，影响了电机的寿命，所以密封结构要求简洁、实用、可靠，需要不断地发展新结构，曲路机械密封轴承结构在国内刚刚起步，还有许多结构及工艺加工方面的问题需要我们去解决，同时橡胶软密封结构需要在材料及剪切工艺上进行持续改进，不断地进行优化。

[1] UL674 Ⅰ、Ⅱ级危险(划分)场所用电动机和发电机安全标准[S].

[2] NEC500(美国)国家电气规程[S].

[3] GB 755—2008 旋转电机额定和性能.

[4] 张显力.防爆电气概论[M].北京：机械工业出版社，2008.

[5] GB/T 4942.1—2006 旋转电机整体结构的防护等级(IP代码).

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；毕业于哈尔滨工程大学电气工程及自动化专业，现从事核电站用电机检测及现场应用工作.

2016-10-18