油封的作用一(yī)般就是将傳動部件中需要潤滑的部件與外(wài)部環(huán)境隔離，不至于讓(ràng)潤滑油滲漏(lòu)。骨架油封是油封的典型代表(biǎo)，一般說的油封即指的是骨架油封。此外(wài)還有磁力油封、迷(mí)宮(gōng)油封(fēng)、軸承隔離器等。

一、骨架油(yóu)封

1.1骨架油封分(fèn)類及結構

骨架(jià)油封是油封的典(diǎn)型代表，一般說的油封即指的是骨(gǔ)架油封。骨架就如同混凝土構件裡面的鋼筋，起(qǐ)到加強的作用，并使(shǐ)油封能保持形狀及張力(lì)。按結構形式可分單唇骨架油封和雙唇骨架油封(fēng)。雙唇(chún)骨架油封的副唇(chún)起防塵作用，防止外界的灰塵，雜質等進入機器内部。按骨架型式可分為内包(bāo)骨架油封，外露骨架油封和裝配式油封。

骨架(jià)油封結構有三部分(fèn)組成：油封(fēng)體、加強骨架和自緊螺旋彈簧。密封體按(àn)照不同部(bù)位又分為底部(bù)、腰部、刃口和密封唇(chún)等。通常(cháng)，在自由狀态下的(de)骨架油封，其内徑(jìng)比軸徑小，即具有一定(dìng)的“過盈量”。 

圖1 骨架油封

因此，當油封裝入油封座(zuò)和(hé)軸上之後，油封刃口的壓力和(hé)自緊螺旋彈簧的(de)收(shōu)縮力對軸産生一定的徑向緊力，經過一(yī)段時間運行(háng)後，該壓(yā)力會迅速減小(xiǎo)乃至消失(shī)，因而，加上彈簧(huáng)可以(yǐ)随時補償油封自緊力。

1.2骨架油封密封原理

密封原理：由于在油封與軸(zhóu)之間存在着油封刃口控(kòng)制的油膜，此油膜具有流(liú)體潤滑特性。在液體表面張力的作用下，油膜的剛度恰(qià)好使油膜與空氣接(jiē)觸端形成(chéng)一個(gè)新月面(miàn)，防止了工作介質的洩漏，從(cóng)而實現旋轉軸的密封。油封的密封(fēng)能力，取決于密封面油膜的厚度，厚(hòu)度過大，油封洩漏；厚度過小，可能發(fā)生幹(gàn)摩擦，引起(qǐ)油封和軸磨損；密封唇與軸之間沒有油膜，則易引(yǐn)起發(fā)熱、磨損。

因此，在安(ān)裝時，必須在密(mì)封(fēng)圈上塗些油，同時保證骨架油封與軸心(xīn)線垂直，若不(bú)垂直，油封的密封唇會把潤滑油從軸上排幹，也會導緻密封唇的過度磨損。在運轉中，殼(ké)體内的潤滑(huá)劑微微滲出一點(diǎn)，以達(dá)到(dào)在密封(fēng)面處形成油膜(mó)的狀态最為理想。

1.3骨架油封密封作用

骨架油(yóu)封的作用一般就是将傳動部件中需要潤滑的部件與出力部件隔離(lí)，不至(zhì)于讓潤滑油滲漏，通常用于旋(xuán)轉軸，是一種旋轉(zhuǎn)軸唇密封。骨(gǔ)架就如同混凝土構件(jiàn)裡面的鋼筋，起到加強的作用，并使油封能保持形狀及張力。骨架油封是采用優質丁腈橡膠和鋼(gāng)闆制作而(ér)成，質量穩定，使用壽命長。廣泛(fàn)用(yòng)于曲軸箱，變速箱(xiāng)、軸承箱等部位。

合(hé)理(lǐ)使用油封，應注意以下幾點：

(1)軸的轉速由于設計和結構上的原因，高轉(zhuǎn)速的軸應使用高速油(yóu)封，低轉速的軸使用低速油封，不能将低速油封用于高速軸上，反之(zhī)也不行。

(2)環境溫度在使用溫度(dù)較高的情況下，應選(xuǎn)用聚丙烯酯或(huò)矽、氟、矽氟橡膠。并應設法降低油箱(xiāng)中的油溫。在使用溫度過低的情(qíng)況下，應選用耐寒(hán)橡膠。

(3)壓力(lì)一般的油封承受壓力能力差，壓力過大時油封會變形(xíng)。在壓力(lì)過大的使用條件(jiàn)下應采(cǎi)用耐壓支承圈或加強的耐壓油封。

(4)安裝上的偏心程度油封和軸配合時偏心(xīn)過大，則其密封性會變差，特别是在軸轉速高時尤為嚴重。如果偏心過大時(shí)，可采用“W”形斷面的油封。

(5)軸的表面光潔度，直接影響油封的使(shǐ)用壽命，即軸的光潔度高(gāo)，油封(fēng)使用壽命就會長。

(6)注意在油(yóu)封的唇口應有一定量(liàng)的潤滑油。

(7)要特(tè)别注意防止塵土(tǔ)浸入油封。

二(èr)、磁力油封

2.1磁力油封介(jiè)紹

磁力油封是由(yóu)靜環和動環兩部分組合(hé)合成(chéng)，運用(yòng)磁力技術，采用(yòng)機封理念，全浮(fú)動密封面(miàn)結構。 

圖2 磁力油封

油封是用來(lái)封油的(de)機械元件(jiàn)，它将傳動部件中需要潤滑的(de)部件與出力部件隔離(lí)，不至于讓潤滑油滲漏。靜密封和動密封用密封(fēng)件叫密封件。

磁力油封是經(jīng)過多年的研究與實驗而設計出來的一款産品(pǐn)，創(chuàng)造性的使用了(le)模塊化磁(cí)力補償系統與新材料密(mì)封技(jì)術，簡便的安裝即可解決工業(yè)史上一直難以根除的問題(tí)。既(jì)響應了産品轉型升(shēng)級(jí)要綠色環保的國家政策，又符合工廠(chǎng)企業的6S管理要(yào)求。

傳統唇封産品(pǐn)在(zài)應用中必然與軸面發生摩擦，在應用中極易失效。無法有效地阻(zǔ)止(zhǐ)軸承腔不受(shòu)污染，工作(zuò)壽命一般很短且難以控制。當唇封(fēng)洩漏時，潤滑油的流(liú)失将給軸承及設備帶來災難性的後果。周免的嚴重磨損所引起的設備損傷，必然會增加修複成本。

磁力油封在設(shè)計中運用磁力技(jì)術，采用機封理念，全浮動密封面結構。整體結構簡單，安裝(zhuāng)方便，動力(lì)消耗少。動靜環消耗(hào)少。動靜環結合面(miàn)始終保(bǎo)持緊密接(jiē)觸，即使在較大的軸跳動(dòng)下，亦可實(shí)現有效密封。磁力密封替代骨架油封，是轉軸密封技術發展的必然方向(xiàng)。

2.2磁力油(yóu)封功能配置

磁(cí)力油封由(yóu)靜環和動環兩部分組合而成：

靜環，是用遇熱穩定且(qiě)耐磨的“316不鏽鋼”制成，通過O型圈固定于腔内，動密封面(miàn)光滑耐磨。

動環，内含磁性元件，動密封(fēng)面(miàn)是散熱性與耐磨性(xìng)極佳的含(hán)碳複合材料制成，并且采用浮動式設計。可長期在靜環的吸引下保持(chí)貼合(hé)，為達到與(yǔ)靜環長期吸(xī)合(hé)在一起，磁力油封的磁性元件采用在高(gāo)溫環境下都(dōu)不會消磁的永磁材料。而且為了滿足浮(fú)動式設計的要求(qiú)，動環采用O型圈固(gù)定在軸上。

磁力油封在結構設計時(shí)考慮到長壽命使用，故采用特殊材料，使其在惡劣環境下及反複變化時可保持耐用。磁力油封可在幹态下或存在(zài)潤滑的工況下工作，亦(yì)适用于水(shuǐ)侵蝕的情況(kuàng)下。可用在立式、卧式、低速、高速、幹摩擦或潤滑狀态下(xià)的減速機、齒輪(lún)箱、風機、泵和電機等(děng)轉動設備(bèi)。

2.3磁力油封特點

（1）磁力補償密封設計，适用于潤滑或幹摩(mó)擦工況，真正做到零洩漏。

（2）磁力油封對軸的表面硬度沒(méi)有要求，并(bìng)且不會磨損軸。

（3）磁力油封的線(xiàn)速度可達50 m/s。

（4）磁力油封的壽命比(bǐ)傳統油封的壽(shòu)命長，最低可達28000h。

三、迷宮油封

迷宮密封屬于非接觸式動(dòng)密封。是通(tōng)過在旋轉件、固定件之間形成多個密封槽，産生阻力，阻止液體（氣(qì)體）的(de)洩漏（如(rú)圖3所示）。

由于迷宮密封(fēng)為非接觸(chù)式，旋轉件與固定件(jiàn)間有一定的間隙，因此不存在磨損破壞情況。但是迷(mí)宮密封對旋轉件與固定件的同軸度要求(qiú)很(hěn)高，如果(guǒ)兩個件不同心(xīn)，很容易産生摩擦，使零件燒損。而且，迷宮密封(fēng)件的加工(gōng)難度相對要高一些。

迷宮密封一般(bān)應用在無壓稀油潤滑的卧式渣漿(jiāng)泵上。圖4為某泵(bèng)廠的迷宮密封結構(gòu)圖。這種設計将圖3中(zhōng)的三種迷宮密封結構融和了起來，既保證了密封效果，又使加工和(hé)裝配更加方(fāng)便快捷；同(tóng)時還對軸承起到了保(bǎo)護作用，防止外部的灰(huī)塵和(hé)水進到軸(zhóu)承及(jí)箱體内。實踐證明，這種迷(mí)宮密封(fēng)設計使用效果相當好。但是，這種(zhǒng)設計有一個要求就是：潤滑(huá)油的(de)油位不能高于密(mì)封槽的(de)位置，否則潤(rùn)滑油會自動洩漏。這又(yòu)限制了這種迷宮密封的應(yīng)用範(fàn)圍。如果油位較高或是其他(tā)的潤滑方(fāng)式也使用迷宮密封，那就需要配(pèi)一(yī)個停車密封。而這個停車密封又(yòu)是類似油封的(de)橡膠密封，一旦(dàn)損(sǔn)壞，整(zhěng)個密封結構乃至整台設備就需要停車檢修。

四、軸承隔離器

軸承隔離器是在複合迷宮密封(fēng)的基礎上發展起來(lái)的一種非接觸、無磨損的永久性軸承保護裝(zhuāng)置。一般分為迷宮式軸承隔離器和磁力式軸承隔離器。迷宮式(shì)軸承隔(gé)離包含一個動環(huán)和一個(gè)靜環，動靜環結合成(chéng)一體，因此，在運行中(zhōng)兩者不會分離。一般來講，動環随軸轉動，靜環安裝部(bù)分被壓(yā)裝進軸承箱端(duān)蓋。動靜環協同作用，阻止外界污染(rǎn)物進入軸(zhóu)承箱，并防止潤滑介質洩漏。高品質的軸承隔離器由金屬材(cái)料精加工而成，通(tōng)常為黃銅，并(bìng)且配有阻擋外界水蒸氣自由進出的蒸汽(qì)阻擋環，防止設備停機時由于軸(zhóu)承箱内部空氣冷(lěng)卻，外界水蒸氣被(bèi)倒吸入軸承箱，從而降低潤滑劑潤(rùn)滑性能。軸承隔離器的密封性能不(bú)會随着時間的推移而降低，這使得它可以為旋轉設備提供持久的(de)軸(zhóu)承保護。 

圖5 軸承隔離(lí)器

軸承隔離器的優點

在軸承(chéng)隔(gé)離器發(fā)明以(yǐ)前(qián)，轉(zhuǎn)動設(shè)備的軸承的保護屏障主要采(cǎi)用骨架油封或迷(mí)宮密封等(děng)唇形密(mì)封或端面密封。以橡膠的骨架油封(fēng)為例，其最大的使用壽命(mìng)僅為(wéi) 3000 小時，卻被用來保(bǎo)護設計(jì)壽命長達 50000 小時（約 6 年）的滾動軸承。随着骨架油封密(mì)封性能弱化，它開始劃傷軸的表面，或者密封唇口發生(shēng)老化，使密封性能快速喪失。而且因為骨架油(yóu)封磨損導緻的軸損壞(huài)，成本高昂，此外，由于潤(rùn)滑劑的洩漏和污染物的侵入(rù)，影響軸承的使用壽命，甚至造成停機事故。所有的接觸密封，由于其本(běn)身的特點，都會産生磨損(sǔn)和能量損(sǔn)失。以軸徑 3 英寸（約 76mm) 的(de)橡膠骨架(jià)油封進行工作壽命及(jí)能耗測試，轉速設定在 2550 轉/分鐘，結果顯(xiǎn)示，普通的骨架油封在 1500 小時内失效率超過90%。即使是(shì)進口品牌的骨架油封，其(qí)實際工作壽命(mìng)也不會超(chāo)過 3000 小(xiǎo)時，而且密封唇(chún)劃傷軸後，會導緻密封效果越來越不理想。而目前很多(duō)關鍵設備，其制(zhì)造标準（比(bǐ)如API610 化工泵，IEEE-841 電機）要求其密(mì)封必須可以連續運行 5 年(nián)，且免維護(hù)。因此骨架油封并不适合需要連(lián)續運轉的工業設備(bèi)，例如，加工行(háng)業的(de)泵、電機、齒輪箱、汽(qì)?機(jī)等。經測試，每個骨架油封平均消耗的功率為 150W。

一般油封的功(gōng)率消耗和以下幾個因素有關：（1）軸(zhóu)徑，轉速，軸表面光潔度；（2）潤滑油黏度；（3）溫(wēn)度；（4）密封唇材質。一個企業如果安裝大量的旋轉設備，且常年(nián)連續運行，其每年的功率消耗及維護費用會非常客觀，不利(lì)于企業的(de)節能降耗及生?效(xiào)益的提高。軸承隔離器作為(wéi)一種非接觸、無摩擦的密封裝置，其(qí)不劃軸、不(bú)消耗功率、免維(wéi)護、零(líng)洩漏的特性，能更好滿足現在工況企業設備密封(fēng)的需要。其主要(yào)優(yōu)點：（1）非接觸、無磨損的持久軸承保護；（2）蒸汽阻(zǔ)斷環可阻(zǔ)擋由于軸承箱加熱或冷卻時(shí)造成(chéng)的(de)蒸汽侵入；（3）提供分體式(shì)設計，便于安裝；（4）免維護；（5）零(líng)能耗；（6）标準耐受溫度(dù)範圍為 -37 ～ 204ºC；（7）采用銅(tóng)、不鏽鋼、鋁或其他材料制成，以适應(yīng)極端條件。

迷宮式軸承隔(gé)離器作為橡膠密封和迷宮密(mì)封的改進方案，是一種具有獨特設計結構(gòu)的複合迷宮密封，一般由耐腐(fǔ)蝕(shí)且散熱的錫青銅加工而成(chéng)，并配有氟橡膠材(cái)料靜(jìng)密封，真正實(shí)現旋轉設備零洩(xiè)漏，且無須(xū)維護。使用壽命可以達到幾十年，可以阻擋(dǎng)外界灰塵、蒸(zhēng)汽、水霧等侵入，防(fáng)護級别達到 IP66。對比傳統的橡膠密封或迷宮密封，軸承隔離器極(jí)大地提高了設備運行穩(wěn)定性(xìng)。針對運行工況更惡(è)劣的設備，可升級選用磁(cí)力式軸承隔離器，通過磁力補償系統使端(duān)面貼合非常緊密(mì)， 做到零洩漏同時可有效阻擋外部物質入侵，是真(zhēn)正的軸承保護器。相比來說，兩種軸承隔(gé)離器的價格均高于傳統的骨架油(yóu)封(fēng)，但是長期來(lái)看，産生的效益是遠遠超(chāo)出軸承隔離器成本(běn)的，大(dà)大減少了維修頻次(cì)，提升了現場管理水平，徹底消除了現(xiàn)場設備的跑冒滴(dī)漏。三種軸端密封形式特點見表(biǎo)1。

[1]吳勝華,何彥書.迷(mí)宮密封與油封密(mì)封在渣漿泵(bèng)上的應用比較[J].通用機械,2010(08):78-79.

[2]郭宗岩,蘇建軍,鐘磊,韓國濤,李鵬,趙強,韓玉生(shēng).軸承(chéng)隔離器在動設備軸端密封中的(de)應用[J].中國設備工程,2022(S2):214-215.

（來源：加氫設備工程師）