工業用ベアリングのシーリングソリューション

正しく機能し、長持ちするためには、ベアリングを潤滑の喪失や外部汚染から保護する必要があります。しかし、従来の接触オイルシールは機器に深刻な損傷を与える可能性があります。この難問は、ベアリングとそれらが取り付けられている機器の両方を保護する非接触アイソレータを使用することで解決できます。

オイルシールは引き続き使用されますが、単一のベアリングアイソレータと同じレベルの性能を発揮するには、通常、少なくとも2つ、場合によっては3つのシールが必要です。

ベアリングアイソレータは元々、動的シール用の単純な経路とシャフトおよびボアハウジングの静的シール用のOリングを備えた金属部品を特徴としていました。それ以来、それらは、厳密な許容誤差と方向の急激な変化を伴う複雑な経路を備えた高度に設計されたデバイスに進化しました。

ベアリングの故障につながる状態の中には、機器のウォッシュダウン、不十分なラビリンスエクスクルーダーリング（LER）シール、および化学的攻撃があります。これらは、標準のベアリングアイソレータで防ぐことができます。

サイズと温度は、効果的なシーリングソリューションに十分な情報であると一般に想定されていますが、アプリケーション自体、媒体、圧力、速度、および必要な特別な機能も知っておく必要があります。アプリケーションデータシートに記入し、アプリケーションエンジニアと製品エンジニアに提出して、関連するすべての情報が提供されていることを確認する必要があります。

ベアリングアイソレータの構造

業界標準は、実行可能なベアリングアイソレータの選択肢をさらに狭めています。たとえば、American Petroleum Instituteは、石油、大型化学、ガス産業で使用されるベアリングアイソレータ用の非火花材料を指定しています。

この要件は他の業界でも採用されており、ブロンズはベアリングアイソレータに最適な材料となっています。金属構造が必要ない場合は、PTFE混合物を使用して、医薬品やその他の用途での使用に適した耐薬品性のベアリングアイソレータを作成できます。

標準のベアリングアイソレータには通常、Oリングが取り付けられています。これは、不適切に指定された場合、化学的攻撃や極端な温度で故障する最初のコンポーネントになります。アプリケーションに応じて、標準の茶色のFKM Oリングの代わりに、PTFEでカプセル化されたFKM、AFLAS、またはシリコンを指定できます。

ベアリングアイソレータは、従来のオイルシールの最大7倍長持ちし、潤滑剤の保持と汚染物質の排除の両方を提供します。さらに、電気的シーリングも提供できるようになりました。パルス幅変調（PMW）可変周波数ドライブ（VFD）によって制御される電気誘導モーターのトルクと馬力は、大幅な電力節約のために40％低いrpmで動作するように調整できます。

制御されていない誘導モーターは、三相正弦波電力方式で動作します。この方式では、入力電力の周波数、位相、および振幅が加算されて、平衡回路になります。 VFDを使用する場合、電力は方形波または6ステップ電圧と呼ばれる制御されたパルスで供給されます。

これらのパルスは、シャフトに容量結合されたコモンモード電圧（CMV）を生成します。これは、通常はベアリングを介して、グランドへの抵抗が最小のパスをたどります。油膜は、この過剰な不平衡電圧がベアリングの内輪から外輪にアーク放電するのを防ぐのに十分な絶縁を提供しません。このアーク放電は仮付け溶接として機能し、放電加工（EDM）のピッチングにより、フルーティングが損傷し、最終的にベアリングが故障します。この損傷により、ベアリング要素が溝付きレース上を転がるときに高音が発生します。

シャフトの接地

この損傷をなくすために、従来のベアリングアイソレータに導電性ブラシが追加され、電圧がベアリングを通過するのを防ぎます。ベアリングよりもさらに抵抗の少ない経路を提供することで、過剰な電圧を安全にアースに流すことができます。

シャフトからのCMVはブラシによって放散され、EDMの発生を防ぎます。従来のベアリングアイソレータを取り付けることにより、モーターの非駆動端に追加の動的シールを提供できます。大型の高出力モーターの場合、導電性ブラシを介して迷走電圧を強制するために絶縁ベアリングをお勧めします。

ベアリングは、外部汚染の侵入からも保護する必要があります。鉱業、発電、一次金属生産などの産業は、機器を過酷な条件にさらします。これらの環境では、ベアリングアイソレータは最大3年間持続しますが、一般的なコンタクトリップシールの場合はわずか3〜6か月です。

外部汚染用フィルター

石炭粉砕機や鉱山車などの特に汚れた用途では、エアフィルターがベアリングアイソレーターに統合されています。独立気泡フォームで構成されたこれらのフィルターは、汚染がシール経路に入るのを防ぎます。耐久性のあるフォームがアイソレーターの溝に挿入され、汚染をドレンポートに向けます。

スプリットオイルシールは、設置のために機器を分解する必要をなくすために長い間使用されてきました。ベアリングアイソレータは、構造の材料やアプリケーションの要件のために分割できない非金属、浸水、ハイブリッドアイソレータなど、いくつかの制限付きの分割設計でも利用できます。

フラッドアプリケーション

潤滑レベルがドレンポートより上にあるアプリケーションでは、潤滑剤がラビリンス経路を通って漏れて漏れる従来のベアリングアイソレータを使用できません。

また、通気孔のない強制潤滑システムと併用すると漏れが発生し、経路に圧力差が生じます。経路は正または負の圧力を保持しないため、これらの圧力差により、浸水状態の場合と同様に、潤滑剤がラビリンスから漏れます。

この問題は、従来のアイソレータの機能を超える機能を備えたハイブリッドシールの開発によって解決されました。浸水用途のこれらのシールは完全に水没させることができ、ほとんどの汎用オイルシールと同じくらいの圧力を保持します。

産業用シーリングアプリケーションの多様性は、関連するすべてのデータを収集して考慮に入れて、それらをベアリングアイソレータと個別に照合することを求めています。これには十分な注意が必要ですが、報酬はベアリングを保護し、プラントの機械および装置の耐用年数を延ばすための最適なソリューションです。

ここで元の記事を見つけてください

Patrick Rhodesは、ニューヨーク州パルミラにあるGarlock SealingTechnologiesのアプリケーションエンジニアです。