産業用ベアリングのシーリングソリューション

ベアリングは潤滑剤漏れと汚染物質から守られなければ、信頼性と寿命を確保できません。従来の接触式オイルシールはしばしば設備を傷めます。非接触ベアリングアイソレーターは、ベアリングと機械の両方を保護することでこの問題を解決します。

オイルシールは依然として一般的ですが、1つのベアリングアイソレーターの性能を得るには、しばしば2〜3個のオイルシールが必要です。

初期のベアリングアイソレーターは金属部品とシンプルなシールチャンネル、Oリングによる静的シールを組み合わせていました。現代のユニットは精密設計され、タイトな公差と鋭く曲がる複雑なラビリンス経路を特徴とします。

ベアリング故障は、ウォッシュダウン、不適切に設計されたラビリンスエキスダーリング（LER）、化学攻撃によって引き起こされることが多く、これらは標準アイソレーターで効果的に軽減されます。

サイズと温度が鍵ですが、用途自体、媒質、圧力、速度、特別要件も把握する必要があります。完全なアプリケーションデータシートを作成し、エンジニアに提出してレビューを受け、すべての関連情報を取得してください。

ベアリングアイソレーターの構造

業界標準が適切なアイソレーターの分野を絞り込みます。例えば、米国石油協会は石油、重化学、ガスセクターで使用されるアイソレーターに非発火性材料を義務付けています。

この要件は業界横断的に受け入れられ、青銅が材料の第一選択となっています。金属構造が不要な用途では、PTFEブレンドで医薬品など向けの耐薬品性アイソレーターを製造できます。

標準アイソレーターはOリングを使用しますが、適切に選定されない場合、化学攻撃や極端な温度下で最初の故障点となります。用途に応じて、デフォルトの茶色FKMの代わりに、PTFEカプセル化FKM、AFLAS、シリコーンOリングが指定されることがあります。

ベアリングアイソレーターは従来のオイルシールの最大7倍長持ちし、潤滑剤を保持しながら汚染物質を遮断します。現代設計では電気的シーリング機能も提供します。

パルス幅変調（PWM）可変周波数ドライブ（VFD）で駆動される誘導モーターは、40%低いRPMで運転可能で、大幅な省電力を実現します。

非制御誘導モーターはバランスの取れた三相正弦波で動作します。VFDは制御パルス（矩形波または六段電圧）で電力を供給し、軸に容量結合コモンモード電圧（CMV）を生成します。

CMVは最小抵抗経路でアースに流れ、通常はベアリングを通ります。薄い油膜ではこの過剰電圧を絶縁できず、内外レース間でアーク放電が発生—実質的にタック溶接状態に。その結果生じる電気放電加工（EDM）ピッティングがフルーティング損傷とベアリング故障を引き起こし、高音ノイズとして聞こえることが多いです。

軸アース

この損傷を防ぐため、導電性ブラシがベアリングアイソレーターに組み込まれています。ベアリングより低抵抗経路を提供し、過剰電圧を安全にアースへ逃がします。これによりCMVを排除し、EDMを停止させます。

モーター非駆動側には従来のアイソレーターを設置し、追加の動的シーリングを適用できます。大型高出力モーターでは、絶縁ベアリングが迷走電圧を導電ブラシへ強制します。

ベアリングは外部汚染からも守られる必要があります。鉱業、発電、一次金属生産では、ベアリングアイソレーターが最大3年持続するのに対し、従来の接触リップシールはわずか3〜6ヶ月です。

外部汚染対策フィルター

石炭粉砕機や鉱山車両のような極めて汚い環境では、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るようになりました。閉孔フォームがシール経路への汚染物質侵入を遮断；フォームは溝に取り付けられ、デブリをドレインポートへ誘導します。

分割オイルシールは長らく設備分解回避で好まれてきました。ベアリングアイソレーターも分割設計で提供されますが、制約があります：非金属、フラッデッド、ハイブリッドアイソレーターは材料や用途制約により分割不可。

フラッデッド用途

潤滑剤レベルがドレインポートを超える場合、従来のアイソレーターは不適切です。潤滑剤がラビリンス経路を通り漏れるためです。

同様に、非ベント強制潤滑システムは圧力差を生じ、フラッデッド状態と同様にラビリンスを通じて潤滑剤が漏れます。経路は正圧も負圧も保持できません。

この課題はハイブリッドシールで解決されました。従来アイソレーターのメリットとフラッデッド耐性を両立。完全水没可能で、汎用オイルシールと同等の圧力保持が可能です。

産業用シーリングには用途別アプローチが必要です。各用途に適したアイソレーターをマッチングするには、徹底的なデータ収集と分析が必要です。時間はかかりますが、この綿密さがベアリングを保護し、設備寿命を延ばす最適ソリューションを生み出します。

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Patrick Rhodes氏はGarlock Sealing Technologies、Palmyra、NYのアプリケーションエンジニア。