雖然在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中使用油封來保持潤滑是很常見的，但通常選擇軸承隔離器迷宮式密封技術(shù)來保護(hù)軸承和潤滑。制造商、維修設(shè)施和用戶通常選擇軸承隔離器，以用于苛刻的應(yīng)用環(huán)境。在這些環(huán)境中，諸如污染、軸不對(duì)中和設(shè)備振動(dòng)等工況是需要考慮的問題，以避免頻繁更換。軸承隔離器可以提高軸承的可靠性和保護(hù)，并延長設(shè)備的平均無故障時(shí)間（MTBF）。在設(shè)施管理人員專注于維護(hù)成本和限制停機(jī)時(shí)間或計(jì)劃外停機(jī)而造成的生產(chǎn)損失的時(shí)候，軸承隔離器迷宮式密封具有多種優(yōu)勢。軸承隔離器迷宮式密封用于保護(hù)旋轉(zhuǎn)設(shè)備（如電動(dòng)機(jī)、齒輪箱、泵和剖分式軸承座）中的軸承和軸承潤滑。簡單來說，軸承隔離器由固定部件（定子）和旋轉(zhuǎn)部件（轉(zhuǎn)子）組成。這些部件的組裝在密封中形成了一條狹窄的迷宮路徑。這種設(shè)計(jì)可以防止污染物進(jìn)入軸承裝置。在許多情況下，軸承隔離器可以安裝在與油封相同的空間中，而不需要修改密封位置的幾何結(jié)構(gòu)。選擇軸承隔離器作為OEM選項(xiàng)或作為現(xiàn)有設(shè)備的改造，是因?yàn)檩S承隔離器具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括使用壽命長和不會(huì)損壞軸表面的非接觸式密封配置。接觸唇式油封是在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中保持潤滑的簡單解決方案。然而，在性能和可靠性方面可能存在局限性。最初，油封可以提供足夠的密封特性，但隨著時(shí)間的推移，機(jī)器的運(yùn)行工況、配置和狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致密封磨損并最終失效。商用油封的平均壽命約為1,500小時(shí)，具體取決于應(yīng)用變量。與環(huán)境苛刻且不對(duì)中、工作溫度和軸轉(zhuǎn)速增加的應(yīng)用相比，滿足或超過推薦的密封運(yùn)行參數(shù)的相對(duì)清潔應(yīng)用可能會(huì)延長使用壽命。好消息是，通過使用軸承隔離器，可以提高旋轉(zhuǎn)設(shè)備的MTBF，并將計(jì)劃外停機(jī)降至最低，從而可以延長設(shè)備的使用壽命。
圖1：浸沒式軸承隔離器截面圖（圖片由Garlock提供）
具有挑戰(zhàn)性的工況
當(dāng)唇形密封在多塵或骯臟的運(yùn)行環(huán)境中使用時(shí)，殘留物和碎屑最終會(huì)嵌入到密封唇的下面。如果密封泄漏，軸上的油或潤滑脂將進(jìn)一步導(dǎo)致密封唇下的污染物積聚。這最終會(huì)磨損唇部，導(dǎo)致潤滑劑泄漏、軸磨損和開槽。為了克服這些問題，如果密封失效導(dǎo)致潤滑油泄漏，用戶可能會(huì)向軸承裝置加注過量的潤滑油，以確保軸承得到潤滑。在油脂潤滑軸承中，過度潤滑的做法是清除油封唇部污染物的常用方法。在這兩種情況下，過度潤滑可能會(huì)產(chǎn)生其它問題，不僅限于潤滑浪費(fèi)造成的成本增加、工作溫度升高以及由于軸承在增加的潤滑脂或油量中旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的效率降低。在某些行業(yè)中，潤滑油或脂泄漏到系統(tǒng)外可能會(huì)導(dǎo)致來自監(jiān)管的罰款。這個(gè)問題可以通過軸承隔離器來緩解，該隔離器提供雙向密封能力，既能保持潤滑，又能防止污染物進(jìn)入系統(tǒng)。
密封潤滑要求
油封需要與軸承潤滑劑持續(xù)接觸，以防止密封唇部出現(xiàn)干運(yùn)行狀態(tài)。缺少潤滑的油封可能會(huì)導(dǎo)致幾個(gè)問題，包括油封唇部的加速磨損、設(shè)備摩擦和熱量增加以及軸磨損。這些問題反過來又會(huì)導(dǎo)致用戶采取過量潤滑來解決上述問題，以防止軸承故障并避免停機(jī)。軸承隔離器采用非接觸式設(shè)計(jì)，這意味著密封組件的靜態(tài)表面和旋轉(zhuǎn)軸之間沒有接觸。這種配置允許密封在干燥工況下運(yùn)行，無需潤滑或額外的維護(hù)計(jì)劃或使用自動(dòng)潤滑脂系統(tǒng)等設(shè)備。可以遵循制造商推薦的潤滑要求，因?yàn)檩S承隔離器在運(yùn)行期間不需要潤滑接觸，并且外部迷宮將防止污染物進(jìn)入軸承。這可以實(shí)現(xiàn)免維護(hù)的密封組件、降低運(yùn)營成本并為旋轉(zhuǎn)設(shè)備提供清潔的運(yùn)行環(huán)境。
設(shè)備振動(dòng)和不對(duì)中
雖然許多變量會(huì)影響密封的性能和使用壽命，但設(shè)備振動(dòng)和軸不對(duì)中可能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。驅(qū)動(dòng)部件和被驅(qū)動(dòng)部件之間的設(shè)備軸不對(duì)中會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)。軸不對(duì)中（徑向和軸向）通常會(huì)導(dǎo)致軸相對(duì)于密封孔位置的類似偏移。如果不對(duì)中非常嚴(yán)重，可能會(huì)加劇油封的磨損。大多數(shù)商用唇形密封只能容忍少量的不對(duì)中，而不影響密封唇部的接觸和保持潤滑的能力。振動(dòng)和不對(duì)中會(huì)在密封的接觸唇部產(chǎn)生偏移或局部壓力，導(dǎo)致接觸唇磨損、軸表面磨損，最終導(dǎo)致潤滑損失。
圖2：充滿潤滑油的浸沒軸承隔離器
當(dāng)使用在定子和轉(zhuǎn)子之間的整體連接組裝的軸承隔離器密封時(shí)，可以通過密封組件內(nèi)設(shè)計(jì)的迷宮間隙來容忍不對(duì)中和相關(guān)振動(dòng)。組合組件包含低摩擦的聚四氟乙烯（PTFE）連接組件，即使存在不對(duì)中和振動(dòng)，也允許轉(zhuǎn)子自由旋轉(zhuǎn)。組合迷宮式設(shè)計(jì)可以允許軸徑向和軸向移動(dòng)，從而防止定子和轉(zhuǎn)子之間不必要的接觸。其它簡單的非組合迷宮式設(shè)計(jì)（在定子和轉(zhuǎn)子之間裝配有O形圈）不能提供組合式設(shè)計(jì)所需的轉(zhuǎn)子軸向控制，這使得金屬部件在運(yùn)行過程中接觸。在運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)子和定子之間的旋轉(zhuǎn)和不對(duì)中會(huì)導(dǎo)致O形圈（磨損）顆粒和金屬屑的產(chǎn)生，并且摩擦?xí)诿芊饨M件中產(chǎn)生熱量。此外，標(biāo)準(zhǔn)的組合迷宮式設(shè)計(jì)會(huì)增加軸的不對(duì)中度，定制的迷宮設(shè)計(jì)選項(xiàng)會(huì)進(jìn)一步增加密封組件內(nèi)的間隙。
設(shè)備潤滑和正壓密封要求
在某些類型的旋轉(zhuǎn)機(jī)械（主要是齒輪箱）中，根據(jù)OEM的建議，油潤滑可能會(huì)加注到密封腔中。該加注液位不是為了確保密封潤滑，而是為了保證內(nèi)部齒輪和軸承在運(yùn)行過程中得到充分的潤滑。建議的加注液位可能會(huì)導(dǎo)致潤滑油加注到密封位置，也稱為浸沒狀態(tài)。在浸沒潤滑油配置中，需要一個(gè)正壓唇形密封以防止?jié)櫥土魇В驗(yàn)閭鹘y(tǒng)的軸承隔離器配置有開放的迷宮路徑，允許潤滑油泄漏。用戶不限于在浸沒式油裝置中使用油封。他們還可以考慮安裝浸沒式軸承隔離器產(chǎn)品，以將油保留在系統(tǒng)內(nèi)。浸沒式軸承隔離器將提供非接觸式密封設(shè)計(jì)，其配置可避免導(dǎo)致軸表面磨損或開槽。這種類型的密封設(shè)計(jì)將在迷宮內(nèi)部包含一個(gè)優(yōu)質(zhì)氟橡膠（FKM）油封元件，將密封元件的接觸唇直接定位在密封的內(nèi)部旋轉(zhuǎn)表面上，而不是直接位于軸表面上。通過使用組件防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP66迷宮式設(shè)計(jì)和 FKM 密封元件的浸沒式軸承隔離器，可以保持設(shè)備內(nèi)部油潤滑水平，同時(shí)還可以防止污染物的進(jìn)入。這些功能的組合，可以形成一個(gè)不受外部污染影響且不會(huì)磨損設(shè)備軸表面的非接觸式密封組件。測試表明，在內(nèi)部安裝FKM密封元件和PTFE組合部件后，浸沒式軸承隔離器將在徑向軸不對(duì)中增加的應(yīng)用中提供無泄漏設(shè)計(jì)，否則會(huì)給非浸沒式設(shè)計(jì)帶來問題。軸承隔離器的優(yōu)點(diǎn)可能是廣泛的，在許多情況下，最終用戶可以證明其成本是合理的。使用軸承隔離器可以增加MTBF，并且無需昂貴的維修或更換損壞的軸。非接觸式設(shè)計(jì)可以防止未來的損壞。軸承隔離器迷宮式密封可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)/配置，以適應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械中增加的設(shè)備不對(duì)中和振動(dòng)。這可能是有益的，最終避免影響效率、產(chǎn)量和不可接受的磨損及設(shè)備損壞。
圖4：軸開槽 - 油封和軸承隔離器
作者簡介：Jeff Blank是Garlock Klozore的產(chǎn)品工程師。
