オイルシールをベアリングアイソレータに置換え、設備の信頼性を高める

特機部シール技術課 小西 悠太(Yuta Konishi)

1.オイルシール

1920年代に動物の生皮を使用したラジアルシールが考案されて、その後、生皮から合成ゴムに置換えられ、ガータースプリングを追加するなどして、シール性の改良や、素材・製造法などの進化を経て、今や自動車や農業機械、産業用機械にとって、オイルシール(リップシール)は無くてはならないものとなりました。
石油化学プラントや、製紙パルプ工場など、さまざまな工場にある、ポンプや減速機などの多くの回転機械で使われ、JIS(JIS B2402)やISO(ISO6194)で規格化されており、比較的、安価で入手性が良いシールです。

シールとして、優れた性格がある半面、オイルシールは回転軸にシールリップを押し当てるため、必ず寿命を迎え、定期的な点検や交換、軸のリップ摺動摩耗の修繕など、課題があるのも事実です。これらの課題を考えながら、改善する方法をご紹介します。

lipseal
リップシール

オイルシールの課題

短い寿命

オイルシールの寿命は、シールの材質や潤滑油種、シール部温度に大きく依存し一概には言えませんが、標準的な目安としては、3,000時間程度といったデータがあります。(参考:CIC 7810-192 Exhibit IV Percent Failure vs. Hour To Leakage)
3,000時間は125日ですが、24時間365日運転している機械にとって、1年間は8,760時間です。年3回程度のシール交換の計画が必要になります。

軸受損傷

トルクによる電力消費

オイルシールは軸にシールリップを圧接させるため、回転数や軸径、また表面の状態により、無視できない電力損失があります。一般的なシングルリップは平均で、147 [W]程度の電力消費があるというデータもあります。(参考:Labyrinth bearing seals can offer cost advantage (PLANT ENGINEERING STAFF JULY 30, 2004) By David Orlowski, Inpro/Seal Co., Rock Island, IL)
事務所の蛍光灯を数本消すよりも大きいことは明白です。

塵芥など異物により損傷する

オイルシールが使われる設備機械は、雨水や潤滑油に加え、粉体・砂塵・スケールなどが飛来することもあります。軸と摺動するリップシールは異物がリップに飛来すると著しく摩耗が進行します。油に0.002%の水が入ると軸受故障までの時間が48%短くなると言われます。(参考:The Effect of Water in Lubricating Oil on Bearing Fatigue Life" Cantley.R.E. ASLE Transactions, 20(3), pp.224-248, 1977)
これは、だいたい1リットルの容器に入った油に1滴の水が入るほどのイメージです。

機械を痛めながらシールする

ゴムでできているオイルシールですが、リップの摺動により軸にも摩耗が発生、シールを新しいものに変えても漏れることがあります。軸が摩耗すると設備停止し、機械の分解・肉盛・研磨・再組立と大変な生産停止損失と手間と修繕費用がかかります。

漏れたときに失われる信頼

いつ起こるかわからない油漏れの発生は、軸受や歯車への弊害に限りません。構外へ油が流れ出てしまうと、企業としてのコンプライアンスの問題にとどまらず、水濁法・河川法・PRTR制度など、さまざまな規制の対象になる恐れもあります。

2.ベアリングアイソレータ

Inpro/Seal Bearing Isolator
Inpro/Seal ベアリングアイソレータ

リップシールの多くの弱点を克服することができるのが、Inpro/Seal社のベアリングアイソレータです。

1977年から同社が開発進化させてきたベアリングアイソレータは、石油精製プラント、化学工場、パルプ製紙工場、製鉄所、食品工場などのあらゆる回転機で、長期にメンテナンスフリーでシール性を確保し、ベアリングのL10寿命を達成させます。

典型的なアプリケーション

モータ、ポンプ、ギアボックス、蒸気タービン、プランマブロックなど

特徴
個々の機械仕様や寸法で最適のシールを都度設計されるため、IP66相当の高いシール性を誇り、潤滑の漏れと異物の浸入を同時に防ぎます。非接触シールのため、摩擦や摩耗がないため、長寿命・メンテナンスフリーで、トルク損失がなく、電力損失を減らすこともできるため、省エネが一段と求められる昨今では最適なシールです。
また、一般的なラビリンスシールにおける弱点である、低速・停止時のシール性も、VBX®リングにより、停止低速時の湿気浸入を防ぎます。停止から高速(60m/s程度)まで、お使い頂けます。


ベアリングアイソレータに関する詳細はこちらから
Inpro/Seal ベアリングアイソレータ

3.費用対効果を検証する

ReturnOnInvestment
費用対効果の算出例

Inpro/Seal ベアリングアイソレータは、オイルシールより単価が高い場合が一般ですが、シールやオイルレベルなどの定期的な巡回点検や交換が不要電力損失がない機械の損傷がない油漏れによる軸受・歯車の損傷や法規制違反などのリスクが下がる、など多くのメリットがあり、損益分岐のあとまで考慮すると非常に経済的です。
オイルシールの振る舞いは、潤滑状態や軸表面粗さ、温度、圧力など、多くの要因で交換寿命が大きく変わり正確な試算はできませんが、条件によっては、1年程度で損益分岐を超えることが出来る場合があります。

担当者コメント

特機部シール技術課 小西 悠太(Yuta Konishi)

当社は70年にわたり、軸受やシールをはじめとした、海外の高精度・ユニークな製品で、お客様へソリューションをご提案してきました。ベアリング本来の寿命は、極めて長いはずなのに、早期に異音や振動が上がることがある場合、是非、当社までお気軽にご相談ください。

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