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20 世紀 70 年代的汽車(chē)里程表跨過(guò)了 100,000 英里的大關(guān)。原因很簡(jiǎn)單：160,934 千米在 20 世紀 70 年代晚期是一項重大成就，幾乎不需要記錄超過(guò)該點(diǎn)的里程。相對于今天而言，汽車(chē)可持續行駛超過(guò) 100,000 英里的可能性很小。當時(shí)典型新車(chē)保修期僅為 12 個(gè)月或 12,000 英里。當今，100,000 英里已不是一項成就，而是一種預期，而且許多汽車(chē)的保修甚至超過(guò)了這一里程。

工業(yè)旋轉式設備，尤其是工業(yè)泵，已經(jīng)歷了類(lèi)似甚至更為劇烈的變革。90 天保修和每年泵改造曾經(jīng)司空見(jiàn)慣，而如今，用戶(hù)期望平均維修間隔時(shí)間 (MTBR) 是五年或更長(cháng)時(shí)間?？煽啃钥茖W(xué)的實(shí)際應用使其成為可能，尤其是對軸承使用壽命的關(guān)注已成為這一新現實(shí)情況的主要推動(dòng)因素。

鑒于軸承故障等同于設備故障，對于有關(guān)工業(yè)旋轉式設備可靠性的任何討論，軸承保護都是一個(gè)必不可少的主題。軸承箱密封主要防止兩個(gè)主要故障原因：污染物進(jìn)入和潤滑油流失。正確選擇和設計軸承箱密封會(huì )對泵的可靠性產(chǎn)生重大影響。因此，對軸承箱密封的基本知識和了解是任何進(jìn)行實(shí)踐的旋轉式設備可靠性專(zhuān)業(yè)人員的先決條件。

接觸式還是非接觸式？

基本上，軸承箱密封分為兩大類(lèi)：接觸式和非接觸式。接觸式密封僅依靠接觸來(lái)執行其密封功能。如果沒(méi)有接觸，則沒(méi)有密封。

相反，非接觸式密封不依靠接觸來(lái)執行其密封功能。這不是說(shuō)非接觸式密封的設計不允許部件接觸（例如，在安裝或調整過(guò)程中），而是說(shuō)無(wú)需接觸即可實(shí)現正確功能。對于非接觸式密封，接觸不是執行密封的機制。

接觸式密封

接觸式密封通常被進(jìn)一步細分為骨架油封和磁力密封。骨架油封廣義上是指使用彈性體（通常為圓周接觸式元件）的任何設計。這種靜態(tài)接觸式元件通常借助彈簧被壓靠在軸上，以確保實(shí)現正接觸。彈性體接觸式元件通常由壓裝到圍繞軸的軸承箱中的金屬殼體加以固定。骨架油封的主要優(yōu)點(diǎn)是成本低。此外它們還幾乎可立即按所需的任何尺寸提供。主要缺點(diǎn)是由于磨損，其使用壽命較短，并且由于與軸進(jìn)行動(dòng)態(tài)接觸，它們還會(huì )導致軸磨損和損壞。

磁力密封是光學(xué)扁平的、本質(zhì)上很簡(jiǎn)單的不平衡機械密封，它們對與機械彈簧相反的受壓面施加磁吸力。這些面通常由不同材料組成，例如碳和不銹鋼或其他金屬。磁力密封相對于骨架油封的主要優(yōu)點(diǎn)是它們不會(huì )損壞軸，因為所有動(dòng)態(tài)接觸均發(fā)生在密封內部以及這兩個(gè)面之間。磁力密封比骨架油封更加昂貴。

這兩類(lèi)接觸式密封的優(yōu)點(diǎn)都是能夠密封潤滑油的正向壓力或靜壓液位（即，壓頭）。它們的共同缺點(diǎn)是接觸式密封是摩擦裝置，在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)會(huì )磨損并失效。無(wú)法預計接觸式密封失效的時(shí)間，以及任何特定密封安裝的預期密封使用壽命。盡管人們認為磁力面型密封比骨架油封具有更長(cháng)的預期使用壽命，但其中任何一種接觸式密封的實(shí)際使用壽命通常仍未知。

非接觸式密封

非接觸式密封可分為三個(gè)不同類(lèi)別：間隙密封、傳統迷宮式密封或復合迷宮式密封，通常稱(chēng)為 Bearing Isolator（軸承隔離器）。間隙密封提供的保護最小，因為它們僅依靠間隙或緊間隙作為密封機制來(lái)阻擋大于此間隙的任何物質(zhì)。

傳統迷宮式密封在間隙密封設計中增加了一條復雜通道，以便進(jìn)一步阻止任何物質(zhì)通過(guò)此密封。傳統迷宮式密封通常是單向的，因此對于需要排除污染物和保留潤滑油的軸承箱密封來(lái)說(shuō)，這是不切實(shí)際的選擇。間隙密封和迷宮式密封價(jià)格低廉。

軸承隔離器

在 20 世紀 70 年代晚期，在該行業(yè)中引入了復合迷宮設計。復合迷宮式密封使用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)部件來(lái)保持潤滑油并排除污染物。這些復合迷宮式密封的發(fā)明者創(chuàng )造了“Bearing Isolator”一詞，以區別更加傳統的迷宮式密封。此后，該術(shù)語(yǔ)已被普遍使用。

軸承隔離器是非接觸式密封，因此具有無(wú)限的預期使用壽命。由于它們在正常情況下不會(huì )出現故障，因此它們幾乎不會(huì )導致設備停機。作為非接觸式密封，當必須密封潤滑油的靜壓液面等壓力，或者軸承箱可能被淹沒(méi)時(shí)，Bearing Isolator 不是正確選擇。但對于潤滑油和污染物飛濺情況，它們幾乎始終是首選。Bearing Isolator 的價(jià)格比骨架型接觸式密封、間隙密封或簡(jiǎn)單的迷宮式密封更昂貴，但與磁力接觸式密封相同或比它們更低廉。

表示 Bearing Isolator 普遍應用于泵軸承箱中是一種保守的說(shuō)法。泵在相關(guān)部件的系統內運行，僅幾個(gè)關(guān)鍵元件的故障就會(huì )使整個(gè)系統停機。軸承箱密封失效可能會(huì )并且確實(shí)會(huì )導致泵系統中斷。在過(guò)去幾十年中，隨著(zhù)對更高可靠性和更長(cháng)預期使用壽命的需求激增，骨架油封無(wú)法滿(mǎn)足客戶(hù)的期望。使用無(wú)磨損的非接觸式軸承隔離器是實(shí)現當今行業(yè)中所需 MTBR 的根本之舉。

密封件選擇

像大多數工程決策一樣，密封選擇是一種權衡。顧名思義，接觸式密封確實(shí)提供正接觸，因而可有效抵抗靜壓頭和壓力進(jìn)行密封，但它們卻受到有限使用壽命的困擾。它們會(huì )在通常不知道的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)失效，并且有無(wú)數個(gè)因素可能影響接觸式密封的預期使用壽命。當它們失效時(shí)，進(jìn)行設備維修的時(shí)間也就不遠了。

相反，非接觸式 Bearing Isolator 不會(huì )失效，并且幾乎不會(huì )降低整體設備可靠性。實(shí)際上，它們排除了軸承箱密封成為故障點(diǎn)，這可提高可靠性。因此，Bearing Isolator 是工業(yè)旋轉式設備（尤其是工業(yè)泵）常見(jiàn)的默認選擇。自慶祝汽車(chē)達到 100,000 英里以來(lái)的幾十年中，Bearing Isolator 的可用性和廣泛應用已對旋轉式設備的可靠性產(chǎn)生了重大影響?？梢哉f(shuō)，如果沒(méi)有 Bearing Isolator 技術(shù)，當前期望維修間隔為五年或更長(cháng)時(shí)間將是不可能的。