베어링아이솔레이터 BEARING ISOLATOR 라비린스씰 Labyrinth Seal

< 라비린스씰 단면(예) >

베어링 아이솔레이터의 목적은 시스템의 내구성능을 좌우하는 베어링을 보호하기 위하여 외부 이물질(물,더스트,화학약품,미스트 등)을 배제하고 내부 윤활액을 밀봉하는 두 가지의 기능을 수행하기 위함입니다.

윤활액의 밀봉 기능을 수행(positive function)하지만 오염물질의 침투 방어에는 취약하므로 짧은 비보수운전시간과 보수 시간 가동 손실 등이 크다는 전통적인 립씰의 단점을 피하고자 라비린스 구조의 비접촉식 구조의 베어링 아이솔레이터가 사용됩니다. 메이커 별로 라비린스 구조(비접촉)를 베이스로 변형(개선)된 제품을 개발하여 각종 환경에 효과적인 제품을 개발하여 공급 중입니다.

라비린스 씰의 특장점

라비린스 씰의 주요 구성품인 외측의 스테이터(stator)와 내측의 로터(rotor)간에 형성된 틈인 라비린스(미로)는 윤활유의 외부 누설을 막고 액체나 먼지 등의 외부 이물질 유입을 막는 역할을 합니다. 윤활제나 이물질은 축방향과 방사 방향으로 틀어진 라비린스 갭으로 들어오면 압력저하로 인해 거의 통과할 수 없으며 스테이터에 설치된 캐칭 그루부(catching groove)는 유입 액체나 이물질을 드레인하는 역할을 강화합니다. 유체역학적 비접촉 씰링 방식으로서 라비린스 씰은 다음과 같은 특장점을 가집니다.

마모가 없음.
고속에 적합
하드웨어(회전축)이나 씰 자체 마모로 인한 오염물이 없음.
씰의 발열이 없음.
마모에 의한 수리 비용이 발생하지 않음.
시간에 따라 밀봉성능이 변하지 않음.
무급유 운전이 가능
하드웨어 열처리, 정밀한 표면 가공이 불필요
반영구적 수명
마찰 저항에 의한 에너지 소모가 거의 없음.

단, 제품 사양에 따라 특장점이 상이할 수 있습니다.

라비린스 씰의 사용 한계

라비린스 씰의 일반적 적용 한계는 다음과 같으며, 한계를 확대하기 위한 특별 사양을 구비한 씰이 있습니다.

압력차이가 없는 곳에 한함.
시스템 내부 매체(윤활유)가 넘치는 상태 적용 불가(씰의 갭 아래 유지 요함)
속도 한계(사양별 상이)
축 편심이나 런아웃 등(사양별 상이)

분야 별 성능요구 사항과 설비

아래는 분야별 요구 성능 인자와 주요 적용 대상 장비들의 예입니다.

금속가공, 전자조립: 베어링 이물질 배제, 마찰저항을 최소화
대상 장비: 드릴 스핀들, 광학 포지셔닝 시스템 등
오일 & 가스: 폭발성 환경에 대비한 스파크 예방과 베어링 내구성능 확보
대상 장비: 스팀 터빈 / 펌프 / 모터 / 오일 미스트 함유 장비 씰링 등
화학: 극성 등의 열악한 환경(challenging environment) 하에서의 안전과 설비 신뢰성 확보
대상 장비: 펌프 / 터빈 / 모터 / 필로우 브록 / 믹서 / 블렌더 / 스크류 컨베이어 / 로타리 밸브 / 팬 등
제지: 더스트 등 이물질 환경에서 적극적 유입 차단 및 용수,공기 소모량을 최소화한 씰링
대상 장비: 펌프, 모타, 기어박스, 필로우블럭, 리파이너, 페이퍼머신롤, 펄퍼드라이브, 애지테이터, 파우더에어록, 칩컨베이어, 믹서 등
식음료/낙농/제약: 유해한 불순물의 발생과 엄격한 차단
대상 장비: 모타, 펌프, 기어박스, 필로우블록, 로타리피브밸브, 리본블랜더, 믹서, 블렌더 등
발전( 풍력,화력,원자력,수력,천연가스,증기,바이오매스 등): 베어링의 예상치 않은 손망 예방; 물, 오일, 재, 석탄 먼지 등의 유입 차단 및 윤활성능 유지
대상 장비: 보일러 피드 펌프, 팬, 모타, 스팀터빈, 필로우 블록, 기어박스, 클링커그라인더 등
채광 산업(Mining): 거친 오염 물질의 침투로 인한 비정상적인 베어링 등의 손상을 예방하여 생산성을 유지 비보수운전기간(MTBR)을 확대하고 설비 보수 시간을 절감
대상 장비: 팬, 모타, 펌프, 필로우블럭, 기어박스, 플로테이션 셀 등
금속 제련 (알루미늄, 철강): 고온 환경, 물, 스팀 및 제련 부산물 등의 오염 물질 침투 예방 및 윤활성능 유지 요구
대상 장비: 모타, 펌프, 필로우블럭, 기어박스, 롤, 팬 등
HVAC(Heating Ventilating Airconditioning): 스마트에어컨디셔닝 시스템의 VFD(Variable Frequency Drives)에서 발생하는 회전축 전류 누설에 의한 베어링 손상 예방 등
대상 장비: VFD-driven motors, Air Handling Units, 팬, Chiller Fans and Pumps, 쿨링타워펌프, 펌프 등