特定の用途に適したメカニカルシールを設計するにはどうすればよいでしょうか？

特定の用途向けのメカニカル シールの設計は、複雑ですがやりがいのあるプロセスです。メカニカルシールの大手サプライヤーとして、当社はさまざまな業界の固有の要求を満たすシールの作成に伴う複雑さを理解しています。このブログ投稿では、お客様の特定のニーズに合わせたメカニカル シールを設計する際の重要な手順と考慮事項について説明します。

アプリケーション要件を理解する

メカニカル シールの設計における最初の最も重要なステップは、アプリケーションの要件を完全に理解することです。これには、動作条件、密封されている流体の種類、圧力と温度の範囲、機器の速度に関する情報の収集が含まれます。

• 流体の特性: シールされる流体の粘度、腐食性、摩耗性などの特性は、シールに適した材料を決定する際に重要な役割を果たします。たとえば、流体の腐食性が高い場合は、ステンレス鋼やセラミックなどの耐食性材料で作られたシールが必要になる場合があります。
• 圧力と温度: 高圧および高温の用途では、完全性を損なうことなく極端な条件に耐えることができるシールが必要です。信頼性の高い性能を確保するには、シールの設計でこれらの要素を考慮する必要があります。
• 速度とシャフトサイズ：装置の回転速度とシャフトのサイズもシールの設計に影響します。高速では、発熱と摩耗を最小限に抑えるための特別な機能を備えたシールが必要になる場合があります。

適切なシールタイプの選択

メカニカル シールにはいくつかの種類があり、それぞれ特定の用途に合わせて設計されています。最も一般的なタイプには、シングル シール、ダブル シール、カートリッジ シールなどがあります。

• シングルシール：最もシンプルでコスト効率の高いタイプのメカニカルシールです。圧力が比較的低く、流体の腐食性が高くない用途に適しています。
• ダブルシール: ダブルシールは追加の保護層を提供し、漏れ防止が重要な用途に使用されます。これらは、危険または有毒な流体用途でよく使用されます。
• カートリッジシール: カートリッジシールは組み立て済みのユニットで、取り付けとメンテナンスが簡単です。ダウンタイムを最小限に抑える必要があるアプリケーションに最適です。

適切な材料の選択

メカニカル シールの材料の選択は、その性能と寿命にとって非常に重要です。材料は、密封される流体および動作条件に適合する必要があります。

• シール面: シール面はメカニカル シールの最も重要なコンポーネントです。これらは通常、カーボン、セラミック、炭化ケイ素などの材料で作られています。カーボンは自己潤滑性があるため一般的な選択肢ですが、セラミックと炭化ケイ素は優れた耐摩耗性を備えています。
• エラストマー: エラストマーは、シールの静止部分と回転部分の間に柔軟なシールを提供するために使用されます。密封される流体および動作温度に対する耐性がなければなりません。メカニカルシールに使用される一般的なエラストマーには、ニトリルゴム、バイトン、EPDM などがあります。
• 金属：グランドプレートやスリーブなどシールの構造部品に金属を使用しています。強度と耐食性がなければなりません。ステンレス鋼はメカニカルシールによく使用される金属です。

シール構成の検討

シール構成とは、シールコンポーネントの配置とそれらが相互に作用する方法を指します。構成はシールの性能に大きな影響を与える可能性があります。

• バランスシールとアンバランスシール: バランスの取れたシールは、シール面にかかる圧力を軽減するように設計されており、シールの性能と寿命を向上させることができます。アンバランスシールはシンプルで安価ですが、高圧用途には適さない場合があります。
• プッシャーシールと非プッシャーシール: プッシャー シールはスプリングを使用してシール面間の接触を維持しますが、非プッシャー シールは流体の圧力に依存してシール面を保持します。プッシャーシールは、シャフトが軸方向の動きを受ける用途でより一般的に使用されます。

シール性能の評価

メカニカル シールが設計および製造されたら、その性能を評価してアプリケーション要件を満たしていることを確認することが重要です。これはテストとシミュレーションを通じて実行できます。

• テスト: 実際の動作条件でシールをテストすると、その性能に関する貴重な情報が得られます。これには、漏れ率、温度上昇、消費電力の測定が含まれます。
• シミュレーション: コンピューターシミュレーションを使用して、さまざまな動作条件下でのシールの動作を予測できます。これは、シール設計を最適化し、潜在的な問題を発生前に特定するのに役立ちます。

特定用途向けメカニカルシールの例

特定の用途向けにメカニカル シールを設計するプロセスを説明するために、当社の製品の例をいくつか見てみましょう。

• バーグマン HJ92N メカニカルシール: この単一のメカニカル シールは、清浄な液体およびわずかに汚染された液体を扱うポンプで使用するために設計されています。バランスのとれた設計とカーボン/炭化ケイ素シール面の組み合わせが特徴で、優れた耐摩耗性と低い漏れ率を実現します。
• ジョンクレーン 58B メカニカルシール: John Crane 58B は、化学および製薬業界のアプリケーションで人気の選択肢です。ダブルメカニカルシールにより漏れに対する保護を強化します。耐食性に優れたタンタル/タングステンカーバイドシール面の組み合わせを使用しています。
• バーグマン M7N メカニカル シール: このカートリッジシールは、取り付けとメンテナンスが簡単になるように設計されています。ポンプ、ミキサー、撹拌機など幅広い用途に適しています。バランスの取れたデザインとカーボン/セラミックシール面の組み合わせが特徴で、信頼性の高いパフォーマンスを提供します。
• ジョン・クレーン 8-1 メカニカルシール: John Crane 8-1 は、水および廃水処理用途で一般的に使用される単一のメカニカル シールです。ゴムベローズ設計を採用しており、柔軟性と軸方向の動きに優れています。
• バーグマン H74D メカニカルシール: このダブルメカニカルシールは、高圧および高温用途での使用のために設計されています。バランスのとれた設計と炭化ケイ素/炭化ケイ素シール面の組み合わせが特徴で、優れた耐摩耗性と熱安定性を実現します。

メカニカルシールのニーズについてはお問い合わせください

特定の用途にメカニカル シールが必要な場合は、当社がお手伝いいたします。当社の経験豊富なエンジニアのチームは、お客様と協力して要件を理解し、ニーズを満たすカスタムシールを設計します。プロジェクトについて話し合い、見積もりを取得するには、今すぐお問い合わせください。

参考文献

• アメリカ石油協会 (API)。 （2014年）。 API 682: 遠心ポンプおよび回転ポンプ用のポンプ シャフト シーリング システム - 第 4 版。
• ジョン・クレーン。 （2019年）。メカニカルシールハンドブック。
• バーグマン。 （2020年）。シーリング技術ハンドブック。