アキシャルシールとラジアルシールの違いは何ですか？

流体漏れは、油圧システムや空気圧システムで最も一般的な故障モードの 1 つです。適切なシールを選択すると、漏れを防ぎ、効率を確保し、機器の寿命を延ばすことができます。

これらのシステムで使用される主な 2 つのタイプはアキシャル シールとラジアル シールですが、設計、機能、用途には明確な違いがあります。この記事では、アキシャル シールとラジアル シールの主な違いについて説明し、特定の要件に最も適したオプションを選択する方法について説明します。

ラジアルシールとは

ラジアルシールは、ラジアルシャフトシールとも呼ばれ、次のような目的で設計されたシールの一種です。 漏れを防ぐ シャフトまたはハウジングのボアに沿って、半径方向（シャフト軸に垂直）にシールします。ラジアルシールのプライマリシールリップはシャフトに対して直角に配置され、シャフト表面との密着性を維持します。

アキシャルシールとは

アキシャル シールは、ラジアル シールとは異なり、主なシール面がシャフト軸と平行になるように、またはハウジング ボアの面に沿って配置されます。アキシャル シールは、ベアリング ハウジングとエンド カバーの間など、シャフトに対して垂直に組み立てられた 2 つの機械部品間の漏れを防ぐために使用されます。

ラジアルシールとアキシャルシールの違い

機構

ラジアルシールはシャフトシールとも呼ばれ、シャフトまたはハウジングのボアの半径に沿ってシール効果を発揮します。シャフト軸に垂直なグランドに取り付けられ、シールリップがシャフト表面に直接接触します。シールリップは、自身の弾性とシステム圧力の組み合わせによって駆動され、密閉状態を維持します。

アキシャルシールはシャフト軸に沿ってシールします。シャフトのスラスト面と平行に配置され、シールの平面とシャフトまたはハウジングの間でシールが行われます。アキシャルシールは、嵌合部品間の密接な面接触を維持することで漏れを防止します。

動きの方向

ラジアルシールは主に回転シャフトをシールして円運動に対応するために使用されます。シャフトが回転すると、シールは継続的な接触を維持し、流体がシステムから漏れたり、汚染物質が侵入したりすることを防ぎます。

アキシャルシールは、横方向の動きを伴う用途でシャフト軸に沿ってシールするのに適しています。アキシャルシールは、シャフトが前後に動くときに漏れを防ぎ、平らな合わせ面間の密閉性を維持します。

材料

ラジアルシールは通常、ニトリルゴム (NBR)、フルオロエラストマー (FKM)、ポリウレタン (PU) などのエラストマー材料で作られています。

軸方向シールには、NBR や FKM などのエラストマー、PTFE、ポリアミド、ポリエチレンなどの熱可塑性プラスチックなど、幅広い材料を使用できます。

形

ラジアルシールは、通常、シールリップ、補強用の金属インサート、および追加のエネルギー力を与えるスプリングを含む断面を持つ円形リングとして設計されています。円形の形状により、シールはシャフトにぴったりとフィットし、360 度のシール接触を維持できます。

軸方向シールは、多くの場合、平らなディスクまたはワッシャーのような形状をしています。単純な平らなガスケットの場合もあれば、複数のシール リップまたは溝を備えたより複雑なデザインの場合もあります。

アプリケーション

ラジアルシールとアキシャルシールは、そのメカニズムと動作処理能力が異なるため、さまざまな産業分野で使用されています。ラジアルシールは、次のような回転機器で広く使用されています。

• パンプス回転軸を密閉し、流体の漏れを防ぐ
• ギアボックス: 潤滑油を封じ込め、汚染を防ぐ
• 電気モーター: シャフトを密閉し、ほこりや湿気の侵入を防ぐ
• 自動車エンジン: クランクシャフト、カムシャフト、その他の回転部品をシールする

軸方向シールは、次のような直線運動を伴う用途でよく使用されます。

• 油圧シリンダー: ピストンロッドを密閉し、流体の漏れを防ぐ
• 空気圧アクチュエータ: ピストンを密閉し空気圧を維持する
• バルブステム: バルブシャフトからの漏れを防ぐため
• コンプレッサー: 往復ピストンを密閉し、ガス漏れを防ぐ

アキシャルシールとラジアルシールの選択

グランドの設計と寸法

アキシャル シールは、通常、油圧シリンダー、ポンプ、バルブなどの軸方向に制約されたスペースがある用途で使用されます。アキシャル シールのグランドは通常、シールを軸方向に圧縮できる単純な座ぐりまたは溝です。

ラジアル シールは、回転シャフトや往復ピストン ロッドなどの半径方向に制限されたスペースに適しています。ラジアル シールのグランドは通常、シールをシャフトまたはロッドの表面に対して半径方向に圧縮できる穴または溝です。

動作の種類

軸方向シールは、摩擦を最小限に抑えて密閉性を維持できるため、一般的には静的または低速の往復運動に適しています。シールを合わせ面に対して軸方向に圧縮することで、堅牢なシール インターフェースが作成されます。

ラジアルシールは、シャフトやロッドの動的な動きに対応しながら効果的なシールを提供できるため、回転運動や高速往復運動に最適です。シールが移動面に対してラジアル方向に圧縮されるため、高速回転や頻繁な方向転換でも接触が維持され、漏れを防止できます。

動作圧力

軸方向シールは、シールの軸方向圧縮によって大きな圧力差に耐えられる強力なシール力が得られるため、一般的に高圧用途に適しています。圧力が高くなるほど、シールにかかる軸方向の力が大きくなり、シール能力が向上します。

ラジアル シールは、中程度の圧力では効果を発揮しますが、非常に高圧の環境では限界があります。シャフトまたはロッドに対するシールのラジアル圧縮では、非常に高い圧力に耐える十分なシール力が得られない場合があります。このような場合、ラジアル シールをサポートし、押し出しや吹き出しを防ぐために、追加のシール要素またはバックアップ リングが必要になることがあります。

ギャップと許容範囲

アキシャルシールは、シールの軸方向圧縮によって接合面の多少の変動に対応できるため、大きな隙間や緩い許容誤差に対してもより寛容です。このため、アキシャルシールは、正確な位置合わせや厳しい許容誤差を維持することが難しい用途に適しています。

ただし、ラジアル シールでは、適切なシールを確実にするために、隙間と許容誤差をより厳密に管理する必要があります。シャフトまたはロッドに対するシールのラジアル圧縮は、シールと合わせ面の間の一貫した均一な接触に依存します。表面に過度の隙間や変化があると、漏れやシールの早期摩耗につながる可能性があります。

表面仕上げ

軸方向シールは、シールの軸方向圧縮によって表面の凹凸を埋め、良好なシール面を形成できるため、一般的に粗い表面仕上げに対してより耐性があります。このため、非常に滑らかな表面仕上げを実現することが非現実的またはコストがかかりすぎるアプリケーションでは、軸方向シールが実行可能なオプションになります。

ラジアルシールは、適切なシールを確保し、摩耗を最小限に抑えるために、より滑らかな表面仕上げが必要です。シールとシャフトまたはロッドの間のラジアル接触は、表面の凹凸によって悪影響を受け、漏れ経路やシールの劣化の加速につながる可能性があります。

汚染物質の存在

軸方向シールは、シールの軸方向圧縮によってシール界面から粒子を排除または排出できるため、一般に汚染物質の影響を受けにくくなっています。また、軸方向シールのシール力が高いため、汚染物質の侵入を防ぐこともできます。

ラジアル シールは、多くの汚染された環境では依然として効果的ですが、研磨粒子による損傷や摩耗に対して脆弱になる可能性があります。シールと回転面または往復運動面の間のラジアル接触により、汚染物質が侵入して蓄積する経路が形成され、シールの摩耗や漏れが加速する可能性があります。汚染度の高いアプリケーションでは、ラジアル シールを保護するために、シャフト スクレーパー シールや排除装置などの追加対策が必要になる場合があります。