シングルメカニカルシールとダブルメカニカルシールの違いは何ですか？

適切なメカニカル シールを選択することは、ポンプ機器の信頼性と安全性を確保するために不可欠です。適切なシール タイプを選択しないと、漏れ、機器の損傷、危険な状態につながる可能性があります。このドキュメントでは、シングル メカニカル シールとダブル メカニカル シールを詳細に比較し、その設計、動作原理、用途を検討して、さまざまな産業シナリオで情報に基づいた意思決定を支援します。

シングルメカニカルシール

シングルメカニカルシールの特徴は、比較的シンプルな設計で、機器の回転軸に固定された回転リングと、機器ハウジングにしっかりと取り付けられた固定リングという 2 つの主要コンポーネントで構成されていることにあります。これらのリングは、非常に平坦で精密に研磨された表面で製造され、接触して主要なシールインターフェースを形成します。

これらの面間の接触を一定に保つために、スプリング機構 (または一部の設計ではベローズ) が力を加えて回転リングと固定リングを一緒に押し付けます。スプリングは通常、シールの大気側に配置され、プロセス流体から保護されています。固定部品とシール ハウジングの間をシールするために、O リングやガスケットなどの二次シール要素が使用されます。

シングルメカニカルシールの仕組み

シングルメカニカルシールの動作原理は、精密に研磨されたシール面の間に、通常わずか数ミクロンの厚さのプロセス流体の極めて薄い膜を形成することに依存しています。機器が動作しているとき、回転リングはシャフトとともに回転しますが、固定リングはハウジングに固定されたままです。

シール効果は、スプリングと流体油圧によって提供される閉じる力と、流体膜自体の圧力によって生成される開く力のバランスの結果です。スプリングの力は面を一緒に圧迫し、薄い膜内の流体圧力は面を押し離そうとします。安定した流体膜が確立されると、平衡に達します。

流体が高圧側から低圧大気圧側へ移動すると、通常、シール面から少量の蒸気漏れが発生します。この少量の漏れは正常であり、面の潤滑と冷却に必要です。シール面が過度に高温で乾燥している場合、または汚染や流体特性の損失によりフィルムが破損した場合には、シールが機能しなくなることがあります。

シングルメカニカルシールの用途

シングル メカニカルシール ポンプで汲み上げた流体が環境や機器を操作する人員に及ぼすリスクが最小限である状況で主に使用されます。シール材と互換性があり、比較的クリーンで、深刻な危険性がないと考えられる流体を扱う一般的な産業用途に適しています。

シングルメカニカルシールの一般的な用途は次のとおりです。

• 給水・排水ポンプ
• 食品加工（牛乳、飲料、動物性脂肪）
• HVACおよび冷却塔ポンプ
• 良性流体による一般的な化学物質の移動
• 低圧炭化水素サービス

化学処理、石油、石油化学業界では、取り扱う流体が潜在的な危険性や環境への影響の点でそれほど重要でない幅広いユーティリティアプリケーションに、シングルメカニカルシールが頻繁に使用されています。危険、可燃性、または環境に敏感な流体を扱うより要求の厳しい用途では、 ダブルメカニカルシール 多くの場合、追加の保護層と冗長性を提供するために指定されます。

ダブルメカニカルシール

ダブルメカニカルシールは、シングルシールに比べて、より高度で堅牢なシールソリューションです。直列に配置された 2 つのシングルメカニカルシールで構成され、漏れや故障に対する保護層が追加されます。

ダブルシールの2つの主なコンポーネントは、内側（プライマリ）シールと外側（セカンダリ）シールです。内側シールはシールされるプロセス流体に近い位置に配置され、外側シールはアセンブリの大気側にあります。これら2つのシールの間には、 緩衝液 またはバリア液。

この液体で満たされた空洞の存在は、ダブル メカニカル シールの特徴です。この空洞は、シール面の潤滑、熱の放散、汚染物質の侵入防止など、いくつかの重要な機能を果たします。通常、液体は、リザーバー、ポンプ、熱交換器、監視装置などの外部サポート システムを使用して循環および維持されます。

ダブルメカニカルシールの仕組み

ダブルメカニカルシールの動作は、2 段階のシール機構に依存しています。内側シールの主な役割は、プロセス流体をポンプまたは機器のケーシング内に閉じ込め、漏れを防ぐことです。漏れに対する最初の防御線として機能し、プロセス流体の全圧力と温度に耐えられるように設計されています。

一方、外側のシールには、主に 2 つの機能があります。1 つ目は、シール間の空洞内にバッファーまたはバリア流体を封じ込める機能です。2 つ目は、バックアップ シールとして機能し、内側のシールを通過して発生する可能性のあるわずかな漏れを捕捉して、それが大気中に漏れるのを防ぎます。

キャビティ内の流体の圧力は、ダブルシールのシール性能において重要な役割を果たします。バッファ流体を使用する場合、その圧力は通常、プロセス流体の圧力よりも低いレベルに維持されます。この構成では、バッファ流体が内側シールからの漏れを捕捉して封じ込め、外側シールや環境に到達するのを防ぎます。

あるいは、バリア流体を使用する場合、その圧力は通常、プロセス流体の圧力よりも高く保たれます。これにより、プロセス流体と大気の間に完全な物理的バリアが形成されます。内部シールから漏れが発生した場合、漏れは外部に逃げるのではなく、プロセス流体に戻ります。

ダブルメカニカルシールの種類

バック・トゥ・バック・アレンジメント

背中合わせの配置では、2つのシールの回転面は互いに離れる方向に向いています。これにより、シールの間に空洞が形成され、そこでバリア流体が圧力よりも高い圧力で流れます。 密閉室 圧力をかけずに循環させることができます。

バリア流体はシール面を潤滑し、発生する可能性のある漏れを吸収します。この配置は、バリア流体システム内の漏れを効果的に封じ込めるため、揮発性、危険、または高価なプロセス流体を含むアプリケーションに最適です。

バックツーバックシールは、比較的コンパクトな軸方向長さで、優れたシール性能と完全な圧力バックアップ機能を提供します。ただし、シングルシールやタンデムシールに比べてコストが高く、特定の設置ではより多くの軸方向スペースが必要になる場合があります。

バリア液が失われると両方のシールが閉じた状態を保ちますが、内側のシールが故障するとバリア液によってプロセス流体が汚染される可能性があることに注意することが重要です。また、背中合わせの構成では、外側のシール面の圧力定格は通常、内側のシール面よりも低くなります。

タンデム（対面）配置

タンデム配置は、フェイスツーフェイス配置とも呼ばれ、両方のシールが同じ方向を向いており、直列に設置されています。内側 (プライマリ) シールはプロセス流体の全圧力を処理し、外側 (セカンダリ) シールはバックアップとして機能します。

この構成では、プロセス流体よりも低い圧力に維持されたバッファ流体が 2 つのシールの間を循環します。タンデム シールは、有毒で危険な液体やガスのシール、および固体や汚染された媒体の取り扱いに適しています。また、他の構成と比較して、シャフトのずれに対する許容度も優れています。

ただし、タンデムシールは一般に軸方向のスペースをより多く必要とし、システム全体の複雑さとコストを増大させます。内側のシールが故障すると、外側のシールが漏れを防ぐ唯一のバリアとなり、そのシール性能は背中合わせの配置に比べて劣る可能性があります。

対面での手配

対面配置では、2 つのシールの回転面が互いに向かい合うように配置され、その間に密閉されたチャンバーが形成されます。この設計では、バッファ流体またはバリア流体のいずれかを使用でき、多くの場合、両方のシールに共通の固定コンポーネントが使用されます。

フェイスツーフェイスシールは、スペースの制約が限られた機器に特に役立ち、固体や汚染された媒体を効果的に処理できます。また、逆圧の状況にも耐えることができます。コンパクトでシンプルな設計により、軸方向の移動量が増え、場合によってはバリア流体が冷却剤として機能します。

対面シールの大きな欠点は、外側のシールが完全な圧力バックアップを提供できないことです。さらに、共通の固定コンポーネントに依存しているため、このコンポーネントが故障すると、両方のシールが故障する可能性があります。

シングルメカニカルシールとダブルメカニカルシールの違い