メカニカルシールとベアリングの違い

メカニカルシールとベアリングはどちらも機械の重要な部品ですが、その目的は明確に異なります。メカニカルシールは回転部品と固定部品の間の流体の漏れを防ぐのに対し、ベアリングは可動部品を支えて摩擦を減らします。

主な違いは、主な機能にあります。メカニカル シールはバリアとして機能し、ベアリングは動きを促進します。メカニカル シールは、通常、ポンプやその他の流体処理装置に使用されていますが、ベアリングはさまざまな機械システムに広く使用されています。

この記事では、メカニカルシールとベアリングの両方の特性、用途、利点について詳しく説明し、機械工学プロジェクトで情報に基づいた意思決定を行うのに役立ちます。

メカニカルシールとは

メカニカルシールは回転機器の重要な部品であり、回転シャフトと固定ハウジング間の液体やガスの漏れを防ぐように設計されています。これらの精密に設計されたデバイスは、ポンプ、コンプレッサー、ミキサーなどのさまざまな産業機械の完全性と効率性を維持する上で重要な役割を果たします。

典型的な メカニカルシール シャフトとともに移動する回転面と、機器ハウジングに固定された固定面の 2 つの主要な面で構成されています。これらの面は、バネ力と油圧によって密着しており、その間に薄い流体膜が形成されます。この膜はバリアとして機能し、シャフトが自由に回転できるようにしながら、機器内のプロセス流体を効果的に密閉します。

ベアリングとは

ベアリングは、さまざまな機械や装置内の可動部品間の摩擦を減らし、回転部品をサポートするように設計された重要な機械部品です。主に流体の漏れを防ぐメカニカルシールとは異なり、ベアリングはスムーズな動きを促進し、負荷を効果的に分散します。

ベアリングはいくつかの主要コンポーネントで構成されています。

1. 内なる人種: 転がる物体が移動する滑らかな円形の経路。
2. 外側のレース: 転動体を収容する固定外輪。
3. 転がり要素レース間の摩擦を減らすボール、ローラー、またはニードル。
4. ケージ: 転動体を分離してガイドする部品。

ベアリングに使用されるシールの種類

ベアリングに使用されるシールには、非接触シールと接触シールの 2 つの主なカテゴリがあります。

非接触シール

非接触シールは、その名前が示すように、回転軸に物理的に接触しません。これらのシールは、ラビリンスのような構造または隙間を使用してバリアを作成し、汚染物質がベアリング アセンブリに侵入するのを防ぎます。一般的な非接触シールの種類には、次のものがあります。

1. 迷宮の封印これらのシールは、一連の複雑な経路を使用して汚染物質の曲がりくねった経路を作成し、汚染物質がベアリングに到達する前に効果的に捕捉します。
2. クリアランスシールこれらのシールは、固定部品と回転部品の間に小さな隙間を維持し、遠心力を利用して汚染物質を偏向させます。
3. 磁気シールこれらのシールは磁場を利用して鉄粒子をはじくバリアを作成し、ベアリングハウジングへの侵入を防ぎます。

非接触シールは、摩擦と熱の発生を最小限に抑える必要がある高速アプリケーションで特に役立ちます。

コンタクトシール

接触シールは、非接触シールとは異なり、回転シャフトに物理的に接触して密閉します。これらのシールは、通常、汚染の防止と潤滑剤の保持に効果的ですが、摩擦が増加する可能性があります。一般的な接触シールの種類は次のとおりです。

1. リップシールこれらの柔軟なシールは、シャフトに接触するリップを使用して、汚染物質に対するバリアを形成し、潤滑剤を保持します。
2. Oリングシール: ゴムまたはエラストマーのリングで構成されるこれらのシールは、溝にフィットし、シャフトに対して圧縮されてしっかりと密閉されます。
3. メカニカルシール: メカニカルシールは、通常はベアリングに直接使用されることはありませんが、漏れや汚染を防ぐためにベアリングと連動して機能するポンプ用途でよく使用されます。

接触シールは、一般的に、低速アプリケーションや汚染防止が重要な場合に適しています。

メカニカルシールとベアリングの主な違い

主な機能

メカニカル シールは、主に機械の回転部品と固定部品の間の液体やガスの漏れを防ぐために設計されています。主な機能は、プロセス流体を機器内に閉じ込めながら汚染物質を寄せ付けないバリアを作成することです。これは、流体の封じ込めが重要なポンプ、コンプレッサー、ミキサーなどの用途では特に重要です。メカニカル シールは、回転面と固定面の組み合わせを利用してこれを実現し、押し付けたときにしっかりと密閉します。

一方、ベアリングは機械内の可動部品を支え、ガイドし、部品間の摩擦と摩耗を減らすように設計されています。ベアリングの主な機能は、摩擦によるエネルギー損失を最小限に抑えながら、スムーズな回転または直線運動を促進することです。ベアリングは、転がり要素 (ボールやローラーなど) または潤滑フィルムを使用して可動面を分離し、負荷と力を効率的に伝達することでこれを実現します。

メカニカル シールとベアリングはどちらも機械の全体的なパフォーマンスに貢献しますが、その機能は互換性があるというよりは補完的です。メカニカル シールは封じ込めと隔離に重点を置き、ベアリングは負荷サポートと摩擦低減に重点を置いています。多くのアプリケーションでは、両方のコンポーネントが連携して、最適な機器の動作と信頼性を確保します。

位置

メカニカルシールは、主に回転部品と固定部品の接合部、特にポンプ、コンプレッサー、その他の流体処理機器に使用されています。通常、回転軸が加圧ハウジングまたは容器に出入りする箇所に設置されます。たとえば、 遠心ポンプメカニカルシールはポンプケーシングと回転軸の間に配置され、流体の漏れを防ぐバリアを形成します。

一方、ベアリングは通常、回転シャフトまたは車軸の長さに沿って配置されます。機械の設計と負荷要件に応じて、さまざまな位置に配置されます。ベアリングの一般的な位置は次のとおりです。

1. シャフトの端に半径方向と軸方向のサポートを提供する
2. 多成分シャフトの異なるセクション間
3. ギアボックス内でギアシャフトを支える
4. 電気モーターではローターを支えるために

場合によっては、特にポンプ アセンブリでは、メカニカル シールとベアリングが近接していることがあります。たとえば、ポンプ シャフトにはインペラの近くでそれを支えるベアリングがあり、流体の漏れを防ぐためにベアリングのすぐ外側にメカニカル シールが配置されている場合があります。

潤滑

メカニカル シールは、通常、シール面の間に薄い潤滑剤の膜を張って作動します。この膜は、多くの場合わずか数マイクロメートルの厚さで、効果的なシールを維持しながら摩擦と摩耗を減らすために不可欠です。メカニカル シールの潤滑剤は、プロセス流体そのもの、または特別に設計されたバリア流体です。場合によっては、メカニカル シールは「ドライ ランニング」状態で作動し、従来の潤滑剤を使用せずに摩擦を最小限に抑えるためにカーボンやシリコン カーバイドなどの特殊な材料が使用されます。

一方、ベアリングは、適切に機能するために、より強力な潤滑を必要とします。通常、ベアリングは、可動部品間の摩擦を減らし、熱を放散し、腐食を防ぐために、オイルまたはグリースを使用します。ベアリング内の潤滑剤は、転動体をレースから分離する流体力学的フィルムを形成し、摩耗を大幅に減らし、ベアリングの寿命を延ばします。

メカニカルシールとベアリングの潤滑方法も異なります。

1. メカニカルシールは、多くの場合、プロセス流体からの自己潤滑またはバリア流体の制御された漏れに依存します。
2. ベアリングには、次のようなさまざまな潤滑システムが使用されます。

• オイルバス潤滑
• グリースパッキング
• オイルミスト潤滑
• 循環油システム

結論

どちらのコンポーネントも機械で重要な役割を果たしますが、その目的は異なります。メカニカル シールは主に漏れ防止装置として機能し、ベアリングはスムーズな回転を促進して負荷を支えます。機械内での位置は異なり、潤滑要件やシール機構も異なります。ベアリングは、汚染物質から保護し、潤滑剤を保持するために、非接触シールや接触シールなどの独自のシール システムを採用することがよくあります。これらの重要な違いを把握することで、専門家はコンポーネントの選択、メンテナンス、トラブルシューティングについて十分な情報に基づいた決定を下すことができ、最終的には機器のパフォーマンスと寿命を向上させることができます。

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