撹拌機シールの種類

撹拌器シールの主なカテゴリには、メカニカルシール、リップシール、パッキングまたはスタッフィングボックスシールがあります。最も一般的なタイプであるメカニカルシールは、シール機構とバリア流体に応じて、ドライガスシール、液体潤滑シール、ウェットシールにさらに分類できます。

撹拌シールを選択する際には、動作条件、プロセス流体の特性、シールの適合性、漏れと排出の要件、初期コストと運用コスト、メンテナンスと信頼性など、さまざまな要素を考慮することが重要です。これらの側面を慎重に評価することで、特定の用途に最も適したシール タイプを選択し、撹拌装置の最適なパフォーマンスと寿命を確保できます。

撹拌機用メカニカルシールの種類

ドライガスシール

ドライ ガス シールは、窒素や空気などの加圧ガスをプロセス流体と大気の間のバリアとして使用します。ガスは精密機械加工されたカーボン シール面の間に導入され、漏れを防ぐ薄い非接触ガス膜を形成します。ドライ ガス シールは、低圧から中圧、低温度の用途に最適で、他のシール タイプと比較して摩擦と摩耗が少なく、メンテナンス要件も少なくなっています。

液体潤滑シール

液体潤滑シールはウェットシールとも呼ばれ、加圧された液体バリアー流体を使用してシール面を潤滑および冷却します。バリアー流体は、通常、適合性のあるオイルまたはグリコールベースの溶液で、漏れを防ぐためにプロセス流体よりも高い圧力に維持されます。液体潤滑シールは、ドライガスシールに比べて放熱性と耐圧性に優れているため、高圧および高温の用途には不可欠です。

ウェットシール

ウェットシールは、シール面を通してバリア液を継続的に循環させる液体潤滑シールの一種です。循環により、面間の流体膜が安定し、摩耗や発熱が軽減されます。場合によっては、シールに取り付けられたポンプまたは外部ポンプを使用して循環を補助し、バリア液の最適な流れと圧力を確保します。ウェットシールは、高圧、高温、または研磨性のプロセス流体を使用する厳しい用途に適しており、信頼性が向上し、シール寿命が長くなります。

撹拌機用メカニカルシールの構成

シングルシール

撹拌機用のシングル メカニカル シールは、通常、シリコン カーバイドやタングステン カーバイドなどの耐摩耗性材料で作られた 1 セットのシール面で構成されています。この構成は、他のタイプの撹拌機シールに比べて、よりシンプルでコンパクトな設計になっています。ただし、シングル シールは、プライマリ シールが故障した場合のバックアップ シール機構がないため、漏れのリスクが高くなります。

ダブルシール

撹拌機用のダブル メカニカル シールは、2 組のシール面を備えており、漏れに対する保護層が追加されます。プライマリ シールが故障した場合、セカンダリ シールがバックアップとして機能し、プロセス流体のシールと封じ込めが継続されます。ダブル シールは、漏れを最小限に抑える必要がある危険な流体や環境に敏感な流体を扱う用途に最適です。

タンデムシール

撹拌機用タンデム メカニカル シールは、シール面が直列に配置されているため、シングル シールやダブル シールに比べて高い圧力に耐えることができます。この構成では、プライマリ シールがプロセス流体に面し、セカンダリ シールがバックアップとして機能します。タンデム シールは、高圧用途や、シングル シールの早期摩耗を引き起こす可能性のある研磨性または腐食性の流体を扱う場合に適しています。

デュアル加圧シール

撹拌機用の二重加圧メカニカルシールは、2 つの独立したシールと、その間を循環するバリアー流体で構成されています。バリアー流体は、通常、適合性のある液体またはガスで、プロセス流体よりも高い圧力を維持し、漏れを防ぎ、シール面を潤滑し、冷却します。二重加圧シールは優れた信頼性を提供し、シールの故障が許容されない重要な用途でよく使用されます。

その他の撹拌機シールタイプ

リップシール

リップ シールはラジアル シャフト シールとも呼ばれ、シャフトの周りにぴったりとフィットするように設計されたエラストマー材料で構成された撹拌シールの一種です。これらのシールは通常、ニトリル、シリコン、フルオロエラストマーなどの材料で作られており、優れた耐薬品性と柔軟性を備えています。リップ シールは、シャフト表面との一定の接触を維持することで漏れを防ぐように設計されています。

ただし、リップ シールは高圧に耐える能力が限られているため、低圧用途にのみ適しています。リップ シールは、プロセス流体が危険または腐食性がなく、少量の漏れが許容される用途でよく使用されます。リップ シールは比較的安価で取り付けが簡単なため、低圧撹拌機のシーリング用途ではコスト効率の高い選択肢となります。

梱包または詰め物ボックスシール

パッキンまたはスタッフィング ボックス シールは、産業機械の初期の時代にまで遡る、最も古いタイプの撹拌器シールの 1 つです。これらのシールは、シャフトの周囲に編組グラファイト、PTFE、アラミド繊維などのパッキン材を圧縮して密閉することで機能します。パッキン材はグランド フォロワーによって所定の位置に保持され、適切な圧縮を維持するように調整されます。

パッキングシールは、複雑な部品やバリア流体を必要としないため、シンプルで信頼性が高いことで知られています。しかし、パッキング材料の圧縮性とシール能力が徐々に失われるため、時間の経過とともに摩耗や漏れが発生しやすくなります。最適なパフォーマンスを確保するには、グランドフォロワーの調整やパッキング材料の交換などの定期的なメンテナンスが必要です。

多くの用途では、パッキング シールはより高度なシーリング技術に大きく置き換えられていますが、少量の漏れが許容される低圧、低速の撹拌機シーリング用途では、依然としてパッキング シールは有効な選択肢です。また、パッキング シールは比較的安価でメンテナンスも簡単なため、特定の産業用途ではコスト効率の高い選択肢となります。

撹拌機シールを選択する際に考慮すべき要素

操作条件

撹拌シールを選択する際には、特定のアプリケーションの動作条件を評価することが重要です。シールは、システム内の圧力、温度、シャフト速度に耐えられる必要があります。圧力と温度が高い場合は、ダブルシールやタンデムシールなど、より堅牢なシール材料と設計が必要になる場合があります。

プロセス流体の特性

プロセス流体の特性は、シールの選択において重要な役割を果たします。粘度、pH、研磨性、清浄度の要件は、シールの性能と寿命に影響を与える可能性があります。たとえば、高粘度の流体には、漏れを防ぐために特殊なシール面が必要になる場合があります。また、研磨粒子はシール部品の早期摩耗を引き起こす可能性があります。

シールの互換性

撹拌器シールは、プロセス流体と動作環境に適合している必要があります。シール材料は、劣化することなく特定の化学物質にさらされても耐えなければならないため、耐薬品性は重要な要素です。シール材料の温度制限も考慮し、予想される温度範囲に対応できることを確認する必要があります。食品および医薬品用途では、製品の純度と安全性を維持するために、シールを FDA 承認の食品グレードの材料で製造する必要がある場合があります。

漏洩および排出要件

業界や用途によって、許容される漏れ率や排出物に対する要件は異なります。プロセスによっては、わずかな漏れを許容できる場合もありますが、環境規制を満たしたり製品の品質を維持したりするために、排出物がほぼゼロであることが求められる場合もあります。撹拌シールを選択するときは、アプリケーションの特定の漏れおよび排出物要件を考慮してください。さらに、コンプライアンスと安全性を確保するために、漏れ検出システムなどの監視が必要かどうかを判断してください。

初期費用と運用費用

撹拌シールを選択する際には、総所有コストを評価する必要があります。初期コストにはシールの価格と設置費用が含まれ、運用コストにはバリア液の消費量、エネルギー消費量、メンテナンス要件などの要素が含まれます。たとえば、液体潤滑シールではバリア液を継続的に供給する必要があり、継続的な費用が増加する可能性があります。

メンテナンスと信頼性

シールの寿命、修理の必要性、スペアパーツの入手可能性は、全体的な設備の有効性とメンテナンス費用に大きく影響します。ダウンタイムとメンテナンスの手間を最小限に抑えるには、信頼性が実証され、耐用年数が長いシールを選択してください。シールが故障した場合に迅速に復旧できるよう、修理のしやすさとスペアパーツの入手可能性を考慮してください。バリア流体の監視やシール面の検査などの定期的なメンテナンスは、シールの寿命を延ばし、予定外のダウンタイムを防ぐのに役立ちます。

よくある質問

撹拌機内でメカニカルシールはどのように機能しますか?

メカニカルシールは、スプリングまたはベローズによって押し付けられた 2 つの平面 (1 つは固定、もう 1 つは回転) で構成されています。表面間の薄い流体膜が潤滑を提供し、漏れを防止します。

撹拌機にリップシールを使用する利点は何ですか?

リップ シールはシンプルでコスト効率が高く、取り付けも簡単です。低圧用途に適しており、中程度のミスアライメントやシャフトの振れにも対応できます。

撹拌機でパッキンググランドはいつ使用されますか?

パッキング グランドは、多少の漏れが許容される低圧、低速の用途で使用されます。パッキング グランドは、古い撹拌機の設計によく見られ、徐々にメカニカル シールに置き換えられつつあります。

撹拌機のシールは修理できますか、それとも交換する必要がありますか?

ほとんどの場合、撹拌機シールは故障したり耐用年数に達したりすると交換する必要があります。ただし、一部のメカニカルシールは、O リングやスプリングなどの摩耗した部品を交換することで修理できます。

撹拌機のシールはどのくらいの頻度で検査およびメンテナンスする必要がありますか?

撹拌機のシールは、摩耗、漏れ、損傷の兆候がないか定期的に（たとえば、毎月）検査する必要があります。メンテナンスの頻度はシールの種類と動作条件によって異なりますが、一般的には、シールは 1 ～ 2 年ごと、またはメーカーの推奨に従って交換する必要があります。

異なるタイプの撹拌機シールを互換的に使用できますか?

一般的に、異なるタイプの撹拌機シールは、特定の用途と動作条件に合わせて設計されているため、互換性がありません。撹拌機とプロセスの要件に基づいて、適切なシール タイプを選択することが重要です。