ファイバーパッケージとは

ファイバーパッキンはポンプの重要なシーリング部品であり、流体の漏れを防ぎ、効率的な動作を保証します。適切なファイバーパッキン材料を選択するには、流体の適合性、動作条件、性能要件などの要素を慎重に考慮する必要があります。

この記事では、ファイバーパッキンのシール原理、使用されるさまざまなタイプのファイバー材料、その特性、および特定の用途に最適なパッキンを選択するための重要な基準について詳しく説明します。これらの基本を理解することで、ポンプのオペレーターとメンテナンス担当者は、情報に基づいた決定を下し、ポンプの信頼性と耐用年数を最大限に高めることができます。

ファイバーパッキングとは

ファイバーパッキンは圧縮パッキンとも呼ばれ、ポンプ、バルブ、その他の回転機器の漏れを制御するために使用されるメカニカルシールの一種です。柔軟な素材の編組またはねじりストランドで構成され、詰め物ボックスに圧縮され、回転シャフトと固定ハウジングの間にシールを形成します。

ファイバーパッキングの主な機能は、システムから流体が漏れるのを防ぎながら、シャフトが最小限の摩擦と摩耗で回転できるようにすることです。ファイバーパッキングは、工業用ポンプ、ミキサー、撹拌機など、コスト効率が高く信頼性の高いシーリングソリューションが求められる用途でよく使用されます。

ファイバーパッキンのシール原理

ファイバーパッキンは、圧縮と漏れの制御を組み合わせることで密閉を実現します。パッキンが適切に設置され、圧縮されると、シャフトとスタッフィングボックスの形状に適合し、隙間を埋めてしっかりと密閉します。

シャフトが回転すると、少量の流体がパッキンから漏れ、シール面の潤滑と冷却に役立ちます。この制御された漏れは、過度の熱の蓄積とパッキン材料の早期摩耗を防ぐために不可欠です。

ファイバーパッキングのシール性能は、次のようないくつかの要因によって決まります。

梱包密度: 過度の摩擦や摩耗を引き起こすことなく効果的な密閉を確保するには、梱包を適切な密度に圧縮する必要があります。
グランド調整: パッキンを圧縮するグランドフォロワーは、最適なパッキン密度を維持し、経年劣化による摩耗を補うために適切に調整する必要があります。
梱包材: 梱包材の選択は、温度、圧力、化学的適合性などの特定の用途要件によって異なります。
シャフトの状態: 信頼性の高いシールを確保し、パッキンの摩耗を最小限に抑えるには、滑らかで適切に仕上げられたシャフト表面が不可欠です。

繊維素材の種類

ポンプパッキンに使用される繊維材料は、天然繊維、合成繊維、鉱物繊維、金属およびセラミック繊維の 4 つの主要なカテゴリに分類できます。

天然繊維

綿、亜麻、麻などの天然繊維は植物から作られています。これらの繊維は生分解性があり、再生可能で、断熱性に優れています。ただし、耐薬品性には限界があり、高温の用途には適していません。

合成繊維

合成繊維は、ポリエステル、ナイロン、アラミドなどの人工素材です。これらの繊維は、優れた耐薬品性、高強度、優れた耐久性を備えています。天然繊維に比べて高温に耐えることができ、さまざまな産業用途のポンプのパッキンによく使用されます。

鉱物繊維

アスベストやセラミック繊維などの鉱物繊維は、耐熱性の高い無機材料です。アスベスト繊維は、優れた耐熱性と耐薬品性のため、過去に広く使用されていました。しかし、健康上の懸念から、現代のポンプのパッキンでは、アスベストはセラミック繊維などのより安全な代替品に大きく置き換えられています。

金属およびセラミック繊維

ステンレス鋼やガラス繊維などの金属繊維やセラミック繊維は、強度が高く、耐熱性に優れ、化学適合性も良好です。これらの繊維は、他の材料と組み合わせて使用されることが多く、腐食性の流体を取り扱うポンプや高温で動作するポンプの過酷な条件に耐えられる複合パッキングを作るために使用されます。

繊維材料の特性

耐熱性：劣化することなく高温に耐える能力
耐薬品性：さまざまな化学物質や腐食性流体に対する耐性
引張強度: 破断することなく引張応力に耐える能力
耐摩耗性：摩擦や研磨粒子による摩耗に対する耐性
柔軟性: 曲げて詰め物ボックスの形状に適合する能力
復元力: 圧縮から回復し、密閉性を維持する能力
寸法安定性: さまざまな条件下でのサイズと形状の変化に対する耐性
吸湿性：水分を吸収またははじく能力。密閉性能に影響を与える可能性があります。

ファイバーパッキングの選択基準

流体タイプ

ポンプで処理される流体の種類は、適切なファイバーパッキングを選択する上で重要な要素です。流体の種類によって化学的性質が異なり、それがポンプの性能に影響を与える可能性があります。梱包材たとえば、強力な化学物質は特定の繊維を劣化させる可能性があり、研磨粒子は早期摩耗を引き起こす可能性があります。

温度

ポンプの動作温度は、ファイバーパッキンを選択する際に考慮すべきもう 1 つの重要な点です。高温になると、一部のファイバーが劣化したり、シール特性が失われることがあります。高温環境では、セラミックファイバーやグラファイトベースのパッキンなどの材料が好まれることが多いです。

プレッシャー

ポンプの動作圧力も、繊維パッキンの選択に影響します。高圧用途では、優れた機械的強度と押し出し耐性を備えたパッキンが必要です。アラミドや PTFE などの合成繊維は、優れた強度と低クリープ特性により、高圧環境に適しています。

シャフトスピード

ポンプシャフトの回転速度は、ファイバーパッキンの性能と摩耗率に影響を与える可能性があります。高速アプリケーションでは摩擦により熱がより多く発生し、早期摩耗や漏れにつながる可能性があります。このような場合、放熱性に優れ、摩擦係数が低いパッキンが好まれます。グラファイトや PTFE ベースのパッキンなどの材料は、高速アプリケーションでよく使用されます。