メカニカルシールのクエンチとは

メカニカル シールは、さまざまな産業用途において、流体の漏れを防ぎ、効率的な機器の動作を保証する重要なコンポーネントです。メカニカル シールの性能と寿命を向上させるために、クエンチ システムがよく使用されます。メカニカル シールのクエンチとは、シール面に導入される二次流体のことで、冷却、潤滑、および悪条件からの保護を提供します。

このブログ記事では、クエンチシステムの複雑さについて詳しく説明します。 メカニカルシールクエンチ システムを構成するコンポーネント、一般的に使用される流体の種類、およびこれらのシステムが果たす主な機能 (冷却、漏れ防止、結晶化防止など) について説明します。さらに、業界全体にわたるクエンチ システムの多様な用途、設計上の考慮事項と監視方法、およびメカニカル シールにクエンチ システムを実装することに伴う利点と潜在的な欠点についても説明します。

メカニカルシールのクエンチとは

メカニカル シールの文脈では、クエンチとは、漏れを防ぎ、シールの寿命を延ばすためにシール面を冷却および潤滑する方法を指します。クエンチでは、シール チャンバー内またはシール面の大気側に流体 (通常は液体またはガス) を導入します。この流体は、摩擦によって発生した熱を吸収し、シール コンポーネントから熱を放散する役割を果たします。

クエンチ液はシール面の潤滑にも役立ち、回転面と固定面の間の絶え間ない接触と相対運動によって生じる摩耗や損傷を軽減します。クエンチ液は面間に薄い液膜を維持することで直接接触を減らし、摩擦による損傷を最小限に抑えます。

クエンチシステムのコンポーネント

一般的なクエンチ システムは、目的を達成するために連携して動作するいくつかの主要コンポーネントで構成されています。

• クエンチ液リザーバー: これは、アプリケーションの要件に応じて液体またはガスのクエンチ液を保持する容器です。リザーバーには、クエンチ液を十分に供給できる十分な容量が必要です。
• 循環ポンプまたはコンプレッサー: クエンチ流体が液体か気体かに応じて、ポンプまたはコンプレッサーを使用してシステム内で流体を循環させます。これにより、シール面へのクエンチ流体の連続的な流れが確保されます。
• 配管とバルブ: パイプとバルブのネットワークを使用して、クエンチ流体をリザーバーからシールへ、またシールからリザーバーへ輸送します。配管は、圧力降下を最小限に抑え、均一な流量分布を確保するように設計する必要があります。
• フロー制御装置: これには、流量計、圧力調整器、スロットル バルブなどのコンポーネントが含まれ、シール面におけるクエンチ流体の所望の流量と圧力を維持するのに役立ちます。
• 熱交換器 (オプション): 場合によっては、特にプロセス流体がかなりの熱を発生する場合や、クエンチ流体を特定の温度に維持する必要がある場合、クエンチ流体から余分な熱を除去するために熱交換器をクエンチシステムに組み込むことがあります。

使用される液体の種類

クエンチ流体の選択は、プロセス流体の特性、動作条件、環境上の考慮事項など、さまざまな要因によって異なります。一般的なクエンチ流体の種類は次のとおりです。

• 水: 水は、優れた冷却特性と潤滑特性を持ち、豊富で低コストであるため、広く使用されている焼入れ液です。ただし、水反応性または水溶性のプロセス流体を使用する用途には適さない場合があります。
• グリコールベースのソリューション: エチレングリコールやプロピレングリコールなどのグリコールベースの流体は、優れた熱伝達特性と低い凝固点のため、クエンチ流体としてよく使用されます。プロセス流体が低温で結晶化または固化する可能性がある用途で特に役立ちます。
• オイル: 鉱油、合成油、植物油など、さまざまな種類のオイルをクエンチ流体として使用できます。これらのオイルは優れた潤滑性があり、高温や化学的に攻撃的なプロセス流体を使用する用途に適しています。
• ガス: 場合によっては、窒素、空気、蒸気などのガスをクエンチ流体として使用できます。ガスクエンチシステムは通常、プロセス流体が汚染に敏感な場合や非反応性の環境が必要な場合に使用されます。

クエンチシステムの機能

シールの冷却と潤滑

メカニカル シールのクエンチ システムの主な機能の 1 つは、シール面を冷却および潤滑することです。クエンチ流体の一定の流れにより、シールの回転面と固定面の間の摩擦によって発生する熱を放散できます。
さらに、クエンチ液はシール面間の潤滑剤として機能し、摩擦と摩耗を軽減します。面間に薄い液体膜を維持することにより、クエンチシステムは直接接触を最小限に抑え、シールの耐用年数を延ばします。

大気への漏洩と汚染の防止

クエンチ システムのもう一つの重要な機能は、密封された流体が大気中に漏れるのを防ぎ、密封された流体を外部からの汚染から保護することです。

クエンチ システムは、大気圧よりも高い圧力をクエンチ チャンバー内に維持することで、漏れが発生した場合でも、それが大気中に逃げることなくクエンチ流体内に戻るようにします。また、この正圧差により、湿気やほこりなどの大気汚染物質が密封流体内に侵入するのを防ぎ、流体の純度と完全性を維持します。

結晶化および大気条件との反応に対する保護

特定の用途では、密封された流体が大気条件にさらされると結晶化したり、悪影響が生じたりすることがあります。たとえば、一部の流体は空気や湿気と接触すると凝固したり、沈殿したり、堆積物を形成したりすることがあります。これらの現象により、シール面に固形物が蓄積し、摩擦や摩耗が増加し、最終的にはシールが故障する可能性があります。

クエンチ システムは、密封された流体を大気から隔離し、クエンチ チャンバー内の環境を制御された状態に維持することで、これらの問題を軽減します。クエンチ流体は、密封された流体と互換性があり、望ましくない反応を防ぐように慎重に選択されます。密封された流体をクエンチ流体に浸したままにすることで、システムは大気条件に直接さらされることを防ぎ、結晶化やその他の有害な反応のリスクを最小限に抑えます。

クエンチシステムの用途

高温用途

クエンチ システムは、密封された流体が高温になる高温アプリケーションでよく使用されます。このような場合、クエンチ流体は冷却媒体として機能し、密封プロセスで発生した熱を吸収して放散します。クエンチ システムは、シール面の温度を低く維持することで、シール コンポーネントへの熱による損傷を防ぎ、厳しい高温環境でも信頼性の高い動作を保証します。

危険および有毒な液体の密封

化学処理、石油精製、製薬などの業界では、危険または有毒な液体を封じ込めるためにメカニカル シールがよく使用されます。クエンチ システムは、漏れに対する追加の保護層を提供することで、これらの用途で重要な役割を果たします。クエンチ流体はバリアとして機能し、危険物質が大気中に漏れるのを防ぎ、環境汚染や人への暴露のリスクを最小限に抑えます。

液体の結晶化と凝固

一部のプロセス流体は、温度や圧力の変化などの特定の条件にさらされると結晶化または固化する傾向があります。これらの流体は、シール面に固体が形成されると摩擦や摩耗が増大し、早期故障につながる可能性があるため、メカニカルシールにとって問題となる可能性があります。これらのアプリケーションでは、シールの周囲の環境を安定させ、結晶化を防ぎ、スムーズな動作を確保するために、クエンチシステムが採用されています。

クエンチシステムの利点

シール寿命の延長

クエンチ システムの主な利点の 1 つは、メカニカル シールの耐用年数を延ばせることです。効果的な冷却、潤滑、悪条件からの保護を提供することで、クエンチ システムはシール面の摩耗を軽減します。クエンチ流体の一貫した流れにより、安定したシール環境が維持され、シール コンポーネントにかかる熱および機械的ストレスが最小限に抑えられます。

強化されたプロセス安全性

クエンチ システムは、漏れや汚染に関連するリスクを軽減することで、プロセスの安全性の向上に大きく貢献します。クエンチ システムは、危険または有毒な液体が大気中に漏れるのを防ぐことで、人、機器、環境を潜在的な危害から保護します。

プロセスの信頼性の向上

クエンチ システムを使用すると、メカニカル シールとそれが使用するプロセスの信頼性を大幅に向上できます。最適なシール状態を維持し、シールの早期故障を防ぐことで、クエンチ システムは予定外のダウンタイムと生産中断を最小限に抑えます。

クエンチシステムの欠点

複雑さとコストの増加

クエンチ システムを実装すると、シーリングの配置が複雑になり、追加のコンポーネント、配管、計装が必要になります。この複雑さが増すと、機器、設置、試運転の初期コストが高くなります。クエンチ システムの定期的な監視、メンテナンス、修理の必要性も、機器の寿命全体にわたって運用コストの増加につながります。

クエンチ液汚染の可能性

クエンチ システムは密封された流体の汚染を防ぐように設計されていますが、クエンチ流体自体が汚染される潜在的なリスクがあります。プロセス流体、大気汚染物質の侵入、またはクエンチ流体の経時劣化により、その有効性が損なわれ、密封性能に悪影響を与える可能性があります。

追加のメンテナンス要件

クエンチ システムが存在すると、より単純なシール構成に比べて追加のメンテナンス要件が発生します。クエンチ流体は、汚染、劣化、およびシールされた流体とシール材料との適合性について定期的にチェックする必要があります。クエンチ システムに関連する配管、ポンプ、および計装も、最適なパフォーマンスを確保するために定期的な検査、クリーニング、および校正が必要です。