対面式メカニカルシールとは

メカニカルシールは回転機器に不可欠な部品であり、流体の漏れを防ぎ、効率的な動作を保証します。さまざまなシール配置の中でも、対面構成には独自の利点と考慮事項があります。

この記事では、対面式メカニカルシールの配置について、その定義、主な利点、潜在的な欠点、業界全体での一般的な用途など、詳細に説明します。このシール構成の特性を理解することで、エンジニアやメンテナンス担当者は、重要な機器の設計やメンテナンスを行う際に、情報に基づいた決定を下すことができます。

対面式手配とは

メカニカルシールの世界では、対面配置とは、2 つのメカニカルシールが同じシールチャンバー内に設置され、シール面が互いに向き合うように配置されている特定の構成を指します。

対面での打ち合わせがどのように行われるかをよりよく理解するために、段階的に説明してみましょう。典型的な メカニカルシールには、固定部分 (通常はシール リング) と回転部分 (メイティング リング) という 2 つの主要コンポーネントがあります。これら 2 つのパーツは、流体の漏れを防ぐシール インターフェイスを形成します。ここで、これらのシール コンポーネント 2 セットが、シール面が互いの方向を向くように 1 つのシール チャンバーに取り付けられていると想像してください。基本的に、対面配置は次のようになります。

この構成の重要な特徴の 1 つは、2 つのシールの間にバリア流体が存在することです。バリア流体は通常、プロセス流体よりも高いレベルに加圧され、正の圧力差を生み出します。これにより、漏れが発生した場合でも、バリア流体からプロセスへの漏れとなり、その逆の漏れは発生しません。その結果、対面配置により、プロセス流体の汚染や環境への排出に対する保護がさらに強化されます。

対面式の利点

冷却能力の向上

対面式メカニカル シール配置の主な利点の 1 つは、他の構成に比べて冷却能力が強化されていることです。シール面を互いに向かい合うように配置することで、この設計ではより効果的な熱放散が可能になります。表面積が増加すると、シール液がより効率的に熱を吸収して放散できるようになります。

シール面の変形を軽減

面対面配置の対称性により、シール面全体に圧力が均等に分散されます。このバランスのとれた荷重により、シール面の不均一な変形や歪みの可能性が最小限に抑えられます。面対面設計では、面間の接触パターンがより一定に保たれるため、面が非対称に荷重される配置に比べて、シール性能が向上し、シール寿命が長くなります。

簡素化されたインストールとメンテナンス

対面式メカニカルシールは、取り付けとメンテナンスの手順を簡素化できるという利点があります。シール面が対向して配置されているため、面同士が自然に面一にかみ合うため、組み立て時に位置合わせが簡単になります。この自動位置合わせ特性により、適切な取り付けに必要な時間とスキルが軽減されます。さらに、メンテナンスやシールの交換が必要な場合、対面式配置により、分解と組み立てのプロセスがより迅速かつ簡単に行えます。

対面での打ち合わせのデメリット

限られたスペース要件

シール面の対向構成では、背中合わせのシールやタンデム シールなどの他の配置に比べて、シール全体のエンベロープが大きくなります。スペース要件が大きくなると、機器のサイズやクリアランスが制限されているアプリケーションでは課題が生じる可能性があります。

漏洩増加の可能性

面対面シールのもう 1 つの欠点は、特定の条件下では漏れ率が高くなる可能性があることです。シール流体の圧力がシール面に作用する閉鎖力よりも大きくなると、面がわずかに離れることがあります。

対面アレンジメントの応用

高圧アプリケーション

対面式メカニカルシールは、優れた圧力処理能力を備えているため、高圧用途でよく使用されます。対向面構成により、高圧下でも堅牢なシール性能が得られます。石油・ガス、石油化学、発電などの業界では、高圧シールが重要なポンプ、コンプレッサー、その他の回転機器に対面式シールがよく使用されています。

高温環境

フェイスツーフェイスシールは冷却能力が強化されているため、高温の用途でも有利です。化学処理、精製、発電などの業界では、高温のプロセスが頻繁に行われます。フェイスツーフェイスシールは、これらの環境で発生する熱を効果的に管理できるため、シールの早期故障を防ぎ、信頼性の高い動作を維持できます。

軸方向のスペース制約がある回転機器

回転装置の設計によっては、軸方向のスペースが限られているため、特定のシール配置を収容することが困難になることがあります。このような状況では、対面式メカニカル シールが有効なソリューションとなります。他の構成に比べて半径方向のスペースは大きくなりますが、軸方向のスペース要件はよりコンパクトになることが多いです。