接触シールと非接触シールの違いは何ですか？

機械業界では、機器の性能と寿命を最適化するために、適切なシーリング ソリューションを選択することが最も重要です。さまざまな用途で使用されるシールには、接触シールと非接触シールの 2 つの主要なカテゴリがあり、それぞれに異なる特性と利点があります。

このブログ記事では、接触シールと非接触シールの基本的な違いについて掘り下げ、摩擦、シール機構、摩耗、速度性能、シール効率、一般的な用途などの要素を検討します。これらの重要な違いを理解することで、業界の専門家は、特定の機械要件に合わせてシールを選択する際に、情報に基づいた決定を下すことができます。

コンタクトシールとは

接触シールは、シール面間の直接的な物理的接触を維持して漏れを防止するタイプのシールです。シール面は通常、圧力によって変形して密閉性を形成するエラストマー、ポリマー、軟質金属などの材料で作られています。

接触シールの最も一般的な例は次のとおりです。

1. O リング: 溝に配置され、2 つの表面の間で圧縮される円形断面のエラストマー シール。
2. リップシール: シャフトまたはハウジングに押し付けて漏れを防ぐ柔軟なリップを備えたシール。
3. ガスケット: ゴム、コルク、紙などの材料で作られ、2 つの固定面の間で圧縮される平らなシール。

非接触シールとは

非接触シールはクリアランスシールまたはギャップシールとも呼ばれ、シール面間の直接的な物理的接触なしに動作します。代わりに、回転部品と固定部品間の小さなギャップまたはクリアランスを利用して漏れを最小限に抑えます。

非接触シールの一般的なタイプには以下のものがあります。

1. 迷宮の封印交互に並んだ溝と歯が流体の曲がりくねった経路を作り、圧力降下による漏れを減らします。
2. フローティングリングシール： メカニカルシール 回転部品と固定部品の間にフローティング リングを使用して動的シールを作成します。
3. ブラシシール: 回転シャフトに対してシールを形成する密集したブラシで構成されており、摩擦を最小限に抑えながらある程度の漏れを許容します。

非接触シールは制御された状態で動作するように設計されており、 漏洩率これは、少量の漏れが許容される用途では許容されることが多いです。接触シールに比べて、摩擦が低減し、シール寿命が長くなり、より高い速度と温度に対応できるなどの利点があります。

接触シールと非接触シールの主な違い

摩擦

接触シールと非接触シールの主な違いの 1 つは、動作中に発生する摩擦の量にあります。メカニカル シールやリップ シールなどの接触シールは、シール面間の直接的な物理的接触によって漏れを防止します。この接触によって必然的に摩擦が生じ、熱が発生して消費電力が増加する可能性があります。

対照的に、ラビリンスシールやフローティングリングシールなどの非接触シールは、シール面間の隙間を小さく保つため、摩擦が最小限に抑えられ、発熱が減少します。

シール機構

接触シールは、シール面間の直接的な物理的接触によってシールを実現し、多くの場合、異なる硬度レベルの材料を組み合わせて密閉性を確保します。シール効果は、表面仕上げ、接触圧力、使用される材料などの要因によって異なります。

一方、非接触シールは、異なるシール機構に依存しています。一連の空洞、溝、またはチャンバーを使用して流体の曲がりくねった経路を作成し、漏れを減らします。非接触シールのシール効率は、シール形状の設計と動作条件によって左右されます。

摩耗と損傷

接触シールに摩擦が存在すると、時間の経過とともにシール面の摩耗が増加します。シール面が互いに擦れ合うと、徐々に摩耗し、シール効果が低下し、故障につながる可能性があります。

非接触シールは、シール面同士が直接接触しないため、摩耗が大幅に少なくなります。その結果、接触シールに比べてシール寿命が長くなり、メンテナンスの必要性が減ります。

スピード能力

接触シールの速度能力は、一般に、高速回転時に発生する摩擦と熱の量によって制限されます。過度の熱は、熱による歪み、材料の劣化、およびシール部品の早期故障を引き起こす可能性があります。そのため、接触シールは通常、中程度の速度要件がある用途で使用されます。

非接触シールは低摩擦特性があり、高速用途に適しています。直接接触がないため、過度の熱を発生したり、著しい摩耗を経験することなく、より高速な回転速度で動作できます。

シール効率

接触シールは、適切に設計され、適切にメンテナンスされていれば、優れたシール効率を発揮します。シール面同士が直接接触することで、流体の漏れに対する強固なバリアが形成されるため、高いレベルのシール性能が求められる用途に適しています。ただし、接触シールのシール効率は、シール面の摩耗や損傷により、時間の経過とともに低下する可能性があります。

非接触シールは、接触シールと同じレベルのシール効率は提供しませんが、多くの用途で十分なシール性能を提供できます。

アプリケーション

接触シールと非接触シールの選択は、アプリケーションの特定の要件によって異なります。接触シールは、ポンプ、コンプレッサー、ミキサーなど、高いシール効率が求められるアプリケーションでよく使用されます。また、低速から中速のアプリケーションや、比較的クリーンな流体を使用する環境にも適しています。

非接触シールは、タービン、エキスパンダー、遠心コンプレッサーなどの高速アプリケーションで広く使用されています。また、直接接触がないため、汚染物質によるシールの損傷のリスクが最小限に抑えられるため、研磨性流体や汚れた流体を扱うアプリケーションでも好まれています。