シールチャンバーとスタッフィングボックスの違いは何ですか

シール チャンバーとスタッフィング ボックスは、回転機器に不可欠な 2 つのコンポーネントであり、流体の漏れを防ぎ、シャフトとベアリングを保護します。どちらもシャフトの周りの漏れを制御するように設計されていますが、設計、シール方法、機能、メンテナンス要件、コスト、最適な用途が異なります。

この記事では、シール チャンバーとスタッフィング ボックスの主な違いを詳しく説明し、さまざまな側面におけるそれぞれの固有の特性、利点、制限について説明します。最後には、さまざまな機械の状況で各タイプのシャフト シール ソリューションをいつ、なぜ使用するかについて十分に理解できるようになります。

シールチャンバーとは

シール チャンバーは、ポンプやその他の回転機器のシャフトがケーシングまたはハウジングを通過する際に、シャフトを囲む空洞または空間です。シール チャンバーの主な目的は、回転シャフトに沿った流体の漏れを防ぐシャフト シール システムを収容することです。

シール チャンバーは、シャフト シールが動作するための制御された環境を提供します。通常は次のような機能を備えて設計されています。

• シャフトに対してシール要素を所定の位置に保持するための凹んだ領域または「グランド」
• シール面を冷却および潤滑するためにシール液またはバリア液を循環させるポートまたは接続部
• 底部に排水口があり、蓄積した漏れを安全に排出できます。
• チャンバー内に空気やガスが閉じ込められるのを防ぐための上部の通気口

一般的に、シール チャンバーは、シール要素を収容し、シール流体の適切な循環を可能にするのに十分な大きさである必要がありますが、固形物が沈殿したり腐食性流体が停滞したりする過剰なデッド スペースを生じさせるほど大きくはありません。シールの問題を回避するために、内部の形状は、スムーズで乱流のない流れを促進する必要があります。

スタッフィングボックスとは

スタッフィング ボックスは、シャフト シール要素として圧縮パッキングと共に一般的に使用されるシール チャンバーの一種です。歴史的にはロープやぼろ布のような柔らかくしなやかな素材であるパッキング材が、シャフトの周囲の空間に文字通り「詰め込まれて」シールを形成することから、この名前が付けられました。

スタッフィング ボックスは、ポンプ ケーシングまたは機械ハウジングを通過するシャフトを囲む拡大された円筒形の空間で構成されます。主な要素は次のとおりです。

• 円筒形の「ボア」または内径はシャフトよりわずかに大きく、ぴったりとフィットします。
• パッキン材料を軸方向に圧縮してシャフトに対して半径方向に拡張する手段。通常は、フランジ付きの「グランドフォロワー」をスタッフィングボックスの面にボルトで固定します。
• パッキン、潤滑油、またはシール液を追加するためのポートまたは継手
• 漏れを排出するための排水接続

スタッフィング ボックスは、パッキング リングを収容するエンクロージャを提供し、パッキング リングを圧縮してシャフトに対してしっかりと密閉できるようにします。スタッフィング ボックスの深さと直径は、必要なパッキング リングの数によって決まります。パッキング リングの数は、シャフトのサイズ、動作圧力、および流体の特性によって決まります。

パッキンが圧縮されて半径方向に膨張すると、シャフトの表面に適合し、タイトでありながら柔軟なシールを形成します。パッキンを潤滑および冷却するには、通常、少量の制御された漏れが必要であるため、スタッフィング ボックスは漏れゼロのシールとは見なされません。

シールチャンバーとスタッフィングボックスの違い

デザイン

シールチャンバーとスタッフィングボックスの設計は大きく異なります。シールチャンバーは通常、より大きく複雑で、広いハウジングを備え、 メカニカルシール、ブッシング、循環システムなど、さまざまなものから構成されています。対照的に、スタッフィング ボックスは、パッキング材料を保持する円筒形のハウジングとグランド フォロワーで構成される、よりシンプルでコンパクトな設計になっています。

シーリング方法

シール チャンバーは、流体の漏れを防ぐためにメカニカル シールを使用しています。これらのシールは精密に設計された部品で、回転シャフトと固定ハウジングの間に密閉されたバリアを形成します。一方、スタッフィング ボックスでは、編組繊維やグラファイト リングなどのパッキング材料を使用し、シャフトの周囲に圧縮してシールを形成します。

機能性

シール チャンバーとスタッフィング ボックスの主な機能は、ポンプや機器からの流体の漏れを防ぐことです。ただし、シール チャンバーは優れたシール性能を備えており、高圧、高温、腐食性の用途に適しています。スタッフィング ボックスはコスト効率が高く、要求の厳しくない用途や古い機器でよく使用されます。

漏水防止

シール チャンバーは、メカニカル シールがプロセス流体と環境の間に密閉された漏れのないバリアを維持するため、漏れを効果的に制御します。適切に設置され、メンテナンスされたメカニカル シールは、目に見える漏れをほとんど発生させずに動作します。スタッフィング ボックスは漏れの削減に効果的ですが、通常、パッキング材料の潤滑と冷却に必要な、制御された少量の漏れを許容します。

メンテナンス

シール チャンバーのメンテナンスには、メカニカル シールと関連コンポーネントの定期的な検査、クリーニング、交換が含まれます。このプロセスは、スタッフィング ボックスのメンテナンスに比べて複雑で時間がかかります。スタッフィング ボックスでは、パッキン材を圧縮して漏れを制御するために、グランド フォロワーを定期的に調整する必要があります。パッキン材も摩耗するため、定期的に交換する必要があります。

料金

シール チャンバーは、複雑な設計、精密なコンポーネント、高度なシーリング技術のため、一般的にスタッフィング ボックスよりも高価です。メカニカル シールを含むシール チャンバーの初期コストは、スタッフィング ボックスよりも大幅に高くなる可能性があります。ただし、漏れの減少と信頼性の向上による長期的なコスト削減は、重要な用途でのシール チャンバーへの投資を正当化する可能性があります。

冷却と循環

シール チャンバーには、メカニカル シールによって発生する熱を管理し、最適な動作条件を維持するために、冷却システムと循環システムが組み込まれていることがよくあります。これらのシステムには、冷却ジャケット、熱交換器、再循環ラインが含まれます。スタッフィング ボックスでは通常、プロセス流体の制御された漏れを利用して、パッキング材料に冷却と潤滑を提供します。

アプリケーション

シール チャンバーは、特に石油、ガス、化学薬品、製薬などの業界で、最新のポンプ、ミキサー、その他の回転機器に広く使用されています。これらは、高圧、高温、腐食性流体、または厳しい環境規制を伴う用途に適しています。スタッフィング ボックスは、古い機器、低圧用途、および水処理や一般的な製造など、コストが主な懸念事項となる業界では、依然として一般的です。