メカニカルシールの面間の隙間とは

メカニカルシールの面間の隙間はシーリングギャップと呼ばれ、シールの設計と動作において重要な要素です。この非常に小さなスペースは、通常マイクロメートル単位で測定され、さまざまな産業用途においてメカニカルシールの適切な機能と寿命を確保する上で重要な役割を果たします。

このブログ記事では、シーリングギャップの複雑さを詳しく調べ、その機能、寸法に影響を与える要因、最適なシーリングギャップを維持することに伴う課題について検討します。これらの重要な側面を理解することで、エンジニアやメンテナンス担当者は、情報に基づいた決定を下し、シール性能を最適化し、コストのかかる故障を防ぐことができます。

シーリングギャップとは

で メカニカルシールシールギャップとは、シールの固定面と回転面の間の小さな空間を指します。このギャップは通常、ミクロン (μm) 単位で測定され、そのサイズはシール設計、使用材料、動作条件、シールされる流体などのさまざまな要因によって異なります。最適なシールギャップを維持することは、メカニカルシールの適切な機能と寿命にとって重要です。

シールギャップは、プロセス流体そのもの、または二重シールの場合は外部バリア流体である薄い流体膜で満たされます。この流体膜は、シール面を潤滑し、摩擦と発熱を減らし、急速な摩耗やシールの故障につながる面同士の直接接触を防ぎます。

シーリングギャップの機能

シールギャップは、メカニカルシールにおいていくつかの重要な機能を果たします。

1. 潤滑: シールギャップ内の流体膜がシール面を潤滑し、摩擦と摩耗を軽減します。スムーズな動作とシール寿命の延長には、適切な潤滑が不可欠です。
2. 熱放散: 隙間の流体は、シール面間の摩擦によって発生する熱を放散するのに役立ちます。これにより、シール性能を損なう可能性のある過熱や熱変形を防止します。
3. 圧力分散: シールギャップにより、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圧力により、最適なギャップサイズが維持され、流体の漏れが防止されます。
4. 汚染物質の排除: 狭いシールギャップと流体膜により、シール面間のスペースに固体汚染物質が侵入するのを防ぎます。これにより摩耗が軽減され、シールの寿命が延びます。
5. 流体の封じ込め: シールギャップは、シール面および二次シールと連動してプロセス流体を封じ込め、環境への漏れを防ぎます。

シーリングギャップに影響を与える要因

材料

シール面やその他のコンポーネントに使用される材料は、シールギャップに直接影響します。材料によって、熱膨張率、硬度、耐摩耗性が異なります。適切な材料を選択することで、動作条件下でシールギャップが一定に保たれ、望ましい範囲内に保たれます。

プレッシャー

シール面に作用する流体圧力は、シールギャップに影響します。圧力が高いほどギャップは閉じる傾向があり、圧力が低いほどギャップは広くなります。シール設計者は、動作全体にわたって最適なシールギャップを維持するために、予想される圧力範囲を考慮する必要があります。

温度

温度変化によりシール部品の熱膨張や収縮が起こり、シールギャップが変化することがあります。高温では材料が膨張してギャップが小さくなることがありますが、低温では収縮してギャップが大きくなることがあります。熱管理と材料の選択は、一貫したシールギャップを維持するために重要な考慮事項です。

回転速度

シャフトの回転速度は、シール面間の流体潤滑に影響します。速度が速いほど揚力が大きくなり、シールギャップが大きくなる可能性があります。設計者は、適切な潤滑を確保し、摩耗を最小限に抑えるために、回転速度と他の要素のバランスを取る必要があります。

流体の粘度

シールされた流体の粘度は、シールギャップの潤滑に重要な役割を果たします。粘度の高い流体は潤滑性が向上し、シール面間の流体膜を厚く保つのに役立ちます。粘度の低い流体では、適切な潤滑を実現するために、シールギャップを狭くする必要があるかもしれません。

デザイン

シール面の形状、バランス比、スプリング荷重などのメカニカルシールの全体的な設計は、シールギャップに影響します。設計者は、さまざまな動作条件下で最適なギャップを維持するシールを作成するために、これらのパラメータを慎重に考慮する必要があります。

シーリングギャップに関する課題

最適なシールギャップを維持することは、メカニカルシールの信頼性の高い動作にとって重要です。ただし、シールギャップを損ない、シールの故障につながる可能性のあるいくつかの問題が発生する可能性があります。

潤滑不良

シールギャップの潤滑が不十分だと、摩擦、発熱、シール面の摩耗が増加する可能性があります。これは、流体膜厚の不足、流体粘度の低下、または汚染によって発生する可能性があります。潤滑不良によりシールギャップが崩壊し、漏れやシールの損傷につながる可能性があります。

汚染

密封された流体が粒子、破片、または化学的不純物で汚染されると、密封ギャップに悪影響を与える可能性があります。汚染物質は、シール面の摩耗、目詰まり、または損傷を引き起こし、正確な密封ギャップを乱す可能性があります。

熱による歪み

シール部品の不均一な熱膨張または収縮により、シールギャップが歪むことがあります。熱による歪みは、温度勾配、過渡状態、不適切な熱放散によって発生することがあります。これらの歪みにより、シールギャップが最適な範囲から外れ、漏れや面接触が増加する可能性があります。

オペレータエラー

メカニカル シールの不適切な取り付け、取り扱い、または操作は、シール ギャップを損なう可能性があります。不適切な組み立て、締めすぎ、または予期しない状況への暴露などの操作者のエラーにより、シール面が損傷したり、シール ギャップが変化したりする可能性があります。