メカニカルシールの油圧バランスとは

メカニカル シールの世界では、油圧バランスはシールの性能と寿命に大きく影響する基本的な概念です。この設計原則には、シール面に作用する力を慎重に管理して圧力処理を最適化し、摩耗を最小限に抑え、信頼性を高めることが含まれます。

このブログ記事では、メカニカルシールの油圧バランスの複雑さを詳しく調べ、その定義、作用する力、バランス比の計算式について探ります。また、バランスシールとアンバランスシールの違いを調べ、油圧バランスの長所と短所について説明し、この重要なバランスが実際にどのように達成されるかを説明します。

メカニカルシールの油圧バランスとは

で メカニカルシール油圧バランスとは、シール面に作用する閉じる力と開く力の間の平衡を指します。このバランスによってシール面間の接触圧力が決まり、摩耗、発熱、圧力処理能力などの要因に影響します。

接近する部隊

メカニカル シールの閉鎖力は、シール面を押し合わせて密閉し、漏れを防ぐ力です。主な閉鎖力はスプリング力で、シール面の後ろにあるメカニカル スプリングによって生成されます。さらに、シール面の裏側に作用する油圧も閉鎖力に寄与します。圧力が高いほど、閉鎖力も大きくなります。

オープニングフォース

メカニカルシールの開放力は、シール面を分離させ、閉鎖力に対抗する力です。主な開放力は、シール面に作用する油圧です。シールされた流体の圧力が増加すると、シール面にさらに大きな力が加わり、シール面を押し広げようとします。 シール面 形状とバランス比によって開口力の大きさが決まります。

バランス比率の計算式

バランス比は、メカニカルシールの油圧バランスを定量化する重要なパラメータです。これは、油圧閉鎖力と油圧開放力の比として定義されます。バランス比は次の式を使用して計算できます。

バランス比率 = (A_ｃ – あ_o） / あ_ｃ

どこ：

• あ_ｃ 密閉圧力にさらされるシール面の面積
• あ_o 開口圧力にさらされるシール面の面積

バランス比率が 1 の場合は不均衡なシール、1 未満の比率の場合は均衡の取れたシールを表します。バランス比率が低いほど、シールは均衡が取れています。

バランスシールとアンバランスシールの違い

油圧バランスの利点

摩耗と発熱の低減

油圧バランスのとれたメカニカルシールは、摩耗と発熱の低減という点で大きな利点があります。シール面に作用する油圧力を均等化することで、面間の接触圧力が最小限に抑えられます。接触圧力の減少は、摩擦と摩耗の減少に直接つながり、シール面の寿命を延ばします。

より高い圧力への対応

油圧バランスシールのもう 1 つの重要な利点は、アンバランスシールに比べて高い圧力に対応できることです。バランス設計により、シールはシールの完全性を損なうことなく、システム圧力の上昇下でも効果的に動作します。

信頼性の向上

油圧バランスは、メカニカル シールの全体的な信頼性と寿命の向上に貢献します。バランスの取れたシールは、摩耗、発熱、高圧の影響を軽減することで、故障しにくくなり、メンテナンスの頻度も少なくなります。

油圧バランスの欠点

設計の複雑さの増大

油圧バランスシールの欠点の 1 つは、アンバランスシールに比べて設計が複雑になることです。
この複雑さにより、開発時間が長くなり、初期設計コストが増加する可能性があります。

製造コストの上昇

油圧バランスシールの設計が複雑化すると、製造コストも高くなります。さらに、バランスシールにはバランススリーブや油圧チャンバーなどの複数のコンポーネントが組み込まれていることが多く、シールアセンブリ全体のコストが増加します。

油圧バランスの実現方法

メカニカル シールの油圧バランスは、通常、バランス ダイアグラムまたはバランス チャンバーを使用して実現されます。バランス ダイアグラムは、シール面上の慎重に設計された機能で、面全体の圧力分布を変更します。

適切なバランス直径を選択することにより、シール面を閉じるように作用する油圧力を、シール面を開くように作用する力で相殺することができます。この力のバランスにより、正味の力がゼロに近づき、面接触圧力と摩耗が最小限に抑えられます。

あるいは、バランス チャンバーを使用して油圧バランスを実現することもできます。この設計では、シール面の後ろに別のチャンバーが作成され、システム圧力がこのチャンバーに導入されます。バランス チャンバー内の圧力が油圧の閉鎖力に対抗し、シールのバランスを効果的に保っています。