メカニカルシールの圧力とは

メカニカル シールは回転機器に不可欠なコンポーネントであり、流体の漏れを防ぎ、システム圧力を維持します。シール チャンバーの圧力は、シールの性能と寿命に影響を与える重要な要素であり、さまざまな設計および動作パラメータによって決まります。

この記事では、シールチャンバー圧力の概念について考察し、それに影響を与える要因と、それを効果的に管理するための設計上の特徴について検討します。また、さまざまなシールチャンバー圧力の適合性についても説明します。 メカニカルシール さまざまな圧力条件に対応するタイプ。

メカニカルシールのシール室圧力とは

シール チャンバー圧力とは、メカニカル シールを収容するキャビティ内の流体圧力を指します。この圧力は、潤滑、冷却、汚染物質の侵入防止などの要素に影響を与えるため、シールの性能と寿命に重要な役割を果たします。

一般的なメカニカル シールの配置では、シール チャンバーはポンプ ケーシングと大気の間に配置されます。このチャンバー内の圧力は、ポンプの動作条件、シールの設計、ポンプで送られる流体など、さまざまな要因によって決まります。

適切なシールチャンバー圧力を維持することは、いくつかの理由から重要です。

1. 適切な潤滑: 適切な圧力により、シール面に薄い流体膜が供給され、摩擦と摩耗が軽減されます。
2. 冷却: シールチャンバー内の流体はシール面によって発生した熱を放散し、過熱や早期故障を防ぎます。
3. 汚染物質の排除: シールチャンバー内の正圧により、外部の汚染物質が侵入してシール面を損傷するのを防ぎます。

シールチャンバー内の圧力に影響を与える要因

ポンプの動作条件

ポンプの動作条件はシール室の圧力に直接影響を及ぼします。ポンプの吐出圧力、吸入圧力、回転速度などの要因がシールキャビティ内の圧力に影響します。

一般的に、排出圧力が高くなるとシールチャンバーの圧力が上昇し、吸引圧力が低くなるとチャンバー内の圧力が低下したり、真空状態になったりすることがあります。

シールのデザインと配置

メカニカル シールの設計とポンプ内での配置もシール チャンバーの圧力に影響します。いくつかの設計要素が関係します。

1. バランス比: バランス比はシール面にかかる油圧負荷を決定します。バランス比が高いシールは低い圧力で動作する傾向があり、バランス比が低いシールは高い圧力で動作します。
2. シール面 形状: 面幅や表面仕上げなどのシール面の形状は、シールチャンバー内の圧力分布に影響します。
3. 配管計画: メカニカル シールと組み合わせて使用される配管計画は、シール チャンバー内の圧力に影響します。たとえば、プラン 11 (ポンプ排出口からシールへの再循環) は圧力を上昇させ、プラン 13 (シール チャンバーから吸入口への再循環) は圧力を低下させます。

流体特性

ポンプで送られる流体の特性もシールチャンバー内の圧力に影響します。粘度、比重、蒸気圧などの要因が関係します。

粘度の高い流体の場合、シール面間の適切な潤滑を維持するためにシール チャンバーの圧力を高める必要がある場合があります。蒸気圧の高い流体は、キャビテーションを引き起こし、シール チャンバー内の圧力を低下させる可能性があります。

メカニカルシールの種類と圧力適合性

圧力を管理するための設計機能

シールチャンバー内の圧力を効果的に管理するために、メカニカルシールにはさまざまな設計上の特徴が組み込まれています。これらの特徴により、さまざまな圧力範囲にわたって最適なシール性能と長寿命が保証されます。

バランスのとれたシール面

バランスシール面は、シール面への圧力の影響を最小限に抑えるように設計されています。バランスシールは、圧力にさらされる有効シール面積を減らすことで、シール室の圧力の変動に関係なく、一貫したシール力を維持します。この設計機能により、シールの寿命が延び、中圧から高圧の用途でのシール効率が向上します。

複数のスプリング

メカニカル シールでは、均一なシール力の分散を実現するために、複数のスプリングが使用されることがよくあります。1 つの大きなスプリングの代わりに、一連の小さなスプリングを使用することで、シール面の周囲にシール力が均等に適用されます。この複数のスプリングの配置により、一貫したシール性能が確保され、圧力による変形や漏れのリスクが軽減されます。

圧力応答ジオメトリ

一部のメカニカル シールは圧力応答形状を特徴としており、シール面がシール チャンバーの圧力の変化に適応します。圧力が増加すると、シール面の形状が自動的に調整され、最適なシール ギャップが維持されます。この自動調整機構により、過度の摩耗を防ぎ、幅広い圧力範囲にわたってシール効果を維持できます。

バリア流体システム

ダブルシールとタンデムシールには、圧力を管理し、シール性能を高めるためにバリア流体システムが組み込まれています。バリア流体は、通常、適合性のある液体またはガスで、プロセス流体よりも高い圧力に保たれます。この圧力差により、プロセス流体がシール界面に入るのを防ぎ、シール面に潤滑と冷却を提供します。バリア流体システムは、高圧プロセス流体の潜在的に有害な影響からメカニカルシールを効果的に隔離します。