メカニカルシールのスタッフィングボックス圧力とは

スタッフィング ボックス圧力は、ポンプやその他の回転機器のメカニカル シールの動作と性能にとって重要なパラメータです。最適なスタッフィング ボックス圧力を維持することで、メカニカル シールが適切に機能し、漏れが防止され、シール部品の寿命が延びます。

このブログ記事では、スタッフィングボックス圧力の概念について掘り下げ、その定義、影響要因、一般的な範囲、計算式について説明します。また、スタッフィングボックス圧力の重要性についても説明します。 メカニカルシール不適切な圧力管理から生じる潜在的な問題、および圧力を効果的に制御および調整する方法について説明します。

スタッフィングボックス圧力とは

で 遠心ポンプスタッフィング ボックスは、ポンプ ケーシングと回転軸の間に位置し、メカニカル シールまたはパッキンを収容する円筒形の空間です。スタッフィング ボックス圧力は、ポンプの動作中にこの空間内に存在する流体圧力を指します。

スタッフィングボックス圧力は、メカニカルシールの適切な機能と寿命にとって重要なパラメータです。 シール面 潤滑、冷却、および固定シール面と回転シール面の間に液膜を維持する能力。スタッフィング ボックスの圧力が不十分だと、潤滑と冷却が不十分になり、摩擦と発熱の増加によりシールが早期に故障する可能性があります。

一方、スタッフィング ボックスの圧力が高すぎると、メカニカル シール面が分離し、漏れが増加してシール効果が低下する可能性があります。また、圧力が高いと、シール面やその他のコンポーネントの摩耗が加速し、シール全体の寿命が短くなることもあります。

スタッフィングボックスの圧力に影響を与える要因

ポンプ設計

ポンプの設計、特にポンプの位置は 密閉室 シールチャンバーとインペラの距離は、スタッフィングボックスの圧力に影響します。シールチャンバーがインペラに近いほど、インペラの遠心力の影響で圧力が高くなります。

吸入圧力と吐出圧力

ポンプの吸入圧力と吐出圧力は、スタッフィング ボックスの圧力に直接影響します。一般的に、吸入圧力と吐出圧力が高くなると、スタッフィング ボックスの圧力も高くなります。ポンプの吸入側と吐出側の圧力差も、スタッフィング ボックスの圧力に影響します。

バランスホールまたは摩耗リングの存在

ポンプにバランス穴や摩耗リングがあると、スタッフィング ボックスの圧力に大きく影響することがあります。バランス穴は、インペラの高圧側から低圧側へ流体を流す小さな開口部で、圧力を均等にし、インペラの軸方向の推力を減らすのに役立ちます。

一方、摩耗リングは、高圧側から低圧側への漏れを最小限に抑えるために、インペラとポンプ ケーシングの間に取り付けられる交換可能なリングです。バランス ホールまたは摩耗リングの存在により、スタッフィング ボックスの圧力をより一定に保つことができます。

流体特性

ポンプで送られる流体の特性、たとえば粘度や温度は、スタッフィング ボックスの圧力に影響を与える可能性があります。粘度の高い流体は、流れに対する抵抗が大きくなるため、スタッフィング ボックス内の圧力が高くなる傾向があります。同様に、流体の温度が上昇すると、流体が膨張して粘度が低下するため、圧力が上昇する可能性があります。

スタッフィングボックス圧力の一般的な範囲

詰め物ボックスの圧力の計算式

スタッフィングボックス圧力は次の式を使用して計算できます。

P_sb = P_s + (P_d – P_s) × k

どこ：

• P_sb = スタッフィングボックス圧力
• P_s = 吸引圧力
• P_d = 排出圧力
• k = 定数（通常は 0.4 ～ 0.6、ポンプの設計とバランス穴/摩耗リングによって異なります）

メカニカルシールのスタッフィングボックス圧力の機能

1. 潤滑液膜を維持: 適切なスタッフィング ボックス圧力により、シール面間に適切な液膜が確保され、摩擦と摩耗が軽減されます。
2. 流体の蒸発を防止: 十分な圧力により、密封された流体がシール面で蒸発するのを防ぎ、キャビテーションによる損傷やシールの故障を回避します。
3. 適切なシール面の追跡が可能: バランスのとれた圧力により、シール面は適切な接触と追跡を維持し、漏れや早期摩耗を防ぎます。
4. 熱放散を促進: 適切な圧力により流体の循環が促進され、シール面の摩擦によって発生する熱を放散します。

不適切な圧力管理によって生じる潜在的な問題

適切なスタッフィングボックス圧力を維持できないと、次のようなさまざまな問題が発生する可能性があります。

1. 過度の漏れ: 圧力が低いとシール面が開き、流体が漏れてシール効率が低下する可能性があります。
2. シールの早期摩耗: 圧力が不十分だと、シール面間の摩擦と摩耗が増加し、シールの寿命が短くなる可能性があります。
3. シール面の損傷: 圧力が高くなるとシール面がきつく閉じてしまい、過度の熱が発生して熱亀裂や損傷が発生する可能性があります。
4. キャビテーションと流体の蒸発: 圧力が不十分な場合、密封された流体がシール面で蒸発し、キャビテーションによる損傷やシールの故障を引き起こす可能性があります。

スタッフィングボックスの圧力を制御または調整する方法

バランスホールまたはバックウェアリングの使用

バランス穴またはバック ウェア リングをシール設計に組み込むと、スタッフィング ボックスの圧力を調整しやすくなります。これらの機能により、制御された量の高圧流体が排出側からスタッフィング ボックスへ流れ、シール面間の圧力差を打ち消すことができます。これらの設計要素は、圧力を効果的にバランスさせることで、適切なシール面接触を維持し、摩耗を軽減するのに役立ちます。

外部フラッシュシステムの設置

外部フラッシュ システムを使用すると、制御された圧力で清潔で適合性のある流体をスタッフィング ボックスに導入できます。このフラッシング流体は、スタッフィング ボックス内の必要な圧力を維持するのに役立つと同時に、シール面の冷却と潤滑にも役立ちます。外部フラッシュ システムは、シール面を損傷したり早期故障の原因となる可能性のある研磨性、腐食性、または高温の流体を扱う場合に特に役立ちます。