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詳しく説明し、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、メカニカル シールのスタッフィング ボックス圧力の重要性、不適切な圧力管理から生じる潜在的な問題、圧力を効果的に制御および調整する方法についても説明します。

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、特にシール チャンバーの位置とインペラとの距離は、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。