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におけるメカニカルシールの作動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、メカニカルシールの適切な機能を確保し、漏れを防ぎ、シール寿命を延ばすことができます。 シーリング部品.
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を深く掘り下げ、その定義、影響要因、一般的な範囲、そして計算式について考察します。また、メカニカルシールにおける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、そして圧力を効果的に制御・調整する方法について解説します。
スタッフィングボックス圧力とは
遠心ポンプでは、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する円筒形の空間で、 メカニカルシール またはパッキン。スタッフィングボックス圧力とは、ポンプ作動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。シール面の潤滑、冷却、そして静止シールと回転シール間の液膜維持能力に影響を与えます。 シール面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、早期に シール不良 摩擦と熱の発生が増加するためです。
一方、過剰なスタッフィングボックス圧力は、メカニカルシール面の剥離を引き起こし、漏れの増加やシール効果の低下につながる可能性があります。また、高い圧力はシール面やその他の部品の摩耗を加速させ、全体の寿命を縮める可能性があります。 アザラシの寿命.
スタッフィングボックスの圧力に影響を与える要因
ポンプの設計
ポンプの設計、特にポンプの位置は シール室 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を与えます。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いほど、スタッフィングボックス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圧力に影響を与えます。
バランスホールまたは摩耗リングの存在
ポンプにバランスホールや摩耗リングが存在すると、スタッフィングボックスの圧力に大きな影響を与える可能性があります。バランスホールとは、インペラの高圧側から低圧側へ流体を流すための小さな開口部で、圧力を均一化し、インペラの軸方向スラストを低減するのに役立ちます。
一方、ウェアリングは、インペラとポンプケーシングの間に設置される交換可能なリングで、高圧側から低圧側への漏れを最小限に抑えます。バランスホールまたはウェアリングの存在は、スタッフィングボックス内の圧力をより安定して維持するのに役立ちます。
流体の特性
ポンプされる流体の特性、例えば粘度や温度などは、スタッフィングボックス内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、流動抵抗が増加するため、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標準的な範囲
| ポンプタイプ | 標準的なスタッフィングボックスの圧力範囲 |
|---|---|
| 単段、エンドサクション | 10〜20 psi（0.7〜1.4バール） |
| シングルステージ、ダブルサクション | 15〜30 psi（1.0〜2.1バール） |
| 多段式、水平 | 20〜50 psi（1.4〜3.4バール） |
| 多段式、垂直 | 30〜60 psi（2.1〜4.1バール） |
スタッフィングボックスの圧力計算式
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 = 吸入圧力
- 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
- 潤滑液の膜を維持: 適切なスタッフィング ボックス圧力により、シール面間に十分な流体膜が確保され、摩擦と摩耗が軽減されます。
- 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。
- 適切なシール面のトラッキングを実現: バランスのとれた圧力により、シール面は適切な接触とトラッキングを維持し、漏れや早期摩耗を防止します。
- 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するのに役立ちます。
不適切な圧力管理によって発生する潜在的な問題
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。
- 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。
- 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。
- シール面の損傷: 圧力が高まるとシール面がきつく閉じてしまい、過剰な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。
- キャビテーションと流体の蒸発: 圧力が不十分だと、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
バランスホールまたはバックウェアリングをシール設計に組み込むことで、スタッフィングボックスの圧力調整が容易になります。これらの機能により、吐出側からスタッフィングボックスへ制御された量の高圧流体が流れ、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、シール面の適切な接触を維持し、摩耗を低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 清浄で適合性のある流体を、制御された圧力でスタッフィングボックス内に導入するために使用できます。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だけでなく、シール面の冷却と潤滑にも役立ちます。 外部フラッシュ このシステムは、シール面を損傷したり早期故障を引き起こしたりす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効果的です。
