メカニカルシールに使用される潤滑剤の種類

メカニカルシールは、摩擦と摩耗を最小限に抑えるために、合成油、グリース、ドライ潤滑剤、バリアまたはバッファ流体などの潤滑剤を使用します。適切な潤滑剤の選択は、温度、圧力、速度、流体の適合性、粘度などの要因によって異なります。

メカニカル シールが正しく取り付けられ、ポンプが作動している場合、回転するシール面によって遠心力が生じ、シール面の間に薄い流体膜が形成されます。この流体膜によって接触面が潤滑され、摩擦と摩耗が最小限に抑えられます。また、この流体は回転面によって発生する熱を放散させ、過熱やシール部品の熱損傷を防ぎます。

メカニカルシール用潤滑剤の種類

合成油

合成油は、優れた熱安定性、酸化安定性、低揮発性、およびさまざまなエラストマーとの適合性により、メカニカルシールの潤滑剤として広く使用されています。 シール面 材料。幅広い温度範囲で粘度を維持し、厳しい環境でも適切な潤滑を保証します。一般的な合成油には、ポリアルファオレフィン (PAO)、ポリアルキレングリコール (PAG)、パーフルオロポリエーテル (PFPE) などがあります。

合成油は、ボイラー給水ポンプや反応炉など、鉱油が分解したりシール面に堆積物を形成したりする可能性のある高温用途に適しています。また、従来の潤滑油を劣化させる可能性のある強力な化学物質や腐食性流体を使用する用途にも優れています。

グリース

グリースは、基油、増粘剤、添加剤からなる半固体潤滑剤です。特に低速、高負荷、または断続的な動作を伴う用途において、メカニカルシールに優れたシール性と潤滑性を提供します。増粘剤はシール面に保護膜を形成し、直接接触を防ぎ、摩耗を軽減します。

グリースは、基油の種類 (鉱物油、合成油、植物油) と増粘剤 (石鹸油、非石鹸油) によって分類されます。リチウムベースのグリースは汎用用途でよく使用されますが、シリコン、フッ素、ポリウレアのグリースは高温または化学的に腐食性の高い環境で使用されます。

ドライ潤滑剤

乾式潤滑剤は固体潤滑剤とも呼ばれ、従来の液体潤滑剤やグリース潤滑剤が適さないメカニカルシールで使用されます。シール面に薄いコーティングとして塗布され、低いせん断強度と高い耐荷重性によって潤滑を提供します。一般的な乾式潤滑剤には、グラファイト、二硫化モリブデン (MoS2)、ポリテトラフルオロエチレン (PTFE)、六方晶窒化ホウ素 (hBN) などがあります。

乾式潤滑剤は、液体潤滑剤が蒸発、分解、またはガス放出する高温、真空、または放射線環境に最適です。また、従来の潤滑シールを詰まらせたり損傷したりする可能性のある研磨粒子や汚染物質が関係する用途にも優れています。

バリアー液とバッファー液

いくつかの メカニカルシール 設計によっては、バリアー流体またはバッファ流体を使用して、シール面をプロセス流体から分離しながら潤滑および冷却します。バリアー流体はダブルシールまたはタンデムシールで使用され、プライマリシールとセカンダリシールの間の空間を埋めて、シール面にクリーンで互換性のある環境を提供します。バッファ流体はデュアルシールで使用され、漏れを防ぐためにプロセス流体よりも高い圧力に維持されます。

バリアおよびバッファ流体は、プロセス流体、シール面の材質、エラストマーとの適合性に基づいて選択されます。バリアおよびバッファ流体は、水、合成油、または潤滑性を高め、腐食を防ぎ、劣化に抵抗する添加剤を含む特別に配合された流体です。製薬業界や食品業界では、製品の純度と安全性を確保するために、食品グレードの潤滑剤または FDA 承認の流体が使用されます。

潤滑剤の選択に影響を与える要因

温度

動作温度範囲は、メカニカルシールの潤滑剤の選択に大きく影響します。高温では潤滑剤が分解し、粘度と保護特性が失われます。この劣化によりシール面の摩耗が進み、シール寿命が短くなり、漏れが発生する可能性があります。逆に、低温では潤滑剤が濃くなり、流動性が損なわれ、シール面を適切に潤滑できなくなります。温度範囲が広く、熱安定性に優れた潤滑剤を選択すると、さまざまな状況で最適なパフォーマンスが保証されます。

ポリアルファオレフィン (PAO) やパーフルオロポリエーテル (PFPE) などの合成油は、鉱油に比べて優れた高温安定性を備えています。これらの合成潤滑油は、高温でも粘度と潤滑特性を維持します。

プレッシャー

システムの動作圧力も潤滑剤の選択において重要な役割を果たします。高圧により潤滑剤が薄まり、耐荷重性が低下し、シール面の摩耗が増加する可能性があります。極端な場合、高圧により潤滑剤が蒸発し、潤滑が完全に失われることもあります。粘度指数が高く、圧力粘度係数が良好な潤滑剤を選択すると、高圧条件下でも潤滑特性が維持されます。

高圧用途の場合、極圧剤 (EP) や耐摩耗添加剤などの添加剤を含む潤滑剤を使用すると、保護機能が強化されます。これらの添加剤はシール面に保護膜を形成し、極度の負荷がかかった状態でも摩耗を減らし、表面の損傷を防ぎます。

スピード

シャフトの回転速度も潤滑剤の選択に影響します。高速アプリケーションでは摩擦が増大して熱が発生し、潤滑剤の分解や粘度の低下につながる可能性があります。その結果、潤滑が不十分になり、摩耗が増大し、シールが早期に故障する可能性があります。

高速用途では、軽油や低粘稠度のグリースなどの低粘度潤滑剤が好まれることが多いです。これらの潤滑剤は内部摩擦が低く、流れやすいため、発熱が抑えられ、シール面への十分な潤滑が実現します。ポリグリコールやエステルなどの合成油は、せん断安定性に優れているため、高速用途に適しています。

流体適合性

潤滑剤とプロセス流体の適合性も、潤滑剤を選択する上で重要な要素です。潤滑剤は、分解したり潤滑特性を失ったりすることなく、プロセス流体への暴露に耐えることができなければなりません。適合しない潤滑剤は劣化し、シール面に堆積物を形成したり、エラストマー部品の膨張を引き起こしたりして、漏れや早期シール故障につながる可能性があります。

潤滑剤を選択するときは、プロセス流体の化学組成と、さまざまな潤滑剤タイプとの反応性を考慮してください。たとえば、強力な化学薬品や溶剤を使用する用途では、優れた耐薬品性を備えたフッ素油やパーフルオロポリエーテル (PFPE) グリースが必要になる場合があります。食品および製薬業界では、潤滑剤は食品グレードで、NSF H1 や FDA ガイドラインなどの関連規制に準拠している必要があります。

粘度

粘度は、シール面の間に安定した膜を形成して摩耗を防ぐ潤滑剤の能力を決定する重要な特性です。最適な粘度は、動作温度、圧力、速度、シール設計などの要因によって異なります。粘度が低すぎる潤滑剤では、十分な膜厚が得られず、摩擦と摩耗が増加する可能性があります。逆に、粘度が高すぎる潤滑剤では、過剰な抵抗と発熱が生じ、シール性能が低下する可能性があります。

粘度は、動作条件下で安定した潤滑膜を維持できるほど高く、かつ効率的な熱放散を可能にし、摩擦損失を最小限に抑えられるほど低くなければなりません。粘度指数向上剤を潤滑剤に加えると、広い温度範囲で粘度が維持され、さまざまな条件下で最適な性能が確保されます。