メカニカルシールは、様々なシール問題を解決できます。ここでは、メカニカルシールの汎用性を強調し、今日の産業分野における重要性を示すいくつかの事例をご紹介します。
1. ドライパウダーリボンブレンダー
ドライパウダーを使用する場合、いくつかの問題が発生します。主な原因は、湿式潤滑剤を必要とするシーリング装置を使用すると、シーリングエリア周辺でパウダーが詰まってしまう可能性があることです。この詰まりはシーリングプロセスに壊滅的な影響を与える可能性があります。解決策は、パウダーを窒素または圧縮空気で洗い流すことです。これにより、パウダーが作用しなくなり、詰まりの問題も発生しなくなります。
窒素を使用する場合でも圧縮空気を使用する場合でも、空気の流れがクリーンで信頼できるものであることを確認してください。圧力が低下すると、粉末がパッキンとシャフトの界面に接触し、空気の流れの目的が達成されなくなる可能性があります。
Pumps & Systems誌2019年1月号で紹介された製造技術の新たな進歩は、電気黒鉛の露出部分を化学気相反応でシリコンカーバイドに変換するシリコン化黒鉛材料を作製するものです。シリコン化表面は金属表面よりも耐摩耗性に優れており、化学反応によって材料のサイズが変化しないため、複雑な形状の材料を作製することが可能です。
インストールのヒント
粉塵の発生を抑えるには、ガスケットキャップを固定するための防塵カバー付きの排出バルブを使用してください。
パッキングランドにランタンリングを使用し、ブレンディング工程中は少量の空気圧を維持することで、粒子がスタッフィングボックス内に入るのを防ぎます。これによりシャフトの摩耗も防止されます。
2. 高圧ロータリーシール用フローティングバックアップリング
バックアップリングは通常、プライマリシールまたはOリングと組み合わせて使用され、Oリングが押し出しの影響に抵抗するのを助けます。バックアップリングは、高圧ロータリーシステムや、大きな押し出し隙間がある場合に最適です。
システム内の高圧により、シャフトの芯ずれや部品の変形のリスクがあります。しかし、高圧回転システムにフローティングバックアップリングを使用することで、シャフトの横方向の動きに追従し、使用中に部品が変形するのを防ぐことができるため、優れたソリューションとなります。
インストールのヒント
これらの高圧システムにおけるメカニカルシールの主な課題の一つは、押し出しによる損傷を最小限に抑えるために、押し出し隙間を可能な限り小さくすることです。押し出し隙間が大きいほど、時間の経過とともにシールへの損傷が深刻化する可能性があります。
もう一つの重要な点は、たわみによって押し出し隙間で発生する金属同士の接触を避けることです。このような接触は、熱による摩擦を増大させ、最終的にメカニカルシールを弱め、押し出し耐性を低下させる可能性があります。
3. ラテックスの二重加圧シール
歴史的に、メカニカルラテックスシールの最も厄介な点は、熱や摩擦にさらされると固まってしまうことです。ラテックスシールが熱にさらされると、水分が他の粒子から分離し、乾燥してしまいます。シーリングラテックスがメカニカルシール面の隙間に入り込むと、摩擦とせん断力にさらされます。これが凝固につながり、シール性能に悪影響を及ぼします。
簡単な解決策としては、内部にバリア液が形成される二重加圧メカニカルシールを使用することです。ただし、圧力の歪みによりラテックスがシールを貫通する可能性があります。この問題を確実に解決する方法は、フラッシングの方向を制御できるスロットル付きの二重カートリッジシールを使用することです。
インストールのヒント
ポンプのアライメントが適切であることを確認してください。シャフトの振れ、急始動時のたわみ、配管の歪みなどによりアライメントがずれ、シール部に負担がかかります。
メカニカルシールに付属の説明書を必ず読んで、初回の取り付けが正しいことを確認してください。正しく取り付けないと、凝固が起こりやすく、プロセスに支障をきたす可能性があります。シールの有効性を損ない、意図しない結果を引き起こすような小さなミスは、想像以上に起こりやすいものです。
シール面と接触する流体膜を制御することでメカニカルシールの寿命が延びますが、二重加圧シールによりその制御が可能になります。
二重加圧シールは、必ず環境制御システムまたはサポートシステムと併用して設置し、2つのシール間に流体バリアを設けてください。シールを潤滑するための液体は通常、配管を介してタンクから供給されます。安全な操作と適切な封じ込めのため、タンクには液面計と圧力計を設置してください。
4. 電気自動車用特殊Eアクスルシール
電気自動車のeアクスルは、エンジンとトランスミッションの機能を統合して担います。このシステムを密閉する上での課題の一つは、電気自動車のトランスミッションはガソリン車のトランスミッションよりも最大8倍も高速に作動することです。電気自動車の進化に伴い、この速度はさらに向上する可能性があります。
e-アクスルに使用されている従来のシールの回転速度限界は約30メートル/秒です。そのため、電気自動車は1回の充電で短距離しか走行できません。しかし、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）製の新開発シールは、実際の運転条件を模倣した500時間の加速負荷サイクル試験に合格し、秒速130フィートの回転速度を達成しました。さらに、5,000時間の耐久試験にも合格しました。
試験後のシールの精密検査では、シャフトやシールリップに漏れや摩耗は見られませんでした。さらに、摺動面の摩耗もほとんど目立ちませんでした。
インストールのヒント
ここで紹介したシールはまだ試験段階であり、広く普及する準備はできていません。しかしながら、モーターとギアボックスの直接結合は、あらゆる電気自動車のメカニカルシールに共通する課題を提起しています。
具体的には、モーターは乾燥状態を維持し、ギアボックスは潤滑状態を維持する必要があります。これらの条件を満たすには、信頼性の高いシールを見つけることが不可欠です。さらに、設置者は、eアクスルが現在業界で推奨されている毎分130回転を超える回転数で動作し、かつ摩擦を低減できるシールを選定する必要があります。
メカニカルシール：安定した運用に不可欠
ここでの概要は、目的に適したメカニカルシールの選択が結果に直接影響することを示しています。さらに、設置に関するベストプラクティスを理解することで、落とし穴を回避することができます。
投稿日時: 2022年6月30日