回転軸が固定ハウジングを貫通する部分をシールする必要がある機器には、さまざまな種類があります。一般的な例としては、ポンプとミキサー（または攪拌機）が挙げられます。
さまざまな機器のシール原理は似ているが、異なる解決策を必要とする相違点も存在する。この誤解は、アメリカ石油協会（API）の主張など、紛争につながっている。
ミキサーのシールを指定する際には、（API）682（ポンプのメカニカルシール規格）を参照してください。ポンプとミキサーのメカニカルシールを比較検討する場合、両者の間にはいくつかの明らかな違いがあります。たとえば、オーバーハングポンプは、一般的なトップエントリーミキサー（通常はフィートで測定）と比較して、インペラからラジアルベアリングまでの距離が短くなっています（通常はインチで測定）。
この長い無支持距離により、ポンプよりも半径方向の振れ、垂直方向のミスアライメント、偏心が大きく、プラットフォームの安定性が低下します。機器の振れが増加すると、メカニカルシールの設計にいくつかの課題が生じます。シャフトのたわみが純粋に半径方向だけだったらどうでしょうか。回転部品と固定部品の間のクリアランスを増やし、シール面の摺動面を広げることで、この条件に対応するシールの設計は容易に実現できます。予想どおり、問題はそれほど単純ではありません。ミキサーシャフト上のどこにインペラがあろうとも、インペラへの横方向の荷重によってたわみが生じ、それがシール全体を通してシャフトの最初の支持点であるギアボックスのラジアルベアリングに伝わります。シャフトのたわみと振り子運動のため、たわみは線形関数ではありません。
これには半径方向と角度方向の成分があり、シール部に垂直方向のずれが生じ、メカニカルシールに問題を引き起こす可能性があります。たわみは、シャフトとシャフト荷重の主要な特性が分かっていれば計算できます。例えば、API 682では、ポンプのシール面におけるシャフトの半径方向のたわみは、最も厳しい条件下で0.002インチの全指示値（TIR）以下でなければならないと規定されています。トップエントリーミキサーの通常範囲は、0.03～0.150インチTIRです。過度のシャフトたわみによって発生するメカニカルシールの問題には、シール部品の摩耗の増加、回転部品が接触して固定部品を損傷する、動的Oリングの転がりや挟み込み（Oリングのらせん状破損や面の引っかかりを引き起こす）などがあります。これらはすべてシールの寿命を縮める原因となります。ミキサー特有の過度な動きのため、メカニカルシールは同様の製品と比較して漏れが多くなる可能性があります。ポンプシールこれは、注意深く監視しないと、シールが不必要に引っ張られたり、早期に故障したりする原因となる可能性があります。
機器メーカーと緊密に連携し、機器の設計を理解することで、シールカートリッジに転がり軸受を組み込むことで、シール面の角度を制限し、これらの問題を軽減できる場合があります。適切な種類の軸受を選定し、想定される軸受負荷を完全に理解することが不可欠です。そうしないと、軸受を追加することで問題が悪化したり、新たな問題が発生したりする可能性があります。シールベンダーは、適切な設計を確保するために、OEMおよび軸受メーカーと緊密に連携する必要があります。
ミキサーシール用途は通常低速（毎分5～300回転[rpm]）であり、バリア流体を冷却するための従来の方法の一部は使用できません。たとえば、デュアルシール用のプラン53Aでは、バリア流体の循環は、軸方向ポンプスクリューなどの内部ポンプ機能によって提供されます。課題は、ポンプ機能が流量を生成するために装置速度に依存していることであり、一般的な混合速度では、有用な流量を生成するには十分ではありません。幸いなことに、シール面の発熱は、一般的にバリア流体の温度上昇の原因ではありません。ミキサーシールプロセスによる熱浸透は、バリア液の温度上昇を引き起こすだけでなく、下部シール部品、例えばシール面やエラストマーなどを高温に弱くする可能性があります。シール面やOリングなどの下部シール部品は、プロセスに近いため、より脆弱です。シール面を直接損傷するのは熱ではなく、下部シール面におけるバリア液の粘度低下、ひいては潤滑性の低下です。潤滑性の低下は、接触によるシール面の損傷を引き起こします。バリア液の温度を低く保ち、シール部品を保護するために、シールカートリッジに他の設計上の工夫を組み込むことができます。
ミキサー用メカニカルシールは、バリア液と直接接触する内部冷却コイルまたはジャケットを備えて設計できます。これらの特徴は、冷却水が循環する閉ループの低圧・低流量システムであり、一体型の熱交換器として機能します。別の方法として、下部シール部品と機器取り付け面の間のシールカートリッジに冷却スプールを使用する方法があります。冷却スプールは、低圧冷却水が流れる空洞であり、シールと容器の間に断熱バリアを形成して熱の浸透を制限します。適切に設計された冷却スプールは、損傷につながる可能性のある過度の高温を防ぐことができます。アザラシの顔そしてエラストマー。この工程による熱浸透によって、バリア液の温度が上昇する。
これら 2 つの設計機能は、メカニカル シールの温度制御に役立てるために、併用または個別に使用できます。ミキサーのメカニカル シールは、多くの場合、API 682 第 4 版 カテゴリー 1 に準拠するように指定されていますが、これらの機械は、機能的、寸法的、および/または機械的に API 610/682 の設計要件に準拠していません。これは、エンド ユーザーがシール仕様として API 682 に慣れ親しんでおり、これらの機械/シールにより適した業界仕様の一部を認識していないためかもしれません。プロセス産業慣行 (PIP) とドイツ規格協会 (DIN) は、これらのタイプのシールにより適した 2 つの業界標準です。DIN 28138/28154 規格は、ヨーロッパのミキサー OEM に長年指定されており、PIP RESM003 は、混合装置のメカニカル シールの仕様要件として使用されるようになりました。これらの仕様以外には、一般的に採用されている業界標準は存在しないため、シールチャンバーの寸法、加工公差、シャフトのたわみ、ギアボックスの設計、ベアリングの配置など、OEMごとに大きく異なる様々な仕様が存在する。
ユーザーの所在地と業界によって、これらの仕様のうちどれがそのサイトに最適かが大きく左右されます。ミキサー用メカニカルシールミキサーシールにAPI 682を指定することは、不必要な追加費用と複雑さを招く可能性があります。API 682認定の基本シールをミキサー構成に組み込むことは可能ですが、このアプローチでは、API 682への準拠とミキサー用途への設計の適合性の両面で妥協が生じるのが一般的です。図3は、API 682カテゴリ1シールと一般的なミキサーメカニカルシールの違いの一覧を示しています。
投稿日時：2023年10月26日