メカニカルシールはカーボンが摩耗するまでは使えるはずだと分かっていますが、ポンプに最初から取り付けられていた純正シールでは、そのようなことは一度もありませんでした。高価な新しいメカニカルシールを購入しましたが、それも摩耗しません。では、新しいシールはお金の無駄だったのでしょうか？
そうではありません。一見論理的に見える行動で、別のシールを購入することでシールの問題を解決しようとしているように見えますが、それは高級ブランドの塗料を購入して車の塗装を綺麗に仕上げようとするようなものです。
自動車の塗装をきれいに仕上げたい場合、次の 4 つのことを実行する必要があります。ボディの準備 (金属の修理、錆の除去、研磨、マスキングなど)、良質の塗料の購入 (すべての塗料が同じというわけではありません)、塗料の正しい塗布 (適切な空気圧で、垂れたり流れ出たりせず、プライマーと仕上げの塗装の間に頻繁に研磨)、塗装後の手入れ (洗車、ワックスがけ、ガレージ保管)。
マクニール・シールズ 2017
これら4つのことを正しく行えば、車の塗装はどれくらい長持ちするでしょうか？もちろん何年も持ちます。外に出て、通り過ぎる車を見れば、これら4つのことをしていない人の痕跡がはっきりと分かります。実際、古い車でも見栄えの良いものを見ると、つい見とれてしまうほどです。
シール寿命を長く保つには、4つのステップが必要です。当たり前のことかもしれませんが、念のため見ていきましょう。
ポンプをシール用に準備する – それがボディワークです
良いシール、良い塗料を購入する
シールを正しく取り付ける – 塗装を正しく塗布する
必要に応じて適切な環境制御を適用する（おそらく必要） - 洗浄とワックスがけも行う
これらの項目を一つ一つ詳しく検討し、メカニカルシールの寿命を、摩耗が進む段階まで延ばせるよう努めてまいります。この情報は遠心ポンプに関するものですが、ミキサーや撹拌機など、あらゆる回転機器にも適用できます。
ポンプをシール用に準備する
準備として、レーザーアライナーを使用してポンプとドライバーのアライメントを行う必要があります。「C」または「D」フレームアダプターを使用するとさらに効果的です。
次に、回転アセンブリの動的バランス調整を行います。これはほとんどの振動解析装置で可能ですが、プログラムをお持ちでない場合はサプライヤーにご確認ください。シャフトが曲がっていないこと、そして中心間で回転していることを確認してください。
ソリッドシャフトはたわみにくく、メカニカルシールに適しているため、シャフトスリーブの使用を避け、可能な限りパイプの負担を軽減するようにしてください。
流体温度が100℃を超える場合は、「センターライン」設計のポンプを使用してください。これにより、ポンプにおける配管の歪みの問題を軽減できます。また、シャフト長と直径の比が小さいポンプを使用してください。これは、間欠運転ポンプでは非常に重要です。
大きめのスタッフィングボックスを使用し、テーパー形状は避け、シールに十分なスペースを確保してください。スタッフィングボックスの面をシャフトに対して可能な限り直角に仕上げるようにしてください。これはフェーシングツールを使用することで可能です。また、ご存じのテクニックを活用して振動を低減してください。
ポンプにキャビテーションが発生しないようにすることが重要です。キャビテーションが発生するとシール面が跳ね上がり、損傷する可能性があります。また、ポンプの運転中に電源が切れるとウォーターハンマーが発生する可能性があるため、これらの問題を回避するための予防措置を講じてください。
ポンプをシール用に準備する際には、ポンプ/モーターの台座の質量がその上にあるハードウェアの質量の少なくとも 5 倍であること、ポンプの吸入口と最初のエルボの間にパイプの直径が 10 倍あること、ベース プレートが水平で所定の位置にグラウトされているかどうかなど、確認する必要のある事項がいくつかあります。
振動や内部循環の問題を軽減するために、オープンインペラの調整を行ってください。また、ベアリングに適切な量の潤滑油が供給されていること、そして水や固形物がベアリングキャビティ内に侵入していないことを確認してください。また、グリースシールやリップシールをラビリンスシールまたはフェイスシールに交換してください。
吐出側再循環ラインがスタッフィングボックスに接続されている場合は、避けてください。ほとんどの場合、吸入側再循環ラインの方が効果的です。ポンプに摩耗リングが付いている場合は、そのクリアランスも必ず確認してください。
ポンプを準備する際に最後に行うべきことは、ポンプの接液部分が耐腐食性の材料で製造されていることを確認することです。ライン内のクリーナーや溶剤によって、設計者が予期していなかった問題が発生することがあるためです。
次に、ポンプの吸入側に漏れている可能性のある空気をすべて遮断し、渦巻き部に閉じ込められている可能性のある空気をすべて除去します。
良いシールを購入する
圧力と真空の両方をシールする油圧バランス設計を採用し、シールにエラストマーを使用する場合はOリングを使用することをお勧めします。Oリングは様々な理由から最適な形状ですが、Oリングにバネ荷重をかけないようにしてください。そうしないと、Oリングが本来の性能を発揮できず、本来の性能を発揮できなくなります。
また、シャフトのフレッティングはシールの早期故障の主な原因となるため、非フレッティングシール設計を使用する必要があります。
スプリングがシャフトと共に回転しない固定シールは、スプリングが回転する回転シールよりも、漏洩排出物やその他の流体をシールするのに適しています。シールに小さなスプリングが付いている場合は、スプリングが流体に触れないようにしてください。そうしないと、簡単に詰まります。この詰まり防止機能を備えたシール設計は数多くあります。
幅広のハードフェースは、ミキサー用途で見られるような放射状の動きや、ベアリングから物理的に離れた位置に配置されているシールに最適です。
また、高温金属ベローズシールには、通常その機能を果たすエラストマーがないため、何らかの振動減衰が必要になります。
シール流体をシール外径に保持する設計を採用してください。そうしないと、カーボンが摩耗した際に遠心力によって固形物が重ね合わせ面に飛び込み、その動きが制限される可能性があります。また、シール面には無充填カーボンを使用することをお勧めします。これは最適な材料であり、コストもそれほど高くありません。
また、「謎の材質」のトラブルシューティングは不可能なので、すべてのシール材質を識別できるようにしておいてください。
サプライヤーに、その素材は独自のものであると言わせないでください。サプライヤーがそのような態度をとる場合は、別のサプライヤーまたは製造業者を探してください。そうしないと、今後発生するすべての問題に見舞われることになります。
エラストマーはシール面から遠ざけるようにしてください。エラストマーはシールの中で最も熱に敏感な部分であり、シール面の温度が最も高くなります。
危険物や高価な製品も、二重シールで密封する必要があります。両方向の油圧バランスが取れていることを確認してください。そうでないと、圧力の逆転や急上昇の際に片方のシールが開いてしまう可能性があります。
最後に、カーボンを金属ホルダーに押し付けるデザインの場合は、カーボンが押し付けられており、「縮んで」いないことを確認してください。押し付けられたカーボンは金属ホルダーの凹凸に合わせて変形するため、重ね合わせ面を平坦に保つのに役立ちます。
シールを正しく取り付ける
カートリッジ シールは、インペラの調整を行う場合に意味のある唯一の設計であり、正しい面負荷を得るために印刷したり測定したりする必要がないため、取り付けがはるかに簡単です。
カートリッジ デュアル シールにはポンピング リングが組み込まれており、製品の希釈の問題を回避するために、可能な限りシール間にバッファー流体 (低圧) を使用する必要があります。
オイルは比熱が低く、伝導率が低いため、バッファー流体としてあらゆる種類のオイルの使用は避けてください。
取り付けの際は、シールをベアリングにできるだけ近づけてください。通常、シールをスタッフィングボックスから出し、そのスペースを利用してサポートブッシングを配置することで、回転軸の安定性を確保できます。
アプリケーションに応じて、このサポートブッシングを軸方向に保持する必要があるかどうかを決定する必要があります。
スプリットシールは、デュアルシールや漏洩ガスシール（百万分の一単位で測定される漏れ）を必要としないほぼすべてのアプリケーションでも有効です。
スプリットシールは、両端ポンプで使用する唯一の設計です。そうしないと、片方のシールだけが故障した場合でも、両方のシールを交換しなければならなくなります。
また、ポンプ ドライバーの再調整を行わなくてもシールを交換することができます。
取り付け時にシール面に潤滑剤を塗布しないでください。また、重ね合わせ面に固形物が付着しないようにしてください。シール面に保護コーティングが施されている場合は、取り付け前に必ず除去してください。
ゴムベローズシールの場合は、ベローズをシャフトに密着させるための特殊な潤滑剤が必要です。通常は石油系潤滑剤ですが、サプライヤーにご確認ください。ゴムベローズシールの場合、シャフトの仕上げ面は40RMS以下にする必要があります。それ以下ではゴムがシャフトに密着しにくくなります。
最後に、垂直方向に設置する場合は、スタッフィングボックスのシール面に必ず通気口を設けてください。ポンプメーカーからこの通気口が提供されていない場合は、設置が必要になる場合があります。
多くのカートリッジ シールには通気口が組み込まれており、ポンプの吸引口やシステム内のその他の低圧ポイントに接続できます。
アザラシを大切に
シール寿命を延ばすための最後のステップは、継続的なメンテナンスです。シールは冷たく清潔な潤滑液をシールするのを好みます。そのような液体をシールする機会は稀ですが、スタッフィングボックスエリアに環境制御を適用することで、製品をそのような液体に変えることが可能になるかもしれません。
ジャケット付きのスタッフィングボックスを使用する場合は、ジャケットが清潔であることを確認してください。ジャケットを循環させる流体としては、凝縮水または蒸気が最適です。
スタッフィング ボックスの端にカーボン ブッシングを取り付けて、熱バリアとして機能させ、スタッフィング ボックスの温度を安定させてみましょう。
フラッシングは製品の希釈につながるため、究極の環境制御ですが、適切なシールを使用していれば、それほど多くのフラッシングは必要ありません。このタイプのシールであれば、1時間あたり4～5ガロン（分ではなく時間）で十分です。
熱の蓄積を防ぐため、スタッフィングボックス内の流体を常に流動させておく必要があります。吸引循環により、シールする製品よりも重い固形物が除去されます。
最も一般的なスラリー状態であるため、吸引循環を基準としてください。また、吸引循環を使用すべきでない場所についても理解しておきましょう。
排出循環により、スタッフィングボックス内の圧力を上昇させ、重ね合わせ面間で流体が蒸発するのを防ぐことができます。循環ラインを重ね合わせ面に向けると、損傷する恐れがあるため、ご注意ください。金属製ベローズを使用している場合は、循環ラインがサンドブラストのように作用し、薄いベローズプレートを切断する可能性があります。
製品が高温になっている場合は、スタッフィングボックス周辺を冷却してください。これらの環境制御は、ポンプ停止時に特に重要になります。なぜなら、ソーク温度やシャットダウン時の冷却によってスタッフィングボックスの温度が急激に変化し、製品の状態が変化する可能性があるからです。
危険物にはAPIタイプのグランドが必要です。デュアルシールを使用しない場合は、APIタイプのグランドが必要です。APIタイプのグランドに含まれる災害用ブッシングは、ポンプの運転中にベアリングが外れた場合でも、シールを物理的な損傷から保護します。
API接続が正しく行われていることを確認してください。4つのポートを間違えて、フラッシュポートや再循環ポートをクエンチポートに接続してしまうことがよくあります。
クエンチ接続部から蒸気や水が多すぎるとベアリングケースに入り込むため、入れすぎに注意してください。ドレン接続部からの漏れは、しばしばシール不良と誤認されます。オペレーターにこの違いを必ず理解させてください。
これらのシールのヒントを実装する
これら4つのことをすべて実行している人はいるでしょうか？残念ながらいません。もしそうしていたら、摩耗するシールの10～15%ではなく、85～90%が摩耗しているはずです。カーボンがまだ十分に残っているにもかかわらず、早期に破損してしまうシールが、依然として主流です。
シールの寿命が短い理由として最もよく聞かれるのは、「きちんと直す時間がない」という言い訳で、それに続くのは「でも、直す時間はいつでもある」という決まり文句です。ほとんどの人は、必要な手順を1つか2つ実行することで、シールの寿命が延びています。シールの寿命が延びること自体は悪いことではありませんが、シールが摩耗してしまうこととは全く異なります。
少し考えてみてください。シールが1年も持つなら、問題はどれほど大きいのでしょうか？温度が高すぎたり、圧力が高すぎたりすることはあり得ません。もしそうなら、シールが破損するのに1年もかからないはずです。同じ理由で、製品が汚れすぎているということも考えられます。
多くの場合、問題はシール設計がシャフトを擦り、損傷したスリーブやシャフトからリークパスを引き起こしているという単純なものです。また、年に一度のライン洗浄に使用されるフラッシュが原因であることが判明することもあります。シール部品へのこの脅威を考慮してシール材質を変更していない人がいます。
投稿日時: 2023年8月25日