メカニカルシールはカーボンが摩耗するまで作動するはずだと私たちは知っていますが、ポンプに最初から取り付けられていた純正シールでは、そのようなことは決して起こりません。高価な新品のメカニカルシールを購入しても、それも摩耗しません。では、新しいシールは無駄な出費だったのでしょうか？
そうではありません。一見論理的に思えること、つまり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、それはまるで、良いブランドの塗料を買って車の塗装をきれいにし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るには、次の4つのことを行う必要があります。車体の準備（金属修理、錆除去、研磨、マスキングなど）、良質な塗料の購入（すべての塗料が同じ品質とは限りません）、正しい塗装方法（適切な空気圧で、垂れや流れがなく、プライマーと仕上げ塗料の間に頻繁に研磨する）、そして塗装後の手入れ（洗車、ワックスがけ、ガレージ保管）です。
マクニーリーシールズ2017
もし上記の4つのことを正しく行えば、自動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。外に出て車が行き交う様子を見れば、これらの4つのことをきちんと行っていない人たちの痕跡が目につくでしょう。実際、古い車でも状態の良いものを見かけると、思わず見入ってしまうほどです。
シールの寿命を延ばすには、4つのステップが必要です。当然のことながら、念のため見ていきましょう。
ポンプにシールを取り付ける準備をします。これは本体の作業です。
良質なシーラー、つまり良質な塗料を購入してください。
シールを正しく取り付け、塗料を正しく塗布する
必要に応じて適切な環境制御を施してください（おそらく必要でしょう） – 洗車とワックスがけも行ってください
これらの各項目を詳しく検討し、メカニカルシールの寿命を延ばし、最終的に摩耗による寿命の短縮を実現したいと考えています。この情報は遠心ポンプに関するものですが、ミキサーや攪拌機など、あらゆる種類の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位置合わせ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、さらに良いでしょう。
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実行できますが、プログラムをお持ちでない場合はサプライヤーに確認してください。シャフトが曲がっていないこと、および中心間で回転させていることを確認する必要があります。
シャフトスリーブは避けるのが賢明です。ソリッドシャフトの方がたわみにくく、メカニカルシールにもはるかに適しています。また、可能な限り配管にかかる負荷を軽減するように努めてください。
製品温度が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を軽減できます。また、軸長と直径の比率が低いポンプを使用してください。これは、断続運転を行うポンプにとって非常に重要です。
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、シール部分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がシャフトに対してできるだけ直角になるように調整してください（面取り工具を使用）。また、知っているあらゆるテクニックを使って振動を軽減してください。
ポンプのキャビテーションは絶対に避けてください。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こともあるため、これらの問題を回避するために予防措置を講じてください。
ポンプのシール準備を行う際には、いくつかの点を確認する必要があります。例えば、ポンプ／モーター台座の質量が、その上に載っている機器の質量の少なくとも5倍であること、ポンプの吸込口と最初のエルボの間にパイプ径の10倍の長さがあること、そしてベースプレートが水平で、所定の位置にグラウトで固定されていることなどです。
振動や内部循環の問題を軽減するために、オープンインペラを適切に調整し、ベアリングに適切な量の潤滑油が塗布されていることを確認し、水や固形物がベアリングキャビティに侵入しないようにしてください。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ースシールに交換してください。
グランドパッキンに吐出再循環ラインを接続することは避けてください。ほとんどの場合、吸込再循環の方が適しています。ポンプに摩耗リングがある場合は、そのクリアランスも確認してください。
ポンプの準備における最後の作業は、ポンプの接液部が耐腐食性材料で製造されていることを確認することです。配管内の洗浄剤や溶剤が、設計者が想定していなかった問題を引き起こすことがあるためです。
次に、ポンプの吸込側に漏れている可能性のある空気をすべて遮断し、渦巻きケーシング内に閉じ込められている可能性のある空気をすべて取り除きます。
良質なシールを購入する
圧力と真空の両方を密閉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リングを使用するようにしてください。Oリングは多くの理由から最適な形状ですが、Oリングにバネのような力が加わると、本来の柔軟性や回転性が得られなくなるため、絶対に避けてください。
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であるため、フレッティングが発生しないシール設計を使用するべきです。
固定式シール（バネがシャフトと一緒に回転しないタイプ）は、回転式シール（バネが回転するタイプ）よりも、漏洩ガスやその他の流体のシールに適しています。シールに小さなバネが付いている場合は、流体に浸からないようにしてください。浸かると簡単に詰まってしまいます。このような詰まり防止機能を備えたシール設計は数多く存在します。
幅広で硬い面は、ミキサー用途で見られるような半径方向の動きや、ベアリングから物理的に離れた位置にあるシールに最適です。
高温用の金属製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含まれていないため、何らかの振動減衰装置が必要になります。
シール液がシール外径内に留まるような設計を使用してください。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研磨面に押し込まれ、動きが制限されてしまいます。また、シール面には充填剤を含まないカーボンを使用してください。これが最も優れた素材であり、コストもそれほど高くありません。
また、封印に使用されている素材をすべて特定できるようにしてください。「正体不明の素材」の場合、原因究明は不可能です。
供給業者に「この材料は企業秘密だ」と言われても、決して鵜呑みにしてはいけません。もし彼らがそのような態度を取るなら、別の供給業者または製造業者を探しましょう。さもなければ、これから起こるあらゆる問題は、あなた自身が招くことになるでしょう。
エラストマーはシール面から離して配置す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、シール面は最も高温になります。
危険物や高価な製品は、二重シールで密閉する必要があります。油圧バランスが両方向で適切に保たれていることを確認してください。そうでないと、圧力の逆転や急激な変化によってどちらかのシール面が開いてしまう危険性があります。
最後に、デザインにカーボンが金属ホルダーに圧入されている場合は、カーボンが「収縮」したのではなく、確実に圧入されていることを確認してください。圧入されたカーボンは、金属ホルダーの凹凸に合わせてせん断変形し、研磨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てください
インペラの調整を行いたい場合、カートリッジシールは唯一理にかなった設計であり、図面も必要なく、正しい面荷重を得るための測定も不要なため、取り付けがはるかに簡単です。
カートリッジの二重シールにはポンプリングが内蔵されている必要があり、製品の希釈問題を避けるため、可能な限りシール間に緩衝液（低圧液）を使用する必要があります。
油は比熱が低く、熱伝導率も低いため、緩衝液として油を使用することは避けてください。
取り付けの際は、シールをベアリングのできるだけ近くに配置してください。通常、シールをグランドパッキンから少しずらして、グランドパッキンのスペースにサポートブッシングを取り付け、回転軸を安定させるための余裕があります。
用途によっては、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判断する必要があります。
分割シールは、二重シールや漏洩ガスシール（百万分率で測定される漏洩量）を必要としないほぼすべての用途において有効です。
両端ポンプには、分割シールのみを使用すべきです。そうしないと、片方のシールが故障しただけで、両方のシールを交換しなければならなくなります。
また、ポンプ駆動部の位置調整をすることなく、シールを交換することも可能です。
シール面への取り付け時には潤滑剤を塗布しないでください。また、研磨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。
ゴム製ベローズシールの場合、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、念のため供給業者に確認してください。また、ゴム製ベローズシールは、シャフトの仕上げ面が40RMS以下である必要があります。それより悪いと、ゴムがシャフトに密着しにくくなります。
最後に、垂直設置の場合は、シール面にグランドパッキンの通気口を設けるようにしてください。ポンプメーカーが通気口を設けていない場合は、ご自身で設置する必要があるかもしれません。
多くのカートリッジシールには通気口が内蔵されており、ポンプの吸込口やシステム内の他の低圧箇所に接続することができます。
アザラシの世話をしてください
シールの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ことを好みますが、そのような液体をシールできる機会はめったにありません。しかし、グランドパッキン周辺に環境制御を施すことで、製品をそのような状態に変えることができるかもしれません。
ジャケット付き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。ジャケット内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。
グランドパッキンの端にカーボン製のブッシングを取り付けてみてください。これは断熱材として機能し、グランドパッキンの温度を安定させるのに役立ちます。
フラッシングは製品の希釈を引き起こすため、究極の環境制御手段と言えますが、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。そのタイプのシールであれば、1時間あたり4～5ガロン（分ではなく時間であることに注意してください）で十分でしょう。
熱の蓄積を防ぐため、グランドパッキン内の流体を常に循環させておく必要があります。吸引再循環により、密封する製品よりも重い固形物を取り除くことができます。
これは最も一般的なスラリーの状態であるため、吸引再循環を標準としてください。また、吸引再循環を使用すべきでない状況についても理解しておきましょう。
吐出再循環を行うことで、グランドパッキン内の圧力を高め、重ね合わせた面の間で流体が蒸発するのを防ぐことができます。再循環ラインを重ね合わせた面に直接向けないようにしてください。面を損傷する可能性があります。金属製のベローズを使用している場合、再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してしまう恐れがあります。
製品の温度が高すぎる場合は、グランドパッキン部を冷却してください。ポンプ停止時には、これらの環境制御がより重要になることが多いことを覚えておくことが重要です。なぜなら、浸漬温度や停止冷却によってグランドパッキン部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 構成の一部である災害ブッシングが、ポンプの運転中にベアリングが破損した場合に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、フラッシュラインや再循環ライン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を過剰に流さないようにしてください。ベアリングケース内に入り込んでしまう可能性があります。ドレン接続部からの漏れは、作業員によってシール不良と誤解されることがよくあります。作業員にその違いをきちんと理解させてください。
これらのシールに関するヒントを実行する
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。もしそうであれば、シールの摩耗率は10～15％ではなく、85～90％になっているはずです。カーボン面が十分に残っているにもかかわらず、シールが早期に破損してしまうのが現状です。
アザラシの寿命が伸び悩む理由としてよく聞かれる言い訳は、「きちんとやる時間がない」というもので、それに続いて「でも、直す時間はいつでもある」という決まり文句が続きます。私たちのほとんどは、必要な手順を1つか2つ実行することで、アザラシの寿命が延びるのを実感しています。アザラシの寿命が延びることは悪いことではありませんが、それはアザラシを消耗させることとは全く別物です。
少し考えてみてください。シールが1年間も持つとしたら、どれほど大きな問題なのでしょうか？温度が高すぎたり、圧力が強すぎたりするはずがありません。もしそうなら、シールが1年も持たないはずです。同じ理由で、製品がひどく汚れているはずもありません。
問題の原因は、シール設計の不備によってシャフトが摩耗し、損傷したスリーブやシャフトを通して漏れが発生するという単純なケースが多いです。また、年に一度配管洗浄に使用される洗浄液が原因であるにもかかわらず、シール部品へのこうした脅威を考慮してシール材を変更していないケースも少なくありません。
投稿日時：2023年8月25日