メカニカルシールの概要
メカニカルシール（面シール）は、回転軸と本体との間のシールを解消するための装置です。 流体圧力と弾性（または磁気）の補償機構と補助シールの少なくとも一対の端面によって回転軸に対して垂直になり、嵌合と相対的な滑りを維持する協働の役割を果たし、装置を構成する。流体の漏れを防ぎ、ポンプ、コンプレッサー、反応混合ケトル、その他の回転流体機械で一般的に使用されますが、ギアボックス、船舶、その他のシールテールシャフトでも使用されます。 したがって、メカニカルシールは万能軸封装置です。
メカニカルシールの構造にはさまざまな種類がありますが、最も一般的に使用されているメカニカルシールの構造は面シールです。 フェイスシール静的リング、動的リングは一対の摩擦バイスで構成され、摩擦バイスの役割は媒体の漏れを防ぐことです。 優れた耐摩耗性を備えた静的リング、動的リングが必要です。動的リングは軸方向に柔軟に移動でき、シール面の摩耗を自動的に補償するため、静的リングとよく適合します。 静的リングにはフローティングのバッファーの役割があります。 このため、シールバイスの良好な嵌合性能を確保するには、シール面に良好な加工品質が必要です。 メカニカルシールの基本部品の構成は、静的リング、動的リング、グランド、プッシュリング、スプリング、位置決めリング、スリーブ、動的リングシールリング、静的リングシールリングスリーブシールリングなどです。
弾性要素（スプリング、ベローズ）は主に予圧、補償、緩衝の役割を果たし、補助シールや伝達部品の摩擦や可動リングなどの慣性を克服して端部を確実に保つために十分な弾性を常に維持する必要があります。シーリングのフィット感が不十分であり、可動リングの追従性、耐腐食性と耐疲労性の材料要件を満たしています。
補助シール（0リング、Vリング、Uリング、ウェッジリング、異形リングなど） 主に静的リングと動的リングシールの役割を果たしますが、フローティングおよびバッファーの役割も果たします。 静的リングとグランドの間のシールを確保するための静的リングのシール要素の要件、静的リングにはある程度のフローティングがあり、動的リングのシール要素は動的リングとシャフトまたはブッシュの間のシールを確保する、およびダイナミックリングの浮き上がり。 材質要件は耐熱性などです。
第二に、メカニカルシールのメリットとデメリット
1、利点
(1) 信頼性の高い構造で、メインシール面の粗さと真直度が要件を確実に満たす限り、漏れを非常に少なく抑えることができ、材料の耐摩耗性が良好である限り、メカニカルシールは非常に少ない漏れを達成できます。あるいは肉眼では見えないほどの漏れ。
(2)長寿命です。 メカニカルシールでは、摩耗の主な部分はシール摩擦側端面であり、通常の使用条件下でのシール端面の摩耗は大きくないため、通常は1〜2年間継続して使用できますが、特殊な場合にも使用できます。 5〜10年使用します。
(3) 運転中の調整は不要です。 メカニカルシールはバネ力と流体圧力に依存してフリクションバイスを嵌合させるため、自動接触保持動作において、組立後の通常のソフトパッキンのような圧縮調整の必要がありません。
(4) 耐振動性。 3000r/min の速度では、PV 値を使用した場合の最大振幅は 0.05 mm を超えず、継続的に改善されています。
(5) 電力損失が小さい。 パッキンシールはパッキンの圧縮によりシャフトやスリーブに作用します。 パッキンシールとシャフトは直接摩擦し、パッキン圧力が強くなるほど摩擦が大きくなり、消費電力も大きくなります。 メカニカルシールの摩擦は半液体摩擦状態にあり、摩擦係数が非常に小さく、動力損失はパッキンシールの10～50％です。
(6) ベローズシールシャフトやシャフトスリーブは磨耗せず、回転シャフトの振動やシェルに対するシャフトのたわみの影響を受けません。
(7) 応用範囲が広い。 媒体が可燃性、爆発性、有毒、有害である場合、メカニカルシールを使用すると確実に密閉できます。 高温、低温、高圧、さまざまな速度の真空、腐食性媒体機器のシールにも適しています。
短所
(1) 構造がパッキンシールよりも複雑で、高い加工精度が要求され、特定の取り付け技術が必要になるなど、特にドライガスシールの取り付けの要件が高くなります。 そしてシーリング技術は急速に発展しており、私たちのメンテナンスには新たな技術が次々と登場し、新たな課題をもたらしています。
（２）構造が複雑で、分解、取り付けが不便である。 メカニカルエンドシールは他のシールに比べ部品点数が多く、精度が要求され複雑な構造となっています。 特に組み立てでは軸の端からシールリングを抜くまで分解するのが難しく、機械の一部（カップリング）か全部分解する必要があります。 この問題点を改善し、メカニカルシールを分割式・組立式にするなど、分解が容易で組立品質も確保できます。
メカニカルシールの作動原理
フェイスシールとしても知られるメカニカルシールは、流体圧力における端面の相対的な滑りと弾性体（または磁性体）の補償機構をシャフトに垂直な一対または数対の補助シールに依存します。嵌合部ともう一方の端部が嵌合し、相対的に滑り、液漏れを防ぎます。
メカニカルシールの共通材質の選定
透明な水、室温: (動的) 9Cr18、1Cr13 表面コバルト クロム タングステン、鋳鉄。 (静的) 含浸樹脂グラファイト、青銅、フェノール樹脂。
川水 (沈殿物あり)、室温: (動的) タングステンカーバイド、(静的) タングステンカーバイド。
海水、室温：（動的）タングステンカーバイド、1Cr13表面仕上げタングステンコバルトクロム、鋳鉄。 (静的) 含浸樹脂グラファイト、タングステンカーバイド、金属セラミックス。
過熱水100℃：（動的）タングステンカーバイド、1Cr13表面処理タングステンコバルトクロム、鋳鉄。 (静的) 含浸樹脂グラファイト、タングステンカーバイド、サーメット。
ガソリン、潤滑油、液体炭化水素、室温: (動的) タングステンカーバイド、1Cr13 表面コバルトクロムタングステン、鋳鉄。 (静的) 含浸樹脂または錫アンチモン合金グラファイト、フェノール樹脂。
ガソリン、潤滑油、液体炭化水素、100 度：（動的）タングステンカーバイド、1Cr13 表面コバルトクロムタングステン。 (静的) 青銅または樹脂グラファイトを含浸させたもの。
ガソリン、潤滑油、液体炭化水素、粒子を含むもの: (動的) 炭化タングステン。 (静的) 炭化タングステン。
シーリング材の種類と用途
シール材はシール機能の要件を満たす必要があります。 シールする媒体や装置の使用条件が異なるため、シール材には異なる適応性が求められます。 シーリング材の要件は一般に次のとおりです。
(1) 材質が緻密で、媒体が漏れにくい。
(2) 適切な機械的強度と硬度。
(3) 圧縮性と復元性に優れ、永久変形が小さい。
(4) 高温では軟化せず、分解せず、低温では硬化せず、脆くなりません。
(5) 耐食性が良く、酸、アルカリ、油などの媒体中で長期間使用でき、体積や硬度の変化が小さく、金属表面に付着しません。
6） 摩擦係数が小さく、耐摩耗性に優れています。
7) シール面との組み合わせに柔軟性を持っています。
8) 優れた耐老化性、耐久性。
9) 加工と製造が便利で、材料が安価で入手しやすい。
メカニカルシールの取り付け、技術要件の使用
(1) 装置の回転軸の半径方向の振れは、0.04 ミリメートル以下である必要があり、軸方向の振れは 0.1 ミリメートルを超えてはなりません。
(2) 機器のシール部分は、設置中は清潔に保ち、シール部分を洗浄し、シール端面に損傷がなく、シール部分に不純物や塵が持ち込まれないようにする必要があります。
(3) メカニカルシールフリクションバイスの破損やシールの破損を防ぐため、取り付けプロセス中は触れたり、叩いたりすることは厳禁です。
(4) スムーズに取り付けることができるように、取り付け時にシールと接触する表面にきれいな機械油の層を塗布する必要があります。
(5) スタティック リング グランドを取り付けるときは、スタティック リングの端面と軸が垂直要件を満たしていることを確認するために、ネジを均一な力で締める必要があります。
(6) 取り付け後、可動リングを手で押します。これにより、可動リングがシャフト上で柔軟に動き、ある程度の弾性が得られます。
(7) 取り付け後、回転シャフトを手でパンします。回転シャフトに軽さや重さの感覚があってはなりません。
(8) 乾燥摩擦やシールの破損を防ぐために、装置は運転前に媒体で満たさなければなりません。
メカニカルシールの開発と産業への応用
ゴムは最も一般的に使用されるシール材です。 ゴムのほか、グラファイト、ポリテトラフルオロエチレン、各種シール材などのシール材に適しています。
現在、新素材や新プロセスの各種メカニカルシールの新技術の使用は日進月歩で進んでおり、次のような新メカニカルシール技術があります。 近年のシール面溝シール技術は、メカニカルシールのシール面に流体の静圧・動圧効果を生み出すための多様な流れ溝を設け、更新を続けています。
これまでのゼロ漏れシール技術では、接触および非接触の機械的シールではゼロ漏れ（または漏れなし）を達成することは不可能であると常に考えられていました。 イスラエルは溝シール技術を利用して、漏れゼロの新しいコンセプトの非接触メカニカルエンドシールを提唱し、原子力発電所の潤滑油ポンプに使用されています。 ドライランニングガスシール技術 この種のシールは、ガスシール用の溝シール技術です。 上流のポンピングシール技術、つまり開いた溝のシール面を使用すると、少量の漏洩流体が下流で上流にポンプで戻されます。
上記タイプのシールの構造は次のような特徴があります。
浅溝を採用し、流路溝の膜厚と深さをミクロンレベルに設定し、シール部と軸受部からなる潤滑溝、ラジアルシールダム、円周シール堰を採用。 スロットシールは平シールとスロットベアリングを組み合わせたものとも言えます。
利点は、漏れが少ないこと（漏れがない場合でも）、膜厚が厚いこと、接触摩擦がなくなること、消費電力と発熱が少ないことです。 熱流体動圧シール技術は、さまざまな形状のシール表面の流れ溝を深くして、局所的な熱変形を引き起こし、流体力学的くさび効果を生み出す技術です。 流体動圧保持能力を備えたこの種のシールは、熱流体動圧ウェッジシールと呼ばれます。
ベローズシール技術は、成形金属ベローズと溶接金属ベローズメカニカルシール技術に分けられます。
多面シール技術は二重シール技術、中間リングシール技術、マルチシール技術に分けられます。 平行面シール技術、モニターシール技術、複合シール技術などもあります。
メカニカルシールのフラッシングプログラムと特徴
フラッシングの目的は、フラッシング液温度が低い場合における不純物の蓄積防止、エアポケットの形成防止、潤滑等の維持向上と冷却効果です。 洗浄方法には主に以下のような方法があります。
(A) 内部フラッシング
1、ポジティブフラッシング
（1）特徴：ポンプの出口端からパイプラインを通ってシールキャビティに至るまで、媒体をシールするホストの仕事を使用します。
(2) 用途: 流体の洗浄に使用されます。p1 は p よりわずかに大きく、温度が高い場合や不純物が多い場合は、パイプラインクーラー、フィルターなどに設定できます。
2、逆洗
(1) 特徴: ポンプのシールキャビティの出口端から導入されたシールされた媒体であるホストの働きを利用し、パイプラインを通ってフラッシュした後、ポンプの入口に戻ります。
(2) 用途: 流体の洗浄やピンの挿入に使用します。<>
3、フルフラッシング
（1）特徴：ポンプの出口端からパイプラインを通ってシールキャビティに入り、フラッシングし、パイプラインを通ってポンプの入口に戻るホストの働きを密封媒体として使用します。
(ii) 外部フラッシング
特徴: 洗浄用のシールキャビティへの、清浄な流体と互換性のある外部システムとシールされた媒体の導入。
用途: 外部フラッシング流体の圧力は、密閉媒体 0.05 - 0.1MPa より大きくなければなりません。高温または固体粒子の媒体に適用されます。 フラッシング流体の流れは、熱を除去するだけでなく、フラッシングのニーズを満たすために、シールの浸食を引き起こさないことを保証する必要があります。 この目的を達成するには、シールキャビティの圧力とフラッシング流量を制御する必要があります。一般に、きれいなフラッシング流体の流量は 5m/s 未満である必要があります。
スラリー液の粒子含有量は 3m/s 未満とし、上記の流量値を達成するには、フラッシング液とシールキャビティの圧力の差が 3m/s 未満である必要があります。<0.5MPa, generally take 0.05 - 0.1MPa, the double end mechanical seal can be taken as 0.1 - 0.2MP, the location of the orifice of the flushing liquid into the sealing cavity and discharged, it should be set up in the vicinity of sealing end face and should be close to the side of the dynamic ring, in order to prevent graphite ring erosion or caused by uneven cooling. In order to prevent the graphite ring from being eroded or deformed due to temperature difference caused by uneven cooling, as well as the accumulation of impurities and coking, etc., tangential introduction or multi-point flushing can be used. If necessary, the flushing liquid can be hot water or steam.
メカニカルシールの代表的な故障原因分析
(A)メカニカルシール本体
1、所定の位置または平坦でない場所に設置します。
２、負荷率が大きすぎる、または端面圧力設計が無理がある。
3、不適切な材料選択。
4、シール面は平坦ではありません。
5、シール面が広すぎる、または狭すぎる。
(B) 補助システムの問題
1、複雑な作業条件ですが、フラッシングやその他の補助設備はありません。
2、フラッシングチューブの詰まり。
3、冷却管のスケーリング。
(C) 媒体および作業条件
1、中程度の腐食性。
2、媒体には固体粒子が含まれています。
3、装置のポンピング。
4、シール面の結晶化。
５、媒体の粘度が高すぎる。
(D) ポンプの問題
1、シャフトの加工精度が悪い、ストリングシャフト、飛び、取り付けクリアランスが大きすぎる。
2、ポンプを開いた後の振動が大きすぎます。
3、グランドガスケットリングが不良です。
4、シールボックスは平らではありません。
5、メカニカルシールの取り付けが適切な圧縮量に達していない
よくある漏れ現象
メカニカル シールの漏れは、すべてのメンテナンス ポンプの 50 % 以上の割合を占めており、メカニカル シールの動作はポンプの正常な動作に直接影響しており、次のように要約および分析されます。
1、周期的な漏れ
(1) ポンプロータの軸変動、補助シールとシャフトの余剰が大きく、ダイナミックリングがシャフト上で柔軟に動くことができません。 ポンプの反転では、動的および静的リングが摩耗し、変位が補償されません。
対策：メカニカルシールの組立において、ラジアルシールの均一性を確保するために、軸の軸方向の動きは0.1mm以下にし、補助シールと軸の余剰部分は適度にしてください。同時に、ダイナミックリングはシャフトが柔軟に動くことができるように組み立てられます（スプリングに押し付けられたダイナミックリングは自由に跳ね返ることができます）。
(2) シール面の潤滑油量が不足しており、シール端面の乾燥摩擦や引き毛が発生します。
対策：油室キャビティ内の潤滑剤面の高さを動的および静的リングシール面よりも高くする必要があります。
(3) ローターの周期振動。 その理由は、ステーターと上下のエンドキャップの中心がずれているか、インペラとメインシャフトのバランスが取れていないためです。蒸気腐食やベアリングの損傷（摩耗）が発生すると、シールの寿命が短くなり、漏れが発生します。
対策：上記の問題は保守基準に従って修正可能です。
2、圧力による漏れ
(1) バネ比圧および総比圧設計によるメカニカルシールの漏れによる高圧および圧力波が大きすぎ、シールキャビティ圧力が 3MPa を超えると、シール端面比圧が大きくなりすぎ、液膜が発生します。成形が困難な場合、シール端面の摩耗が激しく、発熱が増大し、シール面の熱変形が発生します。
対策：メカニカルシールを組み立てる際、バネの圧縮は規定に従って行う必要があり、大きすぎたり小さすぎたりする現象は許されず、高圧条件下でのメカニカルシールに対する対策を講じる必要があります。 端面力を適正にし、変形を最小限に抑えるため、超硬、セラミック等の高圧強度材料の使用が可能となり、冷却潤滑対策を強化します。
(2) メカニカルシール漏れポンプの起動・停止過程における真空状態運転は、ポンプ入口の詰まり、ポンプ媒体に含まれるガス等の理由により、シールキャビティが負圧となり、シールキャビティが負圧となる場合があります。負圧になるとシール端面に乾燥摩擦が発生し、内部のメカニカルシールでは漏れ（水）現象が発生します。真空シールと正圧シールの違いは、対象物のシールの方向の違いとメカニカルシールの違いです。シールにもメカニカルシールの方向があります。 真空シールと正圧シールの違いはシール対象物の方向の違いであり、メカニカルシールにも一定の方向への適応性があります。
対策：ダブルエンドメカニカルシールの採用により潤滑状態が改善され、シール性が向上します。
3、媒体による漏れ
（1）水中下水ポンプのメカニカルシールのほとんどが分解され、補助シールの静的および動的リングが弾性がなく、一部が腐って、多数のシール漏れが発生し、さらにはシャフトが研磨される現象が発生します。 高温、弱酸、弱アルカリの下水が静的リングおよび可動リング補助ゴムシールに腐食作用を及ぼすため、過度の機械的漏れが発生します。ニトリル-40用の動的および静的リングゴムシール材料は、耐腐食性がありません。高温、酸、アルカリ、下水が酸性、アルカリ性の場合、腐食しやすくなります。
対策：腐食性媒体の場合、ゴム部品はフッ素ゴムの耐高温性、耐弱酸性、耐アルカリ性を考慮して選定してください。
(2) メカニカルシールの漏れによる不純物の固体粒子。シール端面に固体粒子が侵入すると、シール端面に傷を付けたり、摩耗を促進したり、摩擦よりも早く軸（スリーブ）表面にスケールや油が蓄積します。摩耗率が高く、ダイナミックリングは摩耗変位を補償できません。固体粒子がシール面内のグラファイトシールリングに埋め込まれるため、硬質グラファイト摩擦面よりも耐久性が高く、耐久性が高くなります。
対策：固体粒子が侵入しやすい箇所には超硬フリクションメカニカルシールに超硬を使用してください。
4、メカニカルシールの漏れによるその他の問題による
メカニカルシールも設計、選択、設置など合理的ではない箇所が存在します。
(1) ばねの圧縮は、大きすぎても小さすぎても許容されない現象、誤差±2mm、圧縮が大きすぎて端面圧力が増加しない、摩擦熱が高すぎる、の規定に従って実行する必要があります。シール面の熱変形が発生し、端面の摩耗が促進される場合、圧縮量が小さすぎて動的かつ静的なリング端面圧力が不十分であるため、シールできません。
(2) シャフト (またはスリーブ) 端面の動的リング シール リングの取り付けと静的リング シール リングの取り付けは、組立てによる動的リングと静的リングの損傷を避けるために、面取りして軽く修理する必要があります。シールリング。
マシンシールの通常の操作とメンテナンスの問題
1,起動前の準備と注意事項
a メカニカルシール、付帯機器、パイプラインの設置が完了し、技術要件を満たしているかを総合的に確認します。
b メカニカルシールの静水圧試験を開始する前に、メカニカルシールの漏れ現象がないか確認してください。 さらに漏れがある場合は、原因を突き止めて取り除く必要があります。 それでも効果がない場合は、分解して再取り付けする必要があります。 2-3 kg / cm2 の一般的な静水圧試験圧力。
c ポンプの回転ディスクに従って、光が均一であるかどうかを確認します。 ディスクが硬い、または動かない場合は、アセンブリのサイズが間違っていないか、取り付けが適切であるかどうかを確認する必要があります。
2、インストールとシャットダウン
a 開始する前に、シールチャンバーを液体で満たした状態にしてください。 固化した媒体を搬送するには、シールチャンバーを蒸気で加熱して媒体を溶かす必要があります。 急な始動によるソフトリングの破損を防ぐため、始動前にコイル状に巻いてください。
b ポンプをメカニカルシールの油封システムの外で使用する場合は、最初に油封システムを起動してください。 停止後は最後に油封装置を停止してください。
c オイルシールキャビティおよびエンドシールの冷却水は、ホットオイルポンプの停止直後に停止することはできません。シール部品の損傷を避けるため、エンドシールの油温が 80 度以下になったときにのみ冷却水を停止する必要があります。
3、ランニング
a ポンプ始動後、わずかな漏れがある場合は、一定期間観察する必要があります。 4 時間連続運転しても漏れが減少しない場合は、ポンプを停止して検査する必要があります。
b ポンプの作動圧力は滑らかで、圧力変動は 1kg/cm2 以下である必要があります。
c ポンプの運転中は、シール面の乾燥摩擦やシールの損傷を防ぐために、ポンピング現象の発生を避ける必要があります。
メカニカル シール自体は、設計、加工、組み立ての品質に高い要件が求められる精密部品です。 メカニカル シールを使用する場合は、メカニカル シールがポンプのさまざまな技術的要件、媒体の使用要件、および適切な潤滑条件に適しているように、さまざまな要因のメカニカル シールの使用を分析する必要があります。シールは長期間にわたって確実に作動します。
