1.はじめに
ポンプや回転機器において、シールは流体の漏れを防ぎ、圧力を維持し、システムコンポーネントを摩耗から守るという重要な役割を果たしています。きれいな水、危険な化学薬品、研磨スラリーなど、どのようなものを輸送する場合でも、シールは重要な役割を果たします、 シールタイプの選択は、作業効率、安全性、コストに直接影響する。.
工業用途では、次の2つが最も一般的なシーリング・ソリューションです。 メカニカルシール そして ソフトパッキンシール (グランドパッキンとも呼ばれる）。それぞれに長所と短所があり、選択プロセスは単なる価格の問題ではありません。
この記事では、両タイプの作動原理、長所、短所、そしてコストやメンテナンスに関する注意点を説明し、用途に合ったシールを選ぶ際の参考にしたいと思います。
2.基本を理解する
2.1 メカニカルシールとは？
メカニカル・シールは以下の部品で構成されている。 2つの超平坦面-1つは静止しており、もう1つは回転している。一方の面は通常ポンプハウジングに取り付けられ、他方の面は回転シャフトに固定されています。面間の薄い潤滑膜が過度の摩耗を防ぎ、漏れをほとんど目立たなくします。
どこで使われているか
石油化学プラント
発電
製薬および食品加工産業
漏れを最小限に抑え、環境規制を遵守する必要がある用途
主な特徴
目に見える漏れはほぼゼロ
精密な設置を必要とする複雑な設計
清潔な、またはよく洗浄されたサービスにおいて最も効果的
2.2 ソフトパッキンシール（グランドパッキン）とは？
ソフトパッキンシール 編組リング-グラファイト、PTFE、アラミドなどのパッキンをシャフト周りのスタッフィングボックスに圧縮します。グランドフォロワーを締め付けると、パッキンがシャフトスリーブに対して圧縮され、シールバリアが形成されます。
どこで使われているか
一般水道事業
鉱業およびスラリーポンプ
マリンアプリケーション
古い、または低速の回転機器
主な特徴
潤滑と冷却のため、漏れを制御できる
シンプルで頑丈なデザイン
メカニカルシールよりもシャフトの動きに強い
3.メカニカルシールの利点と欠点
3.1 利点
最小限の漏れ： 環境適合性に優れ、有害流体に適しています。
エネルギー損失の低減： パッキンシールに比べて摩擦が少なく、効率が向上します。
メンテナンス間隔の延長： クリーンなサービスでは、何年も交換せずに使用できる。
標準化： デザインは多くの場合、次のようなものに準拠している。 API 682 そして ISO 21049 性能と信頼性の基準
メカニカルシールは、ダウンタイムにコストがかかり、環境制御が重要な場合によく使用されます。
3.2 デメリット
高いイニシャルコスト： パッキン・シールの数倍の値段になることもある。
コンディションに敏感： ドライ運転、ミスアライメント、汚れた液体は、早期故障の原因となります。
複雑さ： 熟練した取り付け技術と専用の修理工具が必要。
4.ソフトパッキンシールの利点と欠点
4.1 利点
購入コストが安い： 手頃な価格で広く入手できる。
簡単な取り付け： 専用工具なしで交換可能。
ミスアライメントの許容範囲： シャフトのたわみと振動をよりよく処理する。
汎用性がある： 研磨流体やスラリーアプリケーションに対応。
4.2 デメリット
継続的なリークが必要： 漏れは潤滑のために必要であり、製品ロスにつながる可能性がある。
より高いエネルギー使用： シャフトとの摩擦が大きくなると、エネルギー消費が増える。
頻繁なメンテナンス： パッキンは定期的な調整と、より頻繁な交換が必要だ。
5.コストとメンテナンス
| ファクター | メカニカルシール | ソフトパッキングシール |
|---|---|---|
| 初期費用 | 高い | 低い |
| エネルギー効率 | 高い | 中～低 |
| リークコントロール | 素晴らしい | 限定 |
| メンテナンス頻度 | 低い | 高い |
| 耐用年数 | ロング（クリーンサービス中） | ショートからミディアム |
| 必要なスキル | 高い | 低い |
ケース例：
浄水ポンプステーションでは、ソフトパッキンシールからメカニカルシールに切り替えたことで、メンテナンスのダウンタイムが70%短縮され、人件費と交換費用が年間$15,000円以上節約されました。しかし、採掘現場でのスラリーアプリケーションでは、流体の研磨性によりメカニカルシールが急速に摩耗してしまうため、パッキンシールの方が費用対効果が高いことが判明しました。
6.用途に合ったシールの選択
メカニカル・シールとパッキン・シールのどちらを選ぶかを決める際には、以下の点を考慮する必要がある：
液体タイプ： 危険な流体や揮発性の流体には通常メカニカルシールが必要で、研磨性のスラリーにはパッキンが適していることが多い。
環境コンプライアンス： 規制が厳しくなればメカニカルシールが有利になる。
メンテナンス能力： 熟練労働者が限られている場合は、パッキン・シールの方が管理しやすいかもしれない。
総所有コスト： 購入価格だけでなく、エネルギー使用量、ダウンタイム、環境への影響を考慮する。
業界の動向
メカニカルシールは石油化学、製薬、高価値製造業で主流となっている。
パッキン・シールは、水道事業、鉱業、古い施設では依然として一般的である。
7.結論
メカニカルシールもソフトパッキンシールも、工業的な作業には適している。 メカニカルシール は、優れたリーク制御、エネルギー効率、長期信頼性を備えており、厳しい環境要件が求められる重要な用途に最適です。 パッキングシール一方、コスト効率、ミスアライメントへの耐性、研磨や汚れの多いサービスへの適性に優れている。
最適な選択は、使用条件、利用可能なメンテナンス技術、および以下のバランスによって決まります。 初期費用と総事業費.
8.参考文献
API 682:ポンプ-渦巻きポンプおよび回転ポンプ用軸封システム
ISO 21049:回転機器用ポンプシャフトシールシステム
EPA LDAR（漏水検知・修理）ガイドライン
メーカーのテクニカルガイドJohn Crane、EagleBurgmann、Flowserve
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