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遠心ポンプシールの基礎
遠心ポンプ遠心ポンプは、石油・ガス、化学処理、水処理、発電など、様々な産業で流体を効率的に輸送するために広く使用されています。遠心ポンプの重要な部品の一つはシーリングシステムです。シーリングシステムは、ポンプで汲み上げた流体の漏れを防ぎ、ポンプの安全かつ効率的な運転を確保します。様々なタイプのシーリングシステムの中でも、ダブルメカニカルシールは、漏れ防止が最優先される用途で一般的に採用されています。しかし、高温はダブルシールシステムの健全性に重大な問題をもたらし、危険な圧力上昇や壊滅的な故障につながる可能性があります。
遠心ポンプシールの基礎
メカニカルシールは、遠心ポンプで使用される最も一般的なシールシステムです。メカニカルシールは、固定シール面と回転シール面という2つの主要部品で構成され、これらが押し付けられることで密閉性を高めます。シール面は通常、カーボン、セラミック、炭化ケイ素などの耐久性の高い材料で作られており、ポンプ内の過酷な環境にも耐えることができます。シールの主な目的は、ポンプケーシングからポンプ流体が漏れるのを防ぐと同時に、システムへの汚染物質の侵入を防ぐことです。
シングルメカニカルシールシステムでは、1組のシール面が流体を封じ込めるために使用されます。しかし、危険流体、毒性流体、または高圧流体を扱うアプリケーションでは、ダブルメカニカルシールシステムがしばしば採用されます。ダブルシールは、2組のシール面をタンデムまたは背中合わせに配置し、その間にバリア流体を介在させた構造です。この設計により、漏れに対する保護層がさらに強化され、シールシステムの信頼性が向上します。
ダブルシールシステムとその利点
ダブルメカニカルシールは、漏れ防止が極めて重要な用途において特に有利です。2組のシール面の間にあるバリア流体が緩衝材として機能し、ポンプで汲み上げられた流体が周囲環境へ漏れるのを防ぎます。さらに、バリア流体はシール面の潤滑と冷却にも役立ち、摩耗を軽減し、シールの寿命を延ばします。ダブルシールは、高圧、高温、腐食性流体、または環境的に危険な流体を扱う用途で広く使用されています。
ダブルシール構成には主に 2 つのタイプがあります。
タンデムシールこの構成では、一次シールがポンプ流体に面し、二次シールは一次シールが故障した場合のバックアップとして機能します。バリア流体は通常、ポンプ流体よりも低い圧力に維持され、漏れがポンプに向かって流れるようにします。
背中合わせのシールこの配置では、2組のシール面が反対方向を向いており、バリア流体の圧力はポンプ流体よりも高く維持されます。この構成は、揮発性流体や危険な流体を扱う用途でよく使用されます。
高温が二重シールシステムに与える影響
ダブルシールシステムは大きな利点を提供しますが、高温による問題から逃れられるわけではありません。高温は、ポンプ流体、動作環境、シール面間の摩擦など、様々な原因で発生する可能性があります。温度が上昇すると、シールシステムの完全性を損なういくつかの問題が発生する可能性があります。
熱膨張:高温はシール面やその他の部品の材料を膨張させます。熱膨張が均一でない場合、シール面の位置ずれが生じ、漏れの増加やシール不良につながる可能性があります。
バリア液内の圧力の上昇：ダブルシールシステムでは、シールの完全性を維持するためにバリア流体が不可欠です。しかし、高温によってバリア流体が膨張し、シールチャンバー内の圧力が危険なレベルまで上昇する可能性があります。圧力がシールシステムの設計限界を超えると、シールが破損し、漏れやポンプの壊滅的な損傷につながる可能性があります。
シール材の劣化：高温に長時間さらされると、シール面に使用されている材料が劣化する可能性があります。例えば、Oリングやガスケットに使用されているエラストマーは硬化したり割れたりする可能性があり、カーボンやセラミック製のシール面は脆くなる可能性があります。こうした劣化により、シールの密閉性が低下し、漏れにつながる可能性があります。
バリア液の蒸発：極端なケースでは、高温によりバリア流体が蒸発し、シールチャンバー内にガスポケットが形成される可能性があります。これらのガスポケットはシール面の潤滑と冷却を阻害し、摩擦や摩耗の増加、そして最終的にはシールの破損につながる可能性があります。
高温リスクの軽減
高温による二重シールシステムの悪影響を防ぐために、いくつかの対策を講じることができます。
適切な材料の選択:高温に耐えられるシール材の選択は非常に重要です。例えば、Oリングにはフルオロカーボンやパーフルオロエラストマー（FFKM）などの高温エラストマーが、シール面には先進セラミックスやシリコンカーバイドが使用できます。
残高比率を確認する：一次シールに高い分離液圧がかけられるように設計されたシールを選択します。
冷却システム:熱交換器や冷却ジャケットなどの冷却システムを設置すると、熱を放散し、バリア液の温度を安全な範囲内に維持するのに役立ちます。
プレッシャー管理:危険な圧力上昇を防ぐためには、バリア液の圧力を監視・制御することが不可欠です。バリア液を最適な圧力に保つために、圧力リリーフ弁や圧力制御システムを設置することができます。
定期メンテナンス:シールシステムの定期的な点検とメンテナンスは、故障につながる前に問題を特定し、対処するのに役立ちます。これには、シール材の摩耗、ずれ、劣化の兆候のチェックが含まれます。
結論
TKFLO遠心ポンプシール、特にダブルメカニカルシールは、要求の厳しい用途においてポンプの安全かつ効率的な運転を確保する上で重要な役割を果たします。しかしながら、高温はダブルシールシステムの健全性に重大なリスクをもたらし、圧力上昇、材料劣化、そしてシール破損につながる可能性があります。遠心ポンプシールの基礎を理解し、高温の影響を軽減するための適切な対策を講じることで、ポンプシステムの信頼性と寿命を向上させることができます。適切な材料選定、冷却システム、圧力管理、そして定期的なメンテナンスは、ダブルシールシステムにおける高温の課題に対処するための堅牢な戦略に不可欠な要素です。
投稿日時: 2025年3月17日