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Mar 21, 2023

回転シャフトシールに関する 13 のよくある質問

Le tenute per alberi rotanti sono utilizzate in quasi ogni aspetto della vita quotidiana.

回転シャフト シールは、家庭用電化製品、自動車、トラックなどの日常生活のほぼあらゆる面、およびさまざまな業界で使用されています。 汎用製品として扱われることが多いですが、障害が発生すると、コストのかかるダウンタイムや生産性の損失が発生する可能性があります。 数え切れないほどのアプリケーションで使用されているにもかかわらず、多くの人がその使用方法についてまだ基本的な疑問を持っています。 よくある質問をいくつか紹介します。

カバー プレートは、オイル シールをハウジングのボアに配置した後に取り付けられる金属 (またはその他の硬質材料) です。 カバープレートはオイルシールの裏側を押し、ハウジング内に圧縮します。 全ゴム製スプリット シールにはカバー プレートが必要です。このスタイルにはシールを保持するための外側補強材がないため、可能な限り最高のシール機能を確保するにはハウジング内で圧縮する必要があります。

単一のリップシールは一方向性であり、一方向のみをシールします。 プライマリ シール リップは、常にシールする必要がある媒体に面するか、その方向を向いている必要があります。 密封される媒体は通常、グリースまたはオイル潤滑ですが、タンク内に保持する必要がある化学媒体の場合もあります。 シールが排除装置として機能し、汚染を防ぐ場合、シールは汚れやほこり、または化学洗浄液などの汚染物質に面するようにする必要があります。 場合によっては、ベアリング システムやシールされる媒体から汚れや汚染物を遠ざけるために、シールには二次リップまたは二重の対向リップが付いていることがあります。

良好なシール性能を得るには、適切な材料の選択が不可欠です。 エラストマーの選択を決定する要因の 1 つは、塗布温度です。 穏やかな動作条件で多くのシーリング用途に使用される一般的なゴムはニトリル (NBR) で、一般に 200 F (連続) までの使用が定格されています。 ニトリルは低コストで優れた耐摩耗性を備えていますが、高温で使用すると硬化したり亀裂が入ったりします。 200 F を超える温度では、カルボキシル化ニトリルまたは水素化ニトリル (HNBR) を選択する人もいますが、これらは一般に 300 F (連続) までの使用に定格されています。 高温で使用される別のタイプのエラストマーはフルオロエラストマー (FKM) で、最大 400 F (連続) での使用が定格されています。 ただし、より高い温度性能と引き換えに、これらの材料のコストは標準のニトリルよりも高くなります。

温度に関する考慮事項とは別に、一部のアプリケーションには化学媒体が含まれており、その場合、フルオロエラストマー (FKM) や、多くの化学物質を通さない可能性があるポリテトラフルオロエチレン (PTFE) など、より適合性の高い材料が必要になる場合があります。 PTFE リップの材質はエラストマーよりもプラスチックに近いため、用途については異なる考慮事項があることに注意することが重要です。

食品および飲料業界では、多くの場合、FDA 準拠のシールが必要です。 これは、リップとケースの素材が FDA の衛生基準を満たさなければならないことを意味します。 FDA 準拠の入手可能なリップ材料には、FDA シリコーン、FDA バイトン、一部の PTFE 配合物などがあります。 シールに金属ケースが付いている場合、FDA 準拠では 316SS の使用が必要です。 さらに、食品および飲料用途の機器の多くは、使用時に洗浄または蒸しが必要です。 シールは、洗浄用の化学物質やこれらのプロセスに伴う高温に耐える必要があります。

用途によっては、化学媒体にさらされる一部の用途では、最も広範囲の化学薬品に適合する PTFE リップ シールが必要になる場合があります。 さらに、一部の PTFE リップ シール設計は、標準のエラストマー シールでは不可能な高圧や空運転条件に耐えることができます。 PTFE シールは金属ケース付きと金属ケースなしの両方があり、従来のオイル シールと同じ溝に取り付けることができます。

一般に、金属ケースを備えたシールは、OD 干渉、つまりハウジング内に残る能力が最も高くなります。 この非常にきついフィット感の代償として、金属製のケース シールを取り付けるとハウジングが損傷する可能性があります。 一部のユーザーは、取り付けプロセス中にハウジングに傷を付けたり損傷したりしないため、ゴム製の OD シールを好みます。 ゴム製の OD シールに変更すると、金属ケースのシールによって引き起こされた以前のハウジングの損傷を静的にシールする効果も向上する可能性があります。 もう 1 つの考慮事項は、標準的なスチール製の金属ケースは時間の経過とともに酸化したり錆びたりする可能性があることです。 これは、全ゴム製または金属でカプセル化されたゴム製の OD シールでは心配ありません。

故障したオイルシールを交換する場合、使用済みシールの測定は誤差を生じますので行わないでください。 メーカーが異なると、使用する設計の干渉も異なるため、使用済みまたは磨耗したオイル シールは、取り外しの際に損傷を受けることがよくあります。 オイルシールはメーカーがユーザーの機器に合わせて設計するため、ユーザーは機器の軸径、ボア径、ボア深さをシールメーカーに伝えるだけで済みます。 また、オイルシールによっては機器に必要な寸法が表示されているものもありますので、シールの刻印も確認してください。

ほとんどの状況では、ユーザーはオイル シールを測定する必要はありません。 シールのサイズを正しく設定するには、ユーザーは装置のシャフト直径、ボア直径、ボア深さを知るだけで済みます。

ただし、ユーザーがシールの製造サイズを確認したい場合は、シールを測定する必要がある場合があります。 オイルシールの最も重要な寸法は、内径 (ID)、外径 (OD)、幅 (高さ) です。 シールの ID は、リップを伸ばしたり変更したりせずに測定するのは難しいため、直接測定されません。 シールの外径は、pi テープと呼ばれる特別な器具を使用することで最も正確に測定できます。 パイテープは、キャリパーでは考慮できないシールの真円でない状態を考慮できます。 シールの幅 (または高さ) は、直径全体の周囲をいくつか測定し、キャリパーを使用して最もよく測定できます。

シールがシャフトとボアの直径に正しく適合している限り、シール幅が異なってもシール上の利点はありません。 シールの幅が実際の穴の深さよりも大きい場合、潜在的な唯一の問題は周囲の機器との干渉である可能性があります。 逆に、シールの幅が実際の穴の深さよりも小さい場合、シールがリテーナまたはカバー プレートによって圧縮される全ゴム スタイルでない限り、通常は問題になりません。 この場合のベストプラクティスは、ガスケットスペーサーでボアハウジング内の余分なスペースを取り、カバープレートによるシールの正しい圧縮を確保することです。

スプリングはシール周囲に負荷を与え、シールリップをシャフト表面に対してしっかりと保ちます。 一部のシール設計では、シャフトの周囲のあらゆる場所に圧力を加えるガーター スプリング設計が使用されています。 他のシール スタイルはフィンガー スプリング設計を採用しており、必要な領域でのみ独立したフィンガー アクションを提供します。 ガーター スプリングは通常、シール リップから切り離された成形溝内にあるため、スプリング ダンピングが発生する可能性があります。 たとえば、取り付け中にスプリングが外れる場合、起動時にスプリングが機器内に入り込み、高価なベアリングやその他の機器に深刻な損傷を引き起こす可能性があります。 ただし、フィンガー スプリングの設計は通常、シールにモールド成形されるか、シールに機械的に接続されるため、スプリングが脱落したり機器に損傷を与えたりすることはありません。

動作条件は不明であり、大きく異なるため、現場の機器でシールの寿命を判断することは困難です。 さらに、アプリケーションは通常理想的ではありません (クリーンなラボタイプの環境、完全に潤滑、低速、周囲温度、圧力なし、位置ずれや振れなし、化学物質や固体への曝露なし、適切なサイズのコンポーネントなどとして定義されます)。実際には、これらの要因によってシールの寿命が大きく変化します。

シャフトに溝が生じる場合、これは通常、シャフトの硬度および/または仕上げが業界推奨の最低 30 ロックウェル C および 10 ～ 20 マイクロインチ Ra を満たしていないことが原因です。 ただし、適用時に汚れや汚染がある場合、リップ材料自体がシャフトの溝加工を引き起こすことはありません。 柔らかすぎると、シャフトのリップや溝の下に粒子が付着する可能性があります。 シャフトの溝に新しいオイル シールを取り付けると漏れが発生する可能性があるため、お勧めできません。 シャフトの溝をシャフト スリーブで覆うか、新しいシール リップをオフセットして溝や傷のない表面に接触させます。

スプリットシールにガータースプリングが必要な場合は、通常、2 つのスプリットエンドを一緒に引っ張るフックまたはネジの取り付けが行われます。 他の一部の分割シール設計では、フィンガー スプリングを使用し、シールの外径と機械加工されたボア ハウジングの間の干渉 (または圧入) によってしっかりと保持します。 いずれの場合も、リップの位置を正しく調整するのは難しいため、シールの分割端を再び接着することは一般的に推奨されません。 また、接着剤とリップエラストマーの化学的適合性についてもテストが必要です。

Karyn Stratton は、Garlock のシニア アプリケーション エンジニアです。 詳細については、garlock.com をご覧ください。