機械用ポンプにおけるメカニカルシールの修理

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機械用ポンプにおけるメカニカルシールの修理　要点：ポンプ用のメカニカルシールには多種多様な種類や型式があるが、漏れの発生箇所は主に5つある。(1)シャフトハウジングとシャフト間のシール、(2)ローティングリングとシャフトハウジング間のシール、(3)ローティングリングとステーショナリーリング間のシール、(4)ステーショナリーリングとステーショナリーリングベース間のシール、(5)シールエンドキャップとポンプ本体間のシール。 機械用ポンプにおけるメカニカルシールの修理　ポンプ用メカニカルシールには多種多様なタイプやモデルがあるが、漏れの発生箇所は主に5つある：(1)シャフトハウジングとシャフト間のシール；(2)動環とシャフトハウジング間のシール；(3)動環と静環間のシール；(4)静環同士および静環ベース間のシール；(5)シールエンドキャップとポンプ本体間のシール。一般的に、シールキャップが外側に突き出ている軸間や、シールエンドキャップとポンプ本体との間の漏れは、比較的容易に発見し解決することができます。しかし、細かく観察する必要があります。特に、作業媒体が液化ガスや高圧・有毒有害なガスの場合は、対処がより困難になります。残りの漏れは直感的には識別や判断が難しく、長期的な管理やメンテナンスの実践を基盤として、漏れの症状を観察・分析・検討することで、正しい結論を導き出す必要がある。 1、据え付け時の静的試験で漏れが発生した。機械シールの取り付けと調整が終わったら、通常は静的試験を行い、漏れ量を確認します。漏れ量が少ない場合は、主に動環または静環のシールリングに問題があることが多い。漏れ量が多い場合は、動環と静環の摩擦対間に問題があることを示している。 まず漏れ量を観察し、漏れている部位を判断した上で、手動でタービンを回して状況を確認します。もし漏れ量に明らかな変化がなければ、静止環および動環のシールリングに問題があると考えられます。一方、タービンを回す際に漏れ量に明らかな変化がある場合は、動環と静止環の摩擦部分に問題があると判断できます。また、漏れた流体が軸方向に噴出する場合は、動環のシールリングに問題がある可能性が高く、流体が周囲に噴出したり、水冷用の穴から漏れ出したりする場合は、静止環のシールリングが故障していることが多いです。 その他、漏れ経路も同時に存在することがあるが、一般的には主従の区別があり、注意深く観察し、構造をよく理解していれば、必ず正しく判断できる。 2、機械ポンプの試運転時に発生する漏れ。ポンプ用メカニカルシールは、静止試験の後、運転時に高速回転によって生じる遠心力により、媒体の漏れが抑制される。したがって、試運転時の機械シールの漏れは、軸間やエンドキャップのシール不良を除外すれば、基本的には動環と静環の摩擦対が損傷したことが原因である。摩擦対のシールが機能しなくなる主な要因は以下の通りです：(1)運転中に真空状態や気蚀、過剰な圧力といった異常が発生し、大きな軸方向の力が生じて動環と静環の接触面が分離してしまうこと；(2)メカニカルシールの取り付け時に圧縮量が過大になり、摩擦対の端面が著しく摩耗したり傷ついたりすること；(3)動環のシールリングが過度に締め付けられており、スプリングでは動環の軸方向の浮き量を調整できないこと；(4)静環のシールリングが緩すぎて、動環が軸方向に動くと静環がその座から外れてしまうこと；(5)作業媒体中に粒子状の物質が含まれており、それが運転中に摩擦対内に入り込んで動環や静環のシール端面を損傷させること；(6)設計や選定に誤りがあり、シール端面の圧力が低すぎるか、シール材質の収縮率が大きすぎることなどです。上記の現象は試運転時に頻繁に発生し、場合によってはスタティックリングベースなどを適切に調整することで解消できるが、ほとんどの場合は再分解・組み立てを行い、機械的シールを交換する必要がある。 3、機械ポンプが正常に運転中に突然漏れが発生する。遠心ポンプが運転中に突然少量漏れるのは、正常な摩耗や使用寿命に達したための場合もあるが、ほとんどは運転条件の大きな変化や不適切な操作・保守が原因である。(1) 真空状態、エアエロージョン、または長時間の圧力保持により、機械的シールが破壊される。(2) ポンプの実際の吐出量が少なく、大量の媒体がポンプ内で循環し、熱が蓄積して媒体が気化するため、機械的シールが機能しなくなる。(3) 返流量が多すぎると、吸込み管側の容器（タワー、タンク、槽、池）の底にある沈殿物が浮き上がり、機械的シールが損傷する。(4) 長期間停止した後に再起動する際に手動で軸を回さないと、摩擦部品がくっついてシール面が破壊される。(5) 媒体中に腐食性、重合性、ゲル化性の物質が増える。(6) 環境温度が急激に変化する。(7) 設定条件が頻繁に変わったり調整されたりする。(8) 突然の停電や故障による停止など。遠心ポンプは通常の運転中に突然漏れが発生することがあり、迅速に発見できなければ大きな事故や損失を招くことが多いため、十分注意し、効果的な対策を講じる必要がある。 4、スプリングの圧縮量が大きいほど、シール効果は高くなる。実際にはそうではなく、ばねの圧縮量が過大になると、摩擦部品が急激に摩耗し、瞬時に焼損することがある。また、過度な圧縮によってばねが動環端面を調整する機能を失い、結果として機械的シールが機能しなくなる。 5、動環シールリングは締め付けが強いほど良い。実際、動環シールリングを過度に締め付けるのは害があり、利点はない。一つ目は、シールリングとシャフトスリーブ間の摩耗が激しくなり、早期に漏れが発生すること。二つ目は、動環の軸方向への調整や移動の抵抗が増大し、運転条件が頻繁に変化する際に適時に調整できないこと。三つ目は、バネが過度に疲労して破損しやすくなること。四つ目は、動環のシールリングが変形し、シール性能に影響を与えることである。 6、スタティックリングのシールリングは、締め付けがきついほど良い。静止リングのシール環は基本的に静止状態にあり、ややきつめにするとシール効果が良くなりますが、あまりきつすぎるのも良くありません。一つ目は、静環の密封部が過度に変形し、密封性能に影響を与えることです。二つ目は、静環の材質はほとんどが黒鉛であり、一般的にもろいため、過度な力が加わると容易に破損してしまうことです。三つ目は、取り付けや取り外しが困難で、静環の密封リングが簡単に損傷してしまうことです。 7、インペラロックナットは締め付けるほど良い。機械シールの漏れの中で、シャフトスリーブと軸の間の漏れ（軸間漏れ）は比較的よく見られます。 一般的に、軸間漏れとはインペラのロックナットがしっかり締まっていないことだと考えられていますが、実際には軸間漏れを引き起こす要因は多くあります。例えば、軸間パッドの劣化、ずれ、軸間内にある不純物、軸とシールリングの接合部に生じる大きな形状・位置の誤差、接触面の損傷、軸上の各部品間にできる隙間、軸端のねじ山が長すぎることなどが、軸間漏れの原因となります。ナットを過度に締め付けると、軸間パッキンが早期に劣化してしまうだけです。逆に、ナットを適度に締めることで、軸間パッキンは常に一定の圧縮弾性を保つことができます。運転中にはナットが自動的に適切なタイミングで締め付けられ、軸間は常に良好なシール状態を維持できるのです。 8、新しいものは古いものより良い。比較すると、新しい機械シールの方が古いものよりも効果的ですが、新しい機械シールの品質や素材の選択が適切でない場合、組み合わせ寸法の誤差が大きくなり、シール性能に影響を与えます。また、凝集性や浸透性のある媒体の中では、スタティックリングに過度な摩耗がない限り、交換しない方が良いです。スタティックリングがスタティックリングベース内で長時間静止した状態にあるため、ポリマーと不純物が一体化して沈着し、優れたシール効果を発揮する。 9、修理する方が、修理しないよりましです。機械シールから漏れが発生すると、すぐに分解修理しようとしますが、実際には機械シール自体が損傷していない場合もあり、運転条件を調整したり、機械シールを適切に調整するだけで漏れを解消できることがあります。 ポンプ用機械シールの取り付けと使用 ポンプ用機械シールの取り付けと使用 機械シールは、さまざまなタイプのポンプで広く使用されています。機械シールは高精度なシール装置であり、取り付けや使用条件に一定の要求があります。 1、機械シールの取り付けおよび使用に関する一般的な原則 （1）装置の状況を把握し、装置の回転軸の回転速度や軸径を知ること；機器の製造精度やシールキャビティのサイズ、機器自体の使用寿命、そして生産工程におけるその役割など、総合的かつバランスよく考慮する必要がある。 （2）媒体圧力を推定する。ポンプのシール室の圧力は、一般的にポンプの出口圧力ではなく、出口圧力よりも低い値となります。 （3）シール媒体の状況を確認する。封止媒体の状態、すなわち気体か液体か、媒体に粒子が含まれているか、および粒子の状態を把握する必要があります；媒体の特性や温度を把握し、適切な機種選定および必要な冷却、洗浄、潤滑対策を講じる。 2、機械シールの取り付けおよび使用に関する技術要件 （1）機械シールを取り付ける軸またはシャフトハウジングの半径方向の振れ許容差：Ф10～50mmは0.04mm、Ф50～120mm以上は0.06mm。軸または軸受けの表面粗さは技術要求に適合し、外径寸法の許容差はh6でなければならない。 （2）駆動軸の軸方向の遊び量は0.2mmを超えない。 （3）シールキャビティの端面と軸表面との振れ公差：軸またはシャフトハウジングの外径端面の振れ公差は、Ф10～50mmの場合は0.04mm、Ф50～120mmを超える場合は0.06mm。
（4）軸またはシャフトハウジングの端面、およびシールキャビティの端面には、面取りが必要である。軸径がΦ30mm以下の場合は3×10°、軸径がΦ30mmを超える場合は4×10°です。 （5）輸送媒体の温度が高すぎる、低すぎる、または不純物粒子や可燃性・爆発性・毒性のある物質を含んでいる場合は、適切な封止、洗浄、冷却、フィルタリングなどの措置を講じるべきである。 （6）スプリング駆動式の機械シールの場合、スプリングのねじれ方には注意が必要であり、つまり軸の回転方向に応じてスプリングがますます締まるようにしなければならない。そうでないとシールが機能しなくなる。スプリングのねじれ方の選定は、以下の方法で決定される。静止環から動環側を見たとき、軸が時計回りに回転する場合は右ねじりのスプリングを、逆の場合は左ねじりのスプリングを使用する。 3、機械シールの取り付け方法 機械シール部品は、製造精度や取り付け精度の両方において非常に厳しい要求が課せられている。不適切に取り付けると、シールの寿命や性能に影響を及ぼし、深刻な場合にはシールが急速に機能しなくなることもある。 （1）取り付け前の準備作業および取り付け時の注意事項 ①取り付ける機械シールの型番や規格が正しいかを確認し、部品が欠けていないかをチェックする。 ②機械シールの各部品が損傷していないかを確認し、特に動環と静環のシール端面に傷がないかをチェックします。損傷が見つかった場合は、修理するか、新しい部品に交換する必要があります。各シール部品はガソリンまたは灯油できれいに洗浄し、部品の表面にほこりや異物が残らないようにしなければなりません。 ③軸または軸受けの表面、およびシール室の内壁やシールエンドキャップの内表面に、バリや溝などがないか。バリや溝が見られた場合は平滑化・研磨し、ガソリンまたは灯油で洗浄して清潔に保つこと。表面にほこりや異物が付着していてはならない。 ④動環と静環の表面は、汚れた布や綿ガーゼで拭かないでください。清潔で柔らかいガーゼや脱脂綿などを使って拭くべきです。 ⑤組み立て作業中は清潔を保ち、動環および静環のシール面が傷ついたり破損したりしないようにしなければならない。さらにスムーズに挿入するため、起動時に干渉摩擦が生じないよう、軸または軸受けの表面、および圧縮キャップとシールリングの接触面には機油を塗布するべきである。 （2）組み立て順序 ①機械シールの静止部品の組み立て：a.回転防止ピンをシールエンドキャップの対応する穴に挿入する；b. 静環シールリングを静環に装着し、静環をシールエンドキャップ内に挿入する際は、回転防止ピンが静環の凹み部に入るように注意する。プレスキャップを取り付ける際は、スタティックリングがシャフトに触れないように注意してください。ボルトは数回に分けて均等に締め付けるべきです。 ②機械シールの回転部品の組み立て：機械シールの回転部品を順番に一つずつ軸に取り付けます。シールリングがある場合は、外部でメカニカルシールの回転部品を順にシールリングに組み付け、その後、メカニカルシールの回転部品が取り付けられたシールリングを軸に装着します。 ③エンドキャップはシール体に取り付けられ、ネジで均等に締め付けられます。 ④回転試運転がスムーズに行えるかどうかを確認し、回せない、または力を要する場合は、組立寸法が正しいかをチェックする必要があります。 4、機械シールの運転時のトラブル対処 （1）始動時から漏れる ①組み立て品質が技術仕様を満たしているか、ばねの圧縮量が規定通りかを確認する。 ②動環と静環のシール端面が損傷していないかを確認してください。 ③シール端面が正しい位置にあるかを確認してください。 （2）運転中に漏れ量が急に増えた場合は、停止して点検を行うべきである。①動環および静環のシール端面の摩耗状況や表面品質の変化を確認し、損傷している場合は修理するか新しい部品に交換する必要がある。 ②動環および静環の補助シールリングの取り付け位置が正しいか（例えばV型リングのリップは圧力側を向くべき）、損傷がないかを確認します。取り付けが誤っている場合は再取り付けし、破損している場合は部品を交換する必要がある。 ③シールチャンバー内に固体の不純物が混入していないか、駆動ベース内に不純物が充満して動環の軸方向の浮動やスプリングの補償に影響を与えていないかを確認する。 ④締め付けネジが緩んでいないか、機械シールの正常な動作に影響を与えていないかを確認してください。 ⑤固定エンドキャップのネジが緩んで、シールエンドキャップがずれていないかを確認してください。 ⑥ポンプの軸方向のずれと半径方向の振動が、使用上の技術要件を超えていないかを確認する。 ⑦軸受を取り付ける場合は、軸受と軸との間のシールが損傷していないか、位置が正しいかを確認してください。 ⑧シールボディ内でシール液が循環しているか、また機械シールが乾燥摩擦状態にあるかを確認する。