回転シール部品

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回転シール部品 一、 回転軸リップシール（オイルシール） 回転軸リップシールは、通称オイルシールと呼ばれます。それは回転軸と静止部品の間に取り付けられ、潤滑油の漏れを防ぎ、外部のほこりや異物が機器内部に侵入するのを防ぐための動的シール要素です。 通常のオイルシールの使用圧力は0.5MPa未満で、耐圧オイルシールの作動圧力は1～1.2MPaに達する。 オイルシールの動作温度範囲は、ニトリルゴム製の場合が-40～+120℃、フッ素ゴム製の場合が-25～+200℃、アクリレートゴム製の場合が-20～+150℃です。オイルシールの作業線速度は一般的に15m/s未満です。 オイルシールの分類　軸の回転線速度の高低によって、低速オイルシール（6m/s未満）と高速オイルシール（6m/s以上）に分けられます。また、オイルシールが耐えられる圧力の高低によっては、常圧型オイルシールと耐圧型オイルシールに分けられます。 オイルシールの構造と密封原理によって分類すると、標準型オイルシールと動力リターン型オイルシールに分けられる。 オイルシールを構成する部品の材質によって分類すると、スケルトン付きオイルシールとスケルトンなしオイルシールに分けられる；スプリング式オイルシールとスプリングレス式オイルシールがあります。 通常、オイルシールに求められる要件は、1）構造がシンプルで、製造や取り付け・取り外しが容易であることです； 2） 取り付けキャビネットのサイズがコンパクトで、加工が容易； 3） 密封性に優れ、長時間にわたって密封状態を維持できる； 4） 軸に対する振れや偏心に対する適応性が高い。 1. 密封原理　回転軸上におけるオイルシールの取り付け状況は、下図の通りです。自由状態では、オイルシールの内径は軸径よりも小さく、一定の圧入量があります。このように、オイルが軸に封入されると、スプリングがなくても軸にはある程度の半径方向の力が作用する。シールの信頼性を確保するため、オイルシールのリップの上方にスプリングを取り付けています。 ばねの軸への締め付け力によって、回転中の軸が振動や跳ね上がりによって生じる隙間を埋め、オイルシールのリップが常に軸の表面に密着し続けるようにする。 オイルシールの密封性能を維持する鍵は、リップと軸表面の間にある油膜です。したがって、オイルシールの密封原理は、スライドベアリングの潤滑理論に基づいている。 軸が回転する動的な過程において、油膜の厚さも絶えず変化し、その変動量は一般的に20％～50％程度である。油膜の厚さが変化する原因は、油膜を維持する表面張力が絶えず変動しているためです。一方、油膜の表面張力は、粘度や運動速度などの要因に関連している。 一般的に、オイルフィルムが剥がれると、漏れやすくなると考えられている；油膜が薄すぎると、乾燥摩擦が生じます。 最も理想的な状況は、「臨界油膜厚さ」を維持し、つまり常に臨界潤滑状態を保つことです。そして、「臨界オイルフィルム厚さ」の形成と維持は、オイルシールが軸に及ぼす半径方向の力の大きさおよびその分布状況と直接的に関連している。 最も理想的な状況とは、できるだけ小さな半径方向の力を用いて最も鋭い「ピーク」圧力分布を得ることで、最良のシール効果が得られることです。 2、オイルシールの選定 オイルシールの材質を選ぶ際には、作業媒体や作業温度、そして軸が高速で回転する際のリップ部の適応性を必ず考慮しなければならない。 一般的に、オイルシールが動作している際に、そのリップの温度が作動媒体の温度よりも20～50℃高くなっている場合は、注意が必要である。 常圧型オイルシールの使用圧力は、一般的に0.05MPaを超えません。作業圧力が0.05MPaを超える場合は、耐圧性のオイルシールを使用するべきです。現在、海外の耐圧型オイルシールの使用圧力は10MPaに達する。 オイルシールには多くの形状や種類があり、作業条件や使用要求に応じて関連する設計マニュアルを参照して選定することができます。 オイルシールを取り付ける際、適切な初期の放射状力を得るためには、リップが回転軸に対して適切な圧入量を持つようにしなければならず、その値は下図の通りです。
二、回転軸用グリースリング
回転軸用グリースリング式シール装置は、高級なテルフロン材料で作られたシールリングと、弾性力を発揮するOリングとで構成されており、下図の通りです。
高速および低速といった異なる動作条件に対応するため、グリースリングの断面サイズに応じて、オイルシール面に1つまたは2つの環状の溝が加工されています。 この溝は以下の機能を持っています。シール面の比圧が高まるため、シール効果が向上します；潤滑油室を形成し、それによって摩擦力を低減する。 媒体の圧力がOリングに作用するように、ガイドリングの側面にはOリングを支えるための複数の放射状の溝が設けられている。グレイスリングの裏面は内側に湾曲した形状になっており、接触面を増やすことで、軸に沿ってグレイスリングが回転するのを防ぎます。 回転グライドリングには以下の特徴があります：1）内円シールでも外円シールでも使用可能； 2） 潤滑室を備え、摩擦が少なく粘着現象がなく、起動時にスリップしない； 3） 耐摩耗性と寸法安定性に優れている。 回転グライドリングシール装置は、回転揺動運動をする軸、棒、ピン、回転継手などにおける動的シールに使用されます。それは両側からの圧力や交流圧力に耐えることができる。 作業圧力：30MPa未満（1m/sの場合）、または20MPa未満（2m/sの場合）；動作温度：-54～+200℃（Oリングの材質による）；作動媒体：石油系油圧油、難燃性液体、環境に優しく安全な油圧油（バイオオイル）、水、空気など。 三、回転型Varisealシールリング 回転型Varisealシールリングは、回転軸部での一方向作用シールリングとして使用されるものです。 それは、Turcon素材で作られたU字型のシールリングとV字型のステンレス製スプリングで構成されており、下図の通りです。シールリングの外側にはフランジがあり、これによって溝の中で回転するのを防ぐことができます；そのシールリップは短くて厚いため、摩擦を低減し寿命を延ばし、粘度が非常に高い作業媒体においても優れたシール効果を発揮します。 低圧およびゼロ圧の場合、初期のシール力はばねによって生じる。システム圧力が上昇すると、主なシール力はシステム圧力によって生じる。したがって、ゼロ圧から高圧まで良好なシールが保証されます。 シールリングとスプリングの材質は作動媒体との互換性に優れているため、油圧システム以外にも、化学、医薬、食品などの産業分野で広く利用されています。 ばね部の空洞に弾性シリコンゴムを充填すれば、汚染物質がシールリング内に入るのを防ぎ、消毒も可能になるため、「クリーンタイプ」のシールリングとなる。この構造は、スラッジやシリンダーペースト、ゲル状物質などの場合にも使用でき、砂利がシールリングの内部に入り込んでスプリングの動作を妨げるのを防ぐことができる。 回転式Varisealシールリングの適用例は、下図の通りです。シールリングの動作圧力：15MPa以下（動的負荷時）、または25MPa以下（静的負荷時）；作業速度：2m/s以下（回転運動時）、または10m/s以下（往復運動時）；動作温度：-100～+200℃；作業媒体：各種液体、化学薬品、およびガス。 回転式Varisealシールリングの利点は、1）回転式、往復動式シール、および静止式シールのいずれにも使用できることです； 2） 正確な制御時にクローリング現象はない； 3） 優れた掻き取り効果を持つ； 4） 良好な耐摩耗性と寸法安定性を有する； 5） 急激な温度変化に対応できる； 6） 消毒が可能で、食品や薬液などを汚染しません。