一般的なメカニカルシールの種類

メカニカルシール（エンドフェースシールとも呼ばれる）は、ポンプ、コンプレッサー、反応釜などの回転軸機器に広く使用されているシール装置です。構造、使用条件、材質によって分類され、さまざまな産業現場の要件を満たすために、主に以下のカテゴリに分けられます。

I. 構造形態による分類

片側メカニカルシール

これは最も基本的で広く用いられているタイプで、一対のシール面（回転リング＋固定リング）で構成されています。シンプルな構造、低コスト、メンテナンスの容易さが特長で、中圧1.6MPa以下、温度-20℃～150℃、非腐食性で粒子を含まない媒体での使用に適しています。一般的な清浄水ポンプや潤滑油ポンプなどにも使用されます。欠点はシール信頼性が比較的低いことで、可燃性、爆発性、高毒性、揮発性の媒体には適していません。

両端メカニカルシール

2組のシール面から構成され、両端面の間に密閉された空洞を形成します。この空洞には、冷却、潤滑、緩衝のために、清浄水や潤滑油などのバリア流体を注入できます。バランス型とアンバランス型に分かれており、高圧（≤4.0MPa）、広範囲の温度（-40℃～250℃）、有毒、可燃性、高腐食性、または微粒状媒体（化学ポンプ、高温ポンプ、腐食性媒体搬送ポンプなど）に適しています。安定したシール性能と高い安全性を誇り、媒体の漏洩を効果的に防止します。

バランス型メカニカルシール

その構造設計は、シール面に作用する媒体圧力のバランスを取り、シール面の摩耗を低減し、耐用年数を延ばします。高圧条件（1.6MPa以上）に最適で、特に低粘度媒体や急激な圧力変動が発生する高圧遠心ポンプやコンプレッサーなどの用途に適しています。アンバランスシールと比較して、バランス型メカニカルシールは、シール面の比圧力が均一で、耐摩耗性が高く、シール面の焼結や漏れのリスクが低くなります。

不均衡なメカニカルシール

シール面にかかる媒体圧力が不均衡なため、面内圧力が高くなります。構造がシンプルでコストも低いため、一般的なギアポンプや小型遠心ポンプなど、高粘度で粒子を含まない媒体を用いた低圧条件（≤1.6MPa）に適しています。ただし、シール面の摩耗が早く寿命が短いため、高圧・高温環境では使用できません。

カートリッジ式メカニカルシール

回転リング、固定リング、スプリング、シールリングを含むすべての部品が一体化されています。出荷前に組み立てとデバッグが完了しているため、別途調整することなく現場でそのまま設置できます。大型化学プラントや量産ポンプなど、標準化された設備、バッチ設置、メンテナンス条件の厳しい現場に適しています。設置が容易で、高精度、組立ミスの低減、メンテナンスの簡素化といった特長を備えています。

II. 作業条件適応性による分類

高温メカニカルシール

炭化ケイ素、窒化ケイ素、硬質合金などの耐熱材料と、フレキシブルグラファイトや金属ベローズなどの耐熱シールリングで構成されており、250℃～500℃の温度に耐えることができます。蒸気ポンプや高温反応釜の撹拌軸など、高温媒体搬送装置に使用されます。過度の熱によるシール面の焼結や摩耗を防ぐため、適切な冷却システムが必要です。

低温メカニカルシール

PTFEや低温ゴムなどの耐寒性材料とシールリングを採用することで、-40℃から-196℃までの極低温に対応します。液体窒素、液体酸素、低温エチレングリコールなどの極低温媒体の搬送装置に適用されます。シール面への霜や氷の形成はシール性能を損なう可能性があるため、注意が必要です。

耐腐食性メカニカルシール

回転リングと固定リングには炭化ケイ素、セラミック、ハステロイなどの耐腐食性材料が採用され、シールリングはPTFEとフッ素ゴムで作られています。化学工業における酸塩基ポンプや電気めっき廃水処理ポンプなど、強酸性、強アルカリ性、酸化性媒体に対応します。材料の腐食によるシール不良を防ぐため、媒体の特性に応じて適切な材料を選択する必要があります。

微粒子媒体用メカニカルシール

硬質合金や炭化ケイ素などの耐摩耗性材料で製造され、粒子排出装置を備えているため、固体粒子がシール面に侵入して傷や摩耗を引き起こすのを防ぎます。下水ポンプ、鉱山排水ポンプ、スラリーポンプなど、砂や不純物を含む媒体に適しています。