液封式真空ポンプの各種シャフトシール方式

シャフトシールは、液封式真空ポンプの主要部品の一つです。高速回転するポンプシャフトと固定されたポンプハウジングの間に効果的なシールを形成する役割を果たします。主な役割は、作動液（通常は水）がポンプから外部に漏れるのを防ぎ、外気がポンプ内に吸い込まれるのを防ぐことです（これは真空レベルを維持するために不可欠です）。シャフトシールの選択は、ポンプの運転信頼性、メンテナンスコスト、そして特定のプロセスへの適合性に直接影響します。

液封式真空ポンプに使用される主なシャフトシールの種類とその詳細な特性は次のとおりです。

1. パッキンシール（グランドパッキン）

これは伝統的かつ機械的に単純なシール方法です。

動作原理：ポンプシャフトがハウジングから出る部分には、柔らかいロープ状またはリング状のシール材（グラファイト、PTFE、アラミド繊維など）が詰められています。調整可能なグランドフォロワーが外側からラジアル圧力を加え、パッキンがシャフトまたはスリーブの表面をしっかりと掴み、接触摩擦によってシールを形成します。

主な特徴:

少量の漏れを制御可能：パッキンシールは漏れをゼロにするように設計されていません。パッキンとシャフト間の摩擦面を潤滑・冷却するために、少量の作動液（通常は1分間に数滴）を滴下させる必要があります。これは利点であると同時に欠点でもあります。

継続的なメンテナンスが必要：パッキンは経年劣化により摩耗し、漏れが増加します。作業員は定期的にグランドフォロワーを丁寧に締め付ける必要があります。著しく摩耗した場合は、運転停止時にすべてのパッキンを交換する必要があります。

スリーブの摩耗の原因: パッキンとシャフト スリーブ間の直接的な固体摩擦により摩耗が発生し、定期的なスリーブの交換が必要になります。

適用可能なシナリオ:

作業環境がそれほど厳しくなく、目に見える少量の液漏れが許容される用途。

非毒性、非危険性、非可燃性のガスをポンプで送ります。

初期投資予算が限られており、定期的なメンテナンスを行う能力があるユーザー。

2. メカニカルシール

これは現在、液体リングポンプの最も主流かつ高性能なシール方式であり、接触型シールから面型シールへの飛躍を表しています。

動作原理：メカニカルシールの中核は、1組または複数組の精密ラップ仕上げされたリング（回転面と固定面と呼ばれます）です。回転面はポンプシャフトと共に回転し、固定面はポンプハウジングに固定されています。流体圧力とバネ力の複合作用により、これらの面は最小限の隙間で密着し、互いに回転しながらシールを形成します。これらの面の間に形成される極めて薄い流体膜は、潤滑、冷却、そしてシールに不可欠です。

主な特徴:

優れたシール性能: 目に見える漏れ (微小漏れレベル) がほとんど発生せず、環境保護と安全に関する現代の産業要件を満たしています。

長寿命：摩耗は平面全体に及ぶため、均一かつゆっくりと進行します。通常の運転条件下では、パッキンシールの寿命をはるかに上回る数千時間、場合によっては数万時間にも達します。

低い動作消費電力: 摩擦抵抗がパッキングシールに比べて大幅に低いため、よりエネルギー効率の高い動作が可能になります。

シャフト/スリーブの摩耗なし: 摩耗はシール面自体に限定され、ポンプのシャフトまたはスリーブを保護します。

運転条件に対する要求の高まり：面間の流体膜は非常に重要です。そのため、メカニカルシールは媒体中の固体粒子に非常に敏感で、研磨されたシール面を傷つけ、急速に故障を引き起こす可能性があります。多くの場合、清浄なフラッシュ流体システムが必要となります。

タイプと詳細オプション:

主な利点：二重の安全性と絶対的な封じ込めを提供します。内側のシールが破損した場合、バリア流体はポンプ内に漏れますが、プロセスガスは大気中に放出されません。逆に、外側のシールが破損した場合、空気はバリア流体内に漏れますが、プロセスガスは放出されません。

適用可能なシナリオ: 有毒、危険、可燃性、爆発性、高度に腐食性、高価、または酸素に敏感な媒体が関わる極めて厳しい条件。