メカニカルシールとは
メカニカルシールとは、回転する軸と固定されたハウジングの間に圧力を受けて、機械の内部にある液体や気体などの流体を外部に漏らさないようにするための機械部品です。一般的に、ポンプ、圧縮機、タービンなどの回転機械に使用されます。
同じくシールする部品として、グランドパッキンが挙げられます。グランドパッキンは、軸の摩耗や微小の漏れがあるため、それらを許容できない場合はメカニカルシールを使用するのが一般的です。
メカニカルシールの構造は、軸と一緒に回転する「回転環」と、本体に固定されている「固定環」に分かれています。
回転環は軸とともに回転し、固定環とミクロン単位の隙間を保持します。この２つの部品が密接する部分を「摺動面」と呼び、この部分で漏れを防いでいます。
※摺動面には液体によって作られた膜によって漏れを防ぐと共に潤滑剤の役目も果たします。
画像引用:酉島製作所HP
この摺動面の隙間が広すぎると多くの液体が漏れてしますし、狭すぎても回転環と固定環の表面が擦れ合い、摩擦が発生してしまいます。そのため、隙間をミクロン単位で維持する必要があります。
摺動面の材質には、自己潤滑性を持つ「カーボン」や高い硬度がある「シリコンカーバイド（SiC）」がよく使われています。
また、流体内に微細な固形物（スラリーなど）が含まれている場合には、摺動面に傷がつかないようにフラッシングを外部から注入するなどの対応が必要となることもあります。
その他にも、シール面同士が擦れ合って生じる「熱」や「摩耗」によって寿命が短くなる場合があるので、冷却水を流したり、フラッシングを行うなどの対策が取られることもあります。
メカニカルシールは、以下のような種類に分類されます。
1.シングルメカニカルシール
シングルメカニカルシールは、軸とハウジングの間に1つのシールを持つタイプです。
単純でコストが低く、小型のポンプや低圧環境で使用されることが多いタイプです。
2.ダブルメカニカルシール、タンデムメカニカルシール
ダブルメカニカルシールとタンデムメカニカルシールは、軸とハウジングの間に2つのシールを持つタイプです。
ダブルメカニカルシールは、内側のシールと外側のシールが向かい合わせになっており、その間に内側の流体圧力以上のシール液を加圧しておくことでシールする方式です。タンデムメカニカルシールは、内側と外側のシールが同じ向きで構成されています。
メカニカルシールの種類や形状は、シールする流体や圧力、取り付け方法など様々な条件で適切に判断する必要があります。
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