工業用回転軸シールの分野では、ダブルリップオイルシール（ガータースプリングで駆動するメインシールリップ、セカンダリダストリップ、ステンレススチール製ケーシングを特徴とする）は、信頼性が高く、広く使用されている定番のシーリングソリューションです。その設計は、複数の主要要素を巧みに統合し、複雑な動作条件におけるシーリングの課題に対処します。この記事では、その構造上の利点、主要コンポーネントの機能、材料選定、そして代表的な用途について詳細に分析します。
I. コアコンポーネントの構造的利点と機能
- ステンレス鋼ケーシング：堅固な基盤
- 機能: 「バックボーン」として機能し、堅固な支持構造設置および使用中の全体的な寸法安定性と変形に対する耐性を確保します。
- 利点:
- 高い強度と剛性:取り付け力、シャフトの偏心、システム圧力に耐え、シール歪みを防止します。
- 寸法安定性:シール外径とハウジング内径間のしっかりとした安定したフィット（締まりばめ）を確保し、信頼性の高い静的シーリング.
- 耐久性と寿命の向上:エラストマー本体を機械的損傷から保護し、シール寿命を延ばします。鉄やプラスチック製のケーシングと比較して、ステンレス鋼（通常は304、316L）は優れた耐食性を備えています湿気の多い環境や軽度の腐食性のある環境に適しています。
- メインシーリングリップ（ガータースプリング付き）：シーリングの心臓部
- 機能:シールの内側に位置し、主に回転軸と直接接触します。内部メディアの外部への漏洩を防ぐ（潤滑油・グリース）。
- 構造:エラストマー素材で作られており、円周ガータースプリング（通常はコイル状のステンレス鋼のオープンリング）が背面（空気側）の溝に収納されています。
- スプリングの重要な機能:
- 継続的なラジアルフォースを提供:春継続的に放射状の張力をかける メインリップに接触し、シャフトに対して一定の半径方向の接触圧力（「グリップ力」）を維持します。
- 摩耗と弛緩を動的に補正します: これは 決定的な価値スプリングの。作動中、メインリップのエラストマーは摩擦によって摩耗し、熱や圧力によって応力緩和（弾性の喪失）が発生します。スプリングの力はこの材料損失と弾力性の低下を自動的に補正しますリップとシャフトの密着を維持し、早期の漏れを防止します。
- シャフトの振れ/偏心に適応: スプリングによりメインリップはシャフトの小さな動きに適合する （偏心、振れ）により、効果的なシール状態を維持します。
- 低圧シールを実現:システム圧力が低いかゼロの場合（例：起動時、停止時）、スプリングのラジアル力は主なメカニズムメディアの浸透を防ぎます。
- 設計目標:達成する信頼性が高く、長持ちするダイナミックメディアシーリング内部の媒体圧力（通常は低く、主にスプリング+接触圧力に依存）を処理し、摩擦による熱を管理します。
- 二次ダストリップ：外部からの侵入を防ぐ障壁
- 機能:メインシールリップの外側（外部環境に面する側）に配置され、外部汚染物質の侵入を防ぐ（ほこり、汚れ、湿気、砂利）。
- 構造:メインリップと同じ（または異なる）エラストマー素材で作られており、通常はバネなし.
- 動作原理:
- 最初の接触と削り取り: わずかなプリロード接触圧力を維持します（メインリップよりも低く、主にエラストマーの弾性に依存）。
- 物理的障壁: 「ガター」（2つのリップの間に汚れを排出する溝）を形成します。削り取って閉じ込めるシャフト表面に沿って移動する汚染物質。汚染物質は溝に保持されるか、排出されます。
- メインリップを保護する：これが最終的な目的です。一次シールリップを外部の研磨性破片から保護することにより、摩耗と損傷を大幅に軽減し、メインリップとシール全体の寿命を効果的に延ばします。
ダブルリップデザインの全体的な利点：
- 二重保護:メインリップはオイル/内部流体を保持し、ダストリップは汚染物質を排除します。「インサイドアウトとアウトサイドイン」のディフェンス.
- 相乗的な強化:ダストリップはメインリップを保護してその寿命を延ばし、ケーシングは安定性を提供し、スプリングはリップの一貫したパフォーマンスを保証します。相乗効果により、全体的なシーリングの信頼性と寿命が向上します。
- 幅広い適用性:多様なシナリオに適したクラシックな構造、特に外部汚染のリスクがある環境。
- 実証済みの信頼性:安定した予測可能なパフォーマンスを備えた長年の産業用ソリューション。
II. コア材料の選択と性能比較
シール性能は材質に大きく依存します。材質の選択はコンポーネント（リップ、ケーシング）によって異なります。ケーシングはステンレス鋼（304/316L）です。リップ材質の選択は、動作条件によって異なります。
| リップ素材 | 主要なパフォーマンス特性 | 主な応用分野 |
|---|---|---|
| ニトリルゴム（NBR） | 鉱油、潤滑油、ガソリンに対する優れた耐性; 耐摩耗性に優れ、コストが低い。温度範囲が限られている（-30～100℃）; 中程度のオゾン/耐候性 | 自動車/農業用ホイールベアリング、ギアボックス; 一般産業機器; ポンプ（温暖環境） |
| フッ素エラストマー（FKM） | 優れた耐高温性（≈-20～250°C）; 燃料/油/化学薬品/溶剤に対する優れた耐性; 優れたオゾン/耐候性; 低い圧縮永久歪み（一部のグレード） | 自動車エンジンのクランクシャフト/フロント/リアシール、ターボチャージャー; 化学ポンプ、高温ファンベアリング; 高温機器 |
| アクリルゴム（ACM） | 高温オイル/ギアオイル/ATF（≈-25〜175°C）に対する優れた耐性。優れたオゾン耐性。低温/水/エステル溶剤耐性が低い | 自動車用ドライブライン（トランスミッション側シャフト、アクスルシャフト）; 建設機械のドライブライン; デファレンシャル |
| 水素化ニトリル（HNBR） | 優れた耐摩耗性、強度、耐熱油性。NBRと比較して（-40～150℃）; NBRと同様の耐油性; 優れたオゾン/耐候性; NBRよりも高価 | 高速・高耐久性ギアボックス、自動車用エアコンコンプレッサー; NBRからのアップグレードを必要とする要求の厳しいアプリケーション |
| シリコーンゴム（VMQ） | 非常に広い温度範囲（-60～225℃）; 高弾性/低い圧縮永久歪み; 優れた断熱性/耐候性; 耐油性・耐溶剤性が低い; 強度が低い | 食品/医薬品機器用ベアリング、高速/低荷重シール、高温ファン/モーター、極低温装置 |
- 選択の考慮事項:優先順位をつける主要なメディア互換性（オイル、グリース、燃料、化学薬品）動作温度範囲、そして 耐摩耗性要件コストと環境要因（例：食品グレード）も重要です。ダストリップの材質は通常、メインリップと同じものですが、耐摩耗性やコスト効率に優れたものが使用される場合もあります。
III. 典型的な応用分野
効果的な「シール+排除」の二重バリア設計、信頼性の高いスプリング通電、および堅牢なケーシングサポートにより、ダブルリップオイルシールは、ほこり、泥、水しぶき、砂利の汚染が発生しやすい過酷な環境で広く使用されています。
- 自動車・輸送:
- ホイールハブベアリングシール （従来の防塵・防水アプリケーション）。
- エンジン:クランクシャフトフロント/リアメインシール（高温/耐油性が必要）、カムシャフトシール。
- トランスミッション/ドライブトレイン:入出力シャフトシール、車軸シャフトシール。
- ステアリングシステム、ドライブアクスル/ディファレンシャル.
- 建設機械および農業機械:
- ファイナルドライブ、スイングベアリング、油圧モーターシャフト掘削機、ローダー、ブルドーザー（土、泥、水にさらされる）
- アンダーキャリッジベアリング、ドライブラインシャフトトラクター、収穫機（ほこりや泥の多い環境）
- 産業機器:
- 産業用ファン/ブロワーベアリングハウジング（特に埃っぽい環境）。
- ポンプシャフトシール （湿気にさらされる）。
- ギアボックス/減速機入力/出力シャフトシール。
- 鉱山機械用ベアリング （極度の粉塵、衝撃）。
- 製紙工場、製鉄所設備（熱、湿気、ほこり）。
- その他:
- 小型電動モーターのシャフト延長.
- 一般的なトランスミッション部品ベアリングを汚染から保護する必要があります。
結論
ダブルリップオイルシール（スプリング付メインリップ＋ダストリップ＋ステンレス鋼ケーシング）は、明確に定義された構造的役割を通して、内部媒体の封じ込めと外部環境の保護という2つの目的を達成します。ケーシングは形状を安定させ、スプリングはメインリップの動的補償を駆動し、ダストリップは排除バリアを形成します。各部品の設計意図と機能的境界（特にスプリングによる摩耗／弛緩の継続的な補償と、ダストリップによるメインリップの摩耗防止における重要な役割）を理解し、実際の条件（媒体、温度、汚染レベル）に基づいてリップ材質（NBR、FKM、ACM、HNBR、VMQ）を適切に選択することが、多様な回転シール用途において信頼性の高い長期性能を確保するために不可欠です。この成熟した効果的な設計は、過酷な環境下での機器の運転を保護するための重要なシールソリューションであり続けています。
投稿日時: 2025年7月26日