多要素複合オイルシール：構造、シール原理、および重機への応用

多要素複合オイルシールは、回転軸シールシステムであり、複数のシール要素、圧力リング、弾性部品、および金属製支持構造従来のワンピース型回転軸シールとは異なり、単一のシールリップで全てのシール機能を担うのではなく、複数のシール要素が連続したシールバリアを形成し、圧力リングが各シール要素の位置と予圧を維持します。

このタイプのシーリングシステムは特に以下のような場合に適しています。大径シャフト、低速・高負荷用途、深刻な粉塵や水による汚染、および高度な漏洩制御を必要とする機器代表的な用途としては、大型ギアボックス、建設機械、鉱山機械、船舶用トランスミッションシステム、重工業機械などが挙げられる。

構造と設計上の特徴

一般的な多要素複合オイルシールは、複数のシールリング、圧力リング、スプリングまたは弾性要素、金属製支持部品、およびハウジングまたは取付シート運転条件やシール要件に応じて、2つ、3つ、またはそれ以上のシール要素をアセンブリに組み込むことができます。

のシーリングリングこれらは主要な機能部品です。これらはNBR、FKM、PTFE、ポリウレタン、またはその他の耐摩耗性シール材から製造できます。圧力リングシール要素を圧縮して位置決めすることで、長期運転中の安定した予圧を維持するのに役立ちます。

従来のオイルシールは、一般的にバネの力で単一のシールリップに半径方向の圧力を発生させるのに対し、この複合設計では、圧力リングが複数のシール要素の組み立てと予圧を制御できます。これにより、シール設計の柔軟性が向上し、個々のシール要素が主油シール、粉塵遮断、補助シールなど、異なる機能を果たすことが可能になります。

多段階シール原理

多要素複合オイルシールは一般的に多段階バリアシーリング原理.

機器内部に最も近いシール要素は、主に潤滑油やグリースが漏れるのを防ぎます。中間シール要素は漏れに対する追加的なバリアを提供し、外側シール要素は主にシステムを塵、水、泥、その他の外部汚染物質から保護します。

圧力リングは、シール性能を維持する上で重要な役割を果たします。取り付け時に、シール要素に軸方向の圧縮力を加え、制御された弾性変形を引き起こし、回転軸に対して安定した接触圧力を発生させます。

シール部材が徐々に摩耗していく場合でも、適切に設計された圧力システムであれば、効果的な接触を維持し続け、シールアセンブリの耐用年数を延ばすのに役立ちます。

高度に汚染された環境では、複数のシーリング要素間の空間も保護ゾーンとして機能します。これにより、泥、水、研磨粒子が主要なシーリング領域に直接到達するのを防ぎます。結果として、このシステムは両方の利点を提供します。体内の体液保持と外部からの汚染防止.

従来の回転軸シールと比較した利点

従来のオイルシールは、構造がシンプルで取り付けが容易、かつ比較的低コストであるため、多くの標準的な回転軸用途に適しています。しかし、軸径が大きくなったり、運転環境が特に過酷になったりすると、一体型のオイルシールでは限界が生じる場合があります。

複数のシール要素と圧力リング構造を用いることで、多要素複合オイルシールはより高い機能的分離性を実現します。

大型産業機器の場合、モジュール設計は、標準的なオイルシール寸法に限定されることなく、シャフト径、設置可能なスペース、および運転要件に応じてカスタマイズすることも可能です。

材料の選定と用途

シール材は、作動媒体、温度、軸回転速度、および汚染レベルに応じて選定する必要がある。

NBR優れた耐油性、耐摩耗性、および総合的な機械的性能を発揮します。一般的な潤滑油、ギアオイル、および一般的な産業用途に適しています。

FKM（フルオロエラストマー）高温、油、および多くの腐食性化学物質に対する優れた耐性を備えているため、高温環境や化学的に過酷な環境に適しています。

PTFE低摩擦性、優れた耐熱性、そして卓越した化学的安定性を備えています。高速、低摩擦、そして化学的に厳しい用途に特に適していますが、構造設計および設置に関する要件は、一般的に従来のゴム製シールよりも厳しくなります。

鉱山機械、建設機械、船舶用伝動システム、大型ギアボックスについては、特に以下の点に注意を払う必要があります。耐摩耗性、耐引裂性、および研磨粒子に対する耐性.

代表的な用途

多要素複合オイルシールは、信頼性と耐用年数が極めて重要な回転機器で一般的に使用されています。例えば、以下のような機器が挙げられます。

• 大型ギアボックス
• 鉱山機械
• 建設機械
• シールドトンネル掘削および地下設備
• 船舶推進・伝動システム
• 高耐久性ギアボックス
• 大型電気モーターおよび駆動システム
• 鉄鋼および冶金設備
• 大型ポンプおよび産業機械

これらは特に効果的です低速、高負荷、大径シャフト用途で、粉塵、泥、水にさらされる場合、または連続運転の場合.

主要な設計および選択パラメータ

多要素複合オイルシールの設計は、単にシールリングの数を増やすだけの問題ではありません。システムは、軸径、回転速度、圧力、動作温度、媒体、軸表面状態、シール要素数、圧力リング設計、および利用可能な設置スペース.

各シール要素の圧縮圧力と接触圧力は特に重要です。接触圧力が低すぎると漏れの原因となり、圧力が高すぎると摩擦、発熱、摩耗が増加します。したがって、設計では適切なバランスを取る必要があります。シール性能と摩擦損失.

大径・低速の重機においては、軸の振れ、同心度、表面摩耗も厳密に管理する必要がある。高性能なシール材を使用した場合でも、深刻な傷、偏心、過度の半径方向振れは、異常摩耗や漏れの原因となる可能性がある。

結論

マルチエレメント複合オイルシールは、複数のシール要素と圧力リング構造流体保持、外部汚染防止、および制御されたシール予圧を提供します。従来のワンピースオイルシールと比較して、構造的な柔軟性が高く、過酷な運転環境への適応性に優れています。

大型ギアボックス、鉱山機械、建設機械、船舶用トランスミッションシステム、重工業機械の場合、シール要素の数、圧力リングの設計、予圧、および材料の選択漏水防止、防塵・防水性、耐摩耗性、および全体的な耐用年数を向上させることができます。