双方向シール：両方向のシールをマスターする | Polypac

双方向シール：あらゆる方向からの圧力に対応するエンジニアリングソリューション

油圧・空気圧システムのダイナミックな世界では、力と動きが一方通行になることはほとんどありません。シリンダーは伸縮し、圧力は変化し、機器は力の方向に関係なく確実に動作しなければなりません。標準的な単動シールでは、この点で不十分となる場合があります。双方向シールは、両側からの圧力が加わった際に効果的かつ信頼性の高いシールを提供するために特別に設計された精密エンジニアリング部品です。複動シリンダーや、シール方向が変化するその他の用途において、効率性とコンパクトさを実現する上で重要な役割を果たします。

ポリパックでは、ISO 9001およびIATF 16949の認証を取得し、特殊な作業環境向けのシーリングソリューションに重点を置いています。双方向シール一貫した性能と長寿命を実現し、機器のサイクルの両方向におけるスムーズな動作を保証します。このガイドでは、これらの多用途シールの技術、利点、そして重要な用途について詳しく説明します。

双方向シールとは何ですか?

あ双方向シール双方向シールは、シールのどちら側が加圧されているかに関係なく、流体圧力を効果的に封じ込めるように設計されたシール要素です。高圧側と低圧側が明確に区別される単動シールとは異なり、双方向シールは左右対称の形状、つまり圧力応答性を備えており、圧力が左右どちらからかかってもシール力を均等に発揮します。

これらのシールは、ダブルアクティングシステムの中核機能に不可欠であり、重要な役割を果たします。

1. 両ストロークにおける圧力封じ込め：シリンダーの伸長時と収縮時の両方でシールします。

2. 内部漏れ防止：ピストンをバイパスする流体がないことを確認することは、力、精度、効率を維持するために非常に重要です。

3. システムの簡素化:多くの場合、2 つの反対側の単動シールを使用する場合に比べて、よりコンパクトでシンプルなシリンダー設計が可能になります。

双方向シールの仕組み

の有効性双方向シールシステム圧力を有利に利用するインテリジェントな設計にあります。

1. 対称幾何学

最も一般的な設計原理。シール形状（対称的なUカップのような形状）は両側で同一です。圧力（$P$）が適用されると、フレキシブルリップが外側に変形し、圧力の方向に関係なく、均等な効果でシリンダーボアに押し付けられます。
[P] --> [シールリップがボアに噛み合う] <-- [P]

2. 圧力作動シーリング

このシールは、加えられた油圧自体がシールリップに作用するように設計されています。圧力が高いほど、相手面に対するシール力も高まります。この自己補正機能により、幅広い圧力範囲にわたって最適な性能が確保されます。

3. 管理されたクリアランス管理

高度な双方向シールには、多くの場合、一体型の押し出し防止要素が組み込まれているか、堅牢なガイド リングと組み合わせて使用​​されてクリアランス ギャップを最小限に抑え、どちらの方向からの圧力スパイク時にもシールが損傷しないように保護します。

双方向シールの一般的な種類

1. 対称Uカップシール

• デザイン：定番で広く使用されている双方向シールです。U字型の断面を持ち、両側に同一のシーリングリップを備えています。

• 利点:両方向の優れた密閉性、良好な汚染耐性、そしてコスト効率に優れています。

• 用途:複動シリンダー内の汎用油圧および空気圧ピストンとロッド。

2. 複動ピストンシール（グライドリング、ステップシールなど）

• デザイン：複数のシール要素を組み合わせた、より複雑な形状のものもあります。これらは多くの場合、PTFEベースまたはポリウレタン対称的で低摩擦設計のシール。

• 利点:優れた押し出し抵抗、非常に低い摩擦、高圧および高速用途に最適です。

• 用途:高性能油圧シリンダー、精密産業オートメーション、重機。

3. 対称グランドのOリング

• デザイン：Oリング自体は対称形ですが、双方向シールとして機能するのは、適切に設計された対称的なグランド（例：ラジアルシール）。そのシンプルさにより、多くの静的および低圧動的双方向アプリケーションに効果的です。

双方向シールの主な利点

• 簡素化されたシリンダー設計：複数の方向別シールが不要になり、部品数と組み立ての複雑さが軽減されます。

• 一貫したパフォーマンス:均一なシール特性により、両方向の移動において予測可能な摩擦、摩耗、および漏れの制御が保証されます。

• スペース効率:対称的な性質により、ピストンとグランドの設計がよりコンパクトになることがよくあります。

• 在庫減少:1 つのシール タイプで両方のシール方向をカバーできるため、メンテナンスとスペア パーツの管理が簡単になります。

ポリパックの双方向シール技術における優位性

1. 耐久性のための材料科学

当社では、双方向動作の特定の要求を満たす材料を選択し、配合しています。

• 耐摩耗性ポリウレタン（PU）：過酷で摩耗が激しい環境向け。

• 低摩擦PTFEコンパウンド：最小限のスティックスリップと高速機能を必要とするアプリケーション向け。

• 高温FKM:厳しい温度条件に適しています。

2. 精密工学とシミュレーション

• 有限要素解析（FEA）：当社では、高度なモデリングを使用して、両側からの圧力下での応力分散、リップ力、および押し出し抵抗を考慮してシール形状を最適化します。

• プロトタイプテスト:現実世界の双方向サイクリングをシミュレートする条件でパフォーマンスを検証します。

3. 完全なシステムサポート

当社がご提供するのは単なるシールではありません。当社の技術サポートにより、双方向シールがシリンダーのガイドリング、表面仕上げ、そして許容誤差と完璧に統合され、システム寿命を最大化します。

双方向シールの重要な用途

• 複動油圧シリンダー：主な用途は、建設機械（掘削機のアーム）、産業用プレス機、資材ハンドラーなどです。

• 空気圧アクチュエータ:コンパクトで効率的なシリンダーが鍵となるオートメーションとロボット工学。

• 油圧モーターとロータリーアクチュエータ：特定の設計では、ベーンまたはピストンに双方向シールを使用します。

• 往復シャフトとロッド:シールにより仕切りの両側に圧力がかかる場合。

結論

双方向シール効率性と信頼性に優れた流体動力設計の基盤となるのが、双方向シールです。あらゆる方向からの圧力に対応できるため、システムの簡素化、省スペース化、そして安定した性能確保につながります。アプリケーションの圧力、速度、環境に適した形状と材質を備えた適切な双方向シールを選択することは、シリンダー寿命を最大限に延ばし、ダウンタイムを最小限に抑えるために不可欠です。

複動システムを設計または保守するエンジニアにとって、Polypac のようなシーリングの専門家と提携することは、高度な双方向シーリング技術と、それを正常に実装するためのエンジニアリング サポートへのアクセスを確実にします。

複動システムの設計、あるいはシリンダー性能の不安定さのトラブルシューティングをお考えですか？エンジニアリングされた双方向シールの信頼性をお選びください。Polypacの技術チームに今すぐお問い合わせいただき、お客様のアプリケーションに最適なソリューションをご指定ください。