保護と効率：油圧システムにおけるロッドスクレーパーシールの重要な役割

ご存知でしたか？油圧シリンダーの汚染制御機器のダウンタイムを防ぐ最も効果的な方法は何でしょうか？業界調査によると、油圧システムの故障の約75%は、作動油の汚染に直接起因しています。このサイレントキラーに対する第一の防御線は、高価なフィルターバンクではなく、控えめなロッドスクレーパーシールです。

重要なポイント：油圧の知られざる英雄たち

• 主な防御:ロッド スクレーパー シールは、外部の破片がシステム内に入るのを防ぎ、シリンダーの寿命に直接影響を及ぼします。
• 材料科学:間違った材質（氷点下の環境での標準 NBR など）を選択すると、すぐにリップが破損し、システムへの侵入が発生します。
• トライボロジーバランス:効果的なシーリングには、積極的な削り取りと、潤滑のための微細な油膜の確保との間の正確なバランスが必要です。

ロッドスクレーパーシールの主な機能は何ですか?

あロッドスクレーパーシールワイパーとも呼ばれるスクレーパーは、シリンダーグランドに取り付けられた動的シール部品で、ピストンロッドの後退ストローク中に外部の汚染物質を物理的に除去します。圧力を封じ込める内部シールとは異なり、スクレーパーの唯一の目的は排出です。

スクレーパーは、ほこり、泥、氷、金属片の侵入を防ぎ、敏感な部分を保護します。プライマリロッドシールガイドブッシュを摩耗から保護します。スクレーパーが故障すると、油圧システム全体が粒子汚染の危険にさらされ、ポンプやバルブ内部で研磨剤のような役割を果たします。国際標準化機構（ISO）によると、以下のような規格が存在します。ISO 6195これらのワイパーが飛び出さずに正しい干渉嵌め合いを維持するために必要な特定のハウジング寸法を定義します。

コア機能

• 除外：固形のゴミや水分を除去します。
• 保護：ロッドシールを摩耗から保護します。
• 保持：一部のダブルリップ設計では残留油膜も捕捉します。

スクレーパーシールとロッドシールの違いを理解する

根本的な違いはロッドワイパーとスクレーパーシール違いは、その向きと圧力処理能力にあります。ロッドシールは加圧流体に面して漏れを防ぎ、スクレーパーは環境に面して侵入を防ぎます。「ワイパー」と「スクレーパー」はしばしば同じ意味で使用されますが、「ワイパー」は一般的に軽量のエラストマーを指し、「スクレーパー」は氷や乾燥したスラッジ用に設計された、多くの場合金属製のケースを備えた重量級の部品を指します。

タンデムシールシステムでは、これら2つのコンポーネントが連携して動作します。ロッドシールはスクレーパーによって表面を清浄に保ちます。スクレーパーがなければ、ロッドシールは数時間で異物によって破損してしまいます。一方、スクレーパーはロッドシールによって高圧流体を制御しているため、スクレーパー自身は高圧流体を制御する必要がありません。

比較の内訳

1. オリエンテーション:ロッドシールは内側（圧力）を向き、スクレーパーは外側（大気）を向いています。
2. プレッシャー：ロッドシールは最大 400 bar まで対応しますが、スクレーパーは通常、ゼロ圧力に対応します。
3. 材料：ロッドシールは押し出し耐性を優先し、スクレーパーは耐摩耗性を優先します。

効率方程式：油圧シールのトライボロジー

油圧シールにおけるトライボロジーロッド表面における摩擦、摩耗、潤滑の相互作用を科学する分野です。スクレーパーシールは、独特のエンジニアリングパラドックスを呈しています。それは、微細な汚れ粒子を削り取るのに十分な強度を持ちながら、ロッドシールを潤滑するために薄い油膜を通過させるのに十分な柔軟性も備えている必要があるということです。

スクレーパーが効率が良すぎる場合（ロッドを完全に乾燥させる）、高い摩擦熱が発生し、「スティックスリップ」現象やシールの早期摩耗につながります。逆に、摩擦を低減するためにオイルを過剰に通過させると、外部漏れが発生します。現代のシール形状は、流体力学的ポンピングに重点を置いており、シールリップ角度は伸長ストローク中に残留油膜をシステム内に戻すように設計されています。

摩擦要因

• 油膜厚さ:金属とシールの接触を防ぐには、0.1 ～ 1.0 ミクロンが理想的です。
• 接触圧力:シールエッジにスパイクを配置して、最大の削り取り力を実現するよう最適化されています。
• 表面仕上げ:リップの摩耗を防ぐためにロッドを研磨する必要があります (Ra 0.1～0.3 µm)。

材料選択マトリックス：ポリウレタン vs NBR スクレーパーシール

ポリウレタンとNBRスクレーパーシール性能は動作環境と流体の種類によって大きく異なります。NBR（ニトリル）はコスト効率が高く、ほとんどの鉱油と化学的に適合しますが、ポリウレタン（PU）は優れた機械的強度を備えています。

でポリパック工業技術研磨粉塵が常に発生する土木機械には、高性能PU配合が不可欠であることが分かっています。しかし、極度の高温や強力な化学薬品による洗浄が必要な用途では、FKMや当社独自の充填PTFEブレンドなどの特殊材料が必要となります。

素材ガイド

• ポリウレタン（PU）： 摩耗に最適です。高い引裂強度を持ち、建設業や鉱業に最適です。標準的なPUは-20℃以下では脆くなる可能性があります。
• ニトリルゴム（NBR）： 一般的な用途に最適です。優れた広い温度範囲と標準油圧作動油との互換性。
• 充填PTFE: 低摩擦に最適です。高速アプリケーションで使用され、耐久性を高めるために青銅またはカーボンで補強されることが多いです。
• 金属製ケース:重い氷や泥を削り取るための強固な干渉フィットを実現します。

専門家のヒント：油圧シールの故障解析

徹底的な調査を実施油圧シールの故障解析摩耗したスクレーパーを点検することで、シリンダーの重大な故障を引き起こす前に、システム全体の問題を発見することができます。古いスクレーパーの状態は、システム全体の健全性を物語ります。

例えば、スクレーパーリップが反転（吹き抜け）している場合、プライマリロッドシールに漏れが生じ、シール間に圧力が蓄積していることを示しています。これは「圧力トラップ」と呼ばれる現象です。ResearchGateで紹介されている調査によると、油圧部品の摩耗の主な原因は依然として汚染であり、ワイパーの目視検査は重要なメンテナンス手順となっています。

一般的な故障モード

1. 唇の丸み:摩耗により発生し、材質が環境に対して柔らかすぎることを示します。
2. 軸方向の亀裂:高周波ショートストロークまたは熱硬化によって発生します。
3. 唇の反転：メインロッドシールの故障による逆圧が原因です。
4. 押し出し：ワイパーでは稀ですが、グランドクリアランスが大きすぎる場合に発生します。

将来のトレンド：2026年以降のシーリングイノベーション

2026年に向けて、油圧業界はゼロ漏洩義務そして生分解性流体。この進化には、従来のPUシールを軟化させる可能性のある植物油の攻撃的な性質に耐える、新しいエラストマー配合が必要です。

さらに、「スマートシーリング」が登場しています。これは、グランド内に微小なセンサーを埋め込み、摩耗粒子や水分の侵入をリアルタイムで検知するものです。この予測メンテナンス機能により、オペレーターは汚染物質がシステム内に侵入する前にスクレーパーを交換することができます。

今後のイノベーション

• バイオポリマー:EAL (環境適合潤滑剤) に対する耐性が強化されました。
• ナノコーティング:より柔らかく、柔軟なワイパー リップを必要とする低摩擦ロッド処理。
• 統合された通気孔:圧力トラップを防止するためのリリーフ チャネルが組み込まれたワイパー。

結論

ロッドスクレーパーシールは、油圧効率を維持し、汚染によるコストのかかるダウンタイムを防ぐために不可欠です。材料硬度とトライボロジー設計のバランスをとることで、強力な排除とスムーズな作動の完璧なバランスを実現します。

10,000平方メートルを超える生産スペースと高度なテスト機能を備え、ポリパックブロンズ充填 PTFE や高性能 PU ワイパーなどのカスタマイズされたシーリング ソリューションの開発を専門としています。

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