ロータリーシャフトシールの究極ガイド：種類、選定、高度な用途（2026年版）

導入

回転機械の複雑な世界において、これほど重要でありながら見落とされがちな部品はほとんどありません。回転軸シールオイルシールやラジアルリップシールとも呼ばれるこれらの装置は、機械の完全性を保つためのゲートキーパーとして機能し、潤滑油を内部に保持し、汚染物質の侵入を防ぎます。2026、ニュアンスを理解するオイルシールの種類、材料科学、トライボロジーの知識はもはやオプションではなく、運用効率と機器の寿命を最大限に高めるために不可欠です。

このガイドでは、その背後にあるエンジニアリングの原理を深く掘り下げて解説します。回転シール基本的な定義を超えて、次のような先進的な材料を探求します。PTFEロータリーシール、複雑な故障モード、そしてシーリング技術の未来について解説します。高速自動車トランスミッションから高負荷産業用ポンプまで、このリソースは、情報に基づいた選定とメンテナンスの決定に必要な技術的専門知識を提供します。

回転軸シールとは? 包括的な概要

ロータリーシャフトシールの定義は、表面的な見方だけでは不十分です。多くの場合、その主な名称は「オイルシール」ですが、その機能はオイルを保持するだけにとどまりません。ロータリーシャフトシールとはダイナミックシーリング固定部品 (ハウジング) と回転部品 (シャフト) 間の隙間を閉じるように設計された装置。

業界標準によれば、ISO 6194そしてDIN 3760これらのシールは、次の 3 つの機能を同時に実行する必要があります。

1.保持：潤滑剤（オイル、グリース）やプロセス流体の漏れを防止します。

2.除外：ほこり、汚れ、水、研磨粒子などの外部汚染物質に対するバリアとして機能します。

3.分離：特定のアプリケーションにおいて、2 つの異なる媒体 (油と水など) が混ざらないようにします。

これらのいずれかの領域で障害が発生すると、機械に壊滅的な障害が発生する可能性があるため、正確な選択と設置が重要になります。

回転軸シールの仕組み：シールの原理

理解する回転シールの仕組み静的な力と動的な力の相互作用を把握する必要があります。

静的シールと動的シール

シールの外径は、ハウジングのボアに対して締まりばめによって静的シールを形成します。これにより、シールの周囲からの漏れが防止されます。動的シールは、シールリップと回転軸の間の界面で発生します。

ラジアル力と流体膜

シール効率は、エラストマーリップによって発生するラジアル荷重に依存しており、ガータースプリングによって補強されることが多い。しかし、リップはシャフトに単に擦れるだけではない。シャフトが回転すると、シール形状によって微小な隙間が形成される。流体力学フィルムリップとシャフト表面の間に潤滑剤を塗布します。この流体膜は通常わずか数マイクロメートルの厚さで、直接接触を防ぎ、摩擦と摩耗を低減するとともに漏れを防止します。

主要コンポーネントとラジアルリップシール設計

標準ラジアルリップシール設計いくつかのエンジニアリング要素で構成されています。

·シーリングリップ：最も重要な部品で、通常は鋭いシールエッジを備えています。空気側のリップ角度はオイル側よりも急勾配になっており、漏れた流体をシステム内に戻す圧力分布を作り出します。

·ガータースプリング：一定のラジアル荷重を保証し、時間の経過に伴うリップの摩耗とエラストマーの応力緩和を補正するらせん状のワイヤスプリングです。

·金属製のケース:構造的な剛性を提供し、シールをハウジングにしっかりと圧入できるようにします。

·補助リップ（ダストリップス）：重い埃や汚染物質を排除するために空気側に配置された二次リップ。

回転軸シールの種類：詳細な分類

エンジニアは、膨大な数のオイルシールの種類特定のアプリケーションの要求に合わせます。

1. ラジアルリップシール（オイルシール）

業界の主力製品です。シングルリップ（流体保持のみ）とダブルリップ（保持と防塵）のバリエーションをご用意しています。高圧タイプは、より高い差圧に耐えられるよう強化ケージを採用しています。

2.メカニカルシールリップシールとの比較

よくあるエンジニアリングのジレンマは、メカニカルシールとリップシール。

·リップシール:低圧から中圧（10psi未満）、中速、コンパクトなスペースに最適です。コスト効率に優れていますが、シールはシャフト表面に依存します。

·メカニカルシール:2つの平らな重ね合わせ面（1つは回転面、もう1つは固定面）を合わせて押し付けます。これらは以下の用途に不可欠です。高圧回転シール、ゼロ漏れ要件、および超高速が求められますが、インストールがかなり高価で複雑になります。

3. Vリングシール

シャフトと共に回転する全ゴム製の軸方向面シール。フリンガーとして機能し、遠心力を利用して汚れや水を排除します。

4. PTFEシール

これらのシールはポリテトラフルオロエチレンを使用し、エラストマーではなくプラスチックリップを使用しているため、優れた耐薬品性とドライランニング機能を備えています。

回転軸シール材料: 特性と用途

材料の選択はシール性能の要です。材料の選択は、流体の適合性、温度、速度によって異なります。

·ニトリルゴム（NBR）：鉱油およびグリースの業界標準です。-40℃～100℃の温度範囲で効果的に作用します。ただし、オゾン耐性および高温耐性が低いという制限があります。

·フッ素ゴム（FKM/Viton）：高温（最大200℃）および強力な化学薬品に対する最適な選択肢です。高性能な自動車および航空宇宙用途に不可欠です。

·ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）： PTFEロータリーシールは他に類を見ない特性を持っています。摩擦係数が最も低く、必要に応じて空転も効果的に行えます。極端な温度（-200℃～260℃）やほぼあらゆる化学物質に耐えますが、ゴムのような弾力性はなく、スプリングによる通電が必要となる場合が多いです。

·エチレンプロピレンジエンモノマー（EPDM）：蒸気、水、ブレーキ液には最適ですが、石油系オイルとは互換性がありません。

·ポリアクリレート（ACM）：硫黄添加剤を含む高温油用途向けの FKM のコスト効率に優れた代替品です。

包括的なシャフトシール選定ガイド（2026）

シールを指定する場合は、STAMPS メソッドを使用します。

1.S - サイズ:シャフト径、ボア径、幅。ISO 6194許容範囲。

2.T - 温度:材料の連続動作範囲をシステムの最高温度に合わせます。

3.A - アプリケーション:動的（回転）と静的。シャフトの振れやずれはありますか？

4.M - メディア:潤滑剤および環境汚染物質との化学的適合性を確認してください。

5.P - 圧力:標準リップシールは、非常に低い圧力しか扱えません。0.5barを超えるシステムの場合は、専用のシールをお選びください。高圧回転シールまたはメカニカルシール。

6.S - スピード:周速度（m/s）を確認してください。FKMとPTFEはNBRよりも高い表面速度に対応します。

ロータリーシールの取り付けに関するベストプラクティス

最先端のシールでも、正しく設置しないと機能しなくなります。ロータリーシールの取り付けベストプラクティス信頼性を確保するには必須です。

·表面処理:シャフトの表面仕上げは非常に重要です。0.2～0.8µmの粗さ（Ra）に研磨する必要があります。滑らかすぎると潤滑油膜が保持されず、粗すぎるとリップが摩耗してしまいます。

·面取り/リードイン:挿入中にシール リップが切れるのを防ぐために、シャフトの端には面取り (通常 15 ～ 30°) が必要です。

·潤滑:絶対に空運転で取り付けないでください。始動時の焼けを防ぐため、シールリップとシャフトにシステムフルードを塗布してください。

·ツール:油圧プレスまたは適切な取り付けツールを使用してください。一度もないハンマーでシール部分を直接叩くと、金属ケースが変形し、ボア内のシールが傾く可能性があります。

ロータリーシールの故障解析およびトラブルシューティング

問題の診断には体系的な回転シールの故障解析。

·唇の硬化/ひび割れ:熱過負荷の兆候。解決：材質を FKM または PTFE にアップグレードします。

·シャフトの溝:唇の下に挟まった研磨粒子が原因で発生します。解決：シャフトを硬化させるか（> 45 HRC）、摩耗スリーブを取り付けます。

·外径漏れ：ボアの損傷または不適切な干渉嵌合を示します。解決：シーラントを塗布するか、ハウジングの許容範囲を確認します。

·早期漏洩：多くの場合、取り付け時の損傷（リップの傷）または逆向きの向きが原因です。解決：インストール プロトコルを確認します。

高度でニッチなアプリケーション

高圧環境

標準的なオイルシールは圧力がかかると破裂します。油圧ポンプやモーターには、より短く、より硬いリップやバックアップリングを備えた強化設計が必要です。

真空と宇宙

ガス放出が懸念されます。PTFEロータリーシールここでは、材料の安定性と真空状態での摩擦の低さから好まれています。

食品・医薬品

FDA 準拠の材料と、細菌の蓄積を防ぐ衛生的な設計 (デッドスペースの排除など) が必要です。

回転軸シール技術の未来

今後、業界はスマートシール温度と摩耗をリアルタイムで監視するセンサーを内蔵し、予測メンテナンスを可能にします。さらに、持続可能性への取り組みは、バイオベースのエラストマーや低摩擦設計の開発を促進し、電気自動車や産業用ギアボックスのエネルギー消費を大幅に削減します。

結論

控えめな回転軸シールは、相反する力のバランスを取りながら世界を動かし続けるエンジニアリングの勝利です。オイルシールの種類、重要な違いを理解する回転軸シール材料エンジニアは設置プロトコルを厳守することで、機械が最高のパフォーマンスで動作することを保証できます。2026今後、より高効率で PTFE のような先進的な素材への移行が進むにつれ、こうした不可欠なコンポーネントへの依存はさらに深まるばかりです。

よくある質問

回転軸シールの故障の主な原因は何ですか?

最も一般的な原因は不適切な取り付けであり、次いで潤滑剤の汚染と動作温度に適さない材料の選択が挙げられます。

NBR シールを PTFE シールに交換できますか?

はい、ただし注意が必要です。PTFEは耐薬品性に​​優れていますが、NBRよりも弾力性が低いため、より硬いシャフト表面と異なる取り付けツール（サイジングコーンなど）が必要になる場合があります。

標準ラジアル リップ シールが処理できる最大圧力はどれくらいですか?

標準ラジアルリップシールは、通常0.5bar（7psi）までの非常に低い圧力用に設計されています。より高い圧力の場合は、特殊な高圧シールまたはメカニカルシールが必要です。

交換用の回転シャフトシールを測定するにはどうすればよいでしょうか?

シャフト径（ID）、ハウジング内径（OD）、シール幅を測定します。精度を保つため、必ずノギスを使用してください。

取り付け後すぐにシールが漏れるのはなぜですか?

すぐに漏れが発生する場合は、多くの場合、リップが損傷している（取り付け時にシャフトの鋭利なエッジで切れた）か、スプリングが溝から飛び出していることを示します。