メカニカルシールの取り付け：ステップバイステップのベストプラクティス

メカニカルシールの取り付け：ステップバイステップのベストプラクティス

メカニカルシールの正しい取り付けが信頼性とコストに重要な理由

正しいメカニカルシール設置は、メンテナンスおよびエンジニアリングチームが機器の稼働時間の最大化、漏れの削減、ライフサイクルコストの削減のために実行できる最も重要なアクションの一つです。適切に設置されたメカニカルシールは、正しい面の位置合わせ、適切な圧縮、そして確実な保持を確保し、早期摩耗、振動に起因する故障、そしてプロセス流体の漏れによる環境または安全上の事故を防止します。このガイドは、メカニカルシールの設置に関する実践的で段階的なベストプラクティスに焦点を当てており、「メカニカルシール」ソリューションを探している技術者、エンジニア、そして購買チーム向けに設計されています。シールの確実な購入、指定、そしてメンテナンスを。

メカニカルシールの成功のための設置前計画と検査

設置を開始する前に、時間をかけて計画を立てましょう。メカニカルシールの種類（シングル、ダブル、バランス、カートリッジ）、材質（カーボン/セラミック/PTFE、エラストマーなど）、動作条件（圧力、温度、シャフト速度、流体の化学組成）を特定します。シャフト/スリーブ、グランド、シール面の摩耗、溝、腐食、バリなどを検査します。シャフトの振れと直径をシールメーカーの許容範囲と比較して測定します。現場での交換による故障リスクを回避するため、メカニカルシールの部品番号とすべての付属品（Oリング、セットスクリュー、バックアップリング、ドライブキー）が正しいことを確認してください。

メカニカルシールの取り付けを始める前のチェックリスト

標準化されたチェックリストを使用してください。主な項目には、正しいシールモデルと材質、許容範囲内のシャフト/スリーブ、クリーンな環境の利用、校正されたトルクレンチ、適切な潤滑剤（メーカー承認済み）、新しいOリング/バックアップリング、および設置前の測定値（シャフト径、振れ、面平行度）の記録。ポンプにカートリッジシールが使用されている場合は、カートリッジの状態を確認し、機器との互換性を確認してください。

メカニカルシール作業用の工具、消耗品、作業スペースのセットアップ

メカニカルシールの取り付けを成功させるには、適切な工具と作業スペースが必要です。埃や汚染物質のない、清潔で明るい場所を用意してください。以下の必需品をご使用ください：トルクレンチ、すきまゲージ、マイクロメーターまたはノギス、ダイヤルゲージ（振れ測定用）、ソフトジョーバイスまたは保護スリーブ、シールメーカー推奨の組立用グリース、洗浄用溶剤、糸くずの出ないワイプ、校正済みの測定工具。カートリッジシールの場合は、機器メーカーから適切なグランドスタッドパターンとトルクシーケンス図を入手してください。

推奨消耗品および安全用品

交換用Oリング、バックアップリング（PTFEまたはエラストマー）、軽度の組立用グリース、指定があればねじロック剤、保護手袋、保護眼鏡、ロックアウト/タグアウト材を常備してください。エラストマーやPTFE部品への化学腐食を防ぐため、プロセス流体およびシール材に適合する潤滑剤およびねじコンパウンドのみを使用してください。

メカニカルシールの取り付け手順

以下の手順は、一般的なベストプラクティスを概説したものです。シールメーカーの指示と機器のマニュアルを必ずご確認ください。特定の設計においては、一般的なガイダンスよりも、シールメーカーの指示と機器のマニュアルが優先されます。

1) ロックアウトと安全な隔離

機器を電源およびプロセス流体から切り離し、システムの排水とベントを行い、ロックアウト/タグアウトを適用してください。作業を進める前に、エネルギーがゼロであることを確認してください。ポンプまたは回転機器が誤って始動しないことを確認してください。

2) 古いメカニカルシールを分解して取り外す

シャフトやスリーブを傷つけないよう、柔らかい工具を用いてシールアセンブリを慎重に分解してください。ドライブキーや位置決めリングは、再利用可能で損傷がない場合は保管してください。取り外した部品に異常な摩耗や故障モード（熱損傷、表面の傷、エラストマーの突出など）の兆候がないか点検し、状態を写真に撮るか記録してください。これは、故障が再発した場合の根本原因の診断に役立ちます。

3) シャフト/スリーブとグランドを清掃して検査する

シャフトまたはスリーブは、適合する溶剤と糸くずの出ない布で清掃してください。シールメーカーの許可がある場合のみ、目の細かい研磨剤または研磨石を使用して錆、傷、バリを除去してください。損傷したスリーブは交換することが適切な処置となる場合もあります。ダイヤルインジケータを使用して、シャフト径、キー溝の状態、および振れを測定してください。一般的な許容可能なインジケータ振れ（TIR）はシールの種類によって異なりますので、シールおよび機器の仕様をご確認ください。

4) 新しいメカニカルシール部品を準備する

シール面およびセラミック/グラファイト部品は外径部を手で扱い、ラップ面は絶対に素手で触れないでください。嵌合面が仕様（回転方向固定と回転方向）に適合していることを確認してください。取り付け中の転がりや挟み込みを防ぐため、Oリングと摺動面にはメーカー承認の組立グリースを薄く塗布してください。スプリングと駆動機構の向きを確認してください。スプリングの向きが間違っていると、早期故障の原因となることがよくあります。

5) 固定要素と回転要素を取り付ける

固定シールをグランド凹部に慎重に取り付け、完全に固定され、垂直になっていることを確認してください。エラストマーエナジャイザーを使用したシールの場合は、メーカーの指示に従って適切な圧縮力があることを確認してください。回転シールをシャフトまたはスリーブに差し込み、シール面を損傷しないように保護スリーブを使用してください。スリーブを使用する場合は、仕様に従って固定し、セットスクリューまたはドライブキーが適切に噛み合い、推奨トルクで締め付けられていることを確認してください。

6) 軸方向の位置と面の噛み合いを設定する

グランドまたはカートリッジを所定の位置に取り付け、適切な軸方向圧縮を確立してください。多くのシールでは、面接触は軽く、面間に潤滑油の薄い膜を挟む程度で十分です。その他の設計では、軸方向オフセット（設定寸法）を明確にする必要があります。推奨面間隔を確認するには、隙間ゲージまたはメーカーの治具を使用してください。部品を無理やり位置合わせしないでください。脆い部品に亀裂が生じたり、エラストマーが変形したりする恐れがあります。

7) グランドボルトを正しい順序で締める

グランドボルトは、固定シートと面の位置合わせを歪ませないよう、星型または十字型に徐々に締め付けてください。校正済みのトルクレンチを使用し、メーカーのトルク値に従ってください。トルク値が明記されていない場合は、段階的に締め付け、締め付けながら面の平坦度と軸方向寸法を確認してください。締め付けトルクが大きすぎるとエラストマーが過度に圧縮され、漏れが生じる可能性があります。一方、締め付けトルクが小さすぎると、運転中にボルトが動いたり、位置ずれが生じたりする恐れがあります。

8) 最終チェックとスローロールテスト

取り付け後、シャフトを手動または制御された低速ロールで回転させ、自由に回転し、摩擦や引っ掛かりがないことを確認してください。可能であれば、振れとシール面の平行度を再確認してください。シールのリークテストを低圧（手順に従い油圧または空圧）で実施し、機器を最初は最大速度または圧力で運転せずに、シールが正しく固定されていることを確認してください。

メカニカルシールの信頼性のためのテスト、試運転、初回稼働時のモニタリング

試運転は段階的に行う必要があります。低速／無圧力チェック、低圧低速運転、そして温度、振動、漏れを監視しながら運転条件へと段階的に移行します。面温度と漏れ率の基準値を記録してください。運転開始後24～72時間は、漏れ、温度上昇、振動の変化がないかシールを注意深く監視してください。初期の異常兆候は通常、設置ミスや不適合性を示しているため、機器を安全に停止できるうちに対処する必要があります。

試運転中に記録するもの

シャフト速度、圧力、シール室温度、シール漏れ量（mL/時または滴数/分）、振動レベルを記録します。これらの基準値は、ドリフトの検出と予防保守のスケジュール設定に役立ちます。シール漏れが着実に増加している場合は、面摩耗、エラストマーのはみ出し、またはシャフトの外部移動を点検してください。

よくあるインストールミスとその回避方法

よくあるミスを理解することは、予防に役立ちます。主なミスとしては、汚染された環境でのシールの取り付け、重ね合わせ面への指での接触、スプリングの向きの誤り、不適切な潤滑剤の使用、グランドボルトの締めすぎまたは締め不足、溝や腐食のあるシャフトスリーブの修理・交換の怠り、スローロールおよびリークチェックの省略などが挙げられます。設置手順を標準化し、チェックリストを活用し、技術者のトレーニングを実施することで、ばらつきやミスを削減できます。

故障モードは設置に起因することが多い

取り付けに関連する典型的な故障モード：粒子汚染による表面損傷、過度の圧縮によるエラストマーの突出、起動時の空運転による熱損傷、グランドの不均一な締め付けによる位置ずれ。これらはいずれも、慎重な準備とメーカーの指示の遵守によって防止できます。

材質とシールタイプの選択 - 仕様の簡単な比較

適切なメカニカルシールの材質と種類を選択することは、コスト、寿命、そしてプロセス適合性に関わる商業的かつ技術的な決定です。以下の表は、一般的なエラストマーとPTFE/充填PTFE材料とその特性をまとめたものです。

材料特性の情報源：MatWebの材料データおよびメーカーのデータシート。材料固有の選択においては、シールメーカーが提供する流体適合性チャートおよび温度/圧力制限を考慮する必要があります。

シールタイプの選択：素早いトレードオフ

シングルシールは、リスクの低いアプリケーションではよりシンプルで費用対効果に優れています。ダブルシール（加圧または非加圧）は、危険または毒性のある流体に対する保護性能を強化します。カートリッジシールは、事前に設定され、アセンブリとして取り付けられるため、設置が簡素化され、設置ミスも低減します。適切なシールタイプを選択するには、プロセスリスク、メンテナンス能力、そして総所有コストのバランスを取る必要があります。

ポリパック：メーカーのプロフィールと、当社の技術がメカニカルシールの設置にどのように貢献しているか

ポリパックは科学的かつ技術的な油圧シールシール製造、シール材料開発、カスタマイズを専門とするメーカーおよびオイルシールサプライヤーシーリングソリューション特別な労働条件のため。

ポリパックのカスタムゴムリングおよびOリング工場は、10,000平方メートルを超える敷地面積を誇り、工場敷地面積は8,000平方メートルです。当社の生産設備および試験設備は、業界最先端の水準を誇ります。中国最大級のシール製造・開発企業として、国内外の数多くの大学や研究機関と長年にわたる連携・協力関係を維持しています。

2008年に設立されたPolypacは、ブロンズ充填PTFE、カーボン充填PTFE、グラファイトPTFE、MoS₂充填PTFE、ガラス充填PTFEなどの充填PTFEシールの製造からスタートしました。現在では、NBR、FKM、シリコン、EPDM、FFKMなど、様々な材質のOリングも製造しており、製品ラインを拡大しています。

Polypacの機能がどのように設置リスクを軽減するか

Polypacの強みは、メカニカルシールの設置におけるベストプラクティスのニーズ、すなわち精密な材料開発、厳格な製造公差、そして高度な試験に合致しています。これらの能力により、シールは一貫した寸法、低い面振れ、そして予測可能なエラストマー圧縮特性を備えて納品されます。これにより、現場での即興的な対応の必要性が減り、設置に伴う不具合のリスクも低減します。また、研究機関との長期的な協力関係により、Polypacは過酷な環境下におけるシール寿命を延ばす材料のアップグレードも実現しています。

コア製品ラインと競争優位性

ポリパックの主な製品には、Oリング、ロッドシール、ピストンシールなどがあります。端面スプリングシールスクレーパーシール、ロータリーシール、バックアップリング、ダストリング。主な競争優位性は以下のとおりです。

• 耐久性に優れた低摩擦面を実現する高度な充填 PTFE 製造 (ブロンズ、カーボン、MoS₂、グラファイト、ガラス)。
• 多様な流体と温度に適した幅広いエラストマー ポートフォリオ (NBR、FKM、EPDM、シリコン、FFKM)。
• バッチの一貫性を保証する大規模で最新の生産およびテスト設備。
• シールを特殊な作業条件や従来の機器に適合させるカスタマイズ機能。

インストール後の一般的な問題のトラブルシューティングと修正アクション

新しく設置したメカニカルシールに問題が見つかった場合は、事態の悪化を防ぐために迅速に診断してください。一般的な症状、考えられる原因、および是正措置：

• 起動時の漏れ — 軸方向の圧縮不足、フェースの汚染、またはOリングの不適切な装着が原因と考えられます。対策：停止し、フェースの装着状態を確認し、フェースを清掃します。グランドボルトを正しいパターンで再装着します。損傷したOリングは交換します。
• 面温度が高い場合、空運転または潤滑膜不足の可能性があります。対策：バリア液／潤滑液の供給を確認し、面の向きが正しいことを確認し、シール定格を超える過度の速度／圧力がないか確認してください。
• 振動による漏れ — 軸ずれまたはシャフトの振れが大きい可能性があります。対策：振れを測定し、カップリングのアライメントを修正するか、必要に応じてシャフトスリーブを交換してください。

メンテナンス間隔とベストプラクティスの監視

予測メンテナンスは最も費用対効果の高い戦略です。定期点検の一環として、シールの漏れ、面温度、振動を監視します。計画的なオーバーホールの際に、消耗品（Oリングとバックアップリング）を交換します。一般的に使用されるシールサイズとエラストマータイプのスペアパーツ在庫を整備することで、ダウンタイムを最小限に抑え、OEM指定部品の使用を確実にします。

FAQ - メカニカルシールの取り付け

Q: メカニカルシールを取り付ける際、グランドボルトはどの程度締めるべきですか?
A: シールおよび機器メーカーのトルク値に従ってください。トルク値が不明な場合は、ボルトを星型パターンで段階的に締め付け、部品がしっかりと固定され、軸方向の設定寸法が仕様に一致するまで締め付けてください。校正済みのトルクレンチを使用し、シートを歪ませる可能性のある過剰なトルクのかけ過ぎにご注意ください。

Q: 古いシール部品は再利用できますか？
A: フェース部品、Oリング、バックアップリングの再利用は推奨されません。金属製のリテーナーは、損傷がなく許容範囲内であれば再利用できる可能性がありますが、信頼性を確保するためには摩耗部品の交換がベストプラクティスです。

Q: 組み立て時に最適な潤滑剤は何ですか?
A: シールエラストマーおよびプロセス流体に適合する、メーカー認定の組立用グリースのみを使用してください。食品または医薬品用途の場合は、該当する規制に従って食品グレードの潤滑剤を使用してください。

Q: シールがシングルかバランス型かはどうすればわかりますか?
A: バランスシールは、回転面に段差または減圧された圧力領域を備えており、高圧用途向けに設計されることが多いです。通常、シールのデータシートまたは型番には、バランスシールかどうかが記載されています。

Q: インストールが成功したと宣言する前に、どのくらいの期間リーク テストを実行する必要がありますか?
A: 段階的な試験を実施してください。設置後、静的/リークテストを実施し、数分間低速・低圧運転を行い、その後、モニタリングしながらフル稼働状態まで昇圧します。安定性を確立するために、少なくとも24～72時間は注意深く観察を続けてください。

Polypacへのお問い合わせ / 製品を見る

メカニカルシールのカスタムソリューション、交換部品、またはシールの選定と設置に関する技術サポートが必要な場合は、Polypacの技術チームまでお問い合わせください。アプリケーションレビューと製品の推奨についてご説明いたします。Oリング、ロッドシール、ピストンシール、エンドフェイススプリングシール、スクレーパーシール、ロータリーシール、バックアップリング、ダストリングなどの製品カタログをご覧ください。迅速なサポートをご希望の場合は、当社の販売チャネルにお問い合わせいただくか、お見積もりをご依頼ください。お客様の機器に最適なメカニカルシールをお選びいただけます。

参考文献

• API 682: ポンプ用メカニカルシール - シールの選択と適用に関する業界標準ガイダンス。
• SKF メカニカル シールおよびパッキング ガイドライン - 取り付けとテストに関するメーカーのベスト プラクティス。
• MatWeb 材料特性データ — エラストマーおよび PTFE 材料の標準リファレンス。
• Polypac の社内製品お​​よび材料に関する資料 (会社のデータシートおよびテスト文書)。