ロッドシール：油圧システムにおける種類と用途

ロッドシール：油圧システムにおける種類と用途

ロッドシールとは何か、そしてなぜ油圧システムにおいてロッドシールが重要なのか

ロッドシールは、油圧シリンダーのロッドグランドに取り付けられる動圧シールで、ピストンロッドの往復運動を可能にしながら、加圧された流体がシリンダーから漏れるのを防ぎます。あらゆる油圧システムにおいて、ロッドシールは漏れ制御、システム効率、耐用年数、そしてメンテナンス間隔に直接影響を及ぼします。適切なロッドシールを選択することで、ダウンタイムの短縮、エネルギー効率の向上、そして周囲の部品を汚染や流体損失から保護することができます。

一般的なロッドシールの種類と各ロッドシールの種類の使用場所

ロッドシールには、圧力、速度、温度、汚染レベルなど、さまざまな条件に適した設計があります。一般的なロッドシールには以下のものがあります。

• Uカップ（リップ）ロッドシール：ゴムまたはポリウレタン製で、圧力がかかると作動する単一のシーリングリップを備えていることが多い。中圧および低速から中速の用途に適している。一般的な産業用油圧機器や移動式油圧機器で広く使用されている。
• Vリング（Vシール）：自己励磁動作が求められる用途で使用される、スタッキング可能なゴム/金属リング。高ストローク用途や設置の容易さが重要な用途に便利です。
• PTFE（テフロン）ロッドシール：低摩擦、耐薬品性、そして幅広い温度範囲での安定性を備えています。スティックスリップを回避する必要がある場合や、腐食性の高い流体や高温にさらされる場合に最適です。多くの場合、エラストマーエナジャイザーと組み合わせて使用​​されます。
• ポリウレタンロッドシール（PU）：耐摩耗性と引張強度に優れ、高圧・高摩耗環境に適しています。エラストマーよりも剛性が高く、一部の化学物質に対して敏感です。
• スプリング式ロッドシール：PTFEまたはポリマー製の本体とスプリングを組み合わせることで接触を維持します。温度や圧力の変化にも耐え、低摩擦と安定したシール性が求められる用途に効果的です。
• 複合およびハイブリッドロッドシール:エラストマー、PTFE、バックアップリングを組み合わせることで、摩擦、耐押し出し性、耐摩耗性のバランスを実現します。要求の厳しい自動車および産業用油圧機器に使用されます。
• ワイパー/ダストシール（スクレーパー）：主要なロッドシールではありませんが、汚れを除去し、グランドへの汚染物質の侵入を防ぐために不可欠です。研磨粒子をブロックすることで、ロッドシールの寿命を延ばします。

ロッドシールの材料選択：動作条件に合わせたロッドシールの選定

ロッドシールの選定においては、材料の選択が非常に重要です。最も一般的な材料とその代表的な特性は以下のとおりです。

• NBR（ニトリル）:優れた耐摩耗性と耐油性を備え、一般的な油圧油に広く使用されています。温度範囲はおよそ-30℃～+100℃です。多くの標準的な用途においてコスト効率に優れています。
• FKM（バイトン）:優れた耐熱性と耐薬品性。高温（最大200℃）および腐食性の高い流体に適しています。
• PU（ポリウレタン）：耐摩耗性が非常に高く、高圧に適しています。ただし、ケトンなどの一部の媒体に対する耐薬品性は低くなります。
• PTFE:摩擦が少なく、温度範囲が広く、耐薬品性に​​優れていますが、弾力性が低いため、エラストマー エナジャイザーと一緒に使用されることが多いです。
• EPDM:水/グリコールベースの流体および蒸気に適していますが、鉱油とは互換性がありません。
• FFKM（パーフルオロエラストマー）:過酷な用途に対応する最高レベルの耐薬品性と耐熱性（高コスト）。
• シリコーン：高温/低温特性は良好ですが、ポリウレタンや PTFE に比べ耐摩耗性は劣ります。

ロッドシールを選定する際には、流体の適合性、温度、圧力、摺動速度、ロッドの表面仕上げ、そして汚染物質の存在を考慮してください。多くの場合、低摩擦PTFE接触面と、化学的適合性を考慮したエラストマー系エナジャイザーを組み合わせた複合設計が最適なソリューションとなります。

ロッドシールの設計上の考慮事項と設置のベストプラクティス

ロッドシールの性能は、材質だけでなく、設計と取り付けにも大きく左右されます。主な考慮事項は以下のとおりです。

• グランドと溝の寸法:正しい溝の幅、深さ、許容差により押し出しが防止され、シール部分が適切に圧縮されます。
• ロッドの表面仕上げと硬度：多くのシールの理想的な表面仕上げは通常 0.2～0.8 µm Ra です。ロッドの硬度 (硬化クロムメッキ表面) により摩耗が軽減され、傷が付くのを防ぎます。
• 潤滑と初期慣らし運転：適切な潤滑は摩擦と発熱を低減します。シールによっては、慣らし運転期間を一定期間設定する必要があるものもあります。
• バックアップリング:高圧条件（材質に応じて 200 ～ 300 bar 以上）では、柔らかいシール要素の押し出しを防ぐためにバックアップ リングを使用します。
• 組み立て技術:取り付けの際は、シールを転がしたり、ねじったり、傷をつけたりしないでください。ロッドのねじ山と面取りされたエッジには保護スリーブを取り付けることで、取り付けが容易になります。
• 環境への配慮:粒子汚染の恐れがある場合は、ワイパーやダストシールを追加してください。屋外システムの場合は、化学物質や紫外線に対する保護対策を講じてください。

ロッドシールの一般的な故障モードとその防止方法

典型的な障害モードを理解することで、対象を絞った予防が可能になります。

• 摩耗：汚染物質または不適切なワイパーが原因です。予防策：ろ過性能の向上、スクレーパーの追加・交換、耐摩耗性材料（PUまたは強化PTFE）の使用を推奨します。
• 押し出し：高圧によりシール材がグランドの隙間に押し込まれる。予防策：バックアップリングを使用し、はみ出し隙間を減らす。より硬いシール材や強化シール材を選択する。
• 熱劣化:過熱はエラストマーの特性を低下させます。予防策：高温材料（FKM、FFKM）を選択し、潤滑とシステム設計によって発熱を制御します。
• 化学攻撃：不適合な流体による膨潤または脆化。予防策：化学適合性チャートを確認し、耐性のある材料（必要に応じてPTFE、FFKM、FKM）を選択してください。
• ローリングまたは変位:溝の設計または取り付けが不適切だと、シールがグランドから外れてしまいます。予防策：適切な溝入れ工具、適切な組み立て、そして直交断面。

業界別の用途：ロッドシールが最も重要となる分野

ロッドシールは多くの業界で使用されています。代表的な用途と適合シールの焦点：

• 移動式油圧機器（建設、農業）：汚れ、湿気、高負荷サイクルに対応するため、堅牢で耐摩耗性のあるロッドシールと効果的なワイパーが求められます。
• 産業用油圧機器（工作機械、プレス機）：一定の圧力と速度のもとで、精密なシーリング、低漏れ、長寿命に重点を置きます。
• 航空宇宙:厳格な品質とトレーサビリティ要件を満たす、軽量で低摩擦のロッドシール。
• 石油・ガス:高圧、高温のロッドシールには、多くの場合、FFKM/金属補強と厳格なテストが必要です。
• マリン：塩分を含む環境での耐腐食性と性能、材料の適合性と摩耗からの保護が重要です。

一般的なロッドシールの材質と種類の比較

以下の表は、一般的なロッドシール材質と代表的な性能特性の実用的な比較を示しています。値は一般的な範囲であり、具体的な製品については必ずメーカーのデータシートを参照してください。

表の範囲のソース: Parker、SKF、Trelleborg などのメーカーのデータシートおよびシール ハンドブック (以下のソースを参照)。

ポリパック：カスタムロッドシールとロッドシールでポリパックを選ぶ理由

ポリパックは、シール製造、シール材料の開発、カスタマイズを専門とする科学的で技術的な油圧シールメーカーおよびオイルシールサプライヤーです。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シールの製造から事業を開始しました。現在では、NBR、FKM、シリコン、EPDM、FFKMなど、様々な材質のOリングも取り扱うようになり、製品ラインを拡大しています。

ロッドシールおよび関連製品におけるポリパックの優位性

ロッドシールのトピックを Polypac の機能と統合すると、購入者にとって次のようないくつかの利点が浮き彫りになります。

• 材料に関する専門知識:Polypac は充填 PTFE コンパウンドと幅広いエラストマー ポートフォリオ (NBR、FKM、シリコン、EPDM、FFKM) を扱ってきた実績があり、特定の流体、温度、圧力に合わせて材料を正確に選択できます。
• カスタムソリューション:特殊な動作条件（研磨環境、高圧、極度の温度）には、カスタム PTFE ブレンド、複合設計、またはスプリング駆動シールを使用して対応できます。
• 高度な設備と規模：広大な工場敷地と最新のテスト/生産設備により、一貫性、リードタイム、品質管理が向上します。
• R&Dパートナーシップ:大学や研究機関との継続的な協力により、材料とデザインの継続的な改善がサポートされます。
• 製品範囲:ポリパックはOリング、ロッドシール、ピストンシールを供給しています。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、ダストリングなど、シリンダーシーリングシステム単一のサプライヤーから。

適切なロッドシールの選び方とPolypacの使い方

ロッドシールを選択するときは、次の点を評価し、テスト データとサンプルについてサプライヤーに問い合わせてください。

• 動作圧力とピーク圧力スパイク
• 流体の種類と化学的適合性
• 温度範囲と熱サイクル
• ロッド速度と往復運動プロファイル
• 汚染リスクとスクレーパー/ワイパーの必要性
• スペースの制約と溝の設計

Polypacは、材料データシート、試作、耐久試験結果の提供を通じて、お客様の選定をサポートします。特殊な用途向けには、PolypacのカスタムPTFEブレンドおよびエラストマーコンパウンドがシール寿命の延長とシステムメンテナンスコストの削減に役立ちます。

実用チェックリスト：ロッドシールの指定手順

シールサプライヤーに連絡するときは、次の簡単なチェックリストを使用してください。

1. 動作パラメータ（圧力（定常およびピーク）、温度範囲、およびスライド速度）をリストします。
2. 流体の仕様（タイプ、添加剤、水分含有量）を指定します。
3. 環境への露出について説明します: ほこり、塩分、化学物質、紫外線。
4. ロッド径、表面仕上げ、硬度を指定します。
5. 溝の寸法を共有するか、推奨されるグランドの図面を要求します。
6. 予想される耐用年数とメンテナンス間隔を記載します。

FAQ — ロッドシールに関するよくある質問

Q1: ロッドシールはどのくらいの頻度で交換する必要がありますか?
A: 交換間隔は、デューティサイクル、環境、および材質によって異なります。高負荷の移動用途では、シールは毎年点検／交換する必要がありますが、管理された産業環境では、数年間の耐用年数が一般的です。定期メンテナンスの際に、漏れと摩耗を監視してください。

Q2: グランドを変更せずにロッドシールを別の材質のものに交換できますか?
A: 新しい材質が同様の寸法と弾性を持つ場合は、場合によっては可能です。ただし、高圧シールやPTFEベースのシールの場合は、溝の変更やバックアップリングが必要になる場合があります。改造を行う前に、サプライヤーにご相談ください。

Q3: ロッドシールの押し出しの原因は何ですか?
A: 押し出しは、圧力によって柔らかいシール材が隙間に押し込まれることで発生します。これを防ぐには、隙間を狭める、バックアップリングを使用する、より硬いシール材や強化シール材を選択するなどの対策が必要です。

Q4: PTFE ロッドシールは低速用途に適していますか?
A: PTFEは摩擦は低いですが、弾性は低いです。スティックスリップが懸念される低速用途には、エラストマーエナジャイザー付きPTFE、またはスプリングエナジャイザー付きPTFE設計が適しています。

Q5: ワイパー/スクレーパーは常に必要ですか?
A: ロッドが汚れ、埃、湿気にさらされる環境の場合は、ワイパーを使用することでシール寿命が大幅に延びるため、ワイパーの使用をお勧めします。ただし、内部システムがクリーンな場合は、ワイパーはオプションとなる場合があります。

Q6: 表面仕上げはロッドシールの寿命にどのような影響を与えますか?
A: 表面仕上げが悪い（粗さや傷がある）と、摩耗や損耗が増加します。適切な仕上げ（シールの種類によって異なりますが、通常0.2～0.8µm Ra）が施された滑らかで硬化したロッドは、摩耗や漏れのリスクを低減します。

ポリパックに問い合わせる - ロッドシールまたは技術相談を依頼する

必要な場合はカスタムロッドシール油圧シーリングシステムの試作、試作、または技術サポートについては、製品情報、サンプル請求、設計支援についてPolypacまでお問い合わせください。Polypacは、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、幅広い製品ラインナップを取り揃えており、強力な研究開発力と生産能力により、要求の厳しいアプリケーションにも対応いたします。

ロッドシールに関するご相談は、弊社営業チームまでお問い合わせください。油圧システムまたは、見積りとサンプル テストを依頼してください: contact@polypac-seal.com (または、ロッド シールのバリエーションと材料のオプションを確認するには、当社の製品カタログにアクセスしてください)。

出典

• Parker Hannifin — 油圧シール技術ハンドブック (メーカーのデータシートとアプリケーション ガイド)。
• SKF — 油圧システム向けシーリング ソリューション (製品および選択リファレンス)。
• Trelleborg シーリング ソリューション — 材料と設計ガイドライン。
• NBR、FKM、PTFE、PU、FFKM の業界標準の材料データシート。

エンドノート

この記事は、エンジニア、購買担当者、メンテナンス担当者が油圧システムにおけるロッドシールの種類と用途を理解し、シール選定時に適切な情報に基づいた選択を行うための参考資料となることを目的としています。用途固有の推奨事項については、動作パラメータをご提供の上、シールサプライヤーに詳細な試験データをご請求ください。