遠心ポンプ基本：内部フラッシングおよび外部フラッシングメカニカルシール

パッキンシールからメカニカルシールへの進化

 

ポンプ インペラは、ポンプ ハウジングまたはボリュートを通過するポンプ シャフトに取り付けられます。 ポンプシールがないと、ボリュート内にあるシャフトの中空の「濡れた」部分が持続的な漏れの原因となる可能性があります。

 

100 年以上前、ほとんどのポンプは、シャフトを自由に回転させながらポンプの漏れを防ぐためにパッキンに依存していました。 このタイプのパッキンまたはパッキンシールは、最初にポンプ内にパッキンが押し込まれるか詰め込まれるスタッフィングボックスとして知られる領域を形成します。 このような古い技術のポンプは「スタッフィングボックス構造」と呼ばれています。 50 年前、この技術は改良され、パッキン シールは、シャフトの周囲を囲む編組糸とグラファイト フィラーのいくつかのループで構成され、古い「スタッフィング ボックス」内に配置されていました。 これらのフィラーはパッキングランドによってしっかりと押し付けられ、システムの水がポンプハウジングから漏れ出るのを防ぎます。

 

パッキンとシャフト間の摩擦により多量の熱が発生するため、パッキンシールには多量の潤滑が必要です。 この潤滑はシステム水によって行われ、ポンプの出口側から流れ出てパッキンを洗浄し、ポンプから排出されます。 これにより、「開放」システム、つまり定期的に使用されているシステムが洗浄水の漏れを引き起こすことになります。 水の「漏れ」が必要であり、1 秒あたり約 1 滴の割合でポンプから滴下します。 もちろん、この水を補充水と交換する必要があります。これは、システムにさらに多くの空気が導入されることを意味し、腐食が増加します。

 

 

さらに、適切な量の潤滑を維持するためにグランドを手動で締めてパッキンシールを定期的に調整する必要がありますが、これにより部品の過度の摩耗が発生します。 このタイプのシールは、数十年前にほとんどの産業用ポンプで標準であり、現在でも一部の産業用途で使用されています。

 

メカニカル シールは現在、HVAC ポンプの標準となっています。 メカニカル シールにはいかなる種類の漏れもありませんが、代わりに統合されたスプリングが高度に研磨された 2 つのシール面に圧力を加えてポンプをシールします。 B&G ポンプの競合他社でも、古いポンプ ボリュート設計では外部スタッフィング ボックスが備えられていましたが、メカニカル シールを搭載するように変更されました。 そのため、今日の HVAC システムには 2 種類のポンプ メカニカル シールが存在します。1 つは外部フラッシュ ラインを備えた古いポンプ用に設計されたもので、もう 1 つは B&G の設計をモデルにした内部フラッシュ シール用です。

 

外部フラッシング用のメカニカルシールとそれを避けるべき理由

 

外部フラッシュ シールは他のメカニカル シールと同様に機能しますが、古いパッキン シールと同様に、ポンプ ハウジング/ボリュートの乾燥スペースに取り付けられるように設計されています。 その結果、シャフトと回転および固定シール部品の間の摩擦による過熱を防ぐために外部潤滑が必要になります。 この潤滑は、ポンプの出口からメカニカル シールまで水を運ぶ毛細管タイプのチューブによって行われるため、外部から潤滑されるパッキン シールと比較してシステムは閉鎖システムになります。 この設計には 3 つの欠点があります。

 

まず最初に考慮する必要があるのは、フラッシングパイプのサイズです。 これらのパイプは通常、1/4 インチまたは 3/8 インチの銅パイプです。 水がライン内に沈殿物を蓄積し始めた場合、またはラインに現場の損傷がある場合、フラッシュ流量が制限される可能性があります。 流量を減らすと、メーカーの設計流量よりもシールの寿命が短くなります。

 

2 番目の問題も水質に関連しています。 シール面は高度に研磨された表面です。 シール面の間に砂利（固体粒子）があるとシール面が腐食し、早期の破損やシールの漏れにつながる可能性があります。

 

3 番目の問題は、摩擦による熱の蓄積を減らすためにシールを洗い流す水の量です。 流量は入口と出口の圧力差と配管の摩擦損失によって決まります。 メーカーは、ポンプに必要なサイズと流量に合わせてパイプのサイズと流量を設計しました。 ポンプに可変速ドライブを取り付けるとどうなりますか? 閉鎖システム内の吸入圧力はほぼ一定のままですが、吐出圧力は低下します。 流量は差圧の平方根に応じて変化し、フラッシング流量も減少します。 これは冷水システムでは大したことではないかもしれませんが、加熱システムではシールの寿命の短縮につながる可能性があります。

 

以下のプロファイルは、典型的な外部メカニカル シール (中開両吸込ポンプ) の両側にあるこれらのパイプを示しています。 シール付きのスタッフィングボックスに直接入れることに注意してください。

 

内部フラッシングメカニカルシールとそのメリット

外部フラッシュ メカニカル シールと同様に、内部フラッシュ メカニカル シールは、ポンプ シャフトが自由に回転できるようにしながら、ポンプ ハウジングからの水の流出を防ぎます。 ただし、内部フラッシュメカニカルシールの設計はより複雑で信頼性が高くなります。

内部メカニカル シールはポンプのインペラの近くに配置されており、始動時に水で満たされます。 その結果、これらは基本的にシステムの水に浸かり、ポンプ流体の約 25% にさらされることになります。 これは次の理由で有益です。1) 外部の潤滑や配管が必要ありません。 2) シール周囲の水流量が増加し、フラッシング効果が向上し、シールの耐用年数が長くなります。

外部フラッシュシールでは、パイプは必要なすべてのフラッシュ液体を非常に高い流量でシールに直接作用させます。 内部フラッシュシールは基本的に水で満たされた浴槽に沈められます。 なぜこれがシールの寿命を延ばすのでしょうか? あなたが祖母が作った素晴らしい陶器をシンクで掃除しているところを想像してみてください。その掃除に使用された水の質は非常に悪く、水中には大量の砂が含まれています。 高速スプレーを使用して掃除しますか、それともシンクに浸してタオルで優しく回しますか? 磁器と同様に、遠心メカニカルシールは交換に高価であり、粒子を多く含む水にさらされることがよくあります。

 

外部フラッシュ シール設計のポンプは現在でも入手可能ですが、ポンプを新しく設置するか、既存の外部シール ポンプを置き換えるかにかかわらず、油圧 HVAC システムには内部フラッシュ メカニカル シールを備えたポンプを指定して要求することをお勧めします。 内部フラッシュシールはメンテナンスの必要性を減らし、ポンプの寿命を延ばすのに役立ちます。