遠心ポンプシールの基本：メカニカルシールの洗浄
アウトレットのリサイクル
ポンプ出口とスタッフィングボックスを接続するライン。 ポンプ出口の高圧流体（フラッシング流体）は、メカニカルシール端面付近のスタフィングボックスに入り端面をフラッシングし、スタフィングボックス内を通ってポンプ本体まで循環します。 この手法は、保守担当者にいくつかの問題を引き起こします。
1) 流体に固体が含まれている場合 (ほとんどの流体がそうなります)、インペラの遠心作用によって固体がポンプの渦巻きの内径に集中し、この汚れた流体がスタッフィング ボックスに再循環されます。 言うまでもなく、固体粒子が「サンドブラスター」のように作用してラップシール表面に食い込み、スライドシールコンポーネントを詰まらせるため、これはメカニカルシールの信頼性の高い使用には役立ちません。
2) 固体が狭い隙間を通過すると、ポンプの摩耗リング、重要な公差、およびぴったりと密着したブッシュが急速に摩耗します。
このフラッシングの唯一の正当な用途は、スタッフィング ボックスを加圧して液体の蒸発を防ぐことです。 この方法を温水用途に使用する場合、特に再循環ラインに熱交換器が取り付けられている場合は注意してください。 接続部からの熱水や蒸気の漏れは、その地域にいる人にとって危険な場合があり、固形物が熱交換器を詰まらせる可能性もあります。
このラインを使用してスタッフィングボックスを加圧する場合は、次の点に留意する必要があります。
1) シャフト直径の 0.002 インチ/インチ (0.002 mm/mm) のクリアランスを設けて、スタフィング ボックスの底部にぴったりとフィットするブッシュ (つまり、スロート ブッシュ) を取り付けます。
2) シールに金属ベローズを使用する場合は、ラップシール面と薄い金属シートからラインが取り除かれていることを確認してください。
3) 適切に取り付けられ、バランスの取れた O リングが使用されている場合 (そうする必要があります)、スタッフィング ボックスの圧力が液体の蒸発圧力より少なくとも 1 気圧高い限り、シール製品がシール面間でフラッシュすることはありません。 出口再循環ラインは、この圧力差を保証できる必要があります。
吸引再循環
ポンプの吸引口とスタッフィング ボックスまたはシール グランドの底部の間に接続されるライン。 多くのポンプには、吸引ゲージを取り付けるための継手が吸引入口にすでに装備されています。 ただし、吸引再循環ラインのインターフェースが利用できず、パイプ壁の厚さがドリルやタップ加工に十分でない場合は、インターフェースをパイプまたはパイプのフランジに取り付けることができます。
スタッフィング ボックスの圧力は、ほとんどの場合、ポンプの吸引圧力よりも高くなります。 インペラの後ろの液体は、スタッフィング ボックスを通ってポンプ入口まで循環します。 この液体はインペラによって遠心分離され、その結果、スタッフィング ボックス内の液体はポンプで送られる液体よりもはるかにきれいになります。 多くの場合、きれいな液体の導入やプロセス液体の希釈は回避できます。
この環境制御は、クローズド インペラ ポンプ設計や、Duriron ポンプなど、バック プレートではなくポンプ ボリュートに向かって調整されたオープン インペラ ポンプ設計のポンプで非常に効果的です。
洗浄
スタッフィング ボックスの圧力より 1 気圧 (15 psi./1 bar) 高い圧力では、外部からの清浄な液体が調整バルブを通ってスタッフィング ボックスに導入されます。 徹底的に洗浄するために、液体はスタッフィング ボックスの底から導入する必要があります。 これらの液体はすべて最終的に製品に入ります。
バランスの取れた O リングを使用すると、シールの動きを妨げる可能性のある固形物を除去するのに必要な液体だけが必要になります。 バランスシールはほとんどの用途で問題を引き起こすほどの熱を発生しないため、冷却のために液体を追加する必要はありません。
液体に浸漬されたスプリング式メカニカル シールの場合、1 時間あたり 1 ～ 2 ガロン (4 ～ 8 リットル/時間) のフラッシングのみが必要です。 注: これは、1 分あたりではなく、1 時間あたりのすすぎです。 マルチスプリング設計を使用する場合は、製造元にアドバイスを求めてください。 洗浄液は次のような供給源から入手できます。
1) きれいな水
2) 適合液体
3) 溶剤
4) 製品内の成分をポンプで注入します
5) 原料を傷つけないきれいな完成品
6) 製品の下流に配置される添加剤は、ポンプのスタッフィング ボックスで追加できます。
工場水を使用して洗浄する場合は、洗浄水中の固形物が流量制御バルブを詰まらせる可能性があるので注意する必要があります。 工場の水圧も 1 日を通して変化し、場合によってはポンプのスタッフィング ボックス内の圧力よりも低い場合があります。
スペーサーまたはバッファー
1 つの用途で 2 つのシールを使用する場合、それらの間に液体を注入する必要があります。 シール間の液体が充填圧力よりも高い場合、それを隔離液体と呼びます。 スタッフィングボックスの圧力より低い場合、それを緩衝液と呼びます。 液体は、強制循環、ポンプリング、または対流によって循環できます。 使用される具体的な方法は、圧力、ポンプ速度、シャフト サイズによって決まります。 すべてのシール メーカーは、正しい選択ガイドを提供するチャートを用意しています。
強制循環システムの使用を選択した場合は、液体がスタッフィング ボックスの下部接続部から導入され、上部接続部から排出されるようにしてください。 この配置により、シール間の空間が確実に通気され、適切に冷却されます。
強制循環はすべての垂直シャフト用途に推奨される方法ですが、シール内を循環する液体が対流タンク接続部で速度を変えると、シールグランドの中心位置が妨げられ、わずかなポンピング効果が得られる可能性があります。 この原理の説明については、最寄りの販売代理店にお問い合わせください。
最新のシール設計の多くは、対流を強化するために内蔵ポンピング リングを使用しています。 このポンプ配置は、オイルを隔離液体として使用する場合に必要です。 以下の図は、2 つのバランスのとれたシールで使用できる典型的な対流システムを示しています。
水は比熱が高く、電気伝導率が良いため、液体の隔離または緩衝に最適な液体の 1 つです。 オイルは、比熱が低く、電気伝導率が低いため、おそらく最悪のものの 1 つです。 シールの絶縁またはバッファを選択するときは、この点に留意してください。
選択したシールのタイプによって、隔離液体をスタッフィング ボックスの圧力より高く保つか低く保つ必要があるかが決まります。 この場合、圧力変動は正常であるため、液体の隔離時やシステム圧力の変化時に発生する可能性のある問題を排除するために、双方向バランスシールを選択する必要があります。
対流タンクまたは強制潤滑システムは、入口が二重シールの下部にあり、出口がシールの上部から排出されるように接続されていることを確認してください。 この配置により、排気を密閉し、通路を液体で確実に満たすことができます。
ジャケット(B)
高温ポンプには、ポンプのスタッフィング ボックスの周囲に冷却/加熱ジャケットが取り付けられています。 ジャケットがポンプに取り付けられていない場合は、ポンプのメーカーまたは「アフターマーケット」のサプライヤーから購入できます。
ジャケット付きスタッフィング ボックスを使用する秘訣は、スタッフィング ボックスの底にサーマル スリーブを取り付け、詰め液を「行き止まり」にすることです。 行き止まりとは、吸引または排出の再循環ラインを設置すべきではないことを意味します。 シールされるポンプ製品と互換性がある限り、熱伝導率の低い材料であればどのような材料でもケーシングの要件を満たすことができます。 カーボンはテフロンとは異なり、温度が変化してもサイズがあまり変化しないため、良い選択です。
ジャケットを通過する少量の液体または蒸気により、スタッフィング ボックスを希望の温度範囲内に制御できます。 場合によっては、低温熱媒油が使用されます。 ジャケットはベアリング ボックスとスタッフィング ボックスの冷却も行うことに注意してください。
ジャケットの液体には、ジャケット表面の内側に膜を形成して熱伝達を制限する可能性のあるカルシウム (硬水) やその他のものが含まれていないことを確認してください。 この問題が発生した場合は、クリーナーを使用できます。 凝縮水は、問題がほとんどなく、優れたジャケット循環液体です。
クエンチ
クエンチ: API グランドの Q インターフェイス。
1) 一部のシールキャップには、シールの後ろに排気ポートまたはクエンチ接続があり、蒸気またはその他の流体でシールされた領域の温度を制御します。 ぴったりとフィットするカーボン (またはその他の非火花材料) ブッシュ (絞りブッシュ) がこの接続部の外側に取り付けられ、グランドとシャフトの間に緊密なクリアランスを提供します。
2) 製油所用途ではクエンチ キャップが使用され、これを API (American Petroleum Institute) キャップと呼びます。
6 つの異なる方法の名前がわかったので、さまざまなシーリング用途でそれらを使用する方法を見てみましょう。
出口再循環
1) スタッフィングボックスを加圧して製品の蒸発を防ぐために使用できます。
2) 熱交換器はラインに設置できますが、ポンプが作動している場合に限ります。
3) フィルターが詰まるとスタッフィング ボックスの再循環が制限されるため、このラインにはフィルターを取り付けないでください。
4) 多くの消費者は、再循環ラインに「サイクロン」タイプの装置を設置しています。 これらの分離器が充填流体から固形物を除去するのに非常に効果的であることは示されていません。
吸引再循環
1) 垂直ポンプはこのラインを通じて排気します。
2) 通常の製品再循環用のラインを使用し、スタフィング ボックスの液体をインペラの後ろから再循環される清浄な液体と交換します。
3) この接続により、シールを取り外す前にスタッフィング ボックスを空にする安全な方法が提供されます。
洗浄
1) きれいな液体をスタッフィングボックスに導入して、固形物や問題のある液体を除去します。
2) 冷たい液体ですすぎ、熱い液体を冷やします。
3) 温度や圧力の変化に敏感な液体を除去します。
4) デュアルシール用途では、この接続を使用してスタッフィング ボックスを相互接続し、それによってスタッフィング ボックス内の圧力を均等化できます。
スペーサーまたはバッファー
1) インナーシールの圧力低下を防ぎます。
2) エチレンオキシド用途におけるダイナミック O リングを保護します。
3) シール面の温度を管理します。
4) 高圧用途における圧力の調整。
5) シール面に空気や酸素を近づけないでください。
6) 対流タンクと使用する場合、内部シールの漏れを検出します。
7) 内側シールを無潤滑シールに使用する場合は、外側シールに荷重を伝えてください。
8) 従来のガス封入方法です。
ジャケット
1) ポンプが停止しているときにスタッフィング ボックス内の温度を制御する最良の方法。
2) 吸引ラインや出口再循環ラインが接続されていないことを確認してください。
急冷または排気して排水 - 災害用ブッシュを追加します
1) ベアリングが故障した場合、災害用ブッシュがシールをスタフィングボックスの内側に当たるのを防ぎます。 これは、過熱時に製品が燃焼または爆発する可能性がある用途では非常に重要な機能です。
2) 重大なシールの破損が発生した場合、災害用ブッシュが現場作業員を負傷から保護します (ポンプ媒体の大量の漏れを防ぎます)。 ほとんどの漏れは、排水インターフェースを介して収集タンクまたはフィールド排水ラインに接続されている可能性があります。
3) シールの外側の固形物を洗い流し、シールの磨耗とシールが前方に移動するときの「垂れ下がり」を防ぎます。
4) シール面から漏れる可能性のある有毒または腐食性の蒸気を洗い流します。
5) 密封領域の温度を制御します。
6) 加熱冷却ジャケットが故障した場合のバックアップとして
