ポンプ軸封の選び方｜グランドパッキン・メカニカルシール・シールレスを比較

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ポンプの軸封は、単に「液を漏らさない部品」ではありません。回転軸をポンプ外へ通しながら、プロセス液の漏出と外気の吸込みを管理し、回転部の潤滑・冷却も成立させる機能です。

選択肢は大きく、グランドパッキン、メカニカルシール、動的な軸貫通部をなくしたシールレスポンプに分かれます。どれを選ぶかは漏れ量だけでなく、液の危険性、固形分、結晶化、温度・圧力、補助設備、保全能力、空運転時の故障モードまで見て決めます。

この記事の結論

1. 軸封は何を封じているのか

遠心ポンプでは、羽根車を回す主軸がケーシングを貫通します。その境界には、ポンプ内部圧力で液が外へ出ようとする力と、吸込側が負圧になると外気が中へ入ろうとする力が作用します。

軸封の役割は次の3つです。

ここで大切なのは、軸封は静止ガスケットと違い、回転運動を許しながら封じるという点です。接触を強くすれば漏れは減りますが、摩擦と発熱が増えます。漏れ、摩擦、液膜、冷却の釣合いが必要です。

グランドパッキンは、軸または軸スリーブの周囲へリング状のパッキンを何段か組み、グランド押えで軸方向に圧縮して使います。圧縮されたパッキンが半径方向へ広がり、軸周りの漏れを絞ります。

危険液や臭気の強い液で「漏れを見ながら使う」ことが許容できない場合、グランドパッキンは選びにくくなります。一方で、漏れの回収設備と保全体制があり、運転員が状態を見ながら管理できる用途では、故障状態が見えやすい利点があります。

メカニカルシールは、軸と一緒に回る回転環と、ケーシング側に固定された固定環の端面を向かい合わせます。ばねと液圧で端面を接触させ、摺動面のごく薄い液膜で潤滑・冷却しながら漏れを小さくします。

メカニカルシールは「付ければ漏れがゼロになる部品」ではありません。選定したシール形式と面材が液性に合い、すべての運転点でシール室の圧力、温度、液相、流れが保たれて初めて機能します。

シールレスポンプには、代表的にキャンドモータポンプとマグネットポンプがあります。いずれもモータから羽根車へトルクを伝えるための構造をポンプ内部へ収め、回転軸が外部へ貫通する動的軸封をなくします。

シールレスは「シールがない」のではなく、外部へ抜ける動的な軸封をなくし、内部の隔壁・静止シール・軸受・循環流路で封じる方式です。漏れリスクは大きく変わりますが、故障モードが消えるわけではありません。