窒化ケイ素セラミック・シーリング・リングの使い方
窒化ケイ素セラミック・シールリング は、現代産業における高性能な主要メカニカルシール部品です。優れた耐摩耗性、優れた耐腐食性、超高剛性、低密度を誇るため、ポンプ、コンプレッサー、ミキサー、自動車用水ポンプなど、過酷な使用条件下で広く使用されています。しかし、最高の素材であっても、その潜在能力を最大限に引き出すためには、正しく使用する必要があります。
窒化ケイ素セラミック・シールリングを理解する - なぜこれほど優れているのか？
使い方を理解する前に、まずなぜそれを選んだのかを理解する必要があります。窒化ケイ素セラミック・シーリング・リングは、金属や通常のセラミックといった従来のシーリング材が抱える多くの問題を解決することができます：
- 摩耗の問題を解決する： その硬度はダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素に次ぐ極めて高いもので、耐摩耗性は金属や他のセラミック材料のそれをはるかに上回り、粒子状物質を含む媒体中での寿命を大幅に延ばす。
- 腐食の問題を解決する： ほとんどの強酸（塩酸、硫酸、フッ化水素酸を除く）、強塩基、塩水溶液に対して優れた耐食性を持ち、化学工学や電気めっきなどの腐食環境に最適です。
- 高温問題を解決する： ポリマー材料のように軟化したり分解したりすることなく、1200℃以上の温度で機械的特性を維持することができ、高温ポンプや反応容器に適している。
- 軽量化と慣性の問題を解決する： 密度が低く軽量であるため、特に高速回転条件（自動車用ウォーターポンプなど）に適しており、遠心力による変形や振動を低減し、エネルギー消費を抑えることができる。
- 接着や摩擦の問題を解決する： 表面は滑らかで、摩擦係数が低く、自己潤滑性がある。カーボングラファイトや他の研磨部品と良好な摩擦ペアを形成し、スムーズで漏れの少ない運転ができる。
コアのヒント 窒化ケイ素セラミックの主な欠点は脆いことであり、そのため衝撃荷重や設置時の応力集中に非常に敏感である。これが、適切な設置が極めて重要である理由です。
使用前の準備
- 検査と確認
モデルのマッチング： 新しいシールリングの型式と仕様（内径、外径、厚さ）が、元の部品または装置の設計要件と完全に一致していることを確認する。
外観検査： 明るい場所で、シーリング・リングのシール面を注意深く点検してください。ひび割れ、エッジの破損、傷、欠陥がなく、滑らかで完璧であることを確認してください。些細な損傷でも、シール全体が故障する原因になります。
清掃作業： これは最も重要なステップである。シーリングリング、シャフト/ブッシング、グランドなどの取り付け部品を完全に清浄にする必要があります。リントフリーの布、アルコール、アセトンなどの腐食性のない洗浄剤を使用して、油、ほこり、不純物を徹底的に取り除きます。小さな粒子があると、取り付け時にシール面に押し付けられ、漏れの原因となります。 - 工具の準備
取り付けの際、セラミック・リング自体を直接叩かないよう、取り付けスリーブ、ガイド・スリーブなど、必要な専用工具を準備してください。
正しいインストール手順と要点
取り付けの原則：力を均等に加え、衝撃を避け、清潔を保つ。
ステップ1：潤滑とアライメント
シールリングのOリングまたはガスケット（固定リングの場合）とシャフトスリーブの表面に、作動媒体に適合する清浄な潤滑グリースまたはオイルを塗布し、初期の取り付け抵抗を減らしてください。
シーリング・リングが軸に対して垂直で、傾いていないことを確認しながら、シャフトまたはスリーブにスムーズかつきれいに挿入する。
ステップ2：力を加えて取り付ける
直接叩くことは厳禁です！ハンマーなどの工具で窒化ケイ素セラミック・リングのいかなる部分も直接叩かないでください。
専用の取り付けスリーブやプレートを使って、シーリング・リングの最も硬い部分（通常は金属フレームや厚い部分）に均等に力をかけ、ゆっくりと押し込む。
油圧または空圧を使用する場合は、均一な力とスムーズな速度を確保する必要もある。
ステップ3：インストール後の状態を確認する
取り付け後、シールリングを手で軽く回転させ、柔軟性があり、詰まりがないことを確認する。
シール面に汚染や損傷がないことを再度確認する。
操作、メンテナンス、トラブルシューティング
- 初期動作
ドライスタートの警告窒化ケイ素セラミック・シーリング・リングを始動させる前に、シーリング・チャンバーに媒体または潤滑油を充填する必要があります。ドライ運転は絶対に避けてください。さもないと、瞬間的な高温、高圧、ドライ摩擦により、シーリング面が「破裂」したり、激しい摩耗に見舞われたりする恐れがあります。
試運転：装置を始動した後、低速・低圧の試運転を行い、異常な漏れ、振動、騒音がないか観察する。異常がないことを確認した後、徐々に通常の作業条件まで上昇させる。 - 日常メンテナンス
定期点検：機器の漏れに注意すること。メカニカルシールは、ごくわずかな水分の汚れ（「発汗」）は許容するが、直線的な漏れは許容しない。
監視条件：装置の運転温度、圧力、媒体の状態に重大な変化がないか、シーリング寿命に影響を及ぼす可能性がないか、綿密に監視する。
清潔に保つ：密閉されたチャンバに不純物が入り込まないように、冷却/洗浄システムの配管に障害物がないことを確認してください。 - よくある故障とその原因
深刻な漏出：
考えられる理由：シール面に亀裂や損傷がある；取り付け時に表面に傷がついた；Oリングやその他の補助シールが損傷している。
シール面の早期摩耗：
考えられる理由：媒体にろ過されていない硬い粒子が多すぎる；乾燥運転；スプリング圧力が高すぎる。
シールリングの破裂：
考えられる理由：取り付け時の不均等な力や衝撃、装置の激しい振動や位置のずれ、熱衝撃（冷たい媒体の急激な投入など）。
分解と交換
シールに許容できない漏れがある場合、あるいは装置に大規模な修理が必要な場合は、分解する必要がある。
慎重に分解すること： また、分解時には、機器のシャフトスリーブとシール面を損傷から守りながら、シールリングを均等かつスムーズに引き抜くための特別な工具が必要となる。
古い部品をチェックする： 取り外した古いシーリング・リングの摩耗パターンを注意深く検査することで、故障の原因（通常の摩耗か、偏心摩耗やドライ摩耗などによるものか）を特定し、次の取り付けのための改善基準とすることができる。
包括的な交換： 通常、メカニカルシールの場合、新旧摩擦ペア間の最適な適合を確保するため、動・静リングをペアで交換することが推奨されています。単一の部品だけを交換しても、根本的な解決にはならない場合があります。
窒化ケイ素セラミックシールリングは、装置の信頼性と効率を大幅に向上させることができる高性能部品です。その卓越した性能は、過酷な使用条件下における従来のシールの寿命と信頼性の問題を解決します。
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