本質的に、ラビリンスPTFEシールは、直接的な物理的バリアを作成するのではなく、複雑で非接触の経路を作成することによって機能します。 PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）リングは機器のシャフトと一緒に回転し、その複雑な溝はシール本体の静止している溝と噛み合います。この配置により、「ラビリンス（迷路）」と呼ばれる困難で入り組んだ経路が形成され、流体力学と遠心力を利用して、シャフトと接触することなく潤滑剤を封じ込め、汚染物質を遮断します。
理解すべき重要な概念は、ラビリンスPTFEシールは完全な漏れ防止を意図したものではないということです。むしろ、その目的は、従来の接触シールの摩耗、摩擦、発熱なしに流体の通過を制御し、汚染物質を遮断することにより、低圧用途で優れた長期的な信頼性を提供することです。
非接触シールの構造
シールがどのように機能するかを理解するためには、まずその2つの主要な構成要素と、それらが共同で作成する経路を見る必要があります。
静止しているシール本体
このコンポーネントは機器のハウジング内に固定されています。その内径には、回転するシャフトに面する一連の機械加工された溝が設けられています。
回転するPTFEリング
PTFEリングは動的なコンポーネントです。これはシール本体の溝にはまり込み、シャフトと同期して回転するように設計されています。本体と同様に、その摺動面にも溝のパターンが設けられています。
ラビリンス経路
組み立てられると、回転リングの溝と静止している本体の溝は接触することなく噛み合います。これにより、流体や汚染物質がシールを通過するために移動しなければならない、狭く、曲がりくねった、複雑な経路が作成されます。
2つの核となるシーリング原理
ラビリンスPTFEシールは、単純な表面圧力ではなく、連携して機能する2つの物理的原理に依存しています。
原理1：曲がりくねった経路
主要なシーリング機構は、この複雑な経路そのものです。流体が漏れたり、汚染物質が侵入したりするためには、一連の急な曲がり角と膨張部を長く移動する必要があります。
各曲がり角で流体はエネルギーと圧力を失い、その運動量を効果的に無効化し、シールを通過するのを防ぎます。
原理2：遠心力
シャフトとPTFEリングが高速で回転すると、遠心分離機のように機能します。ラビリンスに入ったオイルミストや潤滑剤は、遠心力によって即座に外側に振り飛ばされます。
この力は動的なバリアを生成し、潤滑剤を保護すべきベアリングの方向に常に押し戻し、外部の汚染物質をシールの内部から遠ざけます。複数のリングを使用することで、この効果は大幅に強化されます。
トレードオフの理解：ラビリンスシールとポジティブシール
ラビリンスシールを選択するには、特に従来のリップシールなどの正接触シールと比較した場合の、その特定の長所と限界を理解する必要があります。
非接触の利点
回転リングが静止している本体やシャフトに接触することがないため、摩擦や摩耗は事実上ありません。
この設計により、はるかに長い耐用年数、少ない発熱がもたらされ、接触シールがすぐに故障するような非常に高速での動作が可能になります。また、シャフト自体が時間の経過とともに溝が刻まれたり損傷したりすることがないことも意味します。
決定的な制限：漏れ防止ではない
非接触設計であるため、ラビリンスPTFEシールは確実な密閉シールではありません。これは、低圧またはゼロ圧力環境での封じ込めと排除のために設計されています。
ギアボックス内のオイルミストを内部に保持したり、ベアリングハウジングへの埃の侵入を防いだりするのに優れています。ただし、静的な液面や著しい圧力を保持することはできません。
用途に合わせた適切な選択
正しいシールの選択は、技術を運用目標に合わせることにかかっています。
- 長寿命と高速機器での信頼性が主な焦点である場合： ラビリンスPTFEシールは、摩擦と熱を排除する非接触で摩耗のない設計であるため、優れた選択肢です。
- 圧力下での絶対的な漏れのない封じ込めが主な焦点である場合： ラビリンスシールはゼロ漏れを意図していないため、従来のポジティブ接触シールを使用する必要があります。
- 外部の汚染物質からベアリングを保護することが主な焦点である場合： ラビリンス設計は、摩擦やシャフトの摩耗を引き起こすことなく、埃や湿気に対する優れた恒久的なバリアを提供します。
結局のところ、このシールが流体を遮断するのではなく管理するということを理解することが、それを成功裏に導入するための鍵となります。
要約表：
| 特徴 | ラビリンスPTFEシール | 従来の接触シール |
|---|---|---|
| 主要なメカニズム | 非接触、曲がりくねった経路 | 直接的な物理的接触／圧力 |
| 摩擦と摩耗 | 事実上なし | 摩擦を発生させ、経時的に摩耗する |
| 発熱 | 最小限 | 顕著になることがある |
| 漏れ | 流体の通過を制御するものであり、漏れ防止ではない | 漏れのないシーリングのために設計されている |
| 最適用途 | 高速、長寿命、汚染物質の排除 | 圧力下での絶対的な封じ込め |
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