PTFEシールは、主にスプリング荷重と材料組成の影響を受け、様々な干渉レベルを示します。ノンスプリングタイプのPTFEシールは、ラジアル荷重とシャフトの振れに対応するため、一般的に大きな干渉を示します。充填PTFE(カーボン、グラファイト、ガラス、ブロンズ)などの材質は、シールの剛性と耐摩耗性を変化させることにより、干渉特性をさらに変化させます。最適な設計は、シール効率とシールとシャフトの両方にかかる機械的ストレスのバランスをとることです。
キーポイントの説明
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PTFEシールにおける干渉の基礎
- 干渉とは、シールの内径（ID）とシャフトの外径（OD）の寸法差を指します。
- 高いラジアル荷重やシャフトのミスアライメント(振れ)下でも確実にシールするために、バネを使用しないオイルシール[/topic/oil-seal-ptfe]設計では干渉が大きいのが一般的です。
- スプリング荷重設計は、アキシャルスプリングの力を利用してシール接触を維持することで干渉を低減し、シャフトの摩耗を最小限に抑えます。
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スプリング荷重が干渉に与える影響
- バネなし:アクティブフォースの不足を補うために、よりタイトな干渉を必要とし、摩擦を増加させるが、動的条件下での耐久性を向上させる。
- スプリングロード:スプリングの圧力を一定にすることで干渉を抑え、離脱トルクと発熱を低減。
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材料バリエーションとその効果
- バージンPTFE:低摩擦だが、柔らかいため干渉が強いと変形することがある。
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充填PTFE（カーボン/グラファイト/ガラス/ブロンズ）:
- 剛性を高め、コールドフローを抑えながら干渉を制御できるようにする。
- 例えば、ブロンズ充填PTFEは高荷重に対応しますが、シャフトの傷つきを避けるために精密な干渉が必要になる場合があります。
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設計上のトレードオフ
- 高い干渉はシール性を向上させるが、取り付け力と摩耗のリスクを高める。
- 充填PTFEグレードは、柔軟性と負荷容量のバランスをとることで、中間の干渉レベルを可能にします。
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用途別の考慮事項
- 高速シャフトの場合、干渉の低減（バネ入りまたはガラス繊維強化PTFE）により、熱の蓄積を最小限に抑えることができます。
- 重機の場合は、長寿命化のためにカーボン充填PTFEを使用した非スプリング装填の高干渉設計を優先する場合があります。
これらの要因を評価することで、エンジニアはPTFEシールの干渉を操作上の要求に合わせて調整し、性能と寿命を最適化することができます。
まとめ表
| 設計係数 | 干渉への影響 |
|---|---|
| 非スプリング荷重 | 高ラジアル荷重とシャフトの振れに対する干渉が大きく、摩擦と摩耗が大きい。 |
| スプリング荷重 | 軸方向のスプリング力による干渉を低減し、ブレークアウェイ・トルクと発熱を低減。 |
| バージンPTFE | 低摩擦だが、柔らかいため高い干渉を受けると変形することがある。 |
| 充填PTFE | 剛性の向上により、干渉を制御し、コールドフローと摩耗のリスクを低減します。 |
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