ばね付勢PTFEシールには、主に軽量、中程度、高荷重の3つの荷重定格があります。これらの定格は任意ではなく、内部のばねがシールリップに及ぼす力を定義します。これは、シールの性能、摩擦、動作寿命を決定する上で極めて重要な要素です。
ばね荷重定格の選択は、基本的なエンジニアリング上のトレードオフです。堅牢なシールバリアの必要性と、摩擦、摩耗、エネルギー消費を最小限に抑えるという同様に重要な目標とのバランスを取ることになります。
ばね付勢の目的
ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）は、低摩擦と化学的不活性で知られる優れた材料ですが、ゴムのような自然な弾性を持ちません。シールに弾力性を与えるのは、内部の金属製ばねです。
初期シール力の提供
低圧下では、システム流体がシールリップをハードウェアに押し付けるのに十分な力がない場合があります。ばねは、ゼロ圧力から正のシールを確立するために必要な初期機械力を提供します。
摩耗と温度への対応
シールの寿命が尽きるにつれて、PTFEジャケットはいずれ摩耗します。ばねは継続的に調整し、シールリップを外側に押し付けてこの材料の損失を補償し、一貫したシールラインを維持します。また、極低温から高温用途まで、広い温度範囲での熱膨張と収縮にも適応します。
ばね荷重定格の定義
各荷重定格は、異なる運用要求セットに合わせて設計されています。選択は、シールインターフェースでの接触圧力、つまり「リップ荷重」に直接影響します。
軽量荷重 (Light Load)
軽量荷重のばねは、最も小さい力を発揮します。摩擦とトルクを最小限に抑えることが最優先される用途に指定されます。
これは、高速の動的回転用途や、作動力を絶対的に最小限に抑える必要がある機器に最適です。
中程度荷重 (Medium Load)
中程度荷重のばねは、最も一般的で用途の広いオプションです。良好なシール能力と、合理的な摩擦および摩耗特性との堅実なバランスを提供します。
これは、幅広い汎用的な動的および静的シール用途の標準的な出発点となります。
高荷重 (Heavy Load)
高荷重のばねは、最大のシール力を提供します。これにより、より過酷な条件に対応できる、非常に集中した積極的なシールラインが作成されます。
これは、高粘度流体のシール、高圧ガスサービス、または漏れのないバリアを確保するために余分な力が必要なハードウェアの不完全性が考えられる用途に使用されます。
トレードオフの理解
ばね荷重の選択は決して単独で行われるものではありません。ある性能分野での利得は、しばしば別の分野での犠牲を伴います。
シール力 対 摩擦
中心となるトレードオフは単純です。ばね荷重が高いほどシール力は高くなりますが、摩擦も高くなります。この摩擦の増加は、動的用途におけるエネルギー消費と発熱の増大に直接つながります。
耐用年数
高荷重ばねによる摩擦の増加は、PTFEシールのジャケットの摩耗を早めます。さらに重要なのは、嵌合するハードウェア表面の摩耗を増加させ、その修理や交換がはるかに高価になる可能性があることです。
ばねの種類
ばねの種類、例えば片持ち梁（V字ばね）や傾斜コイルばねなども性能に影響を与えます。例えば、傾斜コイルばねは、広いたわみ範囲にわたってより一貫した力を提供でき、これはハードウェアの公差や摩耗が大きい用途で有益です。
用途に合わせた正しい選択
お客様の用途の特定の要件が選択を導く必要があります。以下の推奨事項を出発点として考慮してください。
- 高速または機密性の高い機器の摩擦を最小限に抑えることが主な焦点である場合: ドラッグと発熱を低減するために、軽量ばねが最良の選択です。
- 標準的な条件下でのバランスの取れた汎用シールが主な焦点である場合: 中程度荷重のばねは、過度の摩擦を発生させることなく信頼性の高いシールを提供します。
- 過酷な環境（高圧、粘性流体、または極低温）で最大のシール完全性が主な焦点である場合: 堅牢で信頼性の高いバリアを確保するために、高荷重ばねが必要です。
最終的に、適切なばね荷重を選択することで、シールが意図された寿命の間、効果的に機能することが保証されます。
概要表:
| ばね荷重定格 | 主な特徴 | 理想的な用途 |
|---|---|---|
| 軽量荷重 | 最小限の力、最小の摩擦とトルク | 高速回転、低作動力 |
| 中程度荷重 | バランスの取れたシール力と摩擦（最も一般的） | 汎用的な動的および静的シール |
| 高荷重 | 最大のシール力、積極的なシールライン | 高圧、粘性流体、極低温、ハードウェアの不完全性 |
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