あらゆる油圧または空圧システムにおいて、ピストンシールの主要な2つのタイプは単動式（single-acting）と複動式（double-acting）です。単動式シールは一方向からの圧力のみを管理するように設計されていますが、複動式シールはシリンダー内の両方向からの圧力を管理するように設計されています。
根本的な違いは用途にあります。一方向の圧力制御には単動式シールを、双方向の圧力を管理するための簡素化されたオールインワンソリューションには複動式シールを選択します。
単動式ピストンシールとは？
単動式シールは、単一の予測可能な方向からの動的圧力をシールするために最適化された特殊なコンポーネントです。これは多くのシーリングシステムの基本的な構成要素となります。
コア機能：一方向からのシーリング
単動式シールを圧力に対する一方向バルブと考えてください。Uカップやリップシールなどの非対称な設計は、片側から力が加えられたときに効果的に係合し、シールするように特別に成形されています。
反対側の、シールしない方向から圧力がかかると、シールのリップは押し離されるように設計されており、シール間に圧力が閉じ込められるのを防ぎます。
一般的な構成
一方向のみをシールするため、ピストン上では2つの単動式シールが背中合わせ（back-to-back）の配置でよく使用されます。これにより、各シールがそれぞれの往復ストローク方向（伸長または収縮）の圧力を処理する堅牢な複動システムが構築されます。
この構成は、各方向に対してシールプロファイルを最適化することが極めて重要となる、過酷な用途や高性能用途で一般的です。
複動式ピストンシールとは？
複動式ピストンシールは、両方向からの圧力を処理するように設計された単一の完全なシールです。2つの機能を1つのコンポーネントにまとめることで、ピストン設計を簡素化します。
コア機能：両方向からのシーリング
このタイプのシールは対称的です。その設計により、ピストンのどちら側が加圧されても、作動してシールを形成することができます。
これにより、ピストンが動力下で伸長および収縮する必要がある標準的な複動シリンダーにとって理想的なソリューションとなります。
設計上の利点
主な利点はシンプルさです。複動式シールを1つ使用することで、ピストンヘッド上のコンポーネント数が減り、機械加工と組み立てのプロセスが簡素化されます。
これは、2つの別々の単動式シールを必要とするシステムと比較して、よりコンパクトでコスト効率の高いピストン設計につながることがよくあります。
主なトレードオフの理解
これらのシールタイプを選択することは、設計のシンプルさとコンポーネントの専門化との間の直接的なトレードオフを伴います。お客様の用途の性能要件と製造上の制約が、決定を導きます。
設計のシンプルさ 対 コンポーネントの専門化
単一の複動式シールは、最もシンプルなピストン設計を提供します。機械加工が必要な溝や取り付けが必要な部品が少なくなり、複雑さと潜在的な故障点を減らします。
2つの単動式シールを使用すると、より高度な専門化が可能になります。伸長ストロークと収縮ストロークで異なる圧力や速度に合わせて最適化するために、各シールに異なる材料やプロファイルを使用できます。
シーリング性能
多くの標準的な用途では、性能の違いは無視できる程度です。しかし、高圧または高速システムでは、単動式シールの背中合わせの配置の方が、より優れた性能と長い耐用年数を提供する可能性があります。
これは、各シールがその単一の仕事に完全に最適化されており、過酷な条件下での潤滑、摩擦の低減、より信頼性の高いシーリングにつながるためです。
ピストンヘッドの設計
選択はピストンヘッドの物理的なサイズに直接影響します。複動式シールを1つ使用すると、ピストンヘッドを短くすることができ、これはスペースが限られている用途で重要になることがあります。
単動式シールを背中合わせに配置すると、シールを収容するために必要な2つの別々の溝を確保するために、ピストンヘッドが長くなります。
用途に最適な選択をする
適切なシールとは、シリンダーの動作要件と設計上の制約に最も合致するものです。
- 単動シリンダーが主な焦点の場合： 圧力は常に一方向からのみかかるため、単動式シールを1つ使用します。
- 設計のシンプルさとコスト効率が主な焦点の場合： 標準的な複動シリンダーにとって、単一の複動式シールが最も直接的で効率的なソリューションです。
- 高性能または過酷な動作が主な焦点の場合： 2つの専門化された単動式シールを背中合わせに配置することが、最も堅牢で耐久性のあるシーリングシステムを提供することがよくあります。
結局のところ、システム内で圧力がどのように振る舞うかを理解することが、最も信頼性が高く効果的なシールを選択するための鍵となります。
概要表：
| 特徴 | 単動式シール | 複動式シール |
|---|---|---|
| 圧力方向 | 一方向のみ | 両方向 |
| 一般的な設計 | 非対称（例：Uカップ） | 対称 |
| 一般的な構成 | ピストン上に背中合わせに2つのシール | ピストン上に単一のシール |
| ピストンヘッドのサイズ | より長い（2つの溝が必要） | より短く、よりコンパクト |
| 最適用途 | 高性能、過酷な用途 | 標準シリンダー、設計のシンプルさ |
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