グランドパッキン: 材質、切断、用途、シールの理由

グランドパッキンは、回転軸や往復動軸周りの漏れを防ぐためにスタフィングボックス内に挿入される圧縮シール材です。これは編組繊維 (一般的に PTFE、グラファイト、アラミド、アクリル、または麻) で作られており、ポンプ、バルブ、ミキサーなど、可動シャフトとそのハウジングの間に動的シールが必要なあらゆる場所で使用されます。

グランドパッキンは何でできていますか?

材料の選択は、耐熱性、化学的適合性、耐用年数に直接影響します。モダン グランドパッキン 幅広い繊維と含浸剤が利用可能です。

ほとんどのパッキンには、シャフトの摩耗を軽減し、取り付けを容易にするために、PTFE ディスパージョン、鉱物油、またはグリースなどの潤滑剤も含浸されています。編組パターン (正方形、連結、コーナー補強) も、圧縮下でパッキンがどの程度均等に収まるかに影響します。

グランドパッキンのカット方法

不適切な切断は、シールが早期に破損する最も一般的な原因の 1 つです。リングの切断が不十分だと、初日からバイパス漏れが発生します。毎回きれいで正確なカットを行うには、このプロセスに従ってください。

ラップアンドカット法 (最も正確)

• 梱包用ロープをシャフトまたは同じ直径のマンドレルにしっかりと巻き付けます。
• 重なっている部分に鉛筆で印を付け、ロープをほどいて平らに置きます。
• 硬いまな板の上で鋭利な一刀両断ナイフでカットしてください。ハサミは使用しないでください。ハサミはブレードを押しつぶし、断面を変形させます。
• カット面は、バットジョイント リングの場合はロープ軸に対して完全に直角 (90 度)、スカイブカット リングの場合は 45 度の角度である必要があります。

バットジョイント vs. スカイブカット

あ バットジョイント (直線 90 度カット) はほとんどの用途に標準であり、正確に製造するのが簡単です。あ スカイブカット (45 度のマイター) はジョイントの接触面積を増やし、荷重下でジョイントが開くリスクを軽減するため、40 bar を超える高圧での使用に適しています。

サイズのルール

• パッキン断面積 = (スタフィング ボックスの内径 – シャフトの直径) / 2。たとえば、内径 50 mm、シャフト 30 mm の場合、断面積 10 mm のパッキンが必要です。
• 特大のパッキンを箱に押し込むと過剰な熱が発生し、シャフトの傷が加速します。
• 梱包サイズが小さすぎると箱を満たすことができず、圧力がかかると押し出されてしまいます。
• 必要なリングの数は通常、標準ポンプの場合 4 ～ 6 で、水冷またはフラッシュインジェクション用途ではランタン リングがリング 3 または 4 に取り付けられます。

グランドパッキンはいつ使用されますか?

以下の条件が 1 つ以上当てはまる場合、グランドパッキンが推奨されるシール方法です。

機器の種類

• 遠心ポンプおよび往復ポンプ — 最も一般的なアプリケーション。グランドパッキンは、摩耗した装置や古い装置の剛性メカニカルシールよりもシャフトの振れや振動に対処します。
• ゲートバルブ、グローブバルブ、バタフライバルブ — バルブが作動するたびに、バルブステムがグランド内を直線または回転して移動します。
• あgitators and mixers — シャフト速度が遅く、シャフト直径が大きいため、パッキンはカスタムメカニカルシールよりも経済的です。
• 船舶用船尾管 — 従来の亜麻または最新の PTFE パッキンが、船体から出るプロペラ シャフトをシールします。
• 油圧シリンダーとプレス — 重工業機器の往復ロッドでは、ロッド グランドに編組パッキンが使用されることがよくあります。

梱包に有利な動作条件

• シャフト直径が 75 mm を超えると、メカニカル シールのコストが法外に高くなります。
• 半径方向の振れが最大 1.5 mm あるシャフト。これによりメカニカル シール面が破壊されます。
• 熟練したメカニカルシール技術者がいない現場でも、基本的な工具でパッキンの交換が可能です。
• 研磨固形物を含む液体 (スラリー、紙料、鉱物処理) では、パッキンからの制御された浸出によりシール ゾーンから粒子が連続的に洗い流されます。
• 断続的または頻度の低い操作では、パッキンの制御された少量の漏れ (通常は 1 分あたり 5 ～ 60 滴) が許容され、初期コストが低いことが重視されます。

グランドパッキンシールが使用される理由

1970 年代以来メカニカル シールが広く採用されているにもかかわらず、グランド パッキンは依然として多くの業界で主流のシール方法です。その理由は実用的かつ経済的なものです。

初期費用とメンテナンス費用の削減

あ set of packing rings for a 50 mm pump shaft typically costs between EUR 5 and EUR 40, depending on material. A comparable cartridge mechanical seal for the same pump costs EUR 200 to EUR 800 or more. Replacement requires no precision alignment, no lapping of seal faces, and no special tools — a maintenance technician with a packing hook, knife, and torque wrench can complete the job in under 30 minutes.

困難な状況への耐性

メカニカル シールは、シャフトのたわみ、振動、および一時的な空運転の影響を受けやすくなります。グランドパッキンは最大 1.5 mm のシャフト振れに対応し、液体潤滑なしで短期間耐えることができます。これは、ポンプの起動時やキャビテーション現象でよく発生します。研磨スラリーのサービスでは、パッキンの漏れを意図的に制御し（フラッシュ水の注入によってサポートされます）、グリットがシールゾーンに移動するのを防ぎます。これは、複雑なバリア流体システムがなければメカニカルシールでは達成できないことです。

規制と安全性の背景

蒸気システムや高温バルブの用途では、多くの場合、グラファイト グランド パッキンが、必要な温度クラスに対応する唯一のシール ソリューションです。多くの発電所バルブ規格 (EN 13555、ASME B16.20) では、クラス 600 ～ クラス 2500 バルブの準拠ソリューションとして、特にフレキシブル グラファイト パッキングについて言及しています。

現場での調整が容易

あ gland packing seal can be tightened incrementally by advancing the gland follower nuts — often just one-sixth of a turn at a time — without shutting down the equipment. This live adjustment capability is invaluable in continuous-process industries such as paper mills, water treatment, and chemical plants where unplanned shutdowns carry significant cost.

漏れの制御は欠陥ではなく機能としての機能です

グランドパッキンは漏れをゼロにするように設計されておりません。毎分 5 ～ 60 滴のウィープ速度でシャフト スリーブを潤滑し、圧縮摩擦によって発生する熱を放散します。目に見える漏れをすべて止めようと締めすぎると、パッキンが過熱し、潤滑剤が炭化してシャフトに傷がつき、通常は数時間以内に致命的な故障を引き起こします。水などの非毒性、不燃性のサービスでは、このウィードは標準的な産業および環境ガイドラインの下では完全に許容されます。

グランドパッキンとメカニカルシール: それぞれを選択する場合

梱包寿命を最大限に延ばすための取り付けのヒント

• あlways remove all old packing using a packing hook — never try to add new rings on top of worn packing.
• シャフトスリーブに傷がないか点検します。 0.1 mm より深い溝の場合は、数日以内に新しいパッキンが切断されます。スリーブの交換は再梱包を繰り返すよりも安価です。
• リングジョイントをシャフトの周りに 90 度ずらして配置し、ジョイントラインに沿った連続的な漏れ経路を防ぎます。
• 最初の始動時のみグランドフォロアを手で締めてから、パッキンを 30 分間作動させてから、目標の浸出量を達成するまで徐々に締めてください。
• 蒸気サービスでのグラファイトパッキンの場合は、トルクレンチを使用し、メーカーのボルト荷重仕様に従ってください。通常、クラス 150 バルブの M12 グランドスタッドでは 20 ～ 40 Nm です。