グランドシールって未だに使うのですか?

ポンプ化学機械

NEONEEETです。

化学工場でのグランドシールについて解説します。

グランドシールはシール系で最も古い技術だから、存在そのものを認識していない若手エンジニアも結構います。

もちろんほとんどの場所では使わなくなりましたが、今でも使っている場所が化学工場でも存在します。

シールの基本とも言えるグランドシールなので、基本事項は理解しておきましょう。

グランドシールとは

そもそもグランドシールって見たことあるでしょうか?

実物を見る機会すら少なくなっていますね。

グランドパッキンという方が適切でしょう。

こんな形で組み合わせて使います。

この例ではグランドパッキンを4段重ねています。

繊維を編んで紐状にした物体を丸めてリング状にします。

1つのリングを4段重ねてシールとして使います。

材質

グランドの材質はいろいろあります。

化学工場で使うグランドだけでも以下の材質があります。

  • 黒鉛
  • アラミド繊維
  • PTFE

ここでピンときたあなた。ガスケットマニアです。

そうです。これらの材質はガスケットそのもの。

ガスケットもパッキンもシールという意味では同じだから当たり前と言えば当たり前。

グランドは存在価値が高くないので、言われるまで気が付きにくいですよね。

複数段にする理由

グランドを複数段重ねるのはちゃんと理由があります。

グランドシールの複数段のうち実際にシールが効くのは1段だけ

4段でくみ上げたパッキンで、1段目のシールが効いていて使っているうちに寿命が来たとしましょう。

この時は2段目~4段目のどこか1段が次のシールとして機能します。

繰り返していって4つのシールすべてが駄目になれば寿命です。

この発想はVパッキンオイルシールと同じ発想です。

Vパッキンもオイルシールもグランドシールと同じパッキンという動機器向けのシールだから、当たり前と言えば当たり前。

グランドシールを使う場所

グランドシールを化学工場で使う場所について解説します。

ポンプの軸封

グランドシールはポンプの軸封に使います。

現在でも、水系のポンプにはグランドシールが使われている場合はあるでしょう。

ドライフロアには全く向かないので注意が必要です。

グランドシールは冷却水が漏れているのが普通。

漏れていない方が異常です。

水を漏らすということは、ポンプ周りが水浸しになります。

歩いている時に転倒する恐れもありますし、異物の原因ともなれば、藻などの発生原因ともなります。

水を漏らしても良いことはほとんどありません。

撹拌槽の軸封

撹拌槽の撹拌軸にグランドシールは使います。

一般的な撹拌槽ならドライシールやメカニカルシールを使いますが、どうでもいい撹拌槽ならグランドシールを使うこともあるでしょう。

グランドシールの方が安価なので、積極的に使うケースもあるかもしれませんね。

撹拌槽はポンプに比べれば回転数が小さいので摺動熱が少なく、冷却水を使わなくても使えるケースがあるので、グランドシールを使いやすい環境にあると言えるでしょう。

ファンの軸封

ファンの軸封にグランドシールを使う場合があります。

ポンプよりはファンの方がグランドシールを使いやすい環境にあります。

ドライフロアーを気にしますからね。

冷却水を使わないで良いファンの方がグランドシールを使いやすい環境にあるでしょう。

ファンでグランドシールを使うとグランドは摩耗してシールの機能は失われますが、開口部が狭いので漏れ量が少ない状態を維持できます。

でも、同じ漏れを許容するならラビリンスシールの方が無難ですけどね・・・。

バルブのシール

気が付かないかも知れませんが、バルブ類のシールにグランドは使います。

バルブの弁棒も回転機のシャフトと同じ可動部です。

人が動かすか機械が動かすかだけの違い。

シール機構は必要です。

手動バルブならシールは最も安価なグランドを使うでしょう。

回転機器ならグランド以外の手段も考えられますが、バルブはグランド一択と考えて良いです。

グランドシールを避ける理由

化学工場でグランドシールを避ける理由を紹介します。

代替候補であるメカニカルシールとの比較をします。

冷却水が必要

グランドシールは冷却水が必要です。

グランドはシャフトとケーシングのシールをするために、編み物で強引に蓋をする発想です。

シャフトとグランドシールの間には常に摩擦が発生します。

シール水が無いと、グランドは一瞬で熱を持ち劣化します(焦げたり、破損したり・・・)

シール水はランタンリングから注水して、プロセス側・大気側の両方に液が流れるようにします。

プロセス液による冷却では、グランドシールの1段目しか効果が無いからです。

グランドシールは4~5弾で構成して、多段によるシール効果を期待しても、

シール水がないとグランドシールの設計思想が一破綻します。

冷却水が必要なグランドシールに対して、メカニカルシールでは冷却水を無くせる可能性があります。

セルフフラッシングで対応できる可能性があるからですね。

冷却水が必要な分。変動費(水処理・動力)などが大きなデメリットになります。

メカより漏れる

グランドシールはメカニカルシールよりも漏れます。

ドライフロアーに反してTPMの思想から外れることになるでしょう。

グランドはできるだけ避ける最大の理由ですね。

損失が大きい

グランドシールはメカニカルシールより損失が大きいです。

動力損失が大きいことは、渦巻ポンプではデメリット以外の何物でもありません。

そもそも渦巻ポンプを使うのは、以下の理由があるからです。

  • ポンプ効率が高い
  • 大流量でも送液可能

このうち、ポンプ効率を最適化するならメカニカルシールの方が有利です。

大容量のポンプはシールレスポンプでは使えないために、渦巻ポンプを使います。

プロセス液とは違ってユーティリティ液をターゲットにすることが多く、24時間365日使うことを考えています。

ここでは、少しの損失ですらデメリットになります。

最後に

化学工場でグランドシールを使う場所やその意味を解説しました。

グランドシールの材質や機能を紹介した後、化学工場で使う場所として回転機やバルブの例を紹介しました。

グランドシールを避ける理由として、冷却水・ドライフロアー・動力損失に関してまとめています。

この記事が皆さんのお役に立てれば嬉しいです。

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