200 bar以上では、標準的なショア90 PUシールに、低圧域では見られない故障モードが発生します。すなわち、バックアップリングの隙間にシール材が押し出される(エクストルージョン)現象です。160–185 barでは、シールは圧力下で弾性的に変形し、復帰行程で元の形状に回復します。しかし195–200 barを超えると、シールとバックアップリングの間の隙間における接触応力が、使用温度下でのシール材の引裂強度を上回り、500–800回の衝撃サイクルにわたってシール材がその隙間に押し出されるようになります。この問題の解決策は、単に硬度の高いシール(より硬いショア値)を用いることではなく、ショア95のコンパウンドと、直径方向のクリアランスを0.08 mm未満に設計されたPTFE製バックアップリングを組み合わせることです。
サンドビック HLX5Tは、石英岩地層におけるロッドストリングの引っかかり時に230バールに達するアンチジャム圧力スパイクを伴い、190~210バールの打撃圧力で動作する重機用ロングホール生産ドリルです。この機械に標準装備されるPUシールのデュロメーターはショア90ではなく、ショア95が指定されています。また、バックアップリングは径方向のフィット量が0.06mmのPTFE巻きタイプであり、低圧用途で一般的な成形NBRバックアップリングとは異なります。HLX5Tでショア90シールを現地倉庫にあるからという理由で使用すると、サービス寿命が380~420時間から140~180時間まで短縮されます。シールを破損させるのは定常圧力ではなく、この圧力スパイクです。
圧力クラス別シールグレード要件
圧力範囲 |
シール化合物 |
バックアップリングの種類 |
機械の例 |
140–170 barの打撃圧力 |
PUショア90(標準) |
NBR成形バックアップリング、径方向クリアランス0.10 mm |
アトラス・コプコ RD18U;サンドビックDD2710標準回路 |
170–195 barの打撃圧力 |
PUショア90–92(標準)またはショア95(推奨) |
モデルに応じてNBRまたはPTFEバックアップ |
Atlas Copco RD22U;Sandvik DD2710 重装備仕様 |
195~210 barの持続的打撃圧 |
PUショア95が必須 |
PTFE巻きバックアップ、直径方向クリアランス0.06~0.08 mm |
Sandvik HLX5T;Atlas Copco COP 重装備ドリフター |
210~230 bar(ジャミング防止用スパイクイベント発生時) |
PUショア95+HNBR静止シール |
PTFE巻きバックアップ;エキストルージョン防止リング付加 |
HLX5T(石英岩/花崗岩におけるロングホール生産用) |
230 bar以上(特殊な高衝撃用途) |
HNBRショア90またはPUショア97 |
PTFEサポートリング+二次バックアップリングの組み合わせ |
200 MPa以上の地層における深穴掘削 |
シールの最低等級を決定するのは、定格運転圧力ではなく圧力スパイクです。アンチジャム機能やロッド引っかかり防止機能を備えた機械では、定常圧力より20~30バール高い過渡圧力が発生します。シール選定にあたっては、こうしたスパイクを必ず考慮しなければなりません。HOVOOは圧力クラスに合致したシールを供給しています。 シールキット HLX5Tおよび重機向けアトラス・コプコ・プラットフォーム用(バックアップリング仕様付き)。参考:hovooseal.com。
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