炭化ケイ素 vs グラファイト：メカニカルシールに最適な材料

ロータリーユニオンは、産業機器において固定パイプと回転部品間の重要な接続部として機能し、漏れなく流体（液体または気体）のシームレスな移動を可能にします。しかし、部品間の絶え間ない相対運動は必然的に摩耗を引き起こし、運用効率と機器の寿命に直接影響を与えます。ロータリーユニオンとメカニカルシールに使用される主要な材料の中で、炭化ケイ素（SiC）とグラファイトは、それぞれ異なる動作条件に適した独特の物理的および化学的特性で際立っています。

精密機械装置として、ロータリーユニオンは、漏れのない性能を維持しながら、固定パイプラインと回転部品間の流体移動を容易にします。その用途は、数多くの業界に及びます。

• 製紙業: 回転乾燥シリンダーへの蒸気または温水の供給
• 繊維製造: 回転ローラーへの冷却水または加熱油の循環
• プラスチック産業: 熱伝達流体による金型温度の調整
• 製鉄業: 連続鋳造設備の冷却
• 工作機械: 回転スピンドルへのクーラントの供給

これらの要求の厳しい用途では、ロータリーユニオンは、高速回転、高圧、極端な温度、腐食性媒体などの過酷な条件にさらされるため、信頼性と長寿命のために材料の選択が最も重要になります。

このケイ素-炭素化合物半導体は、優れた硬度と優れた耐熱性および耐薬品性を兼ね備えています。ダイヤモンドに近いモース硬度を持つSiCは、以下を示します。

• 高速回転下での優れた耐摩耗性
• 高温での優れた熱安定性
• 酸、アルカリ、塩に対する顕著な耐食性
• 効果的な放熱のための高い熱伝導率

これらの特性により、SiCは、ロータリーユニオンのメカニカルシール面、ベアリング、ノズルに最適であり、通常はグラファイトまたは他の材料と組み合わせて使用されます。

グラファイトの独特の層状結晶構造は、自然な潤滑性と熱安定性を提供し、以下を提供します。

• 層間スライドによる低摩擦性能
• 高温耐性
• 電気伝導性
• 化学的慣性
• 軽量特性

シールや電極で一般的に使用されるグラファイトの自己潤滑特性は、ロータリーユニオンの摩擦を低減し、SiCなどの硬い材料と組み合わせると耐用年数を延長します。

ロータリーユニオンの設計者は、通常、これらの材料を補完的な構成で組み合わせています。

最も一般的な組み合わせで、SiCがグラファイトの潤滑性に対する耐摩耗性を提供し、高速、高圧用途でわずかな研磨粒子に最適です。

非常に研磨性または腐食性の環境で使用されますが、SiCの固有の摩擦特性により、追加の潤滑が必要です。

中程度の耐摩耗性と良好な潤滑性を両立し、中程度の用途に適しています。

いくつかの動作パラメータが耐用年数に影響します。

• 回転速度
• 流体の化学的性質と温度
• システム圧力
• 異物の存在
• 潤滑品質
• 製造精度

最適な性能を得るには、適切な材料の選択と並行して、これらの変数を慎重に検討する必要があります。

炭化ケイ素とグラファイトの補完的な特性により、エンジニアはさまざまな産業上の課題に対応するロータリーユニオンを設計できます。SiCは過酷で研磨性の高い環境で優れており、グラファイトは高速用途で不可欠な潤滑を提供します。これらの材料特性を理解することで、回転機械システムにおける機器の信頼性と運用効率を最大化する、情報に基づいた選択を行うことができます。