汚染の防止: 摩耗や腐食を防ぐために、ほこり、岩石粒子、湿気が内部のトランスミッション システム (偏心シャフト、ベアリング、潤滑チャネルなど) に侵入するのを防ぎます。
保持潤滑剤: ベアリング室とトランスミッション部品内に潤滑油またはグリースを密封し、継続的な潤滑を確保し、摩擦による損傷を軽減します。
圧力バランスの維持: 破砕室と伝達システム間の内部圧力差を調整し、圧力変動によるオイル漏れを防止します。
シール本体: 主環状構造。通常はニトリルゴム(NBR)、ポリウレタン(PU)、またはフッ素ゴム(FKM)で作られ、構造剛性を高めるために金属補強リング(炭素鋼またはステンレス鋼)が埋め込まれています。ゴム材質は動作温度に基づいて選択されます(-40℃~120℃の場合はNBR、150℃を超える高温環境の場合はFKM)。
リップまたはシーリングエッジシール本体の内径と外径に1つまたは複数のフレキシブルリップが設けられ、合わせ面(調整リングの外壁やフレームの内壁など)と密着します。これらのリップは、バネ式構造(ガータースプリング)を採用していることが多く、合わせ面への圧力を一定に保ち、軽微な摩耗があっても信頼性の高いシールを確保します。
金属補強リング: 成形時にゴム本体に埋め込まれる薄い環状鋼製リング(SPCCまたは304ステンレス鋼)です。寸法安定性を確保し、ラジアル圧力による変形を防ぎ、組立時および動作時のシール形状を維持します。
取り付け溝またはフランジ: シール外縁部の凹んだ構造または突出した構造で、破砕機のフレームまたは調整リングの対応する溝にフィットし、シールを所定の位置に固定して、振動時の軸方向の変位を防止します。
通気孔(一部のデザイン): 金属補強リングに小さな穴を開けることで、シール内側と外側の圧力を均等化し、圧力差によるリップの変形のリスクを軽減します。
材料の準備:
ゴムコンパウンド原料ゴム(NBR等)を添加剤(補強用カーボンブラック、加硫用硫黄、酸化防止剤、潤滑剤)とバンバリーミキサーで混合し、80~100℃で混練することで、ムーニー粘度60~80(100℃におけるML1+4)の均質なゴムコンパウンドを形成します。
金属補強リング炭素鋼ストリップをリング状に切断し、バリ取りをし、接着剤(例:ケムロック 205)で処理して、金属とゴムの間の強力な接着を確保します。
成形(圧縮成形または射出成形):
圧縮成形ゴムコンパウンドをリング状に予備成形し、金属補強リングと共に加熱金型(160~180℃)内に配置します。金型を閉じ、5~15分間圧力(10~20MPa)をかけてゴムを加硫させます。ゴムは金属リングに接着し、シールの形状(リップと溝を含む)を形成します。
射出成形大量生産の場合、溶融ゴムコンパウンドを金属リングが入った加熱金型に注入します。この方法により、より厳密な寸法制御と均一な材料分布が確保され、サイクルタイムは2~5分に短縮されます。
加硫:
金型を160~180℃に保持することで加硫反応が完了し、ゴム分子が架橋されて弾性と機械的強度が得られます。FKMシールの場合は、耐薬品性を向上させるために、後加硫(100~120℃で2~4時間)を行う場合があります。
トリミングと仕上げ:
バリのない滑らかなシーリングリップを確保するために、トリミングマシン(回転ナイフまたは液体窒素による極低温トリミング)を使用して、シールエッジからフラッシュ(余分なゴム)を除去します。
シーリングリップは研磨パッドで研磨されており、表面粗さは ラ0.8 ~ 1.6 μm を実現し、相手面との接触を強化します。
金属補強リング加工:
鋼製リングはスタンピングプレスを使用してストリップから打ち抜かれ、外径と内径は ±0.1 んん 以内に粗削りされます。
リングの表面を洗浄し、接着剤を塗布し、80~100℃で30分間乾燥させて接着力を活性化します。
シールアセンブリの準備:
破砕機フレームまたは調整リングの嵌合溝は、CNC 旋盤を使用して正確な寸法 (幅 ±0.05 んん、深さ ±0.02 んん) に機械加工されており、シールが歪みなくぴったりとフィットすることを保証します。
合わせ面(シールリップと接触する面)は、表面粗さ ラ0.8 ~ 1.6 μm に研磨され、シールを損傷する可能性のあるバリや傷が除去されるように研磨されています。
インストール機能:
リングシールは、取り付け中にリップが変形するのを防ぐガイドツールとともに、油圧プレスを使用して取り付け溝に圧入されます。
ガーター スプリング (装備されている場合) は引き伸ばされてシーリング リップのスプリング溝に配置され、合わせ面に対する半径方向の圧力を維持します。
材料試験:
ゴム化合物試験: 引張強度 (NBR の場合 15 MPa 以上)、破断時の伸び (300% 以上)、硬度 (ショア A 60~70) は、ASTM D412 規格を使用して検証されます。
金属リング試験:ゴムと金属間の接着強度を剥離試験(≥5 N/んん)で試験し、剥離がないことを確認します。
寸法精度チェック:
シール外径と内径は、座標測定機 (CMM) を使用して測定され、許容誤差 (重要な寸法は ±0.1 んん) に準拠していることを確認します。
リップの厚さと角度はプロファイルプロジェクターを使用して検査され、偏差は 0.05 んん 以下で、合わせ面との適切な接触を保証します。
シーリング性能試験:
圧力試験:シールを試験治具に取り付け、オイルまたは空気を用いて内部圧力(0.5~1 MPa)を印加します。30分間漏れがないことが確認され、目視検査または圧力降下モニタリングによって確認されます。
防塵試験:シールは、ISO 12103-1 A2規格の微細粉塵に、動作条件を模擬した状態で100時間曝露されます。試験後の検査で、密閉された空洞部への粉塵の侵入がないことが確認されました。
環境および耐久性試験:
耐熱性: シール材はオーブン内で 120°C (NBR) または 200°C (FKM) で 168 時間エージングされ、エージング後のテストでは硬度 (≤5 海岸 A) および引張強度 (≤20% の減少) の変化が最小限であることが確認されています。
屈曲疲労試験: シールは、振動をシミュレートするために 100,000 サイクルの放射状圧縮 (±0.5 んん) を受けますが、亀裂やリップの変形は許可されません。
目視検査および欠陥検査:
表面検査:ゴム表面に気泡、ひび割れ、硬化ムラがないか、拡大鏡(10倍)を使用して検査します。金属リングに錆やバリがないか検査します。
接着検査: ゴムと金属の間に剥離がないことを確認するためにナイフテストを実行し、剥離がある場合は不合格となります。