- ▸シールグレードの平面度は0.0009mm以内：面の微細な粗さは流体膜より小さくなければならず、そうでなければ膜は形成されない
- ▸干渉縞の1オーダーは約0.0003mm（単色光の半波長オーダー）；0.0009mmは3オーダーに相当
- ▸読み取りルール：直線的で均等に間隔のある縞が通過；各縞のずれが1オーダーと数えられ、閉じたブルズアイはリング数に応じて1オーダーずつ加算
- ▸平面度検査には、油膜のない清潔で乾燥した面と、単色のナトリウムランプまたは専用LEDフラットライト光源が必要
- ▸平面度が失われると起こる3つの問題：初期漏れ、起動時の異音、異常なグラファイトリングの摩耗
メカニカルシールの面間の流体膜は数十分の一ミクロンの厚さしかないため、面の平面度も同じオーダーに押し込む必要があります。これが0.0009mmという数値の由来です。本記事では、平面度の測定方法、縞の読み方、そしてこの数値がシールリングの工場検査で重要な項目である理由を解説します。
1. 0.0009mmの意味
0.0009mmは0.9ミクロンです。参考までに、人間の髪の毛の直径は約70ミクロンなので、0.9ミクロンはその約80分の1に相当します。シール面の膜厚は通常0.5～3ミクロン程度であり、面の平面度が膜厚を超えると、高い部分が接触し、低い部分が開いてしまい、シールが完全に失敗します。
規格体系（GB/T 566やAPI 682など）はメカニカルシールの全体的な性能要件を定めており、面の平面度は製造者の工場検査項目として0.0009mm以内、すなわち約3干渉縞オーダー以内に制限されています。
2. 光学フラットの仕組み
光学フラットは、検査対象の公差よりも1桁優れた平面度を持つガラス円盤です。シール面に当てると、面の微細な凹凸が空気層の厚みの変化を生み、反射した単色光が干渉します。
- 空気層の厚みが半波長変わるごとに明暗の縞が1本現れる
- ナトリウム光の波長は約0.00059mmなので、1干渉縞オーダーは約0.0003mm
- 0.0009mmの平面度制限は約3干渉縞オーダーまで許容
3. 干渉縞の読み方
3.1 基本パターン
- 直線的で均等に間隔のある縞：面は非常に平坦でわずかなくさび形；合格
- 均一に弓なりの縞：平面度誤差；弓の大きさを縞間隔の割合で測り、0.0003mmを掛けて値を算出
- 閉じた円形のブルズアイ：球面状の凸または凹；リング1本あたり約0.0003mm、リング数を掛ける
- 楕円形や非対称パターン：局所的な端部の崩れや欠け
3.2 操作上の注意点
1.面は清潔かつ乾燥していること：油膜や埃は偽の縞を作る
2.単色光源（ナトリウムランプまたは専用LEDフラットライト）を使用すること；白色光の縞は色の混合で判定が難しい
3.フラットは優しく置き、押し当てるが、決して滑らせないこと；傷ついたフラットは廃棄
4.グラファイトは不透明なので、グラファイト面とフラットの反射光を読み取る；必要に応じて面を軽く研磨すると良い
4. 平面度が失われると起こること
1.初期漏れ：新規設置のシールは、初回運転時に高い部分の接触帯が圧力を保持できず漏れが発生
2.起動時の異音と発熱：接触帯が途切れ不安定な摩擦が生じる
3.異常摩耗：高い部分に局所的な圧力が設計値を大幅に超え、短期間でグラファイトリングに不均一な摩耗溝が刻まれる
これが平面度が工場検査で必須項目である理由です。Huahao Sealingは2006年に安徽省六安市に工場を設立し、すべてのシールリングは出荷前にロットごとに平面度検査と寸法検査を個別に実施し、全工程の品質管理のもと、公差外の製品は工場から出荷されません。取付前の再検証には、清掃した面にフラットを押し当てて縞を読み取るだけの1分間のチェックで十分です。
5. まとめ
0.0009mmの平面度は単なる教義ではなく、膜厚によって定められた物理的要件です。光学フラットは安価で直感的に使え、1分で結果が得られるため、購入者の受入検査で最も実用的なツールです。図面通りの非標準リングを注文する際は、平面度の合格基準を図面に明記し、双方が同じ基準で検査できるようにしてください。