KR0121287B1 - 액체상 매체를 밀폐하기 위한 샤프트 패킹 - Google Patents

Abstract

없음

Description

액체상 매체를 밀폐하기 위한 샤프트 패킹

제1도는 본 발명에 의한, 가이드홈을 지니지 않는 립 패킹(lip packing)을 도시한 단면도.

제2도는 본 발명에 의한, 가이드홈을 지니는 립 패킹을 도시한 단면도.

제3도는 본 발명에 의한 서로 축방향으로 배치된 2개의 립 패킹을 지니는 패킹 구조를 도시한 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 고정부2 : 웨브(web)

3 : 립(lip)부4 : 패킹 내측 주변부

5 : 돌출부6 : 가이드홈

7 : 샤프트

[산업상의 이용분야]

본 발명은 기체상 매체, 특히 대기에 대하여 액체상태의 매체를 밀폐하기 위한 샤프트 패킹에 관한 것으로, 샤프트의 주위에 배치된 환상 고정부, 샤프트의 주위를 에워싸고 샤프트에 접촉하는 탄성재로 형성된 립(lip)부, 고정부와 립부 사이에 확장된 웨브를 구비하며, 상기 립부는 샤프트에 밀폐상태로 접촉하는 환상의 패킹 내측 주변부와 샤프트의 주위를 에워싸는 환상돌출부를 지니며, 상기 환상돌출부는 운전상태에 따라 샤프트에 대해 일정 각도를 이루어 패킹 내측 주변부로부터 밀폐되어야 하는 액체상 매체를 향해 연장된 원추형 내측면을 지니는 샤프트 패킹에 관한 것이다.

[종래 기술과 그 문제점]

종래의 이러한 종류의 샤프트 패킹(독일 특허 제1525882호 및 제1101074호 참조)에 있어서, 액체상 매체는 비교적 높은 점성을 지니는 윤활유로 되어 있다. 더욱이, 액체상 매체는 기체상 매체 보다도 조금 낮은 압력을 지니며, 그 결과 패킹 내측 주변부의 양측에 거의 같은 압력이 가해지도록 되어 있다.

상기와 같이 압력이 가해진 패킹의 경우에는, 패킹 내측 주변부와 샤프트와의 사이 극간을 통하여 윤활유가 기체상 매체측의 공간으로 유출되어 윤활유의 손실(loss)이 발생하는 문제가 있었다.

따라서, 환상돌출부의 원추형상 측면의 샤프트에 대한 각도가 45° 또는 그 이상으로 선택되어, 패킹 내측 주변부의 샤프트에 대한 압압(押壓; 누르는 압력)을 감소시킬 수 있는, 패킹 내측 주변부와 샤프트 사이에 대한 윤활유의 쐐기형상의 주입(formation of lubricant wedge)이 회피된다.

그러나, 이러한 구성은, 액체상 매체가 예를 들면 물로 이루어져 있어 낮은 점성을 지니며, 동시에 물의 압력이 기체상 매체의 압력보다도 큰 경우에는, 바람직하지 않은 것이 명확하다. 이러한 사실은 선박의 스크류 샤프트 패킹의 경우에 적용된다.

즉, 이러한 경우에, 물은 윤활유와 달리 점성이 낮으므로, 패킹 내측 주변부 돌출부의 원추형상 내측면의 샤프트에 대한 각도가 클 경우에는, 패킹 내측 주변부와 샤프트 사이에 침입하여 수막을 형성할 수 없다. 따라서, 패킹 내측 주변부의 충분한 윤활이 달성될 수 없으며, 패킹의 충분한 사용 수명을 보장할 수 없다.

그러므로, 본 발명의 과제는, 액체상 매체가 예를 들면 물로 되어 있어 낮은 점성을 지니며, 동시에 물의 압력이 기체상 매체의 압력보다도 낮은 경우에도, 물에 의해 패킹 내측 주변부의 충분한 윤활을 달성하고, 필요한 패킹의 사용 수명을 연장하는 것이다.

[발명의 구성]

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 액체상 매체를 기체상 매체에 대해 밀폐하기 위한 샤프트의 패킹으로서, 샤프트의 주위에 배치된 환상고정부, 샤프트의 주위를 에워싸고 샤프트에 접촉하는 탄성재로 형성된 립부, 고정부와 립부 사이에 확장된 웨브를 구비하며, 상기 립부는 샤프트에 밀폐상태로 접촉하는 환상의 패킹 내측 주변부와 샤프트의 주위를 에워싸는 환상돌출부를 지니며, 상기 환상돌출부는 운전상태에 따라 상기 샤프트에 대해 일정 각도를 이루어 패킹 내측 주변부로부터 밀폐되어야 하는 액체상 매체를 향해 연장된 원추형 내측면을 지니는 샤프트 패킹에 있어서, 액체상 매체가 낮은 점성을 지니고, 액체상 매체가 기체상 매체보다도 높은 압력을 지닐 경우, 환상돌출부의 원추형 내측면은 샤프트에 대해 최대 12°의 각도를 이루는 것에 의해, 패킹 내측 주변부를 통하여 기체상 매체측으로 소량의 액체상 매체의 유출이 발생하도록 되며, 상기 각도는 액체 매체의 점성율이 작게 됨에 따라 작게 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 샤프트 패킹을 구성하는 것이다.

상기 구성에 따르면, 환상돌출부의 원추형상 내측면이 샤프트에 대해 최대 12°의 각도를 이루는 것에 의해 패킹 내측 주변부와 샤프트 사이에 쐐기형상으로 압력이 가해진다. 이것에 의해 패킹 내측 주변부가 수력학적(水力學的)으로 샤프트상에 뜨며, 패킹 내측 주변부와 샤프트 사이에 액체상 매체의 막이 형성되는 동시에, 기체상 매체측의 공간으로 액체상 매체의 작은 유출이 발생한다. 그 결과, 점성율이 작은 액체상 매체가 바람직하지 못한 윤활제임에도 불구하고 패킹 내측 주변부와 샤프트 사이의 충분한 윤활이 달성된다.

또한, 환상돌출부의 원추형상 내측면이 샤프트에 대해 이룬 각도를, 액체상 매체의 점성율이 작게 됨에 따라 작게 되도록 선택하는 것에 의해 패킹 내측 주변부와 샤프트 사이에 더욱 예각의 쐐기형상 압력이 가해짐으로, 점성율이 작은 액체상 매체에 있어서도 패킹 내측 주변부와 샤프트 사이에 용이하게 도입하는 것이 가능하며, 상기와 같이 패킹 내측 주변부와 샤프트 사이에 액체상 매체의 막을 형성하는 것이 가능하다.

이때, 액체상 매체가 기체상 매체측의 공간으로 누출되는 것은 불리한 점이 되지 않는 것이 중요하다. 이러한 것은 상기 누출된 액체상 매체는 비교적 간단한 공지의 취수장치에 의해 용이하게 제거될 수 있기 때문이다.

4°∼8°의 극히 작은 예각의 경사각을 지니는 환상의 립 패킹이 이미 공지되어 있다(독일 특허 제1248399호 참조). 그렇기는 하지만, 이 립 패킹은 운전제어를 위한 원추형상 내측면과는 무관하고 오히려 립 패킹의 설치 이전의 사항과 관계가 있으며, 이 원추형상 내측면은 운전상태에서 샤프트상에서 탄성변형을 하는 것에 의해 제거되며, 전술한 바와 같은 압압(押壓)과는 무관하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 환상돌출부의 원추형상 내측면에는 수력학적으로 작용하는 가이드홈이 형성되며, 이 가이드홈은 액체상 매체를 기체상 매체측으로 인도하는 형상을 지닌다. 따라서, 의도된 기체상 매체측 공간으로의 액체상 매체의 이동이 촉진되고 강화된다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 가이드홈은 패킹 내측 주변부로 향한 피치를 구비한 나사홈으로 형성되어지고, 가이드홈은 환상돌출부의 주위를 적어도 하나의 피치로 둘러싸도록 되어 있다.

이로써, 간단한 방법으로 피치를 대응하여 변화시킴으로써 상기 가이드홈의 유도된 물의 세기를 필요에 따라 그때마다 조절할 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명한다.

제1도는, 본 발명의 1실시예의 샤프트의 축방향 단면도이다.

이 실시예는, 본 발명을 선박의 스크류 샤프트에 적용한 것이며, 이경우 밀폐되어야 하는 물은 작은 점성을 지닐 뿐만 아니라, 물은 대기보다도 큰 압력을 지니고 있다.

제1도에 있어서, 립 패킹은 샤프트(7)의 주위에 배치된 환상고정부(1), 샤프트(7)의 주위를 에워싸고 샤프트에 접촉하는 탄성재로 형성된 립부(3), 고정부(1)와 립부(3) 사이에 확장된 웨브(2)를 구비한다.

립부(3)는 샤프트(7)에 밀폐 상태를 접촉하는 환상의 패킹 내측 주변부(4)와, 샤프트(7)의 주위를 에워싸는 환상돌출부(5)를 지닌다. 환상돌출부(5)는 운전 상태에 따라 샤프트(7)에 대해 특히 작은 예각(α)을 이루어 패킹 내측 주변부(4)로부터 밀폐되어야 하는 물(W)을 향해 연장된 원추형 내측면을 지닌다. 상기 각도(α)는 최대 12°로 선택되며, 특히 밀폐해야 하는 액체상 매체의 점성율이 작게됨에 따라 작게 되도록 선택된다.

대기(G)측의 원추형상 내측면은 축방향에 있어서 본질적으로 액체상 매체로 향해진 원추형상 내측면보다도 짧게 되어 있지만, 본 발명에 의한 립부(3)의 기능에 있어서는 중요한 것이 아니다.

이상의 구성에 있어서, 물은 환상 돌출부(5)의 원추형상 내측면이 샤프트(7)에 대해 아주 작은 예각을 이루고 있는 것에 의해, 패킹 내측 주변부(4)와 샤프트(7) 사이에 쐐기형상의 압력을 가할 수 있다. 그리고, 패킹 내측 주변부(4)와 샤프트 사이에 수막이 형성되는 동시에, 대기(G)측의 공간으로 약간의 누출이 발생한다.

그 결과, 물이 바람직하지 못한 윤활제임에도 불구하고, 패킹 내측 주변부(4)와 샤프트(7) 사이의 충분한 윤활이 달성되며, 필요한 패킹의 사용 수명을 연장하는 것이 가능하다.

또한, 환상돌출부(5)의 원추형상 내측면이 샤프트(7)에 대해 이룬 각도를, 액체상 매체의 점성율이 작게됨에 따라 작게 되도록 선택하는 것에 의해, 패킹 내측 주변부(4)와 샤프트(7) 사이에 보다 예각의 쐐기형상 압력이 가해짐으로, 점성율이 작은 액체상 매체도 패킹 내측 주변부(4)와 샤프트(7) 사이에 용이하게 도입될 수 있으며, 패킹 내측 주변부(4)와 샤프트(7) 사이에 액체상 매체의 막을 형성하는 것이 가능하다.

이때, 물이 기체상 매체 공간측으로 누출되는 것이 불리한 점이 되지 않는 것이 중요하다. 이러한 것은 상기 누출된 물이 비교적 간단한 공지의 취수장치에 의해 용이하게 제거될 수 있기 때문이다.

이렇게 해서, 본 발명에 따르면, 액체상 매체가, 예를 들면 물로 되어 있어 작은 점성을 지니며, 더욱이 액체상 매체의 압력이 기체상 매체의 압력보다도 클 경우에, 실제의 사용에 충분히 견디는 패킹 기능을 지니는 동시에, 패킹의 충분한 윤활이 되어 충분한 사용 수명을 지니는 샤프트의 립 패킹을 제공할 수 있다.

제2도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 샤프트의 축방향 단면도이다. 제2도에 도시된 패킹은 환상돌출부(5)의 원추형 내측면에, 패킹 내측 주변부를 향한 피치를 구비한 나사홈으로 된 가이드홈(6)이 형성된 것 이외에는, 제1도의 실시예와 동일하게 구성된다.

상기 가이드홈에 의해 대기(G)측 공간으로의 물의 유출이 촉진된다. 또한, 피치를 변화시킴으로써 가이드홈(6)에 물의 유입의 세기를 필요에 따라 조절할 수 있다.

제3도는 본 발명에 따라 서로 축방향으로 배치된 2개의 립 패킹을 지니는 패킹 구조를 도시한 단면도이다. 제3도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 따른 패킹은 단독으로 사용될 뿐만 아니라, 2개 이상의 패킹이 샤프트의 축방향으로 병설(竝設)된 패킹 구조로 배치될 수 있다. 제3도에 있어서, (1,4,5)는 밀폐해야 하는 액체상 매체(W)에 대한 패킹이며, (1',4',5')는 기체상 매체에 대한 패킹이다.

Claims (3)

1. 액체상 매체를 기체상 매체에 대해 밀폐하기 위한 샤프트 패킹으로서, 샤프트의 주위에 배치된 환상고정부, 상기 샤프트의 주위를 에워싸고 샤프트에 접촉하는 탄성재로 형성된 립부, 상기 고정부와 립부 사이에 확장된 웨브를 구비하며, 상기 립부는 샤프트에 밀폐상태로 접촉하는 환상의 패킹 내측 주변부와 샤프트의 주위를 에워싸는 환상돌출부를 지니며, 상기 환상돌출부는 운전상태에 따라 상기 샤프트에 대해 일정 각도를 이루어 패킹 내측 주변부로부터 밀폐되어야 하는 액체상 매체를 향해 연장된 원추형 내측면을 지니는 샤프트 패킹에 있어서, 상기 액체상 매체가 낮은 점성을 지니고, 액체상 매체가 기체상 매체보다도 높은 압력을 지닐 경우, 상기 환상돌출부의 원추형 내측면은 상기 샤프트에 대해 최대 12°의 각도를 이루는 것에 의해, 액체상 매체의 패킹 내측 주변부를 통한 기체상 매체측으로의 소량의 유출이 발생하도록 되며, 상기 각도는 액체 매체의 점성율이 작게됨에 따라 작게 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 샤프트의 패킹.
2. 제1항에 있어서, 상기 환상돌출부의 상기 원추형 내측면에는 수력학적으로 작용하는 가이드홈이 형성되고, 상기 가이드홈은 상기 액체상 매체를 상기 기체상 매체측으로 유도하는 형상을 지니고 있는 것을 특징으로 하는 샤프트의 패킹.
3. 제2항에 있어서, 상기 가이드홈은 상기 패킹 내측 주변부를 향한 피치를 구비하는 나사홈으로 형성되고, 상기 가이드홈은 상기 환상돌출부의 주위를 나사홈의 적어도 하나의 피치로 둘러싸도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트의 패킹.

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