KR0136260Y1 - 초고압용 시일구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 왕복동 타입의 펌프나 실린더 또는 회전타입의 펌프등 왕복 또는 회전등의 운동부위나 고정부위에 있어서 운동기밀유지부위와 고정기밀유지부위가 동시에 기밀유지가 이루어지도록 한 초고압용 시일 구조에 관한 것으로,

종래의 경우 고압력이 미치는 부위로서, 고정기밀유지가 아니라 운동부위에서 기밀유지가 이루어지도록 할 목적으로 사용되는 패킹은 주로 오일을 내부매체로 사용하는 부위를 중심으로 개발되어 다양한 형태로 활용되어 오고 있는 바, 이 경우 초기에는 별 문제가 없으나 어느 정도 경과하면 마찰부위에 초고압이 계속적으로 작용하게 되어 마찰부위가 집중적으로 편마모가 발생하고 이에 따라 마모부위가 손상을 일으키게 되며 결국 주변기기에 손상을 끼치게 되는 문제가 발생하였던 바,

본 고안은 이와 같은 종래의 문제점을 해소하고자 연구 개발한 것으로서 내부매체로 사용하고 있는 물에서도 윤활성과 내마모성이 우수하고 기밀유지에도 적합한 고무나 수지제 소재를 선택하여 운동기밀유지용 패킹부재와 고정기밀유지용 패킹부재를 함께 결합 구성한 시일구조를 제공하여 일측은 운동, 타측은 정지상태에서 특성에 맞도록 동시에 기밀유지가 가능하도록 하면서, 내마모성도 향상시키고 이동기밀유지용 패킹부재의 일부가 손상되어 고정기밀유지용 패킹부재가 주변기기의 운동 부위에 직접 맞닿더라도 직접적인 손상이 발생하지 않도록 하는데 그 특징이 있다.

Description

초고압용 시일구조

제1도 내지 제3도는 종래의 기밀유지구조를 설명하기 위한 도면으로서, 제1도는 패킹의 내측에 스프링을 설치한 구조.

제2도는 패킹의 내측에 0링을 설치한 구조.

제3도는 패킹자체에 의한 설치구조를 각각 나타내는 요부단면도.

제4도는 본 고안의 바람직한 일례를 보여주는 분해사시도.

제5도는 제4도의 결합상태로서 A-A선 단면도.

제6도는 본 고안의 변형예를 도시한 단면도.

제7도는 제4도 및 제5도에 도시한 예의 사용상태를 예시한 요부단면도.

제8도는 제6도에 도시한 변형예의 사용상태를 예시한 요부단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

13,30 : 운동기밀유지용 패킹부재 20,40 : 고정기밀유지용 패킹부재

본 고안은 실린더의 내부 피스톤 또는 플런저가 연속 왕복 운동하여 실린더 내부유체를 초고압으로 토출시킬 수 있도록 한 왕복동 타입의 펌프나 실린더 또는 중심축의 회전에 의하여 내부유체를 초고압으로 토출시킬 수 있도록 한 회전타입의 펌프 등에 있어서, 왕복 또는 회전등의 운동부위에서 기밀을 유지시키기 위한 시일구조에 관한 것으로,

특히 작동 시 운동기밀유지부위와 고정기밀유지부위가 동시에 기밀유지가 이루어지도록 한 초고압용 시일구조에 관한 것이다.

일반적으로 고압력이 미치는 부위로서 고정기밀유지가 아니라 운동부위에서 기밀유지가 이루어지도록 할 목적으로 사용되는 패킹은 주로 오일을 내부매체로 사용하는 유압실린더를 중심으로 개발되어 왔고 제1도 및 제2도에 도시한 바와 같이 다양한 형태로 활용되어 오고 있다. 이와 같은 패킹은 U형 단면으로 제작하되, 제1도에 도시한 바와 같이 본체(1)의 내측에 판스프링(2)을 설치하거나 제2도에 도시한 바와 같이 0링(3)을 내장 설치하여 활용하고 있다. 또한 비교적 압력이 낮은 부위에서는 제3도에 도시한 바와 같이 실린더 블록(4)의 내측에 내장하는 형태로서 전술한 바와 같은 판스프링(2)이나 0링(3)을 내장시키지 아니하고 U형 단면형태의 패킹(5)을 설치하여 활용하기도 한다.

그러나 전술한 형태 중 제1도 및 제2도에 도시한 종래예에 있어서는 작동시 이를테면 내측피스톤(6) 또는 플런저(7)가 움직이게 되면 내부매체의 유압은 화살표 방향으로 미치고 판스프링(2) 또는 0링(3)의 외측방향탄성력과 내부유압으로 인하여 본체(1)는 실린더(8) 내벽 또는 플런저(7) 외주연방향으로 벌어지게 되고 상호가 마찰이 발생하면서 기밀유지도 가능하게 되어 있다. 그리하여 초기에는 별 문제가 없으나 어느 정도 경과하면 마찰 부위에 초고압이 계속적으로 작용하게 되어 본체(1)의 마찰 부위가 집중적으로 편마모가 발생하고 이에 따라 마모 부위가 손상을 일으키게 되며 결국 통상 금속제로 이루어지는 판스프링(2)의 일측이 실린더(8)의 내벽과 직접 접촉이 이루어져 실린더(8)에 손상을 끼치게 되는 심각한 문제를 야기시킨다.

또한 제2도에 도시한 경우에는 0링(3)의 특성상 본체(1)의 취약부위라 할 수 있는 중간 부위에 주로 마찰 현상이 발생하여 기밀유지효과가 떨어지고 전체적으로 사용 수명이 단축되는 문제가 있다.

더욱이, 제1도 및 제2도에 도시한 예로서 활용되는 패킹의 경우 내부 매체로서 오일을 주로 사용하는 곳에 적합하도록 개발되어 있는 관계로, 내부 매체로서 오일이 아닌 다른 매체, 예를 들면 물을 사용하는 초고압 펌프에 사용이 어렵다. 즉, 기존의 유압 실린더와 물을 사용하는 초고압 펌프에 있어서는 내부 매체로서 오일과 물이 갖고 있는 물성이 상이하여 유압 실린더용 패킹을 물을 사용하는 초고압 펌프에 사용하게 되면 윤활성이 떨어지고 내마모성이 취약하므로 그 자체로는 기밀유지목적으로 활용할 수 없게 되는 것이다.

또한 제3도에 도시한 종래예에 있어서는 패킹(5)의 내부에 판스프링(2)이나 0링(3)을 설치하지 아니하고 사용할 수 있도록 자체 탄성력이 우수한 우레탄이나 니트릴 계통의 고무나 수지를 이용하여 기밀 유지용 패킹으로 사용하고 있으나 이는 소재의 특성상 고압에서는 견디지 못하므로 초고압을 갖게 되는 유압실린더나 기타 펌프로서 특히, 운동기밀유지용 패킹부재로서는 사용이 불가능하게 된다.

본 고안은 이와 같은 종래의 문제점을 해소하고자 연구 개발한 것으로서 내부 매체로 사용하고 있는 물에서도 윤활성과 내마모성이 우수하고 기밀유지에도 적합한 고무나 수지제 소재를 선택하여 운동기밀유지용 패킹부재와 고정기밀유지용 패킹부재를 함께 결합 구성한 초고압용 시일 구조를 제공하여 일측은 이동, 타측은 정지 상태에서 특성에 맞도록 기밀 유지가 가능하도록 하면서, 내마모성도 향상시키고 운동기밀유지용 패킹부재의 일부가 손상되더라도 실린더 내벽 또는 플런저 외벽 등 주변 부품에 직접적인 손상이 발생하지 않도록 하고자 하는데 주목적이 있다.

이하 첨부된 도면에 의거 본 고안에 대하여 보다 상세히 살펴보기로 한다. 제4도 내지 제8도에 도시한 바와 같이 본 고안인 시일 구조는 실린더의 내부 피스톤 또는 플런저가 연속 왕복 운동하여 실린더 내부 유체를 초고압으로 토출시킬 수 있도록 한 왕복동 타입의 펌프나 실린더, 또는 중심축의 회전에 의하여 내부 유체를 초고압으로 토출시킬 수 있도록 한 회전 타입의 펌프와 같이 왕복, 회전등의 운동 부위에서 기밀을 유지시키기 위한 시일구조에 있어서, 운동기밀유지용 패킹부재(10)(30)와 탄성이 우수한 고정기밀유지용 패킹부재(20)(40)를 함께 결합 설치하여 이루어지는 패킹구조를 제공한다.

이때 운동기밀유지용 패킹부재(10)(30)는 외주연 또는 내주연에 기밀 유지면(12)(32)을 형성하고 내부 일측 또는 외부 일측 부위에 고정기밀유지용 패킹부재(20)(40)를 결합하기 위한 결합홈부(14)(34)를 형성하며, 상기 결합홈부(13)(34)와 인접하여 개공(16) 또는 외주단부(36)와 수직 또는 경사 형태의 평면(18)(38)을 각각 형성하여 이루어진다.

또한 고정기밀유지용 패킹부재(20)(40)는 내측에 U홈(22)(42)을 형성하고, 내주연 또는 외주연에 기밀유지곡면(24)(44)을 형성하며, U홈(22)(42)의 대향측엔 고정결합면(26)(46), 그리고 기밀유지곡면(24)(44)의 대향측엔 탄성결합면(28)(48)을 각각 형성하여 이루어진다.

그리하여 결합시엔 운동기밀유지용 패킹부재(10)(30)의 결합홈부(14)(34)에 고정기밀유지용 패킹부재(20)(40)의 고정결합면(26)(46)과 탄성결합면(28)(48)이 각각 접하도록 본 고안인 패킹구조가 이루어지게 된다.

이때 상기와 같이 결합이 이루어지게 되면 고정기밀유지용 패킹부재(20)(40)의 자체탄성력에 의하여 탄성결합면(28)(48)은 운동기밀유지용 패킹부재(10)(30)의 결합홈부(14)(34) 일측을 가압하게 되고 기밀유지면(12)은 외측으로 벌어지고 기밀유지면(32)은 내측으로 오므라들게 한다.

물론 구체적으로 별도 예시하지는 아니하였으나 운동기밀유지용 패킹부재(10)(30)와 고정기밀유지용 패킹부재(20)(40)를 함께 결합하여 운동부위 또는 고정부위를 동시에 기밀을 유지할 수 있는 형태로서 전술한 단면구조 이외에도 다양하게 형성할 수 있겠다.

또한 운동기밀유지용 패킹부재(10)(30)는 내마모성과 마찰계수가 적은 고분자 폴리에틸렌이나 합성테프론 등과 같은 수지 또는 고무 계통의 소재를 선택함이 바람직한데, 이 경우엔 자체탄성이 약하므로 고정기밀 유지용 패킹(20)(40)은 탄성이 우수한 우레탄 계통이나 니트릴 계통으로서 고무 또는 수지제의 U패킹을 이용할 수도 있겠다.

미설명 부호로서 9는 피스톤로드, 50,50'은 백업 링(Back Up Ring)을 각각 나타낸다.

다음은 전술한 바와 같이 이루어지는 본 고안의 작용 및 효과에 대하여 살펴보기로 한다.

우선 본 고안의 일예로서 제4도 및 제5도에 도시한 예의 경우엔 제7도에 도시한 바와 같이 예를 들면 왕복동 타입의 실린더 또는 펌프에 설치하여 사용할 수 있는데,

첫째, 실린더(8) 내벽과 피스톤(6)의 운동 부위 사이에서의 기밀유지는 운동기밀유지용 패킹부재(10)의 기밀유지면(12)이 그 역할을 수행하되 작동시 실린더(8) 내부 작동 매체의 압력작용과 고정기밀유지용 패킹부재(20)의 자체탄성력이 작용하면서 기밀유지면(12)이 외측으로 벌어지게 되고 결국 기밀유지면(12)과 실린더(8) 내벽이 마찰되면서 견고한 기밀상태가 유지되게 된다.

둘째, 고정기밀유지용 패킹부재(20)와 피스톤(6) 사이의 기밀유지는 1차적으로 고정기밀유지용 패킹부재(20)의 기밀유지곡면(24)에 의하여 고정상태에서 이루어지고 2차적으로는 운동기밀유지용 패킹부재(10)의 경사면(18)과 백업 링(50)에 의하여 고정상태에서 이루어지게 된다.

물론 상기 둘째의 경우에도 운동기밀유지용 패킹부재(10)와 고정기밀유지용 패킹부재(20)는 실린더(8) 내부 작동 매체의 압력 작용과 고정기밀유지용 패킹부재(20)의 자체탄성력에 의하여 그 작용이 극대화 되게 된다.

다음 본 고안의 다른 일예로서 제6도에 도시한 예의 경우엔 제8도에 도시한 바와 같이 예를 들면 왕복동 타입의 실린더 또는 펌프에 설치하여 사용할 수 있는데,

첫째, 플런저(7) 외주연 운동부위와 실린더(8) 사이에서의 기밀 유지는 운동기밀유지용 패킹부재(30)의 기밀유지면(32)이 그 역할을 수행하되, 작동시 실린더(8) 내부 작동 매체의 압력 작용과 고정기밀유지용 패킹부재(40)의 자체탄성력이 작용하면서 기밀유지면(32)이 내측으로 오므라들게 되고 결국 플런저(7)의 외주연과 기밀유지면(32)이 가압마찰되면서 견고한 기밀유지가 가능하게 된다.

둘째, 고정기밀유지용 패킹부재(40)와 실린더(8) 사이의 기밀유지는 1차적으로 고정기밀유지용 패킹부재(40) 기밀유지곡면(44)에 의하여 고정상태에서 이루어지고 2차적으로는 운동기밀유지용 패킹부재(30)의 경사면(38)과 백업 링(50')에 의하여 고정상태에서 이루어지게 된다.

물론 전술한 예의 경우 왕복동 타입의 펌프에 본 고안을 설치하여 활용한 예를 중심으로 설명하였으나 그 외에도 회전타입의 펌프 또는 기타 초고압이 작용하게 되는 부위로서 운동기밀유지와 고정기밀유지가 동시에 요구되는 부위라면 본 고안은 적절하게 응용될 수 있겠다.

이상 살펴본 바와 같이 본 고안인 패킹구조는 초고압이 유지되는 적정공간 내부에서 사용되는 내부 매체에 관계없이 운동기밀의 유지가 필요한 부위와 고정기밀의 유지가 필요한 부위에 따라 적절한 소재를 선택하여 각각 별도로 제작한 운동기밀유지용 패킹부재와 고정기밀유지용 패킹부재를 함께 결합한 구조를 택하여, 일측은 운동상태에서 타측은 고정상태에서 각각 특성에 맞도록 동시에 기밀유지가 가능하게 되고 사용 중 운동기밀유지용 패킹부재의 일부가 손상되어 주변기기, 예를 들면 실린더의 내벽이나 플런저의 외벽에 직접 접촉마찰이 이루어지더라도 고정기밀유지용 패킹부재의 특성상 직접적인 손상이 발생하지 않아 경제적으로 활용할 수 있는 장점을 갖는다.

Claims (1)

1. 실린더의 내부피스톤 또는 플런저가 연속 왕복 운동하여 실린더 내부 유체를 초고압으로 토출시킬 수 있도록 한 왕복등 타입의 펌프나 실린더 또는 중심축의 회전에 의하여 내부유체를 초고압으로 토출시킬 수 있도록 한 회전타입의 펌프 등 운동기밀유지부위와 고정기밀유지부위에 기밀을 유지시키기 위해 운동기밀유지용 패킹부재(10)(30)와 고정기밀유지용 패킹부재(20)(40)를 함께 결합 설치하여 이루어지는 2단의 시일구조에 있어서, 상기 운동기밀유지용 패킹부재(10)(30)는 외주연 또는 내주연에 기밀유지면(12)(32)을 형성하고 내부일측 또는 외부일측부위에 고정기밀유지용 패킹부재(20)(40)를 결합하기 위한 결합홈부(14)(34)를 형성하며, 상기 결합홈부(13)(34)와 인접하여 개공(16) 또는 외주단부(36)와 수직 또는 경사형태의 평면(18)(38)을 각각 형성하여 이루어지고, 상기 고정기밀유지용 패킹부재(20)(40)는 내측에 U홈(22)(42)을 형성하고, 내주연 또는 외주연에 기밀유지곡면(24)(44)을 형성하며, U홈(22)(43)의 대향측엔 고정결합면(26)(46), 그리고 기밀유지곡면(24)(44)의 대향측엔 탄성결합면(28)(48)을 각각 형성하여 이루어져 상기 운동기밀유지용 패킹부재(10)(30)의 결합홈부(14)(34)에 고정기밀유지용 패킹부재(20)(40)의 고정결합면(26)(46)과 탄성결합면(28)(48)이 각각 접하도록 결합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 초고압용 시일구조.