KR100417478B1 - 회전 샤프트 시일 - Google Patents

Abstract

본 발명은 링형 금속 지지 바디, 및 상기 지지 바디에 배치된, 특히 압력을 받는 유압측과 대기측 간의 분리를 위한 밀봉 립으로 이루어진 회전 샤프트 시일에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 상기 밀봉 립은 링 나사선 코일 스프링에 의해 샤프트에 가압되며, 시일(1)이 조립되지 않은 경우에는 링 나사선 코일 스프링(4)의 작용면(11)이 밀봉 에지(13)의 작용면(12)에 대해 0 보다 작은 값(X)을 가지며, 시일(1)이 조립된 경우에는 2개의 작용면(11, 12)이 거의 동일한 평면에 놓인다.

Description

회전 샤프트 시일 {ROTARY SHAFT SEAL}

본 발명은 고무 또는 유사한 플라스토머로 이루어진 예비 성형된 링으로 형성되고 샤프트 또는 유사한 기계 부분 둘레를 밀봉시키기 위해 링형 갭 내부로 삽입되는 회전 샤프트 시일에 관한 것이다. 한편으로는 기계 내에 존재하는 오일이 억제되어야만 하고 다른 한편으로는 외부로부터 오물 또는 먼지가 기계 내부로 유입되어서는 안된다. 상기와 같은 시일은 특히 자동차에서 사용된다.

DE OS 2 333 208에는 상기와 같은 시일이 공지되어 있다. 립 시일의 밀봉 에지의 작업면 및 링 나사선 코일 스프링의 작업면은 서로에 대해 변위되며, 더 구체적으로 말하자면 링 나사선 코일 스프링의 작업면이 시일의 대기측으로 이동되도록 형성된다. 그리고 나서, 간행물에서 R로 표기된 양의 값(X)이 생성된다. 상기 값(X)은 양호한 밀봉을 달성하고 작동 오일의 손실을 피하기 위해 필요한 것으로 간주된다. 시일의 효과를 개선시키기 위해, 공기측에 있는 립 시일에는 오목하게 예비 성형된 표면이 형성된다. 그럼으로써, 밀봉 에지와 샤프트 표면 사이에 명확하게 한정된 각이 형성된다. 상기 각도는 비교적 크고 50도 내지 80도이다. 유압측으로 향한 반대편 각도는 매우 작게 선택된다. 즉, 10도 미만 또는 심지어 5도 미만으로 선택되며, 어떠한 경우에도 20도를 넘지 않는다. 그러나, 많은 경우에 상기와 같은 시일에 대해 제기된 요구들은 충족되지 않는다. 유압이 더 높아지고 샤프트 회전수가 높아짐에 따라, 상기 시일에서는 윤활 작용이 없어져서 심하게 마멸될 위험이 생긴다.

다른 시일 방식은 밀봉 릿지의 충분한 윤활과 더불어 높은 수명을 추구하고 있는, 독일 특허 출원 공개 제 DE 37 42 080 A1호에 공지되어 있다. 시일은 저 점도의 매체, 예컨대 물에 사용되며, 이때 물의 압력은 시일의 다른 측면에 있는 가스형 매체의 압력보다 크다. 물이 밀봉 립의 하부를 통해 운송되도록 하기 위해, 밀봉 립 면과 샤프트 간의 각도는 매우 작게 선택된다. 액체의 점도가 낮으면 낮을 수록, 각도는 더 작게 선택된다. 이 경우에 각도는 12도를 넘어서는 안된다.부가로, 립에서 유체 역학적으로 작용하는 운송 그루우브가 배치되며, 상기 운송 그루우브는 유동 매체가 고압 매체로부터 저압 매체로 운송되도록 형성된다. 첨부된 도면에서, 링 나사선 코일 스프링의 작용면은 밀봉 에지의 작용면을 기준으로 음의 값을 갖는다는 것을 알 수 있다. 이와 같은 사실은 시일의 펌프 작용을 위해 필요하다. 그러나, 상기 값에 의해 상당량의 물이 시일을 통해 운송될 수 있다. 이와 같은 조치는 예컨대 배의 구동 샤프트에서 물이 사용될 경우에는 인정될 수 있다. 그러나, 구동 모터에서는 확실하지 않다.

본 발명의 목적은 밀봉 립에서 마멸이 나타나지 않고, 누설이 방지되면서 밀봉 립의 양호한 윤활이 달성될 수 있도록 형성된 회전 샤프트 시일을 제공하는데 있다.

상기 시일은 특히 유압이 대기압 보다 명백하게 높은 영역에 사용되어야 한다. 상기 시일은 회전수에 따라 5 내지 10 바아의 유압을 견뎌내야 한다. 상기 시일은 또한 모든 점도에서 사용될 수 있어야 한다.

도 1은 시일 상부의 종단면도.

도 2는 밀봉 립의 확대도.

도 3은 시일의 조립된 상태에서의 밀봉 립의 확대도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 시일 3, 9: 밀봉 립

4: 링 나사선 코일 스프링 7: 대기측

8: 오일 챔버 11, 12: 작업면

13: 밀봉 에지 14, 16: 밀봉 립 면

15: 평면 16: 섹션

상기 목적은 링형 금속 지지 바디, 및 상기 지지 바디에 배치된, 특히 고압을 받는 유압측과 대기측 간의 분리를 위한 밀봉 립으로 이루어지며, 상기 밀봉 립이 링 나사선 코일 스프링에 의해 샤프트에 가압되도록 형성된 회전 샤프트 시일에서, 본 발명에 따라 시일이 조립되지 않은 상태에서는 링 나사선 코일 스프링의 작용면이 밀봉 에지의 작용면을 기준으로 0 보다 작은 값(X)을 가지며, 시일이 조립된 상태에서는 양 작용면이 거의 동일한 평면에 놓임으로써 달성된다.

따라서, 상기 시일의 제조시 값(X)은 0 내지 -2mm, 바람직하게는 0 내지 -0.8mm이기 때문에, 상기 값(X)은 어떠한 경우에도 음의 값을 갖는다는 사실을 알 수 있다. 상기 값(X)은 내부 시일 직경의 대략 1% 이다. 상기 시일의 조립, 즉 시일을 샤프트 위에 설치함으로써, 언급된 양 평면은 서로에 대해 이동되어 거의 겹쳐질 수 있다. 시일을 이와 같이 설치할 때에는 최소의 누설이 달성된다는 것을 알 수 있다. 그럼에도 불구하고, 양호한 윤활이 존재하고 밀봉 립의 마멸은 방지된다.

이러한 조치를 지지하기 위해 밀봉 립 면과 샤프트 간의 각도는, 종단면으로 볼 때 대기측으로 향한 밀봉 립 면과 샤프트 사이에 존재하는 각도(α)가 종단면으로 볼 때 유압측으로 향한 밀봉 립 면과 샤프트 사이에 존재하는 각도(β) 보다 크도록 형성된다. 이러한 각도 상태가 립과 샤프트 간의 작용 밀봉면을 최소로 줄인다는 것을 확인할 수 있다. 각도 치수는, 각도(β)가 15도 내지 30도, 바람직하게는 17도 내지 22도이고, 각도(α)가 35도 내지 65 도, 바람직하게는 45도 내지 60도가 되도록 선택된다.

밀봉 립의 에지로부터 시작하여 대기측까지 오일 챔버가 배치되는 것이 바람직한 것으로 증명된다. 상기 오일 챔버는 샤프트의 평면과 밀봉 립과 완전히 결합된 부가의 밀봉 립에 의해 폐쇄될 수 있다. 이 경우에는 또한, 대기측으로 향한 밀봉 립 면이 2개의 섹션으로 분할되며, 제 1 섹션은 샤프트에 대해 각도(α)를 가지고 제 2 섹션은 각도(β)의 거의 절반인 각도(γ)를 갖는 것이 바람직하다.

시일이 조립된 상태에서는 각도(α 및 β)가 거의 동일하다. 상기 각도(α 및 β)는 20도 내지 50도, 바람직하게는 30도이다.

상기와 같이 실행되는 시일의 밀봉 기능은, 예컨대 융기된 구조물로서 대기측에 이르기까지 밀봉 립 면에 배치된, 소위 다이내믹 밀봉 부재(선회 구조물)에 의해 더욱 개선된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예에 의해 더 자세히 설명된다.

도 1에는 종단면으로 본 회전 샤프트 시일(1)의 상부가 도시된다. 상기 회전 샤프트 시일(1)은 가황에 의해 고정된 밀봉 립(3)을 갖는 링형 금속 지지 바디(2)로 이루어진다. 상기 밀봉 립(3)은 링 나사선 코일 스프링(4)에 의해 샤프트(5)에 가압된다. 상기 시일의 유압측은 도면 부호(6)로 표기되고 도면상으로 볼 때 시일의 오른쪽에 놓여있다. 따라서, 대기측(7)은 도면상으로 볼 때 왼쪽에 놓여있다. 대기측(7)에서 시일은 오일 챔버(8)를 가지며, 상기 오일 챔버(8)는 마찬가지로 샤프트(5)에 배치된 부가의 밀봉 립(9)에 의해 폐쇄된다. 상기 밀봉 립(3 및 9)은 서로 완전히 결합되고 지지 바디(2)를 연결하는 코팅부(10)로 이어진다.

도 1은 조립되지 않은 상태의 시일(1)을 도시한다. 따라서, 샤프트(5)는 단지 일점 쇄선으로 표시된다. 링 나사선 코일 스프링(4)의 작용면(11)은 밀봉 립(3)의 밀봉 에지(13)의 작용면(12)에 대하여 유압측(6)으로 이동됨으로써, 양 작용면(11과 12)의 간격을 정하는 값(X)은 0 보다 작다. 상기 값(X)은 시일 내경(D)의 대략 1퍼센트 정도로 선택된다. 상기 시일 내경(D)은 샤프트 직경 보다 약간 더 작다.

밀봉 립(3)의 각도를 더욱 잘 보여주기 위해, 도 2에는 시일(1)의 관련 부분이 확대 도시된다. 대기측(7)으로 향한 밀봉 립 면(14)은 샤프트의 평면(15)에 대해 각도(α)를 형성된다. 한편 각도(β)는 유압측(6)으로 향한 밀봉 립 면(16)의 기울기를 지시한다. 실시예에서 각도(α)는 60도이고, 각도(β)는 20도이다. 링 나사선 코일 스프링(4) 및 밀봉 에지(13)의 작용면(11 및 12)의 할당과 함께 이와 같은 각도 조합에 의해, 시일(1)이 삽입된 경우에 원하는 결과가 나타난다. 대기측(7)으로 향한 밀봉 립 면(14)은 평면(15)에 대해 각도(γ)를 형성하는 부가의 섹션(16)으로 보충된다. 상기 각도(γ)는 밀봉 립(3)의 다른 측면에서의 각도(β) 보다 작게 선택된다.

도 3에는 샤프트(5) 위에 설치된 이후의 시일(1)이 확대 도시된다. 상기 도면에서 각도(α 및 β)는 변동되어, 각각 대략 30도를 이룬다. 상기 링 나사선 코일 스프링(4) 및 밀봉 에지(13)의 작용면(11 및 12)은 거의 겹쳐진다. 시일(1)이 조립된 상태에서 상기 각도(α및 β)가 조합되고 작용면(11 및 12)이 서로 겹쳐짐으로써 시일에서 목적한 밀봉 누수 부분이 형성되기 때문에, 밀봉 에지 하부에서 의도한 누설이 나타난다.

본 발명에 의해 밀봉 립에서 마멸이 나타나지 않고, 누설이 방지되면서 밀봉 립의 양호한 윤활이 달성될 수 있도록 형성된 회전 샤프트 시일이 제공된다.

Claims (13)

1. 링형 금속 지지 바디, 및 상기 지지 바디에 배치된, 특히 압력을 받는 유압측과 대기측 간의 분리를 위한 밀봉 립으로 이루어지며, 상기 밀봉 립은 링 나사선 코일 스프링에 의해 샤프트에 가압되도록 구성된 회전 샤프트 시일에 있어서,

   시일(1)이 조립되지 않은 상태에서는 링 나사선 코일 스프링(4)의 작용면(11)이 밀봉 에지(13)의 작용면(12)을 기준으로 0 이하의 값(X)을 가지며, 시일(1)의 조립된 상태에서는 상기 양 작용면(11, 12)이 거의 동일한 평면에 놓이게 되며,

   종단면으로 볼 때 대기측(7)을 향한 밀봉 립 면(14)과 상기 샤프트의 평면(15) 사이에 존재하는 각도(α)는 종단면으로 볼 때 유압측(6)을 향한 밀봉 립 면(16)과 상기 평면(15) 사이에 존재하는 각도(β) 보다 큰 것을 특징으로 하는 회전 샤프트 시일.
2. 제 1항에 있어서,

   시일(1)이 조립되지 않은 상태에서는 상기 값(X)은 0 내지 -2mm인 것을 특징으로 하는 회전 샤프트 시일.
3. 제 1항에 있어서,

   시일(1)이 조립되지 않은 상태에서는 상기 값(X)은 0 내지 -0.8mm인 것을 특징으로 하는 회전 샤프트 시일.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 값(X)은 시일 내경(D)의 거의 1% 인 것을 특징으로 하는 회전 샤프트 시일.
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,

   상기 각도(β)는 15도 내지 30도이고, 상기 각도(α)는 35도 내지 65도인 것을 특징으로 하는 회전 샤프트 시일.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 각도(β)는 17도 내지 22도이고, 상기 각도(α)는 40도 내지 60도인 것을 특징으로 하는 회전 샤프트 시일.
8. 제 1항 내지 제 4항, 제 6항 및 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 밀봉 립(3)은 대기측(7) 쪽으로 배치된 오일 챔버(8)를 더 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 회전 샤프트 시일.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 오일 챔버(8)는 부가의 밀봉 립(9)에 의해 폐쇄되며, 상기 밀봉 립(9)은 밀봉 립(3)에 완전히 결합되는 것을 특징으로 하는 회전 샤프트 시일.
10. 제 1항, 제 6항 및 제 7항중 어느 한 항에 있어서,

    종단면으로 볼 때 상기 대기측(7)으로 향한 밀봉 립 면(14)에는 제 2 섹션(16)이 연결되며, 종단면으로 볼 때 상기 대기측(7)으로 향한 밀봉 립 면(14)은 평면(15)에 대해 각도(α)를 가지며, 상기 제 2 섹션(16)은 각도(β)의 대략 절반 크기의 각도(γ)를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 샤프트 시일.
11. 제 1항에 있어서,

    시일(1)이 조립된 상태에서는 종단면으로 볼 때 대기측(7)을 향한 밀봉 립 면(14)과 상기 샤프트의 평면(15) 사이에 존재하는 각도(α)와 종단면으로 볼 때 유압측(6)을 향한 밀봉 립 면(16)과 상기 평면(15) 사이에 존재하는 각도(β)가 거의 동일한 것을 특징으로 하는 회전 샤프트 시일.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 각도(α 및 β)는 20도 내지 50도인 것을 특징으로 하는 회전 샤프트 시일.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 각도(α 및 β)는 30도인 것을 특징으로 하는 회전 샤프트 시일.