KR100437131B1 - 시일링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사용 가능한 수압면압이 높고, 고압유체의 밀봉에 유효한 시일링에 관한 것으로, 팽창흑연을 링상으로 형성한 시일링본체(1)의 축방향 양단면에 보강링(2)을 일체화하고, 보강링(2)은 100개 이상의 금속섬유(30의 외주를 1개 또는 2개 이상의 금속선(4)으로 피복한 선상체(5)로 이루어지는 직물체, 편물체, 또는 편조체로 구성하는 것을 특징으로 하고 있다.

Description

시일링{SEAL RING}

본 발명은 밸브보닛(valve bonnet)이나 스트레이너(strainer) 등 유체기기의 축밀봉부 등에 호적하게 이용되는 시일링에 관한 것이다.

이 종류의 시일링으로서 유연성과 자기윤활성을 가지고 시일성능에 우수한 팽창흑연으로 이루어지는 시일링은 잘 알려져 있는데, 그 팽창흑연단체(單體)로 이루어지는 시일링은 인장강도가 약하고 무르기 때문에, 예를 들면 유체기기의 축밀봉부에 있어서 해당 시일링을 시일링누르개로 강하게 체결했을 때 축과 스터핑박스 (stuffing box)의 사이, 축과 시일링누르개의 사이 및 스터핑박스와 시일링누르개의 사이 등의 틈새로 삐어져 나와 체적감소에 의한 응력완화를 초래하여 시일성을 저하시키고, 유체누설을 일으킨다는 문제가 발생한다.

그래서. 관련되는 삐어져나옴 방지를 위한 시일링이 여러 가지 제안되어 있고,예를 들면 도 7에 나타내는 바와 같이 팽창흑연을 링상으로 형성한 시일링본체 (15)의 양단면에 금속세선(細線)제 편물로 이루어지는 시트(16)를 일체성형하여 팽창흑연시일링본체(15)의 강도를 보강한 구조의 것이 있다(일본국 실용신안공고공보 1985-29972호 참조), 또 삐어져나옴 방지구조의 시일링으로서 도 8에 나타내는 바와 같이 팽창흑연시일링본체(17)의 각 모서리부에 단면 L자형의 각 보강금속편(18…)을 각각 접합하여 가압성형한 것이 있다.

그런데, 팽창흑연시일링본체(15)의 양단면에 일체성형된 상기 금속세선제의 편물로 이루어지는 시트(16)는 가느다란 금속단선만을 엮은 것이고, 기계적강도, 특히 인장강도가 불충분하기 때문에 시일링누르개로 체결되었을 때에 받는 수압면압이 어느 한도(약 186MPa 미만)까지에서는 삐어져나옴 현상을 없앨 수 있으나. 수압면압이 한도 이상으로 높아지면 팽창흑연시일링본체(15)가 함께 변위하여 틈새로 삐어져나옴이 발생하고, 사용 가능한 수압면압이 낮은 것을 지견(知見)했다. 즉, 수압면압의 사용 가능한 범위가 제한되고, 특히 고압유체의 밀봉에 사용한계가 있다. 이에 대해 도 8에 나타내는 바와 같은 시일링에 따르면, 팽창흑연시일링본체 (17)의 삐어져 나오는 모서리부가 보강금속편(18)으로 덮여져 있으므로 삐어져나옴 현상을 효과적으로 제어할 수 있으나, 그 보강금속편(18)의 제작에 대해서는 시일링본체 (17)의 각 칫수마다에 다른 칫수의 금형이 필요하게 되어 제작코스트가 높아진다는 난점이 있다.

그래서, 본 발명의 목적은 시일링본체의 강도를 보강하는 보강링을 직물체, 편물체 또는 편조체 등으로 구성하는데, 이들 직물체, 편물체 또는 편조체에 시용되는 선상체(線狀體)의 구조에 연구를 집중하여 그 기계적강도를 증가함으로써 사용가능 수압면압이 높고, 삐어져나옴 방지효과를 높일 수 있어서 특히 고압유체의 밀봉에 유효하며, 또 경제적인 시일링을 제공하는 것에 있다.

본 발명은 무기질재료를 링상으로 형성한 시일링본체와, 이 시일링본체의 축방향의 적어도 일단면에 보강링을 일체화하여 이루어지는 시일링에 있어서, 상기 보강링이 상기 시일링본체보다도 강도 크게하여 내열성을 갖는 다수개의 보강소선군(補强素線群)의 외주를 보강피복선으로 피복한 선상체로 이루어지는 직물체, 편물체, 또는 편조체로 구성되어 있는 것에 특징을 갖는 것이다.

이 경우에 있어서, 상기 보강소선의 재료에는 팽창흑연데이프나 운모시트 등을 이용할 수 도 있으나, 바람직하게는 그들보다도 인장강도에 강한 금속섬유를 이용한다. 금속섬유를 사용하는 경우, 그 섬유직경은 80㎛ 미만으로 하고, 그 사용갯수는 100 이상으로 하는 것이 바람직하다. 금속섬유의 섬유직경은 80㎛ 이상에서는 섬유간에 많은 틈새가 발생하는 동시에 변형성이 작기 때문에 바람직하지 않다. 또 금속섬유의 갯수는 100 미만에서는 코스트가 높아지기 때문에 바람직하지 않다.

또 상기 보강피복선은 다수개의 보강소선군의 절곡성(折曲性)을 확보하면서 그 집합상태를 유지하고, 또 증강하기 위해 해당 보강소선군을 피복하는데, 이 보강피복선에는 유기섬유 또는 무기섬유를 이용할 수 도 있으나, 바람직하게는 이들 섬유보다도 기계적강도에 우수한 금속선을 이용한다. 금속선의 선직경은 금속섬유보다도 굵고, 예를 들면 80㎛ 이상으로 하며, 금속선의 갯수는 1∼100 미만으로 한다. 금속선의 갯수가 100개 이상에서는 제직(製織)이나 편조가 곤란하기 때문에 바람직하지 않다.

또 상기 시일링본체의 무기질재료에는 운모를 이용할 수 도 있으나, 바람직하게는 유연성과 자기윤활성을 가지고 시일성능에 우수한 팽창흑연을 이용한다. 상기 시일링본체와 보강링은 접착제에 의해 일체화해도 좋으나. 접착제는 시일링본체가 팽창흑연으로 이루어지는 경우 그것이 가지는 자기윤활성을 저하시키고, 또 고온고열 때에는 접착제는 손실 감량하기 때문에 시일기능을 저하시킬 우려가 있기 때문에 시일링본체와 보강링은 압축성형에 의해 일체화하는 것이 바람직하다.

[작용]

직물체의 세로선 및 가로선, 편물체의 편선, 또는 편조체의 편조선으로서 사용되는 상기 선상체는 시일링본체보다도 강도 크게하여 내열성을 갖는 다수개의 보강소선군의 외주를 보강피복선으로 피복한 것이기 때문에 종래의 가느다란 금속단선을 편선으로 하여 엮은 편물시트에 비해 인장강도가 강하고 기계적강도가 충분히 큰 직물체, 편물체, 또는 편조체로 이루어지는 보강링을 얻을 수 있어 수압면압이 높은 경우도 시일링본체의 틈새로의 삐어져나옴을 없앨 수 있다.

또 이와 같은 선상체로 이루어지는 직물체, 편물체, 또는 편조체로 이루어지는 보강링은 직경방향으로 신축하는 융통성을 갖고 있기 때문에 어느 정도의 칫수범위에 대해서 적용이 가능하게 된다.

도 1은 한 실시예의 시일링의 단면도.

도 2는 도 1에 나타내는 시일링의 보강링의 전개사시도.

도 3은 도 2에 나타내는 보강링에 사용하는 선상체의 사시도.

도 4는 다른 실시예의 시일링의 단면도.

도 5는 또 다른 실시예의 시일링의 단면도.

도 6은 내수압시험장치의 반노치(half notch)단면도.

도 7은 종래예의 시일링의 일부단면도.

도 8은 다른 종래예의 시일링의 일부단면도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 시일링본체

2: 보강링

3: 보강소선

4: 보강피복선

5: 선상체

도 1은 본 발명에 관련되는 시일링의 단면도, 도 2는 도 1에 나타내는 시일링의 보강링의 전개사시도, 도 3은 도 2에 나타내는 보강링에 사용하는 선상체의 사시도이다.

도 1에 있어서, 본 발명에 관련되는 시일링은 무기질재료를 링상으로 성형한 시일링본체(1)와, 이 시일링본체(1)의 축방향의 양단면 또는 일단면에 보강링(2)을 압축성형 또는 접착제 등으로 일체화하여 이루어진다. 시일링본체(1)의 무기질재료에는 팽창흑연이나 운모 등을 이용한다. 팽창흑연을 링상으로 성형하는 데에는 팽창흑연분말을 링상으로 압축성형하는 이외에 팽창흑연테이프를 소용돌이상 또는 동심원상으로 감아 겹쳐 이것을 금형내에서 가압하여 링상으로 성형하는 다이몰드수단 등을 채용할 수 있다.

보강링(2)은 시일링본체(1)보다도 강도 크게하여 내열성을 갖는 다수개의 보강소선(3)군의 외주를 보강피복선(4)으로 피복한 도 3에 나타내는 바와 같은 선상체(5)로 이루어지는 직물체, 편물체, 또는 편조체로 구성한다. 보강링(2)을 직물체로 구성하는데에는 상기 선상체(5)로 이루어지는 세로선과 가로선을 직각으로 배열하고, 상하로 교차시켜서 일중조직(一重組織), 이중조직(二重組織), 또는 얽힘조직 등으로 형성하며, 이 직물체를 1매 또는 2매 이상 겹쳐 맞추어서 시일링본체(1)와 동일직경의 링상으로 형성한다. 보강링(2)을 편물체로 구성하는데에는 상기 선상체(5)로 이루어지는 편선으로 루프를 만들고, 그 루프에 또 다른 선상체(5)로 이루어지는 편선을 엮어서 루프를 만드는 것을 반복하여 감으로써 가로편조직이나 세로편조직 등으로 형성하며, 이 편물체를 1매 또는 2매 이상 겹쳐 맞추어서 시일링본체(1)와 동일직경의 링상으로 형성한다. 보강링(2)을 편조체로 구성하는데에는 도 2에 나타내는 바와 같이 상기 선상체(5)로 이루어지는 편선을 복수개 집속(集束)하여 편조 또는 비틀어 맞추어서 납작편조, 둥근편조 또는 네모편조로 형성하고, 이 편조체를 시일링본체(1)와 동일직경의 링상으로 형성한다.

상기 선상체(5)를 구성하는 보강소선(3)에는 스테인레스 등의 금속섬유, 팽창흑연데이프 또는 운모시트 등을 이용한다. 금속섬유를 이용하는 경우는 그 섬유직경을 80㎛ 미만으로 하고, 그 사용갯수는 100 이상으로 하는 것이 바람직하다.

보강소선(3)군의 외주를 피복하는 니트엮음 또는 편조체로 이루어지는 보강피복선(4)에는 금속섬유보다도 굵은 스테인레스, 인코넬, 모넬 등의 금속선, 목면,레이온, 아라미드, PBO. PBI, PTFE, PPS, PEEK 등의 유기섬유, 또는 탄소섬유, 세라믹섬유 등의 무기섬유를 이용한다. 금속선을 이용하는 경우는 그 선직경을 예를 들면 100㎛로 하고, 그 사용갯수는 1 이상에서 100 미만으로 한다.

시일링의 단면형상은 도 1에 나타내는 바와 같은 각형단면 이외에 도 4에 나타내는 바와 같은 쐐기형단면이어도 좋다. 또 보강링(2)은 시일링본체(1)의 축방향의 양단면 또는 일단면에 일체화하는 것에 대신하여 도 5에 나타내는 바와 같이 보강링(2)은 시일링본체(1)의 삐어져나옴부분으로 되는 모서리부에 접합 일체화하는 것도 좋다.

[실시예]

실시예 1

금속섬유직경 12㎛의 SUS316의 금속섬유 3500개의 주위를 선직경 100㎛의 인코넬금속선으로 니트엮음 피복한 선상체를 만들고, 이 선상체를 네모편조한 보강링을 형성하고, 이 보강링을 팽창흑연을 링상으로 압축성형한 각형단면의 시일링본체의 축방향 양단면에 압축성형으로 일체화했다.

비교예 1

팽창흑연을 링상으로 압축성형한 각형단면의 시일링본체의 축방향 양단면에 스테인레스단선(선직경 0. 1㎜)을 엮은 스테인레스메시를 일체화했다.

상기 실시예 1 및 비교예 1의 시일링의 내수압시험을 하기의 요령으로 실시했다.

내수압시험조건은 표 1에 나타낸다.

항목	조건
시일링사이즈(㎜)	Φ76×Φ89×t6. 5×2개
유체조건(MPa)	수압: MAX 68. 6(시일링 수압면압: MAX 약 254. 8)
초기체결압(MPa)	9. 8
시험온도	실온
가압유지시간	15분간
틈새	0. 8㎜(시일링누르개내경측 직경틈새)

내수압시험장치는 도 6에 나타낸다. 시험방법은 도 6의 시험장치에 시일링 (2개)(10)을 장전하고, 브리지스크루(11), 시일링누르개(12)를 셋트한다. 이어서, 시일링체결볼트(13)에 의해 체결압 9. 8MPa에 상당하는 체결토크로 시일링(10)을 체결한다. 이 후 수압펌프로 시험압력까지 가압하고, 15분간 유지한다. 이 때, 시일링(10)부로부터의 유체누설의 유무를 육안에 의해 관찰한다. 시험종료 후, 감압하여 시일링(10)을 꺼내고, 시일링(10)의 외관을 관찰한다.

상기 시험의 결과, 실시예 1의 시일링에서는 최고 수압면압이 약 254. 8MPa이었던 것에 대해 비교예 1의 시일링에서는 최고 수압면압이 약 186. 2MPa이었다. 이에 따라 실시예 1의 시일링이 비교예 1의 그것보다도 사용 가능한 수압면압이 높은 것을 알았고, 시일성에 대해서도 유체누설의 발생은 없으며, 우수한 시일특성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.

본 발명에 따르면, 무기질재료로 이루어지는 시일링본체의 적어도 편면(片面)에 일체화되는 보강링이 기계적강도에 우수한 선상체를 이용하여 만든 직물체, 편물체, 또는 편조체로 구성되기 때문에 사용 가능한 수압면압이 높고, 시일특성에도 우수하며, 특히 고압유체의 밀봉에 유효하고, 게다가 관련되는 보강링은 어느정도의 칫수범위에 대해서 적용 가능하기 때문에 경제적이다.

Claims (13)

1. 무기질재료를 링상으로 형성한 시일링본체와, 이 시일링본체의 축방향의 적어도 일단면에 보강링을 일체화하여 이루어지는 시일링에 있어서, 상기 보강링이 상기 시일링본체보다도 강도 크게하여 내열성을 갖는 다수개의 보강소선군의 외주에 보강피복선을 피복한 선상체를 사용하여 편조한 편조체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 시일링.
2. 무기질재료로 이루어지는 시일링본체와, 이 시일링본체의 축방향의 적어도 일단면에 보강링을 일체화하여 이루어지는 시일링에 있어서, 상기 보강링이 상기 시일링본체보다도 강도 크게하여 내열성을 갖는 다수개의 보강소선군의 외주에 보강피복선을 피복한 선상체를 세로선, 가로선에 사용하여 엮은 직물체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 시일링.
3. 무기질재료로 이루어지는 시일링본체와, 이 시일링본체의 축방향의 적어도 일단면에 보강링을 일체화하여 이루어지는 시일링에 있어서, 상기 보강링이 상기 시일링본체보다도 강도를 크게하여 내열성을 갖는 다수개의 보강소선군의 외주에 보강피복선을 피복한 선상체를 편선에 사용하여 엮은 편물체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 시일링.
4. 제 1 항에서 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 시일링본체가 팽창흑연으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시일링.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 보강소선이 금속섬유이고, 보강피복선이 금속섬유보다도 굵은 금속선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시일링.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 보강소선이 금속섬유이고, 보강피복선이 금속섬유보다도 굵은 금속선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시일링.
7. 제 3 항에 있어서,

   상기 보강소선이 금속섬유이고, 보강피복선이 금속섬유보다도 굵은 금속선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시일링.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 시일링본체와 보강링이 압축성형에 의해 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 시일링.
9. 제 2 항에 있어서,

   상기 시일링본체와 보강링이 압축성형에 의해 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 시일링.
10. 제 3 항에 있어서,

    상기 시일링본체와 보강링이 압축성형에 의해 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 시일링.
11. 제 5 항에서 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

    금속섬유의 섬유직경이 80㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 시일링.
12. 제 5 항에서 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

    금속섬유의 갯수가 100 이상이고, 금속선의 갯수는 1 이상에서 100 미만인 것을 특징으로 하는 시일링.
13. 제 11 항에 있어서,

    금속섬유의 갯수가 100 이상이고, 금속선의 갯수는 1 이상에서 100 미만인 것을 특징으로 하는 시일링.