KR100898449B1 - 밀봉장치 - Google Patents

Abstract

밀봉 립(7)의 대기측 경사면(11)에서부터 미끄럼면(10)의 중간에 걸쳐 제1나선돌기(12)가 형성되고, 미끄럼면(10) 상에는 제2나선돌기(13)가 형성되어 있다. 제1나선돌기(12)의 미끄럼면(10)측의 단부는, 미끄럼면(10)을 따라 도려낸 것 같은 형상을 나타내고(절결부(12a)), 제1나선돌기(12)의 대기측 경사면(11)측 부분은, 대략 같은 폭을 유지한 채로 대기측(A)으로 갈수록 높이가 증가하게 되는 형상의 등폭부(12c)를 갖고 있다. 따라서, 가공이 용이함과 더불어, 초기적으로도 내구적으로도 나사펌프효과에 의한 양호한 밀봉성을 장기간에 걸쳐 발휘할 수 있다.

Description

밀봉장치{Sealing device}

본 발명은, 예컨대 각종 장치의 축 밀봉부에 쓰이고 있는 회전운동용 밀봉장치에 관한 것으로, 특히 밀봉 립에 나선돌기를 가진 구조에 관한 것이다.

회전운동용 밀봉장치로는 밀봉 립에 나선돌기가 설치되는 것이 있다. 이는 나선돌기의 나사펌프효과에 의해 밀봉성을 향상시키기 때문이다.

도 8은, 특허문헌 1에 개시된 종래의 밀봉장치의 구성을 나타내고 있다. 이 밀봉장치는 단면이 사다리꼴인 밀봉 립(101)을 갖고 있다. 밀봉 립(101)의 대기측 경사면(102)에는 나선돌기(103)가 형성되어 있다. 이 나선돌기(103)는 배바닥형 나사부(103a)와, 높이 및 폭이 대체로 일정한 평행나사부(103b)를 조합시킨 형상을 하고 있다. 평행나사부(103b)는 초기적 밀봉성을 확보하는 역할을 담당하고, 배바닥형 나사부(103a)는 밀봉 립(101)의 마모가 진행중에 밀봉성이 저하되는 것을 방지하는 역할을 담당하는 것이다.

도 9는, 특허문헌 2에 개시된 종래의 밀봉장치의 구성을 나타내고 있다. 이 밀봉장치의 밀봉 립(201)은 밀봉대상측의 경사면(202)과 대기측의 경사면(203) 사이에 축(205)의 주면에 따르는 미끄럼면(204)을 갖고 있다. 그리고, 대기측의 경사면(203)에서부터 미끄럼면(204)에 걸쳐 나선돌기(206)가 형성되어 있다. 나선돌기(206)는 배바닥모양을 기본형상으로 하고서, 미끄럼면(204)측의 단부(端部)가 미끄럼면(204)을 따라 도려낸(cut out) 것 같은 형상을 나타내고 있다. 또, 미끄럼면(204)에는 평행나사부(207)가 형성되어 있다.

일반적으로, 고무상 탄성체로 된 밀봉장치는 성형몰드에 고무생지를 흘려넣어 가류성형해서 만들어진다. 밀봉 립에 나선돌기를 형성하는 경우에는, 커터와 같은 공구를 성형몰드에 강제로 밀어붙임으로써, 미리 성형몰드에다 나사형상에 맞춰진 홈을 형성시켜 놓는다. 예컨대, 도 8의 밀봉장치의 나선돌기(103)의 경우라면, 도 10에 도시된 것과 같이, 직선 칼날의 커터(300)로 평행나사부(103b)에 대응한 홈(301)을 형성한 후, 호상 칼날의 커터(302)로 배바닥형 나사부(103a)에 대응한 홈(303)을 형성하게 된다.

특허문헌 1 : 일본국 특개 평9-42463호 공보

특허문헌 2 : 일본국 특개 2003-254439호 공보

상기와 같이 구성된 종래의 밀봉장치에서는, 일반적으로 나선돌기의 수가 많을수록, 또 나선돌기의 높이가 높을수록 나사펌프효과는 높아진다.

그러나, 나선돌기의 수와 높이의 사이에는 이하에서 설명하는 것과 같은 상충관계(trade off)가 있다.

즉, 나선돌기의 높이를 높이려면 성형몰드의 가공에서 커터의 침입량을 증가시킬 필요가 있다. 그러나, 그렇게 하면 나선돌기의 높이뿐 아니라 나선돌기의 폭도 증대되고 만다. 그 한편으로, 인접하는 나선돌기끼리의 간격을 너무 작게 하면, 밀봉 립의 미끄럼이동부에 간극이 생겨 밀봉성을 저하시킨다고 하는 제약이 있게 된다. 따라서, 나선돌기의 높이를 높인 경우에는, 나선돌기끼리의 간격을 확보하기 위해 나선돌기의 수를 줄여야만 한다.

본 발명은 상기 실정에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 가공이 용이함과 더불어 초기적으로도 내구적으로도 나사펌프효과에 의한 양호한 밀봉성을 장기간에 걸쳐 발휘할 수 있는 밀봉장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 상대회전할 수 있게 조립된 2개 부재 사이의 환상간극을 밀봉하는 것으로, 상기 2개 부재 중 한쪽 부재의 주면을 미끄럼이동하는 밀봉 립을 구비한 밀봉장치에서, 상기 밀봉 립은 상기 주면을 따르는 미끄럼면(sliding surface)과, 이 미끄럼면의 대기측 단부 가장자리로부터 상기 주면과의 간격이 서서히 넓어지도록 경사가 진 경사면, 이 경사면으로부터 상기 미끄럼면의 중도에 걸쳐 설치되는 제1나선돌기 및, 상기 미끄럼면 상에 설치되는 제2나선돌기를 갖추고, 상기 제1나선돌기의 미끄럼면측의 단부는 미끄럼면을 따라 도려낸 것 같은 형상을 나타내며, 상기 제1나선돌기의 경사면측 부분이 대략 같은 폭을 유지한 채로 대기측으로 갈수록 높이가 증가하는 형상의 등폭부(等幅部)를 가진 것을 특징으로 한다.

밀봉 립과 부재 주면의 미끄럼이동부위가 면(미끄럼면)으로 되어 있기 때문에, 종래와 같은 사다리꼴 립에 비해 초기작동시의 면압(面壓)을 저감시킬 수가 있게 된다. 이에 따라, 밀봉 립의 미끄럼이동부위의 마모의 진행이 지연되어, 밀봉장치의 수명의 장기화를 도모할 수 있게 된다.

또, 제1나선돌기가 대기측의 경사면에서부터 미끄럼면의 중도에 걸쳐 형성되어 있기 때문에, 장기간 작동시(마모진행시) 및 초기작동시의 어느 경우에도 제1나선돌기가 부재 주면에 적절히 접촉하게 된다. 즉, 초기작동시는 나선돌기 중 미끄럼면 상에 배치된 나사부분이 부재 주면에 접촉해서 나사펌프효과를 발휘하여 초기적인 밀봉성을 확보하는 한편, 당해 나사부분의 마모가 진행된 경우에는, 경사면 상에 배치된 나사부분이 부재 주면에 접촉함으로써 나사펌프효과를 유지·향상시켜 마모진행시의 밀봉성의 저하를 방지하게 된다. 더구나, 미끄럼면 상에 설치된 제2나선돌기가 제1나선돌기 중 미끄럼면 상에 배치된 나사부분을 보조하여, 초기작동시의 나사펌프효과를 높여주게 된다. 따라서, 초기적으로도 내구적으로도 나사펌프효과에 의한 양호한 밀봉성을 장기간에 걸쳐 발휘할 수가 있게 된다.

그리고, 제1나선돌기의 등폭부가 대략 같은 폭을 유지한 채로 대기측으로 갈수록 높이가 증가하는 형상을 하고 있기 때문에, 제1나선돌기의 수를 줄이지 않고 그 높이를 높게 해서 나사펌프효과를 향상시킬 수가 있다.

상기 밀봉장치에서, 상기 등폭부는 삼각형의 양 모서리를 제거한 대략 5각형 단면형상을 나타내는 것이 바람직하다.

이와 같은 나사형상에 대응하는 함몰부(陷沒部)는, 예컨대 칼끝이 대략 5각형의 단면형상을 나타내는 커터를 성형몰드에 강제로 밀어붙임으로써 용이하게 형성할 수가 있다. 또, 커터의 칼끝의 단부에 절결부(切缺部)를 형성해 놓음으로써, 제1나선돌기의 미끄럼면측의 단부 형상(도려낸 것 같은 형상)도 한 번의 절삭으로 동시에 가공될 수 있다. 따라서, 밀봉장치의 성형몰드의 가공공정의 간략화 및 용이화를 도모할 수가 있게 된다.

한편, 절결부(cutout portion)의 형상으로는 직선적인 절결부와, R형상의 곡선적인 절결부가 있으나, 어느 것이어도 상관없다. 단, 직선적으로 도려낸 형상으로 하면, 커터 자체의 가공이 용이할 뿐만 아니라, 커터를 성형몰드에 강제로 밀어붙일 때 밀어붙여지는 위치가 다소 축방향으로 어긋나는 경우라 하더라도, 나선돌기의 절결부의 높이(미끄럼면으로부터의 높이)에 영향을 거의 미치지 않기 때문에, 가공정밀도에 기인하는 밀봉성능의 오차를 억제할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밀봉장치의 단면도이다.

도 2는 도 1의 밀봉장치의 요부 단면도이다.

도 3은 도 2의 X-X선 단면도이다.

도 4는 성형몰드에 도 2의 나선돌기에 대응하는 홈을 형성할 때의 모습을 나타낸 모식도이다.

도 5는 밀봉장치의 변형예를 나타낸 단면도이다.

도 6은 비교예 2에 따른 밀봉장치의 단면도이다.

도 7은 펌프량의 비교시험의 결과를 나타낸 그래프이다.

도 8은 종래의 밀봉장치의 단면도이다.

도 9는 종래의 밀봉장치의 단면도이다.

도 10은 성형몰드에 도 8의 나선돌기에 대응하는 홈을 형성할 때의 모습을 나타낸 모식도이다.

이하, 도면을 참조해서 본 발명의 적합한 실시예를 예시적으로 상세히 설명한다. 단, 이 실시예에 기재되어 있는 구성부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대배치 등은 특정적인 기재가 없는 한 본 발명의 범위를 그들만으로 한정한다는 취지는 아니다.

(밀봉장치의 구성)

도 1 ~ 도 3에는, 본 발명의 한 실시예에 따른 밀봉장치의 구성이 나타나 있다. 도 1은 본 실시예의 밀봉장치(1)의 개략단면도이고, 도 2는 밀봉장치(1)의 요부 단면도이며, 도 3은 도 2의 X-X선 단면도이다.

이 밀봉장치(1)는, 상호 동심적(同心的)으로 자유로이 상대회전할 수 있게 조립된 2개의 부재로서의 하우징(2)과 축(3) 사이의 환상간극에 장착되어, 그 환상간극을 밀봉하여, 오일과 같은 밀봉대상의 누설을 방지하는 것이다.

밀봉장치(1)는 하우징(2)에 형성된 축 구멍의 내주면에 끼워지는 환상의 밀봉부재 본체(5)와, 이 밀봉부재 본체(5)에 끼움 강성(fitting rigidity)을 부여하는 보강환(補强環; 4)으로 구성되어 있다.

보강환(4)은 축 구멍의 내주면을 따라 형성된 원통부(4a)와, 이 원통부(4a)의 대기측(A) 단부로부터 직경방향 안쪽으로 뻗은 안쪽방향 플랜지부(4b)를 가진 단면이 L자 형상인 금속제 환상부재이다.

밀봉부재 본체(5)는 보강환(4)의 원통부(4a) 외주면으로부터, 안쪽방향 플랜지부(4b)의 대기측(A) 단면 및 밀봉대상측(O) 단면에 걸쳐, 일체적으로 소부(燒付)되어 고정된 고무상 탄성체로 되어 있다.

밀봉부재 본체(5) 중 보강환(4)의 원통부(4a) 외주면에 고정된 외주 밀봉부(6)는, 하우징(2)의 축 구멍 내주면에 대해 소정의 조임값(interference)을 갖고 있다. 외주 밀봉부(6)는 보강환(4)의 원통부(4a)로부터의 끼움 강성을 받아 축 구멍 내주면에 확실하게 고정됨과 더불어, 축 구멍 내주면으로부터의 밀봉대상의 누설을 방지하게 된다. 한편, 외주 밀봉부(6)는 필수 구성요건은 아니고, 보강환(4)의 원통부(4a)가 직접 축 구멍 내주면에 끼워지도록 하는 구성(금속끼움형)도 채용할 수도 있다.

한편, 밀봉부재 본체(5)의 축(3) 쪽에는, 보강환(4)의 안쪽방향 플랜지부(4b)의 안쪽 단부로부터 밀봉대상측(O)을 향해 내경방향으로 뻗은 밀봉 립(7)과, 반대로 대기측(A)을 향해 내경방향으로 뻗은 더스트 립(dust lip; 8)이 형성되어 있다.

더스트 립(8)은 단면이 판상을 나타내는 것으로, 그 립의 선단이 축(3)의 주면에 자유로이 미끄럼이동해서 밀봉접촉하도록 되어 있다. 이에 따라, 대기측(A)으로부터 더스트가 침입하는 것을 방지하게 된다.

밀봉 립(7)은 밀봉대상측(O)에 임하는 밀봉대상측 경사면(9)과, 대기측(A)에 임하는 대기측 경사면(11) 및, 이들 밀봉대상측 경사면(9)과 대기측 경사면(11) 사이에 배치되는 미끄럼면(10)을 갖고 있다.

밀봉 립(7)의 밀봉대상측 경사면(9)은 미끄럼면(10)의 밀봉대상측(O) 단부 가장자리로부터 밀봉대상측(O)을 향해 축(3)의 주면과의 간격이 서서히 넓어지도록 경사져 있다. 밀봉대상측 경사면(9)의 축(3)의 주면에 대한 경사각(θ1:도 2 참조)은 45°± 10°의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

한편, 밀봉 립(7)의 대기측 경사면(11)은 미끄럼면(10)의 대기측(A) 단부 가장자리로부터 대기측(A)을 향해, 축(3)의 주면과의 간격이 서서히 넓어지도록 경사져 있다. 대기측 경사면(11)의 축(3)의 주면에 대한 경사각(θ2)은 25°± 10°의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

그리고, 밀봉대상측 경사면(9)과 대기측 경사면(11)의 사이에, 축(3)의 주면을 따르도록 된 미끄럼면(10)이 형성되어 있다. 즉, 밀봉 립(7)의 립 선단부는 밀봉대상측(O)에서부터 대기측(A)에 걸쳐, 밀봉대상측 경사면(9)과 미끄럼면(10) 및 대기측 경사면(11)이 연속적으로 형성되어, 대략 사다리꼴 형상의 단면을 나타내는 플랫형(flat type)의 미끄럼이동부를 구성하도록 되어 있다.

한편, 미끄럼면(10)의 축(3)의 주면에 대한 경사각(θ3)은 10°± 10°의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 미끄럼면(10)은 대체로 축(3)의 주면을 따르지만, 조금씩 대기측(A)을 향해 축(3)의 주면과의 간격이 서서히 넓어지도록 경사지게 형성하는 것이 바람직하다. 단, θ3 < θ2의 관계는 만족시켜야만 한다.

상기 구성의 립 선단부는 도 1에 도시된 것과 같이, 축(3)의 주면에 대해 소정의 조임 값을 갖도록 되어 있다. 따라서, 밀봉장치(1)를 축(3)에 장착했을 때에는, 밀봉 립(7)이 확장되도록 탄성변형을 받아 그 탄성복원력에 의해 축(3)의 주면에 자유로이 미끄럼이동해서 밀봉접촉하게 된다. 한편, 밀봉 립(7)의 외주측으로서 미끄럼면(10)의 정확히 배면으로 되는 위치에는, 립 선단부에 축(3)으로의 응력을 부여하는 가터 스프링(garter spring:14)이 장착되어 있다.

(나선돌기의 구성)

본 실시예의 밀봉장치(1)에서는, 밀봉 립(7)의 대기측 경사면(11)에서부터 미끄럼면(10)의 중도에 걸쳐 제1나선돌기(12)가 형성되어 있다. 또, 밀봉 립의 미끄럼면(10) 상에는 제2나선돌기(13)가 형성되어 있다. 제1나선돌기(12) 및 제2나선돌기(13)는 축선에 대해 경사지도록 상호 대략 평행하게 형성되어 있다.

제1나선돌기(12)는 대체로 4개의 부분으로 구성된다. 상세히는, 제1나선돌기(12)는 밀봉대상측(O:선단측)으로부터 순차적으로 미끄럼면(10)을 따라 도려낸 것 같은 형상을 한 절결부(curout portion; 12a), 대기측 경사면(11) 상에서 대기측(A:후단측)으로 갈수록 폭과 높이가 점차 증가하게 되는 형상을 한 확폭부(12b), 대략 같은 폭을 유지한 채로 대기측(A)으로 갈수록 높이가 점차 증가하게 되는 형상을 한 등폭부(12c) 및, 폭과 높이가 급격히 감소하도록 도려낸 형상을 나타내는 후단부(12d)로 되어 있다.

절결부(12a)는 미끄럼면(10) 상에 설치되고서, 그 선단이 미끄럼면(10)의 중간 정도까지 도달해 있다. 절결부(12a)의 축(3)의 주면에 대한 각도(θ4)는 0°~ 45°의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 절결부(12a)는 축(3)의 주면과 대략 평행하도록 형성되거나, 밀봉대상측(O)을 향해 축(3)의 주면과의 간격이 서서히 넓어지도록 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

확폭부(12b)와 등폭부(12c) 및 후단부(12d)는 대기측 경사면(11) 상에 형성되고서, 그 후단부가 대기측 경사면(11)의 단부 가장자리 근방까지 도달해 있다. 확폭부(12b)의 단면형상은 대략 3각형이지만, 등폭부(12c)의 단면형상은 삼각형의 양 모서리가 제거되도록 한 대략 5각형을 이룬다(도 3 참조).

확폭부(12b)로부터 등폭부(12c)에 걸쳐서는 제1나선돌기(12)의 능선이 순조롭게(smoothly) 변화하게 된다. 즉, 절결부(12a)와 확폭부(12b)의 사이 및 등폭부(12c)와 후단부(12d)의 사이에서는, 능선이 불연속으로 되지만, 그 내각(內角)은 모두 철각(凸角:180°보다도 작은 각)으로 되어 있다.

상기 구성의 제1나선돌기(12)의 형상은 다음과 같이 파악할 수가 있다. 도 2에 파선으로 나타낸 것과 같이, 미끄럼면(10)으로부터 대기측 경사면(11)을 횡단하고 다시 대기측의 위치까지 뻗은 가상적인 배바닥형 나사부(15)를 생각할 수 있다. 제1나선돌기(12)는 이러한 배바닥형 나사부(15)의 밀봉대상측(O) 단부와 대기측 경사면(11)의 단부 가장자리 근방의 부분(배바닥형 나사부(15)의 대략 중간부)을 각각 도려냄과 더불어, 배바닥형 나사부(15)의 폭이 좁아지도록 양 측부를 도려낸 것 같은 형상을 나타내고 있다고 할 수 있다.

한편, 제2나선돌기(13)는 미끄럼면(10)의 대기측(A) 단부 가장자리에서부터 밀봉대상측(O) 단부 가장자리에 걸쳐 형성되어 있다. 제2나선돌기(13)는 높이와 폭 모두가 대체로 일정한 평행나사형상을 나타낸다.

축(3)에 대략 평행한 미끄럼면(10)을 가진 이른바 플랫 립(flat lip)에 대해, 제2나선돌기(13)의 높이를 여러 가지로 바꾸어가면서 공기누설시험을 행하였더니, 0.06mm 이상에서는 공기누설의 발생이 인정되었다(단, 시험조건은 공기압:30kPa, 편심량:0mmTIR, 온도:실온, 초기윤활:건조이다). 따라서, 제2나선돌기(13)의 높이는 0.05mm 이하로 설정하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성의 밀봉장치(1)에서는, 초기작동시에 먼저 미끄럼면(10)과 제1나선돌기(12)의 절결부(12a) 및 제2나선돌기(13)가 축(3)의 주면에 접촉하게 된다. 따라서, 미끄럼면(10)에 의한 흡입효과와 제1나선돌기(12) 및 제2나선돌기(13)에 의한 나사펌프효과에 의해, 양호한 밀봉성을 얻을 수가 있어, 밀봉대상측(O)으로부터의 밀봉대상의 누설을 확실하게 방지할 수가 있다.

또, 장기간 작동시에 제1나선돌기(12)의 선단부의 마모가 진행되면, 미끄럼면(10)의 접촉폭이 증대해 가지만, 거기에 대응하도록 제1나선돌기(12)의 확폭부(12b)와 등폭부(12c)가 축(3)의 주면에 접촉하게 되어, 제1나선돌기(12)의 접촉폭도 증대한다. 한편, 여기서 「접촉폭」이란, 축(3)의 주면과의 접촉면에서의 축방향 폭을 가리킨다. 즉, 제1나선돌기(12)의 접촉폭은 돌기의 폭과 높이에 의존한다.

제1나선돌기(12)에 의한 나사펌프효과는 미끄럼면(10)의 접촉폭과 제1나선돌기(12)의 접촉폭의 비율에 의해 결정되는바, 본 실시예의 구성에 의하면 마모의 진행에 수반해서 제1나선돌기(12)의 접촉폭이 증대되게 되므로, 장기간 작동시에도 밀봉성이 저하되지 않아 양호한 밀봉성을 유지할 수가 있게 된다.

이와 같이, 제1나선돌기(12)를 대기측 경사면(11) 및 미끄럼면(10)을 따라 형성함으로써, 절결부(12a)에서 초기적인 밀봉성을 확보할 수 있고, 마모진행시에도 밀봉성의 저하를 방지할 수가 있어, 초기적으로도 내구적으로도 양호한 밀봉성을 장기간에 걸쳐 발휘할 수 있게 된다.

더구나, 제1나선돌기(12)의 등폭부(12c)가 대략 같은 폭을 유지한 채로 대기측(A)으로 갈수록 높이가 증가하는 형상을 하고 있기 때문에, 제1나선돌기(12)의 수를 줄이지 않고 그 높이를 높게 해서 마모진행시에도 나사펌프효과를 향상시킬 수가 있다.

또, 본 실시예에서는 립 선단부의 미끄럼이동부위가 면(미끄럼면(10))으로 되어 있는 이른바 플랫 립을 채용하였기 때문에, 종래와 같은 사다리꼴 립에 비해 초기작동시의 조임압력을 저감시킬 수가 있게 된다. 이에 따라, 립 선단부의 마모의 진행이 지연되어 밀봉장치(1)의 수명의 장기화를 도모할 수 있게 된다.

(나선돌기의 형성방법)

그리고, 본 실시예의 밀봉장치(1)에 의하면, 상기 구성을 채용함으로써, 성형몰드의 가공 및 밀봉장치 자체의 가공의 용이화를 도모할 수도 있다. 이하, 이 점에 대해 상세히 설명한다.

일반적으로, 고무상 탄성체로 된 밀봉장치는 성형몰드에 고무생지를 흘려넣어 가류성형해서 만들어진다. 그러므로, 밀봉 립에 나선돌기를 형성하기 위해서는 미리 성형몰드에 나사형상에 맞춘 함몰부를 형성시켜 놓을 필요가 있다.

도 8에 나타낸 2종류의 나사형상을 조합시킨 나선돌기의 경우, 평행나사부에 대응한 홈과 배바닥형 나사부에 대응한 홈을 별개의 커터를 이용해서 형성시켜야만 했다(도 10 참조). 이는 평행나사부와 배바닥형 나사부의 접속부분이 불연속으로 접속되고, 그 접속부분의 내각이 요각(凹角)으로 되어 있기 때문으로서, 일반적으로 이와 같은 요각에 대응하는 함몰부를 1회의 절삭으로 가공할 수 있는 커터를 만드는 것은 극히 곤란하다는 점에 기인한다.

이에 대해, 본 실시예의 제1나선돌기(12)의 형상에 대응하는 함몰부는, 칼끝의 단부에 절결부를 형성한 커터를 사용함으로써, 한 번의 가공으로 형성할 수 있게 된다. 즉, 평행나사부와 배바닥형 나사부를 조합한 것과 마찬가지 작용효과를 나타내는 나선돌기를 보다 간단하게 실현할 수 있기 때문이다.

구체적인 성형몰드의 가공방법에 대해 도 4를 참조해서 설명한다. 도 4는 성형몰드에 제1나선돌기(12)에 대응하는 홈을 형성할 때의 모습을 나타낸 설명도이다.

커터(16)의 칼끝은, 선단측 절결부(17a), 호상부(17b), 후단측 절결부(17c)로 구성된다. 선단측 절결부(17a)와 호상부(17b)의 접속부분 및 호상부(17b)와 후단측 절결부(17c)의 접속부분의 내각은 모두 철각이다. 또 양측의 칼날면(18)은 산형(山型)을 이룬다. 이와 같은 칼끝형상을 가진 커터(16)를 만드는 것은 비교적 용이하다.

그리고, 이러한 커터(16)를 성형몰드(20)에 강제로 밀어붙여, 제1나선돌기(12)에 대응하는 함몰부(21)를 형성한다. 이때, 선단측 절결부(17a)가 제1나선돌기(12)의 절결부(12a)에, 호상부(17b)가 확폭부(12b) 및 등폭부(12d)에, 후단측 절결부(17c)가 후단부(12d)에 각각 대응한 오목형상을 형성하게 된다. 또, 커터(16)를 강제로 밀어붙일 때, 호상부(17b)에서 커터의 측면(19)을 성형몰드(20)에 소정량 침입하도록 함으로써, 등폭부(12c)에 대응한 대략 5각형 단면의 함몰부를 형성할 수 있다.

이와 같이 본 실시예의 구성에 의하면, 2종류가 다른 형상의 나사부분을 1번에 성형몰드에 새겨넣을 수가 있어, 성형몰드의 가공공정의 간략화와 용이화를 도 모할 수가 있게 된다.

또, 제1나선돌기(12)의 절결부(12a) 및 후단부(12d)를 직선적으로 도려낸 형상으로 함으로써, 커터(16)의 가공이 용이해질 뿐 아니라, 커터(16)를 성형몰드(20)에 강제로 밀어붙일 때 눌려지는 위치가 다소 축방향으로 어긋난 경우라 하더라도, 제1나선돌기(12)의 절결부(12a)의 높이에 영향을 미치지 않아 가공정밀도에 기인하는 밀봉성능의 오차를 억제할 수가 있게 된다.

그리고, 립 선단부를 미끄럼면(10)으로 구성함으로써, 메스절단(knife cuttinr) 공정이 필요하지 않기 때문에, 몰드성형만으로 밀봉재 본체를 만들 수가 있어, 밀봉장치 자체의 가공공정의 간략화와 용이화를 도모할 수도 있다.

(변형예)

상기 실시예에서는, 제1나선돌기로서 호상의 능선을 가진 배바닥형인 것을 채용하였으나, 제1나선돌기의 형상은 이에 한하지 않고 여러 가지 나사형상을 채용할 수 있다. 그 한 예를 도 5에 나타내었다.

도 5에서는, 밀봉 립(7)의 대기측 경사면(11)에서부터 미끄럼면(10)의 중도에 걸쳐 테이퍼(taper)형상의 제1나선돌기(22)가 형성되어 있다. 제1나선돌기(22)는 높이 및 폭이 대기측으로 갈수록 커지게 되는 테이퍼형상을 기본형상으로 하고 있으나, 미끄럼면(10)측의 단부(절결부(22a))가 축의 주면을 따라 도려낸 것 같은 형상을 하고 있다. 또, 제1나선돌기(22)는 상기 실시예의 것과 마찬가지로, 확폭부(22b) 및 등폭부(22c)를 갖고 있다.

이러한 형상의 제1나선돌기(22)의 경우도 상기 실시예와 마찬가지의 작용효 과를 나타낼 수가 있다.

한편, 상기 실시예 및 변형예는 본 발명의 구체적인 예를 예시한 것에 지나지 않는다. 본 발명의 범위는 앞에서 설명한 형상으로 된 것에 한하지 않고, 그 기술사상의 범위 내에서 여러 가지로 변형이 가능하다.

(시험예)

상기 구성의 밀봉장치의 실시예와 사다리꼴 립의 비교예 1, 2를 이용해서, 펌프량의 비교시험을 실시하였다.

본 실시예의 밀봉장치는 도 1에 나타난 것과 마찬가지이다. 본 실시예에서는 축 직경을 80mm, 미끄럼면(10)의 축방향 길이를 0.5mm, 제1나선돌기(12)의 최대 높이를 240㎛, 제2나선돌기(13)의 높이를 35㎛로 설정하였다. 제1나선돌기(12) 및 제2나선돌기(13)는 각각 밀봉 립(7)의 주면에 같은 간격으로 배치되어 있다.

비교예 1은 도 8에 나타낸 종래의 밀봉장치로서, 사다리꼴 립(101)의 대기측 경사면(102)에 평행나사부와 배바닥형 나사부를 조합시킨 형상의 나선돌기(103)를 같게 배치한 것이다. 여기서는 축 직경을 80mm, 나선돌기(103)의 최대 높이를 180㎛로 설정하였다.

도 6에 비교예 2의 밀봉장치를 나타내었다. 비교예 2는 사다리꼴 립(101)의 대기측 경사면(102)에 평행나사부와 배바닥형 나사부를 조합시킨 형상의 나선돌기(110)를 같게 배치한 것이다. 단, 비교예 2에서는 배바닥형 나사부의 일부에 실시예와 마찬가지 등폭부(110a)를 배치함으로써, 나선돌기(110)의 최대 높이를 240㎛로 하고 있다. 축 직경은 80mm이다.

실시예와 비교예 1, 2의 3가지 밀봉장치를 축 밀봉부에 장착하고, 축편심:0.1mmTIR, 부착편심:0.2mmTIR, 오일종류:CD급 10W-30, 오일온도:120℃, 유량:축 중심, 회전속도:3000rpm이라고 하는 조건 하에서, 펌프량을 측정하였다. 한편, 시험시간은 각각의 누설량에 대응해서 적의 설정하였다.

펌프량의 비교시험의 결과를 도 7에 나타내었다. 초기작동시의 배면 누설량을 비교하면, 비교예 1, 2에 비해 본 실시예 쪽이 펌프량이 향상되었음을 알 수 있다. 또, 마모진행시의 배면 누설량을 비교하면, 비교예 1, 2에 비해 본 실시예 쪽이 펌프량의 저하가 극히 적었다. 즉, 본 실시예의 구성을 채용함으로써, 초기적으로도 내구적으로도 나사펌프효과에 의한 양호한 밀봉성을 장기간에 걸쳐 발휘할 수 있음을 알 수가 있다.

본 발명에 의하면, 초기적으로도 내구적으로도 나사펌프효과에 의한 양호한 밀봉성을 장기간에 걸쳐 발휘할 수가 있게 된다. 또, 가공도 쉬워진다.

Claims (2)

1. 자유로이 상대회전할 수 있게 조립된 2개 부재 사이의 환상간극을 밀봉하는 것으로, 상기 2개 부재 중 한쪽 부재의 주면에 미끄럼이동하는 밀봉 립을 구비한 밀봉장치에 있어서,

   상기 밀봉 립(7)은, 상기 주면을 따르는 미끄럼면(10)과, 이 미끄럼면(10)의 대기측(A) 단부 가장자리에서부터 상기 주면과의 간격이 서서히 넓어지도록 경사진 대기측 경사면(11), 이 대기측 경사면(11)에서부터 상기 미끄럼면(10)의 중간에 걸쳐 형성된 제1나선돌기(12) 및, 상기 미끄럼면 상에 형성된 제2나선돌기(13)를 갖추되,

   상기 제1나선돌기(12)는, 밀봉대상측(O)으로부터 순차적으로, 단부가 미끄럼면(10)을 따라 도려낸 것 같은 형상을 한 절결부(12a)와, 상기 대기측 경사면(11) 상에서 대기측(A)으로 갈수록 폭과 높이가 커지는 형상을 한 확폭부(12b)와, 같은 폭을 유지한 채로 대기측으로 갈수록 높이가 높아지는 형상의 등폭부(12c) 및, 폭과 높이가 급격히 감소하도록 도려낸 것 같은 형상을 한 후단부(12d)로 이루어진 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 등폭부(12c)는, 삼각형의 양 모서리가 제거된 것과 같이 5각형 단면형상을 한 것을 특징으로 하는 밀봉장치.

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