KR101426855B1

KR101426855B1 - 분할형 메카니컬 씰

Info

Publication number: KR101426855B1
Application number: KR1020107021460A
Authority: KR
Inventors: 테츠야 사토; 히로후미 오쿠보
Original assignee: 이구루코교 가부시기가이샤
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2014-08-05
Also published as: US20100264597A1; US8448950B2; JP5199342B2; EP2273164A4; EP2273164B1; CN101910691B; KR20110014135A; CN101910691A; JPWO2009136539A1; EP2273164A1; WO2009136539A1

Abstract

본 발명은 분할형 메카니컬 씰에 관한 것으로, 분할밀봉 링과 분할 플랜지와의 사이에 단면이 짧은 형상인 분할 스플릿 링을 끼워넣기 위한 분할 스플릿 링 끼움공을 원주 방향의 전체 길이에 걸쳐서 형성하고, 전술한 분할 스플릿 링 끼움공 내에 분할밀봉 링 및 분할 플랜지와 원주 방향의 위상이 겹치지 않게 단면이 짧은 형상의 분할 스플릿 링을 그 일단이 분할접면으로부터 돌출되도록 설치하고, 분할밀봉 링 및 분할 플랜지를 분할접면에서 밀접시킬 때 분할 스플릿 링의 돌출부가 상호 대향측의 분할 스플릿 링 끼움공 내로 삽입되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

분할형 메카니컬 씰{SPLIT MECHANICAL SEAL}

본 발명은 펌프 또는 교반기, 압축기 등의 각종 회전기계기구에 사용되며, 정지밀봉 링과 회전밀봉 링과의 대향단면인 밀봉단면에 의하여 밀폐되도록 구성된 메카니컬 씰에 관한 것으로, 특히 정지밀봉 링 또는 회전밀봉 링이 원주방향에서 분할되는 분할형 메카니컬 씰에 관한 것이다.

메카니컬 씰 중에서 정지밀봉 링 및 회전밀봉이 원주방향에 있어서 분할되는 완전 분할형 메카니컬 씰로는 도 13에 도시된 것이 알려져 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조. 이하 '종래기술1'이라 함).

또한, 실 케이스측의 정지밀봉 링이 원주 방향으로 분할됨과 동시에 그 분할면이 맞닿는 링 형상의 형태를 하여 리테이너 내에 끼워지고 보호 지지되며, 이러한 정지밀봉 링과 회전축측의 회전밀봉 링과의 대향하는 끝면인 밀봉단면(端面)이 접촉하면서 상대 회전하는 작용(相對回轉摺接作用)에 의하여, 그 접촉하면서 상대 회전하는 부분의 내주측 영역인 피 밀봉유체영역과 외주측 영역인 비 밀봉유체영역을 차폐하도록 구성된 분할형 메카니컬 씰에 있어서, 정지밀봉 링이 이것과 리테이너와 대향하는 가장자리 면 사이에 장착된 탄성재제긴박체(彈性材製緊縛體)의 탄성력에 의하여 링 형상으로 긴박하고 보호 지지되는 일부 분할형 메카니컬 씰로는 도 14에 도시된 것이 알려져 있다(예를 들어 특허문헌 2 참조. 이하 '종래기술2'라 함).

도 13에 도시된 종래기술1의 완전분할형 메카니컬 씰은 고정 케이싱(70)이 인출되는 끝면에 일체로 체결된 시트 링(75)과, 시트 링(75)과 인접하는 상호간에 접동밀봉면(S)이 형성되도록 상기 케이싱(70)을 관통하는 회전축(71)에 유격을 허용하도록 끼워진 씰 링(77)과, 씰 링(77)의 내주면과 회전축(71) 외주면과의 상호 간격을 메우는 축 패킹(87)과, 상기 씰 링(77)의 외주면을 감싸 지지하는 씰 링 홀더(78)와, 씰 링 홀더(78)의 외주면을 감싸 지지하는 홀더 밴드(79)와, 상기 씰 링(77)의 뒷 끝면을 구속하도록 씰 링 홀더(78)에 일체로 체결되는 리테이너 링(80)과, 상기 회전축(71)에 끼워져 일체화되고, 또한 드라이브 핀(84)을 매개로 하여 상기 리테이너 링(80)과 일체로 연결된 드라이브 링(82)과, 상기 씰 링(77)에 배압을 부여하도록 드라이브 링(82)과 리테이너 링(80)과 인접하는 상호간에 삽입된 압축 코일스프링(85)을 구비하고, 상기 축 패킹(87)과 홀더 밴드(79)를 어느쪽으로도 넓히면서 여는 변형이 가능한 C 자형으로 조형하는 한편, 이와 같이 상기 시트 링(75), 씰 링(77), 씰 링 홀더(78), 리테이너 링(80) 및 드라이브 링(82)을 전부 일 방향을 지향하도록 2분할하여 그 분할면에서 자유로이 탈착되고, 적어도 씰 링(77)의 분할면과 씰 링 홀더(78)의 분할면이 임의의 교차 각도만 위상 변화하도록 일체로 체결한 완전분할형 메카니컬 씰에 있어서, 시트 링(75)의 2 분할된 시트 링 세그먼트를 그 분할면을 관통하는 테이퍼 핀의 심빼기용 쐐기(92)와 볼트(89)에 의하여 전체적인 진원 링 형태로 체결되어 일체화되며 리테이너 링(80)의 2 분할된 리테이너 링 세그먼트를 그 분할면을 관통하는 테이퍼 핀 형의 심빼기용 쐐기(126)와 볼트(123)에 의하여 전체적인 진원 링 형태로 체결되어 일체화되는 것이다.

또한, 도 14에 도시된 종래기술2의 일부 분할형 메카니컬 씰은 원주 방향으로 분할된 정지밀봉 링(69)의 외주면(69c)을 내부로 끼워 보호 지지하고 씰 케이스에 보호 지지되는 원통 형상의 제1 리테이너 부재(84)와 여기에 축선 방향으로 체결 가능하게 설치되어 정지밀봉 링(69)을 내부로 끼워 보호 지지하는 링 형상의 제2 리테이너 부재(85)로 이루어지는 리테이너(7)의 내주면(85a, 85b) 사이에 장착된 탄성재로 된 긴박체(88)의 탄성력에 의하여 분할면이 맞닿는 링 형상을 하여 긴박하고 보호 지지된다. 긴박체(88)는 고무, 합성수지 등의 비압축성 탄성재로 이루어진다.

특허문헌1 : 특개평08-054067호공보 특허문헌2: 특개2006-291988호공보

상기한 종래기술1의 완전 분할형 메카니컬 씰은 정지밀봉 링에 상당하는 시트 링(75)이 2분할된 시트 링 세그먼트를 그 분할면에 관통되는 테이퍼핀 형상의 심빼기용 쐐기(92)와 볼트(89)에 의하여 전체적으로 진원(眞圓)링 형태로 체결되어 일체화되고, 회전밀봉 링을 지지하는 리테이너 링(80)의 2분할된 리테이너 링 세그먼트를 그 분할면에 관통되는 테이퍼핀 형상의 심빼기용 쐐기(126)와 볼트(123)에 의하여 전체적으로 진원(眞圓)링 형태로 체결되어 일체화되지만, 이하와 같은 결점을 가진다.

(1)각 부품을 공장에서 임시 조립하고, 현장에서 조립작업을 간편히 하고자 하는 기술적 사상을 구현하기 위한 점에서 맞지 않기 때문에 각 부품의 임시 조립이 불가능하고, 현장에서는 축 상에서 작업의 공수가 많아지며, 조립시간이 매우 길어지는 문제점이 있다.

(2)테이퍼핀 형상의 심빼기용 쐐기를 사용하여 조립 정도(精度)를 확보하도록 하기 위하여, 2분할된 시트 링 세그먼트 혹은 2분할된 리테이너 링 세그먼트 양 부재에 매우 엄격한 정밀도로 구멍 뚫기 가공을 해야할 필요가 있으며, 가공에 많은 시간이 소요된다.

또한, 테이퍼핀 형인 심빼기용 쐐기의 경우, 접촉 면적의 많음, 완충재의 반력 등에 의하여 분해시에 큰 부하가 걸리므로, 분해작업이 곤란하다.

(3)테이퍼핀 형의 심빼기용 쐐기는 회전밀봉 링을 지지하는 리테이너 링의 조립 정밀도를 확보하면서 회전밀봉 링의 정밀도를 직접 확보하는 것은 아니므로, 회전밀봉 링의 위치 결정이 곤란하다.

또한, 상기한 종래기술2의 일부 분할형 메커니컬 씰은 원통 형상인 제1 리테이너 부재(84)와 여기에 축선 방향으로 체결 가능하게 설치되어 밀봉링(69)을 내부로 끼워넣고 보호 지지하는 원형 링 형상인 제2 리테이너 부재(85)로 이루어지는 리테이너(7)의 내주면(85a, 85b)과의 사이에 장착된 고무, 합성수지재로 이루어지는 탄성재제긴박체(88)의 탄성력에 의하여 원주 방향으로 분할된 정지밀봉 링(69)의 분할면이 맞닿는 링 형상으로 긴박하고 보호 지지되는 구조를 가지고 있으므로, 이하와 같은 결점을 가진다.

(1)밀봉링의 내내압성(耐內壓性)을 확보하기 위하여는 탄성재제긴박체의 체결부위가 커질 필요가 있으며, 밀봉링의 변화가 커진다.

(2)탄성재제긴박체가 합성수지인 경우, 임시 고정이 어렵고 작업성이 나빠진다.

(3)고무, 합성수지로 이루어진 탄성재제긴박체의 경우, 장시간에 걸쳐 처짐 현상이 일어나므로, 장기간의 안전성능을 유지하기 곤란하다.

(4)탄성재제긴박체가 O링인 경우, 접촉부의 저항이 크며, 조립, 분해가 매우 어려워 작업성이 나쁘다.

한편, 종래의 정지밀봉 링 또는 회전밀봉 링과, 이들을 지지하는 리테이너 등과의 사이를 밀폐하는 O링은 원주방향에 있어서 2분할로 절단된 것을 분할 접면에서 접착하여 사용하고 있으나, 이하와 같은 결점을 가진다.

(1)접착 정밀도가 나쁜 경우, 밀봉링과 리테이너 등과의 사이에 간격이 발생하고 새는 경로가 형성되어 대량으로 누설되는 일이 일어난다.

(2)접착제의 도포량이 적은 경우, 절단면을 확실하게 밀폐할 수 없으므로 새는 경로가 형성된다.

(3)접착제가 새어나온 경우, 밀봉링과 리테이너 등이 고착되어 작동성이 크게 저해되며, 정규 설치위치로부터 어긋난 경우 접착 후의 위치 교정으로 인하여 파손될 가능성이 있다.

(4)취급 유체에 의하여 접착제가 녹으면서 당초의 접착효과가 없어지고 누설이 일어난다.

다른 한편, 접착제를 사용하는 대신에 백업 링을 사용하는 것도 생각해 볼 수 있으나, 이하와 같은 문제점이 있다.

(1)현장에서 축상에 O링의 분할 접면을 맞출 때, 밀봉링이나 O링을 지지하는 백업 링 등에 O링의 선단이 씹히면서 간격이 발생하게 되고, 충분한 밀폐성을 확보할 수 없어 누설이 일어난다.

본 발명은 원주 방향을 따라 분할된 분할 메카니컬 씰(분할밀봉 링, 분할 플랜지 등으로 구성된 조립 전의 임시 조립 상태의 분할된 메카니컬 씰을 '분할메커카니컬 씰'이라 한다. 이하 동일) 자체의 조립 정밀도, 분할 메카니컬 씰의 분할 접면에서 조립 정밀도를 향상시킴은 물론, 분할 메카니컬 씰에 가이드 기능을 가지도록 함에 따라 현장에서 조립하는 작업성이 향상되고, 분할 메카니컬 씰에 임시 조립 기능을 가지도록 함에 따라 현장에서 조립 작업성을 비약적으로 향상시켜 누설 없는 분할형 메카니컬 씰을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 분할형 메카니컬 씰은 제1로, 하우징측에 설치된 정지밀봉 링 또는 하우징 내로 삽통된 회전축에 설치된 회전밀봉 링이 원주 방향에 있어서 분할된 분할밀봉 링이 되고, 분할밀봉 링의 외주면에 끼워져 분할밀봉 링의 분할접면을 밀접시키는 분할 플랜지를 설치하고, 정지밀봉 링과 회전밀봉 링과의 대향하는 끝면인 밀봉 끝면에 의하여 밀폐되도록 구성된 분할형 메카니컬 씰에 있어서, 분할밀봉 링과 분할 플랜지와의 사이에 단면이 짧은 형상인 분할 스플릿 링을 끼워넣기 위한 분할 스플릿 링 끼움공을 원주 방향의 전체 길이에 걸쳐서 형성하고, 상기 분할 스플릿 링 끼움공 내에 분할밀봉 링 및 분할 플랜지와 원주 방향의 위상이 겹치지 않게 단면이 짧은 형상의 분할 스플릿 링을 그 일단이 분할접면으로부터 돌출되도록 설치하고, 분할밀봉 링 및 분할 플랜지를 분할접면에서 밀접시킬 때 분할 스플릿 링의 돌출부가 상호 대향측의 분할 스플릿 링 끼움공 내로 삽입되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 분할형 메카니컬 씰은 제2로, 제1의 특징에 있어서 분할밀봉 링의 분할접면이 자연 파단면인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 분할형 메카니컬 씰은 제3으로, 제1 또는 제2의 특징에 있어서 분할 스플릿 링의 돌출부는 앞이 가는 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 분할형 메카니컬 씰은 제4로, 제1 내지 제3 중 어느 하나의 특징에 있어서, 분할밀봉 링의 외주측의 단면 형상은 폭방향의 중앙부가 높고 그 일측이 수직 형상의 단차부를 가지며, 타측이 둔각인 경사면 형상의 단차부를 가지고, 양측이 낮은 형상으로 되어 있으며, 상기 분할밀봉 링의 외주측과 대향하는 분할 플랜지의 내주측 단면 형상은, 분할밀봉 링의 외주측 단면 형상에 대략 덧대어진 형상으로 형성되고, 분할 플랜지 내주측의 분할밀봉 링의 수직 형상의 단차부와 대응하는 위치에 단면이 짧은 형상의 홈을 형성하며, 분할밀봉 링의 수직 형상의 단차부와 분할 플랜지의 홈에 의하여 분할 스플릿 링 끼움공을 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1의 특징에 있어서, 분할밀봉 링과 분할플랜지와의 사이에 단면이 짧은 형상의 분할 스플릿 링을 끼워 맞추기 위하여 분할 스플릿 링 끼움공을 원주 방향의 전체 길이에 걸쳐 형성하고 상기 분할 스플릿 링 끼움공 내에 분할밀봉 링 및 분할 플랜지와 원주 방향의 위상을 어긋나게 하여 단면이 짧은 형상인 분할 스플릿 링을 그 일단이 분할 접면으로부터 돌출되도록 하여 설치함으로써 분할 스플릿 링을 가지는 가이드 기능에 의하여 현장에서 두 개의 분할 메카니컬 씰(분할밀봉 링, 분할 플랜지 등으로 구성된 조립 전의 임시 조립 상태에서 분할된 메카니컬 씰을 '분할 메카니컬 씰'이라 한다. 이하 동일)의 조립 작업성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 제2의 특징에 있어서, 분할밀봉 링의 분할 접면이 자연파단면이므로, 현장에서 조립 작업을 할 때 2개의 분할 메카니컬 씰의 분할 접합면의 정밀도를 얻기, 특히 반경 방향의 정밀도를 간단하게 얻을 수 있다.

그리고, 상기 제3의 특징에 있어서, 분할 스플릿 링의 돌출부는 앞이 가느다란 형상으로 되어 있으므로, 현장에서 조립 작업을 할 때 2개의 분할 메카니컬 씰의 분할 접합면에 반경 방향을 따라 다소 어긋남이 있더라도 돌출부가 상대편의 끼움공 내에 용이하게 끼워져 들어갈 수 있으며, 현장에서 조립작업성을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 분할형 메카니컬 씰은 제5로, 제1 내지 제4 중 어느 하나의 특징에 있어서, 분할밀봉 링의 외주측에 둔각으로 된 경사면 형상의 단차부와 분할 플랜지 내주측과의 사이에 완충재가 개재되는 것을 특징으로 한다.

이것에 의하여, 임시 조립을 할 때 완충재의 탄성 반발력에 의하여 분할밀봉 링, 분할 스플릿 링 및 분할 플랜지가 축방향을 따라 서로 눌려지는 상태로 밀착되므로, 분할밀봉 링과 분할 플랜지의 축방향 정밀도를 얻을 수 있음은 물론, 가조립 상태를 유지하는 기능을 가질 수도 있다.

또한, 본 발명의 분할형 메카니컬 씰은 제6으로, 제1 내지 제5 중 어느 하나의 특징에 있어서, 분할 스플릿 링의 일측면과 분할밀봉 링의 수직 형상의 단차부를 밀착시켜 타측면과 분할 플랜지의 홈 내면을 밀착시키는 것을 특징으로 하고 있으며, 이에 따라 특히, 축방향의 위치 결정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 분할형 메카니컬 씰은 제7로, 제1 내지 제6 중 어느 하나의 특징에 있어서, 분할 스플릿 링의 일측면에 분할 플랜지의 드라이브 핀 끼움공으로부터 나사 결합되는 드라이브 핀 나사 결합용의 나사공을 복수로 설치함과 동시에 타측면에 분할밀봉 링의 수직 형상의 단차부에 끼워 넣어지는 노크 핀 또는 나사 결합되는 드라이브 핀을 복수로 장착할 수 있다.

따라서, 분할 메카니컬 씰 각각의 반경 방향에 따른 정밀도를 얻을 수 있으며, 분할 메카니컬 씰 자체의 임시 조립 기능을 가질 수 있고, 임시 조립된 상태에서 현장으로 운반할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 메카니컬 씰은 제8로, 제1 내지 제7 중 어느 하나의 특징에 있어서, 분할밀봉 링의 외주면과 분할 플랜지 내주면과의 사이에 분할 트랜스 링을 개재시키는 것을 특징으로 하고 있다.

분할밀봉 링을 분할 플랜지 내주면에 대하여 분할 트랜스 링의 탄성력에 의하여 지름 방향에 따라 부설시킴에 의하여 수송 및 취급 중에 안정적으로 임시 고정할 수 있다.

또한, 분할밀봉 링의 내내압성을 효과적으로 설정할 수 있으며, 체결 과잉에 따른 분할밀봉 링의 변형을 억제할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 분할 메카니컬 씰은 제9로, 제1 내지 제7 중 어느 하나의 특징에 있어서, 분할 플랜지 원주 방향의 복수 개소에 분할밀봉 링의 외주면을 향하는 나사공을 설치하고 상기 나사공에 세트 스크류를 체결하도록 한 것을 특징으로 한다.

임시 조립하여 반송한 후, 현장에서 조립할 때 세트 스크류를 토크 관리를 하면서 체결함으로써 분할밀봉 링에 작용하는 유체압력에 대한 내내압성을 설정할 수 있으며, 추가적으로 조임을 행함으로써 경시(經時)변화에 대한 조정을 할 수 있다.

또한, 본 발명의 분할형 메카니컬 씰은 제10으로, 제1 내지 제9 중 어느 하나의 특징에 있어서, 정지측 분할밀봉 링의 외주면에 장착되어 씰 케이스와의 사이를 밀폐하는 분할 O링 또는 회전측 분할밀봉 링의 내주면에 장착되어 회전축 외주면과의 사이를 밀폐하는 분할 O링을 백업하는 분할 백업 링의 단면 형상이 분할 O링에 접하는 측 내외경측으로 립(lip)부를 가지며 분할 O링을 포섭하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 분할 O링의 절단면이 3방향으로부터 눌려 붙여져 절단면으로부터의 누설을 방지할 수 있다.

또한, 접동부(摺動部)의 간격에 있어서 O링의 충진률을 높일 수 있음은 물론 누설을 방지할 수 있다.

그리고, 임시 조립할 때 분할 백업 링의 립 부가 분할밀봉 링과 분할 O링과의 틈에 끼어드는 것에 의하여 양부재의 걸림부가 될 수 있으며 고정이 가능하고, 임시 조립 상태를 확실하게 유지할 수 있다.

또한, 회전밀봉 링의 내주측에 장착되어 회전축측과의 사이를 밀폐하는 분할 O링의 원주 방향의 설계시 체결부분을 작게 설정할 수 있으므로, 분할 메카니컬 씰을 현장에서 회전축에 조립하여 접합시킬 때 분할 O링의 체결부분이 빠져서 틈이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 분할 메카니컬 씰은 제11로, 제1 내지 제10 중 어느 하나의 특징에 있어서, 정지측 분할밀봉 링의 외주면에 장착되어 씰 케이스 사이를 밀폐하는 분할 O링 또는 회전측 분할밀봉 링의 내주면에 장착되어 회전축 외주면과의 사이를 밀폐하는 분할 O링과, 상기 분할 O링을 백업하는 분할 백업링으로 형성되는 분할 접면의 일측이 산(山)형인 철(凸)부에 타측이 산형인 철부에 끼워맞춰지는 요(凹)부가 되도록, 또는 분할 O링의 분할 접면 일측이 산형인 철부로 하고 타측이 철부에 끼워맞춰지는 요부가 되도록 형성하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 분할 메카니컬 씰을 현장에서 회전축에 조립하고 접합시킬 때 분할 O링이 다른 부재와의 사이에 씹혀 들어가는 것을 방지할 수 있고 누설을 방지할 수 있음은 물론, 현장에서 조립 작업성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 이하와 같은 현저한 효과를 가진다.

(1)분할밀봉 링과 분할 플랜지와의 사이에 단면이 짧은 형상의 분할 스플릿 링을 끼워맞추기 위한 분할 스플릿 링 끼움공을 원주 방향을 따라 전체 길이에 걸쳐 형성하고, 상기 분할 스플릿 링 끼움공 내에 분할밀봉 링 및 분할 플랜지와 원주 방향의 위상을 어긋나도록 하여 단면이 짧은 형상인 분할 스플릿 링을 그 일단이 분할 접면으로부터 돌출되게 설치함으로써 분할 스플릿 링을 가진 가이드 기능에 의하여 현장에서 조립 작업성을 향상시킬 수 있다.

(2)분할밀봉 링의 분할 접면이 자연 파단면이므로 현장에서 조립 작업시에 2개의 분할 메카니컬 씰의 분할 접합면의 정밀도를 얻기, 특히 반경 방향의 정밀도를 간단히 얻을 수 있다.

(3)분할 스플릿 링의 돌출부는 앞이 가느다란 형상으로 되어 있으므로, 현장에서 조립 작업을 할 때 2개의 분할 메카니컬 씰의 분할 접합면에 반경 방향을 따라 다소 어긋남이 있더라도 돌출부가 상대편의 끼움공 내에 용이하게 끼워져 들어갈 수 있으며, 현장에서 조립작업성을 크게 향상시킬 수 있다.

(4)분할밀봉 링 외주측이 둔각으로 된 경사면 형상인 단차면과 분할 플랜지 내주측 사이에 완충재를 개재시킴으로써 분할밀봉 링, 분할 스플릿 링 및 분할 플랜지가 축방향에 눌려 맞춰진 상태로 밀접되므로, 분할밀봉 링과 분할 플랜지와 축방향의 정밀도를 얻을 수 있음은 물론 임시 조립 상태를 유지할 수 있다.

특히, 분할 스플릿 링의 일측면과 분할밀봉 링의 수직형상인 단차부를 밀착시켜 타측면과 분할 플랜지의 홈 내면을 밀착시킴으로써 축방향의 위치 결정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

(5)분할 스플릿 링의 일측면에 분할 플랜지의 드라이브 핀 끼움공으로부터 나사 결합되는 드라이브 핀 나사 결합용의 나사공을 복수로 설치함과 동시에 타측면에 분할밀봉 링의 수직 형상의 단차부에 끼워 넣어지는 노크 핀 또는 나사 결합되는 드라이브 핀을 복수로 장착할 수 있으므로, 분할 메카니컬 씰 각각의 반경 방향에 따른 정밀도를 얻을 수 있으며, 분할 메카니컬 씰 자체의 임시 조립 기능을 가질 수 있고, 임시 조립된 상태에서 현장으로 운반할 수 있는 것이다.

(6)분할밀봉 링의 외주면과 분할 플랜지 내주면과의 사이에 분할 트랜스 링을 개재시켜, 분할밀봉 링을 분할 플랜지 내주면에 대하여 분할 트랜스 링의 탄성력에 의하여 지름 방향에 따라 부설시킴에 의하여 수송 및 취급 중에 안정적으로 임시 고정할 수 있다.

또한, 분할 플랜지 원주 방향의 복수 개소에 분할밀봉 링의 외주면을 향하는 나사공을 설치하고 상기 나사공에 세트 스크류를 체결하도록 함으로써, 임시 조립하여 반송한 후, 현장에서 조립할 때 세트 스크류를 토크 관리를 하면서 체결함으로써 분할밀봉 링에 작용하는 유체압력에 대한 내내압성을 설정할 수 있으며, 추가적으로 조임을 행함으로써 경시(經時)변화에 대한 조정을 할 수 있다.

(7)분할 O링을 백업하는 분할 백업 링의 단면 형상이 분할 O링에 접하는 측 내외경측으로 립(lip)부를 가지며 분할 O링을 포섭하도록 형성되도록 함에 따라, 분할 O링의 절단면이 3방향으로부터 눌려 붙여져 절단면으로부터의 누설을 방지할 수 있다.

(8)분할 O링과, 상기 분할 O링을 백업하는 분할 백업링으로 형성되는 분할 접면의 일측이 산(山)형인 철(凸)부에 타측이 산형인 철부에 끼워맞춰지는 요(凹)부가 되도록, 또는 분할 O링의 분할 접면 일측이 산형인 철부로 하고 타측이 철부에 끼워맞춰지는 요부가 되도록 형성함에 따라, 분할 플랜지 및 회전측 분할밀봉 링을 회전축에 조립하여 접합시킬 때 분할 O링이 다른 부재와의 사이에 씹혀 들어가는 것을 방지할 수 있고 누설을 방지할 수 있음은 물론, 현장에서 조립 작업성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 실시의 형태에 따른 분할형 메카니컬 씰의 전체를 설명하는 정면단면도
도 2는 본 실시의 형태에 따른 정지밀봉 링의 부분을 확대하여 나타낸 정면단면도
도 3은 도 2의 A-A 단면 및 B-B 단면을 나타낸 측면 단면도
도 4는 본 실시의 형태에 따른 회전밀봉 링의 부분을 확대하여 나타낸 정면 단면도
도 5는 정지측 분할밀봉 링 및 분할 플랜지를 분할 접면에서 밀접시킨 상태를 설명하기 위한 사시도
도 6은 2개의 분할 메카니컬 씰이 분할 접면에서 밀접된 때의 분할 스플릿 링의 상태를 설명한 도면
도 7은 분할밀봉 링 및 분할 플랜지가 좋은 정밀도로 임시 조립되어 분할 접면에서도 좋은 정밀도로 조립되는 것을 설명한 사시도
도 8은 분할 플랜지 내주면과 분할밀봉 링의 외주면 사이에 분할 트랜스 링을 개재시킨 상태를 설명하는 사시도
도 9는 분할 플랜지 원주 방향의 나사공에 세트 스크류를 체결시킨 구조를 설명한 도면
도 10은 정지측 분할밀봉 링의 외주면에 장착되는 분할 O링의 장착 상태를 설명한 도면
도 11은 회전측 분할밀봉 링의 내주면에 장착된 분할 O링의 장착 상태를 설명한 도면
도 12는 회전측 분할밀봉 링의 내주면에 장착된 분할 O링과 분할 백업 링으로 형성된 분할 접면의 절단 형상을 설명하는 도면
도 13은 종래기술1을 설명한 도면
도 14는 종래기술2를 설명한 도면

본 발명에 따른 분할혈 메카니컬 씰을 실시하기 위한 형태를 도면을 참조하면서 상세히 설명하고자 한다.

그러나, 본 발명은 이에 한정하여 해석되는 것은 아니며 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에 있어서 당업자의 지식을 근거로 다양한 변경, 수정, 개량을 할 수도 있다.

이하에 설명하는 본 발명에 따른 분할형 메카니컬 씰을 실시하기 위한 최적의 형태에서 설명의 편의상, 하우징측에 설치된 정지밀봉 링 및 하우징 내에 삽통된 회전축에 설치되는 회전밀봉 링의 양 밀봉 링이 분할된 완전 분할형 메카니컬 씰을 예로 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 하우징측에 설치된 정지밀봉 링 또는 하우징 내에 삽통된 회전축에 설치되는 회전밀봉 링의 적어도 일측이 분할된 분할형 메카니컬 씰도 포함한다.

도 1은 본 실시의 형태에 따른 분할형 메카니컬 씰의 전체를 설명하는 정면단면도이며, 도 2는 본 실시의 형태에 따른 정지밀봉 링의 부분을 확대하여 나타낸 정면단면도이고, 도 4는 본 실시의 형태에 따른 회전밀봉 링의 부분을 확대하여 나타낸 정면 단면도이며, 도 3은 도 2의 A-A 단면 및 B-B 단면을 나타낸 측면 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 형태에 따른 분할형 메카니컬 씰은 펌프 등의 하우징(1)에서 회전축이 장착되어 연통되는 부분의 축봉부(1a)에 설치된 씰 케이스(2)와, 씰 케이스(2)에 분할 플랜지(3)를 사이에 두고 축선 방향으로 이동 자재하게 상대회전 불능하도록 보호 지지되는 정지밀봉 링(4)과, 정지밀봉 링(4)의 좌측에 배치되어 펌프 등의 회전축(5)에 분할 플랜지(6)를 사이에 두고 고정되는 회전밀봉 링(7)과, 씰 케이스(2)와 분할 플랜지(3) 사이에 장착되어 정지밀봉 링(4)을 회전밀봉 링(7)에 압력을 가해 누름 접촉시키도록 좌측으로 부설된 스프링(8)을 구비하고, 양 밀봉 링(4, 7)의 대향으로 끝이 대면하는 밀봉단면(4a, 7a)의 접촉하면서 상대회전하는 작용(相對回轉摺接作用)에 의하여 그 밀봉단면(4a, 7a)의 내주측 영역인 피 밀봉 유체영역(X, 펌프 등의 하우징(1) 내에 연통되는 영역)과 그 외주측 영역인 비 밀봉 유체영역(A, 펌프 등의 하우징(1) 외의 대기 영역)을 차폐하도록 구성된 아웃사이드 메카니컬 씰이다.

본 실시의 형태에서는 아웃사이드 메카니컬 씰을 예로서 설명하고 있으나, 본 발명은 아웃사이드 메카니컬 씰에 한정되지 않고 다른 형식, 예를 들면 인사이드 메카니컬 씰에도 적용할 수 있음은 물론이다.

씰 케이스(2)는 도 1에 도시된 바와 같이 회전축(5)으로부터 대경인 내주부를 가지는 원형 링 형상의 몸체로 되어 있으며, 회전축(5)이 동심 형상으로 장착되어 연통되는 상태에서 하우징(1)의 축봉부(1a)에 O링(9)을 사이에 두고 볼트(미도시)에 의하여 설치되는 것이다.

정지밀봉 링(4)은 일측 단면에 밀봉단면(4a)을 가지며, 도 3과 같이 원형 링 형상의 몸체이며 원주 방향을 따라 복수(본 실시예에서는 2개)의 원호 형상으로 분할된 분할밀봉 링(12, 13)으로 분할되어 있으며, 분할 접면(12a, 13a, 원호 형상인 분할체(12, 13)의 원주 방향 끝면)이 밀접되는 링 형상으로 되어 후술할 분할 플랜지(3) 내부로 끼워져 보호 지지된다.

회전밀봉 링(7)은 정지밀봉 링(4)과 같이 일측의 끝면에 밀봉단면(7a)을 가진 원형 링 형상의 몸체이며 원주 방향을 따라 복수(본 실시예에서는 2개)의 원호 형상으로 분할된 분할밀봉 링으로 분할되어 있으며, 분할 접면(원호 형상인 분할체의 원주 방향 끝면)이 밀접되는 링 형상으로 되어 후술할 분할 플랜지(6) 내부로 끼워져 보호 지지된다.

그리고, 설명의 편의상 회전밀봉 링(7)을 구성하는 분할밀봉 링에 관하여도 정지밀봉 링(4)의 경우와 같은 부호 12, 13을 사용하여 '7(12, 13)'이라 표기하는 경우가 있다.

또한, 회전밀봉 링(7)을 내부로 끼워 보호 지지하는 분할 플랜지(6)는 회전축(5)에 고정되는 보호지지 링(14)을 사이에 두고 회전축(5)에 고정되어 보호 지지된다.

즉, 보호지지 링(14)은 원주 방향을 따라 분할되고 체결볼트(15)에 의하여 링 형상으로 체결되도록 함으로써 회전축(5)에 끼워맞춰져 고정된다.

보호지지 링(14)과 분할 플랜지(6) 사이에는 회전밀봉 링(7)을 정지밀봉 링(4)에 압력에 의하여 눌려져 접촉되도록 우측으로 부설되는 스프링(16)이 장착된다.

또한, 회전밀봉 링(7)은 예를 들면 탄화규소 등의 경질재로 구성되며, 정지밀봉 링(4)은 예를 들면 회전밀봉 링(7)보다 연질인 자기윤활성을 지닌 카본 등으로 구성된다.

정지밀봉 링(4) 및 회전밀봉 링(7)은 원주 방향의 2개소에서 각각 내주측으로 축선 방향의 전체 폭에 걸쳐서 절결홈(17 및 18)이 형성되고 이의 지름을 확장하는 힘 등이 부여되도록 함으로써 분할되어 형성된 자연파단면인 분할 접면(12a, 13a)이 형성된다.

따라서, 정지측 분할밀봉 링(4(12, 13)) 및 회전측의 분할밀봉 링(7(12, 13)) 각각의 분할 접면(12a, 13a)은 미세하고 불규칙한 요철면을 형성하며 분할 접면(12a, 13a)을 밀접시킬 때 분할 접면(12a, 13a)의 요철 계합에 의한 분할밀봉 링(4(12, 13), 7(12, 13))의 지름 방향 및 축 방향으로의 어긋남이 발생하는 일이 없이 정지밀봉 링(4) 및 회전밀봉 링(7)을 적정한 원형 링 형상의 몸체로 보호 지지할 수 있을 것이다.

정지밀봉 링(4)을 끼워넣어 보호 지지하는 분할 플랜지(3) 및 회전밀봉 링(7)을 끼워넣어 보호 지지하는 분할 플랜지(6)는 도 1과 같이 밀봉단면(4a, 7a)에 대하여 대조적으로 설치되는 것이며, 같은 구조이다.

따라서, 이하에서는 정지밀봉 링(4)을 끼워넣어 보호 지지하는 정지측 분할 플랜지(3)를 예로 설명하고자 하며, 필요한 경우에만 회전측 분할 플랜지(6)에 관하여 언급한다.

정지측 분할 플랜지(3)를 설명함에 있어서, 이것에 끼워넣어 보호 지지되는 정지밀봉 링(4)을 구성하는 분할밀봉 링(12, 13)의 단면 형상에 관하여 설명한다.

도 1 및 도 2와 같이, 정지밀봉 링(4)을 구성하는 분할밀봉 링(4(12,13))의 외주측 단면 형상은 폭 방향의 중앙부(20)가 높으며 그 일측이 수직 형상의 단차부(21)를 가지며, 타측이 둔각으로 된 경사면 형상의 단차부(22)를 가지고, 양측이 낮은 형상으로 되어 있다.

수직 형상의 단차부(21)를 가지는 측의 낮은 부분은 연신되어 씰 케이스(2) 사이를 밀폐하는 분할 O링(23)이 분할 백업 링(19)에 의하여 확실하게 보호 지지되도록 형성된다.

도 1 및 도 2에 있어서는(도 5 및 도 9에 있어서도 동일), 분할 백업 링(19)이 분할 O링(23)에 대하여 내주측 영역인 피 밀봉 유체영역측에 배치되어 O링(23)을 백업하는 상태를 나타내고 있으나, 분할 백업 링(19)을 분할 O링(23)에 대하여 내주측 영역인 피 밀봉 유체영역측과 반대측에 배치하여 O링(23)을 백업하도록 하는 것도 같은 효과를 거둘 수 있을 것이다.

한편, 둔각으로 된 경사면 형상의 단차부(22)를 가지는 낮은 부분의 끝면에는 상기한 밀봉단면(4a)이 형성된다.

정지측 분할 플랜지(3)는 도 3과 같이 스테인리스강 재질이며 원형 링 형상인 몸체이며, 원주 방향을 따라 복수(본 실시예에서는 2개)의 원호 형상으로 분할되는 분할 플랜지(24, 25)로 분할되며, 분할 접면(24a, 25a, 원호 형상 분할 플랜지(24, 25)의 원주 방향 끝면)이 밀접되는 링 형상으로 되어 있으며, 체결 볼트(26, 26)에 의한 분할 접면(24a, 25a)이 밀접되는 것이다.

정지측 분할밀봉 링(4(12, 13))의 외주측과 대향하는 정지측의 분할 플랜지(3(24, 25))의 내주측 단면 형상은 분할밀봉 링(4(12, 13))의 외주측 단면 형상과 대략 맞춰진 형상으로 형성되고, 도 2와 같이 분할밀봉 링(4(12, 13))의 수직 형상의 단차부(21)와 대응하는 위치에 단면이 짧은 형상인 홈(27)을 전체 가장자리에 걸쳐 형성되고, 분할밀봉 링(4(12, 13))의 수직 형상의 단차부(21)와 분할 플랜지(3(24, 25))의 짧은 형상인 홈(27)에 의하여 후술할 분할 스플릿 링을 끼워 맞추기 위한 단면이 짧은 형상인 끼움공(28)이 구성된다.

또한, 정지측 분할밀봉 링(4(12, 13))의 둔각으로 된 경사면 형상의 단차부(22)와 대응하는 분할 플랜지(3(24, 25))의 내주측은 도 2와 같이 대략 3각 형상의 틈을 형성하도록 대략 직각으로 형성된다.

그리고, 설명의 편의를 위하여 회전밀봉 링(7)을 끼워넣어 보호 지지하는 분할 플랜지(6)를 구성하는 분할된 분할 플랜지에 관하여도 분할 플랜지(3)의 경우와 같이 부호 24, 25를 사용하여 '6(24, 25)'로 표기하는 경우가 있다.

회전밀봉 링(7)은 도 1 및 도 4와 같이 외주측의 단면 형상은 정지밀봉 링(4)과 대칭적이며 같은 형상으로 되어 있으며, 내주측에는 회전축(5) 외주면과의 사이를 밀폐하는 분할 O링(29)이 장착되도록 홈(30)이 형성된다.

회전밀봉 링(7), O링(29), 분할 백업 링(31) 및 보호지지 링(14)은 보호지지 링(14)과 분할 플랜지(6)와의 사이에 장착된 스프링(16)과 드라이브 핀(49)에 의하여 안정적으로 보호 지지되므로, 분할 O링(29)도 분할 백업 링(31)에 의하여 축방향으로 압압된 상태로 홈(30)내에 확실하게 보호 지지된다.

분할밀봉 링(4(12, 13), 7(12, 13))의 수직 형상의 단차부(21)와 분할 플랜지(3(24, 25), 6(24, 25))의 짧은 형상인 홈(27)에 의하여 구성된 분할 스플릿 링 끼움공(28, 도 3 참고)에는 도 2 내지 도 4와 같이 스테인리스 스틸로 제작되어 단면이 짧은 형상으로 하고 분할 스플릿 링 끼움공(28)의 원호 길이와 같은 길이를 가지는 원호 형상으로 된 분할 스플릿 링(32)이 끼워 넣어진다.

그때, 분할 스플릿 링(32)은 도 3과 같이 분할밀봉 링(4(12, 13), 7(12, 13)) 및 분할 플랜지(3(24, 25), 6(24, 25))와 원주 방향의 위상이 어긋나게 분할 스플릿 링 끼움공(28) 내에 끼워 넣어지는 것이며, 분할 스플릿 링(32)의 선단측이 분할밀봉 링(4(12, 13), 7(12, 13))의 분할 접면(12a, 13a) 및 분할 플랜지(3(24, 25), 6(24, 25))의 분할 접면(24a, 25a)으로부터 소정 길이만큼 돌출되어 후단부(34)는 선단측의 돌출부(33)의 길이만큼 끼움공(28) 내에 들어가 있는 상태로 끼워 넣어진다.

또한, 분할 스플릿 링(32)의 선단측의 돌출부(33)는 끼움공(28) 내에 용이하게 끼워 넣어지도록 앞이 가느다란 형상으로 형성된 것이며, 예를 들면 본 실시예에서는 도 3과 같이 돌출부(33)의 내주측(35)이 돌출부(33) 기부의 접선 방향에 수직하게 가공된 형상을 하고 있다.

따라서, 분할밀봉 링(4(12, 13), 7(12, 13)) 및 분할 플랜지(3(24, 25), 6(24, 25))을 분할 접면에 밀접시킬 때, 분할 스플릿 링(32)의 돌출부(33)가 상대측의 분할 스플릿 링 끼움공(28) 내에 용이하게 끼워 넣어지는 것이다.

도 5는 정지측의 분할밀봉 링(4(12, 13)) 및 분할 플랜지(3(24, 25))를 분할 접면에 밀접시키는 상태를 설명하기 위한 사시도이며, 좌측의 분할밀봉 링(13) 및 분할 플랜지(25)의 분할 접면으로부터 돌출된 분할 스플릿 링(32)의 돌출부(33)가 우측의 분할밀봉 링(12) 및 분할 플랜지(24)의 분할 스플릿 링 끼움공(28) 내로 끼워 넣어진 상태를 나타낸다.

이때, 분할 스플릿 링(32) 선단부의 돌출부(33) 내주측(35)은 돌출부(33) 기부의 접선 방향에 수직하게 가공된 형상을 하고 있으므로, 두 개의 분할 메카니컬 씰에 반경 방향으로 다소간의 위치 어긋남이 있더라도 돌출부(33)는 끼움공(28) 내에 용이하게 끼워 넣어지는 것이다.

도 6은 두 개의 분할 메카니컬 씰이 분할 접면에서 밀접될 때 분할 스플릿 링(32)의 상태를 설명한 도면이며, 분할 스플릿 링(32)의 선단측 돌출부(33)는 후단부(34)와 접합한다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이 정지측 분할밀봉 링(4(12, 13))의 둔각으로 된 경사면 형상인 단차부(22)와 대응하는 정지측 분할 플랜지(3(24, 25))의 내주측 사이에 형성된 대략 삼각 형상인 간격에는 완충재(36)가 장착되어 있다.

완충재(36)는 압축되면 정지측 분할밀봉 링(4(12, 13))의 경사면 형상인 단차부(22)에 대하여 축방향 및 지름 방향의 반력을 작용시킨다.

도 7은 분할밀봉 링(12) 및 분할 플랜지(24)를 예로 하여 이들 부재가 좋은 정밀도로 임시 조립되어, 더 나아가서는 분할 접면에서 일측의 분할밀봉 링(13) 및 분할 플랜지(25)와 더 접합된 경우, 전체가 좋은 정밀도를 가지고 조립되는 것을 설명하는 사시도이다.

우선, 축방향의 정밀도에 관하여 설명하고자 한다.

분할 플랜지(24) 및 분할 스플릿 링(32)은 선삭 가공후, 변형방지 열처리가 행하여지고, 분할 플랜지(24)의 홈(27) 우측면(39)은 선삭 가공에 의하여 정밀도가 얻어지며, 분할 스플릿 링(32)의 우측면(37) 및 좌측면(38)은 연마 가공에 의하여 정밀도가 얻어진다.

또한, 분할밀봉 링(12)의 수직 방향인 단차부(21)도 연마 가공에 의하여 정밀도를 얻을 수 있다.

임시 조립을 할 때는 분할 스플릿 링(32)의 우측면(37)은 분할 플랜지(24)의 홈(27) 우측면(39)에 밀접하고, 좌측면(38)은 분할밀봉 링(12)의 수직 형상의 단차부(21)와 밀접한다.

이들을 밀접시키는 축방향의 힘은 상기한 완충재(36)의 탄성 변형에 동반한 반력에 의한다.

따라서, 분할밀봉 링(12)과 분할 플랜지(24)와의 축방향의 위치 관계는 설정된 바에 따라 이루어진다.

다음으로, 지름 방향의 정밀도에 관하여 설명하고자 한다.

분할 스플릿 링(32)의 우측면(37)에는 드라이브 핀(40)이 나사 결합하는 나사공(41)이, 또한 이 나사공(41)에 대응하도록 분할 플랜지(24)의 우측면(42)에는 드라이브 핀(40) 끼워 넣기용의 구멍(43)이 형성된다.

한편, 분할 스플릿 링(32)의 좌측면(38)에는 노크 핀(44)이 고정되어 있으며, 이 노크 핀(44)은 분할밀봉 링(12)의 수직 형상의 단차부(21)의 노크 핀 끼움공(45)에 끼워 넣어지도록 되어 있다.

따라서, 분할밀봉 링(12)과 분할 플랜지(24)와의 지름 방향의 위치 관계도 거의 설정된 바에 의하여 이루어진다.

최종적으로 분할 접면에서 분할밀봉 링(4(12, 13), 7(12, 13))을 접합시킬 때, 자연 파단면인 분할 접면(12a, 13a)의 요철 계합에 의하여 분할밀봉 링(4(12, 13), 7(12, 13))의 지름 방향에 따른 어긋남이 교정되고, 적정한 원형 형상체로 보호 지지될 수 있다.

이와 같이 좋은 정밀도로 조립된 분할밀봉 링(12), 분할 플랜지(24) 및 분할 스플릿 링(32)은 임시 조립으로 보호 지지되는 기능이 있기 때문에 임시 조립된 상태로 운반 등을 하여도 임시 조립된 상태가 유지된다.

그리고, 상기 노크 핀(44)을 대신하여 드라이브 핀을 나사 결합하는 것도 무방하다.

도 8은 분할 플랜지(24) 내주면과 분할밀봉 링(12)의 외주측 사이에 예를 들면, 스테인리스 스틸로 제작된 얇은 띠 형상의 판재에 길이 방향에 병렬되는 팽출부(46a)를 가진 파형인 단면으로 프레스 형성하고 이것을 적당한 길이로 절단하여 팽출부(46a)가 내측이 되도록 원호 형상으로 만곡시킨 분할 트레런스 링(46)을 개재시킨 상태를 설명한 사시도이다.

도 2 및 도 4와 같이 본 실시예에서는 분할 트레런스 링(46)이 정지밀봉 링(4) 및 회전밀봉 링(7)을 구성하는 분할밀봉 링(12, 13)의 폭 방향 중앙부에 높은 면(20)과 분할 플랜지(3(24, 25), 6(24, 25)) 내주면 사이에 형성되어 있으며, 팽출부(46a)가 사이에 끼워 눌려진 상태로 장진된 것이며, 팽출부(46a)에 의한 지름 방향의 탄성력에 의하여 분할밀봉 링(4(12, 13), 7(12, 13))을 분할 플랜지(3(24, 25), 6(24, 25)) 내주면에 대하여 동심 상태로 부설하여 보호 지지한다.

특히 팽출부(46a) 각각의 탄성 변형으로 발생하는 힘에 의하여 등분된 폭으로 내경 방향으로의 힘이 발생되기 때문에 내내압성을 효과적으로 설정할 수 있으며, 과잉 체결로 인한 분할밀봉 링(4(12, 13), 7(12, 13))의 변형을 억제할 수 있다.

도 9는 분할 플랜지(3(24, 25), 6(24, 25))의 원주 방향에 따른 복수 개소에 분할밀봉 링(4(12, 13))의 외주면을 향한 나사공(48)을 형성하고, 상기 나사공(48)에 세트 스크류(47)를 체결하는 구조를 설명한 도면이며, (a)는 요부의 정면 단면도, (b)는 측면도이다.

본 실시예에서는 세트 스크류(47)의 선단이 분할밀봉 링(4(12, 13))의 외주면에 당접하고, 분할밀봉 링(4(12, 13))을 중심 방향으로 압력을 가하여 누르도록 되어 있다.

따라서, 임시 조립하여 반송한 후, 현장에서 조립할 때 세트 스크류(47)를 분할 플랜지(3(24, 25), 6(24, 25))의 외주측으로부터 토크(torque) 관리를 하면서 체결함에 의하여 분할밀봉 링(4(12, 13), 7(12, 13))에 작용하는 유체 압력에 대한 내내압성을 설정할 수 있다.

또한, 추가적인 조임을 행함으로써 시간에 따른 변화에 대한 조정이 가능하다.

도 10은 정지측 분할밀봉 링(4(12, 13))의 외주면에 장착되어 씰 케이스(2) 사이를 밀폐하는 분할 O링(23)이 장착된 상태를 설명하는 도면이며, (a)는 요부의 정면 단면도 (b)는 O링의 분할 절단면을 나타낸 도면이다.

또한, 도 11은 회전측 분할밀봉 링(7(12, 13))의 내주면에 장착되어 회전축(5) 외주면 사이를 밀폐하는 분할 O링(29)이 장착된 상태를 설명하는 도면이며, (a)는 본 발명의 실시 형태에 따른 요부의 정면 단면도 (b)는 종래의 예를 설명하는 정면 단면도이다.

본 발명의 실시 형태에서는 정지측 분할밀봉 링(4(12, 13))의 외주면에 장착된 분할 O링(23)이 분할 백업 링(19)에 의하여 확실하게 보호 지지되도록 되어 있으며, 또한 회전측 분할밀봉 링(7(12, 13))의 내주면에 장착된 분할 O링(29) 또한 분할 백업 링(31)에 의하여 확실하게 보호 지지된다.

한편, 도 11의 (b)에 나타낸 종래의 분할 백업 링을 사용한 경우, O링에 유체 압력이 작용하면 O링은 변형하여 간극(50)으로 밀려난다.

이때, 도 10의 (b)에 나타낸 O링의 분할 절단면(51)이 이반하여 누설이 발생하는 것이다.

따라서, 본 발명의 실시 형태에서는 도 10의 (a) 및 도 11의 (a)와 같이 분할 백업 링(19, 31)의 단면 형상이 분할 O링(23, 29)에 접하는 측의 내외경측으로 O링이 밀려나는 것을 방지하기 위한 립(lip)부(52, 52)를 형성하여 분할 O링(23, 29)을 포섭하도록 형성된다.

이 때문에 분할 O링(23, 29)의 절단면(51)이 눌려 붙여져 절단면으로부터의 누설을 억제할 수 있다.

또한, 접동부(摺動部)의 간격에 있어서 O링의 충진률을 높일 수 있으며 누설이 방지된다.

그리고, 임시 조립을 할 때 분할 백업 링(19, 31)의 립 부(52, 52)가 분할밀봉 링(4(12, 13), 7(12, 13))과 분할 O링(23, 29)과의 간격에 끼어드는 것에 의하여 양 부재를 양쪽에서 잡아 고정할 수 있으므로 임시 조립되는 기능을 가진다.

또한, 도 11의 (b)에 나타난 종례의 예에서는 분할 O링(29)의 원주 방향에 따른 체결 몸체를 크게 설계하였으므로, 두 개의 분할 메카니컬 씰을 회전축(5)에 조립하여 접합시킬 때 분할 O링(29)의 체결 몸체 부분과 회전축(5) 외주면 사이에 마찰 저항에 의한 반력이 발생하여 분할 O링(29)이 밀려버리며 분할 O링(29)의 접합면에 간격이 발생한다.

본 발명의 실시 형태에서는 분할 O링(29)의 원주 방향에 따른 체결 몸체를 작게 설계할 수 있으며, 조립하여 접합할 때 분할 O링(29)의 체결 몸체 부분이 밀려나면서 간격이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

도 12는 회전측 분할밀봉 링(7(12, 13))의 외주면에 장착된 회전축(5) 외주면 사이를 밀폐하는 분할 O링(29)과 이것을 백업하는 분할 백업 링(31)으로 형성되는 분할 접면의 단면 형상을 설명하는 도면이며, (a), (b)는 본 발명의 실시 형태에 따른 요부의 정면 단면도, (c)는 종례의 예를 설명하는 정면 단면도이다.

도 12의 (c)에 나타난 종례의 예에서는 분할 O링(29) 및 분할 백업 링(31)의 분할 접면에서 절단 형상이 같은 일방향의 경사면을 형성하도록 되어 있으므로, O링 절단부 선단(53)이 다른 부재와의 사이에 씹혀 들어가기 때문에 간격이 발생하는 원인이 된다.

여기서, 본 발명의 실시 형태에서는 도 12의 (a)에 나타낸 바와 같이 회전측의 분할밀봉 링(7(12, 13))의 내주면에 장착된 회전축(5)의 외주면과의 사이를 밀폐하는 분할 O링(29)과 이것을 백업하는 분할 백업 링(31)으로 형성된 분할 접면의 일측이 산(山) 형상인 철(凸)부(54)에, 타측이 철부에 끼움 결합되는 요(凹)부(55)가 되도록 또는 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이 분할 O링(29)의 분할 접면 일측이 산 형인 철부(54)에, 타측이 철부에 끼움 결합되는 요부(55)가 되도록 형성된다.

따라서, 회전측 분할 플랜지(6(24, 25)) 및 회전측 분할밀봉 링(7(12, 13))을 회전축(5)에 조립하여 접합시킬 때 분할 O링(29)이 다른 부재와의 사이에 씹혀 들어가는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 정지측 분할밀봉 링(4(12, 13))의 외주면에 장착되어 씰 케이스(2) 사이를 밀폐하는 분할 O링(23) 및 분할 백업 링(19)에 관하여도 같으며 설명은 편의상 생략한다.

1...하우징
2...씰 케이스
3...분할 플랜지
4...정지밀봉 링
5...회전축
6...분할 플랜지
7...회전밀봉 링
8...스프링
9...O링
12...분할밀봉 링
13...분할밀봉 링
14...보호지지 링
15...체결 볼트
16...스프링
17...절결홈
18...절결홈
19...분할 백업 링
20...분할밀봉 링의 폭방향의 중앙부
21...분할밀봉 링의 수직 형상의 단차부
22...분할밀봉 링의 경사면 형상의 단차부
23...분할 O링
24...분할 플랜지
25...분할 플랜지
26...체결 볼트
27...분할 플랜지의 짧은 형상의 홈
28...분할 스플릿 링 끼움공
29...분할 O링
30...홈
31...분할 백업 링
32...분할 스플릿 링
33...분할 스플릿 링 선단부의 돌출부
34...분할 스플릿 링의 후단부
35...분할 스플릿 링 선단부의 돌출부 내주측
36...완충재
37...분할 스플릿 링의 우측면
38...분할 스플릿 링의 좌측면
39...분할 플랜지 홈의 우측면
40...드라이브 핀
41...나사공
42...분할 플랜지의 우측면
43...드라이브 핀 끼워 넣기용의 구멍
44...노크 핀
45...노크 핀 끼움공
46...분할 트레런스 링
47...세트 스크류
48...나사공
49...드라이브 핀
50...간격
51...O링의 분할 절단면
52...립(lip) 부
53...O링 절단부 선단
54...철(凸)부
55...요(凹)부

Claims

하우징측에 설치된 정지밀봉 링 또는 하우징 내로 삽통된 회전축에 설치된 회전밀봉 링이 원주 방향에 있어서 분할된 분할밀봉 링이 되고, 분할밀봉 링의 외주면에 끼워져 분할밀봉 링의 분할접면을 밀접시키는 분할 플랜지를 설치하고, 정지밀봉 링과 회전밀봉 링과의 대향하는 끝면인 밀봉 끝면에 의하여 밀폐되도록 구성된 분할형 메카니컬 씰에 있어서,
분할밀봉 링과 분할 플랜지와의 사이에 단면이 짧은 형상인 분할 스플릿 링을 끼워넣기 위한 분할 스플릿 링 끼움공을 원주 방향의 전체 길이에 걸쳐서 형성하고,
상기 분할 스플릿 링 끼움공 내에 분할밀봉 링 및 분할 플랜지와 원주 방향의 위상이 겹치지 않게 단면이 짧은 형상의 분할 스플릿 링을 그 일단이 분할접면으로부터 돌출되도록 설치하고,
분할밀봉 링 및 분할 플랜지를 분할접면에서 밀접시킬 때 분할 스플릿 링의 돌출부가 상호 대향측의 분할 스플릿 링 끼움공 내로 삽입되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 분할형 메카니컬 씰.
제 1항에 있어서,
분할밀봉 링의 끝단에 분할접면은, 분할밀봉 링의 원주방향의 2개소에서, 각각 내주측의 축선 방향의 전체 폭에 걸쳐서 형성된 절결홈에 지름을 확장하는 힘을 작용시킴으로써 분할되어서 형성된 자연파단면인 것을 특징으로 하는 분할형 메카니컬 씰.
제 1항에 있어서,
분할 스플릿 링의 돌출부는 앞으로 가면서 가늘어지는 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 분할형 메카니컬 씰.
제 1항에 있어서,
분할밀봉 링의 외주측의 단면 형상은, 폭방향의 중앙부가 높고 그 일측이 수직 형상의 단차부를 가지며, 타측이 둔각인 경사면 형상의 단차부를 가지고, 양측이 낮은 형상으로 되어 있으며, 상기 분할밀봉 링의 외주측과 대향하는 분할 플랜지의 내주측 단면 형상은, 분할밀봉 링의 외주측 단면 형상에 덧대어진 형상으로 형성되고, 분할 플랜지 내주측의 분할밀봉 링의 수직 형상의 단차부와 대응하는 위치에 단면이 짧은 형상의 홈을 형성하며, 분할밀봉 링의 수직 형상의 단차부와 분할 플랜지의 홈에 의하여 분할 스플릿 링 끼움공을 구성하는 것을 특징으로 하는 분할형 메카니컬 씰.
제 4항에 있어서,
분할밀봉 링의 외주측에 둔각으로 된 경사면 형상의 단차부와 분할 플랜지 내주측과의 사이에 완충재가 개재되는 것을 특징으로 하는 분할형 메카니컬 씰.
제 4항 또는 제 5항에 있어서,
분할 스플릿 링의 일측면과 분할밀봉 링의 수직 형상인 단차부를 말착시켜 타측면과 분할 플랜지의 홈 내면을 밀착시킴에 의하여 축방향의 위치 결정 정도(精度)를 향상시키는 것을 특징으로 하는 분할형 메카니컬 씰.
제 4항 또는 제 5항에 있어서,
분할 스플릿 링의 일측면의 분할 플랜지의 드라이브 핀 끼움공으로부터 나사 결합되는 드라이브 핀 나사 삽입용의 나사공을 복수개 설치하고, 타측면에 분할밀봉 링의 수직 형상의 단차부에 끼움 결합되는 노크 핀 또는 나사 결합되는 드라이브 핀을 복수개 장착하는 것을 특징으로 하는 분할형 메카니컬 씰.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
분할밀봉 링의 외주면과 분할 플랜지 내주면과의 사이에 분할 트레런스 링을 개재시키는 것을 특징으로 하는 분할형 메카니컬 씰.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
분할 플랜지의 원주 방향의 복수 개소에 분할밀봉 링의 외주면을 따라 나사공을 설치하고, 상기 나사공에 세트 스크류를 체결하도록 한 것을 특징으로 하는 분할형 메카니컬 씰.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
정지측의 분할밀봉 링의 외주면에 장착되어 씰 케이스와의 사이를 밀폐하는분할 O 링 또는 회전측의 분할밀봉 링의 외주면에 장착되어 회전축 외주면과의 사이를 밀폐하는 분할 O 링을 백업하는 분할 백업 링의 단면 형상이 분할 O 링에 접하는 측의 내외경측에 립(lip)부를 가지고 분할 O 링을 포섭하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 분할형 메카니컬 씰.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
정치측의 분할밀봉 링의 외주면에 장착되어 씰 케이스와의 사이를 밀폐하는 분할 O 링 또는 회전측의 분할밀봉 링으 내주면에 장착되어 회전축 외주면과의 사이를 밀폐하는 분할 O 링과, 상기 분할 O 링을 백업하는 분할 백업 링으로 형성되는 분할 접면의 일측이 산(山) 형상의 철(凸)부로, 상기 분할 접면의 타측이 산 형상의 철부와 상호 끼움 결합되는 요(凹)부가 되도록, 또는 분할 O 링의 분할 접면의 일측이 산 형상의 철부와 상호 끼움 결합되는 요부가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 분할형 메카니컬 씰.