KR101896289B1 - 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치 및 이를 포함하는 자성유체 밀봉 장치 - Google Patents

베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치 및 이를 포함하는 자성유체 밀봉 장치 Download PDF

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    • F16C35/06—Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
    • F16C35/07—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element

Abstract

베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치는 메인 샤프트를 수용하는 관통공을 형성하는 하우징, 상기 하우징 내부에 위치되어 상기 메인 샤프트를 자성유체를 통해 감싸며, 상기 자성유체의 양단들에 배치되어 상기 자성유체의 유출을 차단하는 씰링 부재들과 상기 씰링 부재들로부터 연장된 베어링 수용홈 부재들을 포함하는 자성유체 씰 코어, 상기 하우징의 양단들에 배치되고 상기 베어링 수용홈 부재들로부터 단차를 형성하도록 연장된 원형홈들 및 상기 베어링 수용홈 부재들에 삽입된 베어링 모듈들, 상기 원형홈들에 삽입되고 상기 베어링 모듈들을 결합하는 베어링 플레이트들 및 상기 베어링 플레이트들을 상기 원형홈들에 밀착시키는 베어링 결합 모듈들을 포함하는 착탈형 베어링 모듈을 포함한다. 따라서, 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치는 분리 조립 가능한 베어링을 이용하여 베어링 파손 또는 교환 시에 베어링을 용이하게 교체할 수 있다.

Description

베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치 및 이를 포함하는 자성유체 밀봉 장치{DETACHABLE BEARING MAGNETIC FLUID SEAL APPARATUS AND MAGNETIC FLUID SEAL APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 자성유체 밀봉 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 분리 조립 가능한 베어링을 이용하여 베어링 파손 또는 교환 시에 베어링을 용이하게 교체할 수 있는 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치 및 이를 포함하는 자성유체 밀봉 장치에 관한 것이다.
베어링은 원하는 움직임에 대한 상대 운동을 제한하고 움직이는 부분 사이의 마찰을 줄여주는 기계요소의 하나로, 회전이나 왕복 운동하는 상대 부품에 접해 하중을 받아 축 등을 지지하는 부품이다. 베어링은 마찰을 최소화하여 모션을 용이하게 하고, 작업의 종류나 적용하는 부분의 하중의 방향에 따라 분류된다.
한국 등록특허공보 제10-1455248호는 더스트, 미스트 및 액체의 씰링이 가능하며, 자성 유체의 누설을 방지하고 그리고 장치로의 조립 및 부품 교환이 쉬우면서 동시에 자성 유체의 봉입이 용이한 카트리지 타입의 자성 유체를 이용한 씰 장치를 제공한다. 두 부재 중 지름방향 내측 부재의 외주면에 고정되고, 내측 부재와 동시 회전하는 플랜지가 구비된 슬리브를 한 쌍의 자극 부재에 대향해서 마련하고, 자력원의 지름 방향 내측과 한 쌍의 자극부재로 형성되는 환형 공간에 패킹을 배치하고, 패킹은 플랜지가 구비된 슬리브의 외주면에 슬라이딩 이동하도록 환형 공간에 마련되어 있으며, 자성 유체 씰부, 패킹 및 플랜지가 구비된 슬리브가 유닛화 되어 있는 것을 특징으로 한다.
한국 등록특허공보 제10-1089518호는 자성 유체 씰 장치에 관한 것으로서, 모터 등 외부측의 구동원으로부터 회전력을 입력받아 샤프트를 회전시키면서 상기 샤프트가 삽입된 챔버 내 고진공상태를 유지하는 자성 유체 씰 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 회전력을 입력받아 이 회전력을 직선 구동력으로 변환하여 외부로 연결된 샤프트의 선형 구동이 구현되도록 한 것으로서, 샤프트를 입력축인 회전축과 출력축인 전후진축으로 분리 구성하고, 상기 회전축과 전후진축을 스크류 구조로 결합하여 회전축의 회전시 상기 스크류 구조에 의해 상기 전후진축이 선형 구동되도록 하며, 고진공상태의 씰링을 위해 상기 회전축의 주위로 자성 유체 씰을 설치하여, 궁극적으로는 종래의 O-링, 딥씰 사용시의 문제점, 및 종래와 같이 벨로우즈 등 보조적인 씰링수단을 추가해야 했던 문제점을 모두 해결할 수 있는 선형 구동하는 샤프트 일체형의 자성 유체 씰 장치에 관한 것이다.
1. 한국 등록특허공보 제10-1455248(2014.10.21)호 2. 한국 등록특허공보 제10-1089518(2011.11.29)호
본 발명의 일 실시예는 분리 조립 가능한 베어링을 이용하여 베어링 파손 또는 교환 시에 베어링을 용이하게 교체할 수 있는 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치 및 이를 포함하는 자성유체 밀봉 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 자성유체 밀봉 장치에 문제가 생겼을 경우 분리 조립 가능한 베어링을 분해하여 파손 여부를 확인할 수 있는 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치 및 이를 포함하는 자성유체 밀봉 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 베어링을 교체해야 할 경우 현장에서 바로 교체할 수 있어 리페어 기간을 단축시킬 수 있는 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치 및 이를 포함하는 자성유체 밀봉 장치를 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치는 메인 샤프트를 수용하는 관통공을 형성하는 하우징, 상기 하우징 내부에 위치되어 상기 메인 샤프트를 자성유체를 통해 감싸며, 상기 자성유체의 양단들에 배치되어 상기 자성유체의 유출을 차단하는 씰링 부재들과 상기 씰링 부재들로부터 연장된 베어링 수용홈 부재들을 포함하는 자성유체 씰 코어, 상기 하우징의 양단들에 배치되고 상기 베어링 수용홈 부재들로부터 단차를 형성하도록 연장된 원형홈들 및 상기 베어링 수용홈 부재들에 삽입된 베어링 모듈들, 상기 원형홈들에 삽입되고 상기 베어링 모듈들을 결합하는 베어링 플레이트들 및 상기 베어링 플레이트들을 상기 원형홈들에 밀착시키는 베어링 결합 모듈들을 포함하는 착탈형 베어링 모듈을 포함한다.
베어링 모듈들은 복수의 볼들이 상기 자성유체를 향하도록 리테이너를 배치하여 상기 메인 샤프트와 함께 회전할 수 있다.
베어링 플레이트들은 상기 리테이너와 결합된 제1 및 제2 레이스들 및 베어링 베이스를 포함하고, 상기 제1 레이스는 상기 메인 샤프트와 함께 회전하며, 상기 제2 레이스는 상기 베어링 베이스에 결합될 수 있다.
베어링 결합 모듈들 중 하나는 상기 메인 샤프트와 직접 결합되어 상기 메인 샤프트와 함께 회전하고, 해당 베어링 플레이트와 특정 간격만큼 이격될 수 있다.
베어링 결합 모듈들 중 다른 하나는 해당 베어링 플레이트의 내부에 삽입되어 상기 메인 샤프트와 함께 회전할 수 있다.
착탈형 베어링 모듈은 상기 베어링 결합 모듈들 및 상기 베어링 플레이트들 순으로 분리될 수 있다.
실시예들 중에서, 분리 조립 가능한 베어링은 (1) 메인 샤프트를 수용하는 관통공을 형성하는 하우징 내부에 위치되어 상기 메인 샤프트를 자성유체를 통해 감싸며, 상기 자성유체의 양단들에 배치되어 상기 자성유체의 유출을 차단하는 씰링 부재들과 상기 씰링 부재로부터 연장된 베어링 수용홈 부재들을 포함하는 자성유체 씰 코어와 (2) 상기 하우징의 양단들에 배치되고 상기 베어링 수용홈들로부터 단차를 형성하도록 연장된 원형홈들에 결합될 수 있는 자성유체 씰 장치에서 분리 조립 가능한 베어링에 있어서, 상기 베어링은 상기 베어링 수용홈 부재들에 삽입된 베어링 모듈들, 상기 원형홈들에 삽입되고 상기 베어링 모듈들을 결합하는 베어링 플레이트들 및 상기 베어링 플레이트들을 상기 원형홈들에 밀착시키는 베어링 결합 모듈들을 포함하는 착탈형 베어링 모듈을 포함할 수 있다.
실시예들 중에서, 자성유체 밀봉 장치는 메인 샤프트 및 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치를 포함하고, 상기 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치는 상기 메인 샤프트를 수용하는 관통공을 형성하는 하우징, 상기 하우징 내부에 위치되어 상기 메인 샤프트를 자성유체를 통해 감싸며, 상기 자성유체의 양단들에 배치되어 상기 자성유체의 유출을 차단하는 씰링 부재들과 상기 씰링 부재로부터 연장된 베어링 수용홈 부재들을 포함하는 자성유체 씰 코어, 상기 하우징의 양단들에 배치되고 상기 베어링 수용홈들로부터 단차를 형성하도록 연장된 원형홈들 및 상기 베어링 수용홈 부재들에 삽입된 베어링 모듈들, 상기 원형홈들에 삽입되고 상기 베어링 모듈들을 결합하는 베어링 플레이트들 및 상기 베어링 플레이트들을 상기 원형홈들에 밀착시키는 베어링 결합 모듈들을 포함하는 착탈형 베어링 모듈을 포함한다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치 및 이를 포함하는 자성유체 밀봉 장치는 분리 조립 가능한 베어링을 이용하여 베어링 파손 또는 교환 시에 베어링을 용이하게 교체할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치 및 이를 포함하는 자성유체 밀봉 장치는 자성유체 밀봉 장치에 문제가 생겼을 경우 분리 조립 가능한 베어링을 분해하여 파손 여부를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치 및 이를 포함하는 자성유체 밀봉 장치는 베어링을 교체해야 할 경우 현장에서 바로 교체할 수 있어 리페어 기간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 샤프트와 결합되어 공정 챔버에 연결된 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치를 설명하는 도면이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 샤프트와 결합되어 공정 챔버에 연결된 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치(200)는 메인 샤프트(300)와 결합되어 공정 챔버(10)에 연결될 수 있다. 공정 챔버(10)는 반도체 챔버에 해당할 수 있고, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, OLED 또는 LCD 장비, 태양광 장비 등을 포함할 수 있다. 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치(200)는 공정 챔버(10)와 연결되어 공정 챔버(10)를 밀봉할 수 있다.
일 실시예에서, 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치(200)는 공정 챔버(10) 내에서 발생할 수 있는 이물질 또는 유해물질을 외부로 새어나가지 않도록 자성유체를 포함할 수 있다. 또한, 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치(200)는 자성유체를 통해 공정 챔버(10) 내부로 외부 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에서, 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치(200)는 분리 조립 가능한 베어링을 통해 메인 샤프트(300)에 결합될 수 있어 베어링 파손 또는 교환 시에 베어링을 용이하게 교체할 수 있다. 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치(200)는 분리 조립 가능한 베어링을 포함하고 있어 자성유체 밀봉 장치에 문제가 생겼을 경우, 베어링을 용이하게 분해하여 파손 여부를 확인할 수 있다. 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치(200)는 베어링을 교체해야 할 경우 자성유체 씰 구매 업체에 요청하지 않아도 현장에서 베어링을 바로 교체할 수 있어 리페어 기간을 단축시킬 수 있다.
도 2는 도 1에 있는 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치를 설명하는 도면이다. 도 2a는 착탈형 베어링 모듈이 결합되어 있는 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치를 설명하는 도면이고, 도 2b는 착탈형 베어링 모듈이 분리되어 있는 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치를 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치(200)는 하우징(210), 자성유체 씰 코어(220), 원형홈들(230) 및 착탈형 베어링 모듈(240)을 포함한다.
하우징(210)은 메인 샤프트(300)를 수용하는 관통공을 형성할 수 있고, 메인 샤프트(300)는 원통 형상으로 구현될 수 있으며, 회전 가능하도록 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치(200) 내부에 삽입될 수 있다. 메인 샤프트(300)는 탄소강을 포함하는 고강도 재료로 제조될 수 있고, 외부에 설치된 구동 장치(미도시)로부터 구동력을 전달 받아 회전할 수 있다. 일 실시예에서, 하우징(210) 및 착탈형 베어링 모듈(240)은 크롬강, 크롬몰리브덴강, 니켈크롬몰리브덴강 등을 사용하여 열처리한 고탄소강의 재질로 제조될 수 있다.
일 실시예에서, 하우징(210)과 메인 샤프트(300) 사이에 적어도 하나의 오링(205)을 포함할 수 있고, 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치(200)의 외측면에도 적어도 하나의 오링(205)을 포함할 수 있다. 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치(200)는 오링(205)을 통해 자성유체(222a)의 유출을 방지하고, 메인 샤프트(300)으로부터의 이탈을 방지할 수 있다.
자성유체 씰 코어(220)는 하우징(210) 내부에 위치되어 메인 샤프트(300)를 자성유체(222a)를 통해 감싸도록 형성될 수 있다. 자성유체 씰 코어(220)는 자성유체(222a)의 양단들에 배치되어 자성유체(222a)의 유출을 차단하는 씰링 부재들(224)과 씰링 부재들(224)로부터 연장된 베어링 수용홈 부재들(226)을 포함한다.
일 실시예에서, 자성유체 씰 코어(220)는 자성유체(222a)를 포함하는 자성유체 부재(222)를 포함할 수 있고, 자성유체 부재(222)는 그 내부에 자성유체(222a) 및 자석(222b)를 포함할 수 있다. 자성유체(222a)는 자석(222b)에 의해 밀집되고, 자석(222b)의 표면은 돌기가 있는 톱니바퀴의 형태로 구현될 수 있으며, 자성유체(222a)는 자석(222b)의 표면의 형태에 따라 그 모양이 달라질 수 있다.
일 실시예에서, 자성유체 부재(222) 내 자성유체(222a)의 너비는 아래의 수학식을 따라 설계될 수 있다.
[수학식1]
W = (W_magnet/r_shaft)*M
W는 자성유체의 너비, W_magnet는 자석의 너비, r_shaft는 메인 샤프트의 회전수 및 M은 자성유체의 몰질량당 자성나노입자의 비율에 관한 상수에 해당한다.
일 실시예에서, 자성유체(222a)의 너비는 자석(222b)의 너비에 비례하고, 메인 샤프트(300)의 회전수에 반비례할 수 있다. M은 자성유체(222a)의 몰질량당 자성나노입자의 비율에 관한 상수에 해당하고, 자성유체(222a)에 포함되는 자성물질의 종류에 따라 달라질 수 있다.
일 실시예에서, 자성유체 부재(222) 내 자성유체(222a)의 깊이는 아래의 수학식을 따라 설계될 수 있다.
[수학식2]
D = (r_shaft/H_magnet)*M
D는 자성유체의 깊이, H_magnet는 자석의 높이, r_shaft는 메인 샤프트의 회전수 및 M은 자성유체의 몰질량당 자성나노입자의 비율에 관한 상수에 해당한다.
일 실시예에서, 자성유체(222a)의 깊이는 자석(222b)의 높이에 반비례하고, 메인 샤프트(300)의 회전수에 비례할 수 있다. M은 자성유체(222a)의 몰질량당 자성나노입자의 비율에 관한 상수에 해당하고, 자성유체(222a)에 포함되는 자성물질의 종류에 따라 달라질 수 있다.
일 실시예에서, 자성유체 부재(222) 내 자성유체(222a)의 부피는 아래의 수학식을 따라 설계될 수 있다.
[수학식3]
V = (r_max - r_min)*W*D*V_magnet
V는 자성유체의 부피, r_max은 자성유체의 최대 반지름, r_min은 자성유체의 최소 반지름, W는 자성유체의 너비, D은 자성유체의 깊이 및 V_magnet은 자석의 형태에 따른 변수에 해당한다.
일 실시예에서, 자성유체(222a)의 부피는 자석(222b)의 형태에 따라 달라질 수 있으며, 자성유체(222a)의 질량 및 자성물질의 종류에 따라 달라질 수 있다.
원형홈들(230)은 하우징(210)의 양단들에 배치되고 베어링 수용홈 부재들(226)로부터 단차를 형성하도록 연장될 수 있다. 일 실시예에서, 원형홈들(230)은 베어링 수용홈 부재들(226)로부터 연장되어 있고, 원형홈들(230)의 지름은 베어링 수용홈 부재들(226)의 지름보다 넓게 형성될 수 있다. 원형홈들(230)의 지름은 설계에 따라 달라질 수 있으나, 적어도 베어링 수용홈 부재들(226)의 지름보다 1.5배 ~ 2배 넓게 형성되어 베어링 수용홈 부재들(226)과 단차를 형성할 수 있다.
착탈형 베어링 모듈(240)은 베어링 수용홈 부재들(226)에 삽입되는 베어링 모듈들(242), 원형홈들(230)에 삽입되고 베어링 모듈들(242)을 결합하는 베어링 플레이트들(244) 및 베어링 플레이트들(244)을 원형홈들(230)에 밀착시키는 베어링 결합 모듈들(246)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 베어링 모듈들(242)은 복수의 볼들(241a)과 리테이너(241b)를 포함할 수 있고, 복수의 볼들(241a)이 자성유체(222a)를 향하도록 리테이너(241b)를 배치할 수 있고, 메인 샤프트(300)와 함께 회전할 수 있다. 베어링 모듈들(242)은 베어링 플레이트들(244a, 244b)에 결합되어 베어링 수용홈 부재들(226)에 삽입될 수 있다. 베어링 모듈들(242)은 설계에 따라 자성유체(222a)가 포함된 자성유체 부재(222)가 있는 내부 방향으로 복수의 볼들(241a)을 배치하도록 리테이너(241b)를 배치할 수 있다. 베어링 모듈들(242)은 설계에 따라, 볼 베어링, 롤러 베어링 또는 니들 롤러 베어링 등의 다양한 종류로 구현될 수 있다.
일 실시예에서. 베어링 플레이트들(244a, 244b)은 리테이너(241b)와 결합된 제1 및 제2 레이스들(243a, 243b) 및 베어링 베이스(243c)를 포함할 수 있고, 제2 레이스(243b)는 베어링 베이스(243c)에 결합되어 원형홈들(230)에 함입될 수 있다. 베어링 플레이트들(244a, 244b)은 원형홈들(230)에 함입되는 방향에 따라 제1 베어링 플레이트(244a)와 제2 베어링 플레이트(244b)로 구분될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 베어링 플레이트(244a)의 베어링 베이스(243c)의 지름은 제2 베어링 플레이트(244b)의 베어링 베이스(243c)의 지름보다 크게 설계될 수 있다.
일 실시예에서, 베어링 결합 모듈들(246a, 246b)은 베어링 플레이트들(244a, 244b)을 원형홈들(230)에 밀착되도록 할 수 있다. 베어링 결합 모듈들(246a, 246b)은 설계에 따라 배치되는 위치가 달라질 수 있고, 공정 챔버(10)와 직접 연결되는 방향으로 배치되는 제1 베어링 결합 모듈(246a)과 그 반대 방향으로 배치되는 제2 베어링 결합 모듈(246b)로 구분될 수 있다. 제1 베어링 결합 모듈(246a)은 제1 베어링 플레이트(244a)와 특정 간격 이격되어 배치될 수 있고, 제2 베어링 결합 모듈(246b)은 제2 베어링 플레이트(244b)와 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 베어링 결합 모듈(246a)은 메인 샤프트(300)와 직접 결합될 수 있고, 제1 베어링 플레이트(244a)와 특정 간격만큼 이격되어 배치될 수 있다. 제2 베어링 결합 모듈(246b)은 제2 베어링 플레이트(244b)의 내부에 삽입되어 제2 베어링 플레이트(244b)와 함께 원형홈들(230)에 함입될 수 있다. 제2 베어링 결합 모듈(246b)은 메인 샤프트(300)와 결합될 수 있고, 제2 베어링 플레이트(244b)의 제1 레이스(243a)와 결합될 수 있다. 제1 및 제2 베어링 결합 모듈들(246a, 246b)은 메인 샤프트(300)가 회전하면 함께 회전할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 베어링 결합 모듈(246a)은 제1 베어링 플레이트(244a)와 특정 간격만큼 이격될 수 있다. 제1 베어링 결합 모듈(246a)과 제1 베어링 플레이트(244a) 사이의 간격은 다음의 수학식을 따라 설계될 수 있다.
[수학식4]
G = Ratio (d_housing │ d_shaft) * L
G는 제1 베어링 플레이트(244a)와 제1 베어링 결합 모듈(246a) 사이의 간격, Ratio (A│B) 는 B에 대한 A의 비율에 관한 함수, d_housing은 하우징(210)의 길이, d_shaft은 메인 샤프트(300)의 길이 및 L은 베어링 결합 모듈의 길이에 관한 변수에 해당한다.
일 실시예에서, 제1 베어링 플레이트(244a)와 제1 베어링 결합 모듈(246a) 사이의 간격은 메인 샤프트(300)의 길이에 대한 하우징(210)의 길이에 관한 비율에 제1 베어링 결합 모듈(244a)의 길이에 관한 변수를 통해 산출될 수 있고, 제1 베어링 결합 모듈(244a)의 길이에 관한 변수(L)는 제1 베어링 결합 모듈(244a)의 종류 및 형태에 따라 달라질 수 있다.
일 실시예에서, 착탈형 베어링 모듈(240)은 하우징(210)으로부터 베어링 모듈을 분리할 때, 제2 베어링 결합 모듈(246b), 제1 베어링 결합 모듈(246a), 제1 베어링 플레이트(244a) 및 제2 베어링 플레이트(244b)의 순서로 분리될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 및 제2 베어링 결합 모듈(246a, 246b)이 먼저 분리되고, 제1 및 제2 베어링 플레이트(244a, 244b)를 분리할 수 있다.
일 실시예에서, 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치(200)는 하우징(210) 내부에 진동 센서(250)를 포함할 수 있다. 진동 센서(250)는 착탈형 베어링 모듈(240)에서 발생되는 소리 및 진동을 감지할 수 있고, 특정 주파수 대역 이하 또는 이상의 주파수를 감지하거나, 베어링 모듈의 부품의 손상이 있을 경우에 발생되는 특정 소리 또는 진동을 감지할 수 있다. 진동 센서(250)는 착탈형 베어링 모듈(240)에서 특정 주파수 이상의 진동을 감지하여 외부에 이상이 있음을 알려줄 수 있고, 광 센서를 통해 이상 신호를 외부에 전달하거나 신호를 전송하여 베어링 모듈의 이상 상태를 알려줄 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 공정 챔버
200: 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치
300: 메인 샤프트
210: 하우징 220: 자성유체 씰 코어
222: 자성유체 부재 222a: 자성유체
222b: 자석 224: 씰링 부재들
226: 베어링 수용홈 부재들
230: 원형홈들 240: 착탈형 베어링 모듈
241a: 볼 241b: 리테이너
242: 베어링 모듈들 243a, 243b: 제1 및 제2 레이스들
243c: 베어링 베이스
244a, 244b: 베어링 플레이트들
246a, 246b: 베어링 결합 모듈들
250: 진동 센서

Claims (8)

  1. 메인 샤프트를 수용하는 관통공을 형성하는 하우징;

    상기 하우징 내부에 위치되어 상기 메인 샤프트를 자성유체를 통해 감싸며, 상기 자성유체의 양단들에 배치되어 상기 자성유체의 유출을 차단하는 씰링 부재들과 상기 씰링 부재들로부터 연장된 베어링 수용홈 부재들을 포함하는 자성유체 씰 코어;
    상기 하우징의 양단들에 배치되고 상기 베어링 수용홈 부재들로부터 단차를 형성하도록 연장된 원형홈들; 및

    상기 베어링 수용홈 부재들에 삽입되고 복수의 볼들이 상기 자성유체를 향하도록 리테이너를 배치하여 상기 메인 샤프트와 함께 회전하는 베어링 모듈들, 상기 원형홈들에 삽입되고 상기 베어링 모듈들을 결합하며 상기 리테이너와 결합된 제1 및 제2 레이스들 및 베어링 베이스를 포함하고, 상기 제1 레이스는 상기 메인 샤프트와 함께 회전하며, 상기 제2 레이스는 상기 베어링 베이스에 결합되는 베어링 플레이트들 및 상기 베어링 플레이트들을 상기 원형홈들에 밀착시키는 베어링 결합 모듈들을 포함하는 착탈형 베어링 모듈을 포함하고,

    상기 베어링 결합 모듈들 중 하나는 상기 메인 샤프트와 직접 결합되어 상기 메인 샤프트와 함께 회전하고, 해당 베어링 플레이트와 특정 간격만큼 이격되는 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 베어링 결합 모듈들 중 다른 하나는 해당 베어링 플레이트의 내부에 삽입되어 상기 원형홈들에 함입되고, 상기 메인 샤프트와 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 착탈형 베어링 모듈은
    상기 베어링 결합 모듈들 및 상기 베어링 플레이트들 순으로 분리되는 것을 특징으로 하는 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치.
  7. (1) 메인 샤프트를 수용하는 관통공을 형성하는 하우징 내부에 위치되어 상기 메인 샤프트를 자성유체를 통해 감싸며, 상기 자성유체의 양단들에 배치되어 상기 자성유체의 유출을 차단하는 씰링 부재들과 상기 씰링 부재로부터 연장된 베어링 수용홈 부재들을 포함하는 자성유체 씰 코어와 (2) 상기 하우징의 양단들에 배치되고 상기 베어링 수용홈들로부터 단차를 형성하도록 연장된 원형홈들에 결합될 수 있는 자성유체 씰 장치에서 분리 조립 가능한 베어링에 있어서,

    상기 베어링은

    상기 베어링 수용홈 부재들에 삽입되고 복수의 볼들이 상기 자성유체를 향하도록 리테이너를 배치하여 상기 메인 샤프트와 함께 회전하는 베어링 모듈들,상기 원형홈들에 삽입되고 상기 베어링 모듈들을 결합하며 상기 리테이너와 결합된 제1 및 제2 레이스들 및 베어링 베이스를 포함하고, 상기 제1 레이스는 상기 메인 샤프트와 함께 회전하며, 상기 제2 레이스는 상기 베어링 베이스에 결합되는 베어링 플레이트들 및 상기 베어링 플레이트들을 상기 원형홈들에 밀착시키는 베어링 결합 모듈들을 포함하는 착탈형 베어링 모듈을 포함하고,

    상기 베어링 결합 모듈들 중 하나는 상기 메인 샤프트와 직접 결합되어 상기 메인 샤프트와 함께 회전하고, 해당 베어링 플레이트와 특정 간격만큼 이격되는 자성유체 씰 장치에서 분리 조립 가능한 베어링.
  8. 메인 샤프트; 및
    베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치를 포함하고,
    상기 베어링 분리 조립형 자성유체 씰 장치는
    메인 샤프트를 수용하는 관통공을 형성하는 하우징;
    상기 하우징 내부에 위치되어 상기 메인 샤프트를 자성유체를 통해 감싸며, 상기 자성유체의 양단들에 배치되어 상기 자성유체의 유출을 차단하는 씰링 부재들과 상기 씰링 부재들로부터 연장된 베어링 수용홈 부재들을 포함하는 자성유체 씰 코어;
    상기 하우징의 양단들에 배치되고 상기 베어링 수용홈 부재들로부터 단차를 형성하도록 연장된 원형홈들; 및
    상기 베어링 수용홈 부재들에 삽입되고 복수의 볼들이 상기 자성유체를 향하도록 리테이너를 배치하여 상기 메인 샤프트와 함께 회전하는 베어링 모듈들, 상기 원형홈들에 삽입되고 상기 베어링 모듈들을 결합하며 상기 리테이너와 결합된 제1 및 제2 레이스들 및 베어링 베이스를 포함하고, 상기 제1 레이스는 상기 메인 샤프트와 함께 회전하며, 상기 제2 레이스는 상기 베어링 베이스에 결합되는 베어링 플레이트들 및 상기 베어링 플레이트들을 상기 원형홈들에 밀착시키는 베어링 결합 모듈들을 포함하는 착탈형 베어링 모듈을 포함하고,
    상기 베어링 결합 모듈들 중 하나는 상기 메인 샤프트와 직접 결합되어 상기 메인 샤프트와 함께 회전하고, 해당 베어링 플레이트와 특정 간격만큼 이격되는 자성유체 밀봉 장치.
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