KR101899045B1 - 허브 씰 테스트 장치 및 이를 이용한 허브 씰 테스트 방법 - Google Patents

Abstract

허브 씰 테스트 장치는 축 방향으로 연장되며 원통 형상을 갖는 베이스 몸체, 베이스 몸체의 외주면을 따라 베이스 몸체로부터 반경 방향으로 연장되는 돌출부, 돌출부에 안착되며 돌출부에 접촉하여 기밀을 유지하는 제1 씰링 부재를 포함하는 메카닉 씰, 베이스 몸체의 상면으로부터 베이스 몸체를 관통하여 베이스 몸체의 측면으로 공기를 주입하기 위한 공기압 주입홀, 베이스 몸체의 상면의 일부 및 공기압 주입홀의 일부를 노출시키며 베이스 몸체와 결합되며 베이스 몸체 사이의 기밀을 유지하기 위한 제2 씰링 부재를 포함하며 원주 방향을 따라 연장되는 커버, 및 커버의 내벽에 안착되며 커버 사이의 기밀을 유지하기 위한 제3 씰링 부재를 포함하고 메카닉 씰과 접촉하여 기밀을 유지하는 씰을 포함한다.

Description

허브 씰 테스트 장치 및 이를 이용한 허브 씰 테스트 방법{APPARATUS OF TESTING HUB SEAL AND METHOD OF TESTING HUB SEAL USING THE SAME}

본 발명은 허브 씰 테스트 장치 및 이를 이용한 허브 씰 테스트 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 선박의 워터젯에 사용되는 허브 씰을 테스트하기 위한 허브 씰 테스트 장치 및 허브 씰 테스트 방법에 관한 것이다.

선박의 워터젯(Water Jet)은 선저에서 유체를 흡입하고, 선미 방향으로 상기 흡입한 상기 유체를 고속 및 고압으로 분출하며, 상기 유체를 분출하는 힘의 반작용을 이용하여 상기 선박을 추진하는 장치를 뜻한다.

또한, 상기 워터젯은 상기 선박의 엔진의 회전축과 연결되는 워터젯 축을 포함하며, 상기 워터젯 축의 일단은 상기 엔진의 회전축과 맞물려 회전하면서 상기 워터젯 축에 결합된 임펠러를 구동시킨다. 상기 임펠러는 회전하면서 상기 유체를 흡입할 수 있다.

상기 워터젯 축의 타단은 상기 워터젯에 포함된 베어링 하우징에 수용되는데, 상기 베어링 하우징 내에는 복수의 베어링들이 구비되어 상기 워터젯 축을 지지한다.

이 때, 상기 워터젯 축을 회전 지지하고 상기 베어링들의 수명을 연장하기 위해 상기 베어링 하우징 내에는 윤활유가 채워지며, 상기 워터젯에 포함된 허브 씰은 상기 윤활유의 외부로의 누유를 막고 상기 유체의 상기 베어링 하우징 내로의 유입을 막는 기능을 수행한다.

상기 허브 씰은 상기 베어링 하우징에 고정되는 씰, 및 상기 씰과 접촉하며 상기 워터젯 축에 결합하여 회전하는 메카닉 씰을 포함하며, 상기 고정되는 씰과 상기 회전하는 메카닉 씰 사이의 기밀이 유지되어야 한다.

특히, 상기 메카닉 씰은 고속으로 회전하며 상기 고정된 씰 사이에 고열이 발생되고, 또한 상기 메카닉 씰 및 상기 씰은 고압 환경에 배치되기 때문에, 상기 메카닉 씰 및 상기 씰을 포함하는 상기 허브 씰의 기밀은 매우 중요하다.

구체적으로, 상기 씰과 상기 메카닉 씰 사이의 기밀이 유지되지 않는 경우에, 상기 베어링 하우징 내부로 상기 유체가 유입되고 상기 베어링 하우징 내부에 상기 윤활유가 외부로 누유되는 문제가 발생되어, 상기 선박의 상기 워터젯의 성능에 큰 영향을 미치게 된다.

따라서, 상기 허브 씰의 기밀 성능은 상기 선박의 내구성에 큰 영향을 미치며, 이에 대한 테스트 없이 상기 선박을 만들거나 보수하는 경우에, 상기 선박을 다시 상가해야 하는 등 큰 경제적 손실을 초래하는 문제가 있다. 이에 따라, 상기 허브 씰의 성능을 테스트하기 위한 테스트 장치 및 테스트 방법에 대한 필요성이 커지고 있다.

본 발명의 일 과제는 허브 씰의 기밀 성능을 테스트할 수 있는 허브 씰 테스트 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 과제는 허브 씰의 기밀 성능을 테스트할 수 있는 허브 씰 테스트 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

상술한 본 발명의 일 과제를 달성하기 위하여, 예시적인 실시예들에 따른 허브 씰 테스트 장치는 축 방향으로 연장되며 원통 형상을 갖는 베이스 몸체, 상기 베이스 몸체의 외주면을 따라 상기 베이스 몸체로부터 반경 방향으로 연장되는 돌출부, 상기 돌출부에 안착되며 상기 돌출부에 접촉하여 기밀을 유지하는 제1 씰링 부재를 포함하는 메카닉 씰, 상기 베이스 몸체의 상면으로부터 상기 베이스 몸체를 관통하여 상기 베이스 몸체의 측면으로 공기를 주입하기 위한 공기압 주입홀, 상기 베이스 몸체의 상면의 일부 및 상기 공기압 주입홀의 일부를 노출시키며 상기 베이스 몸체와 결합되고 상기 베이스 몸체 사이의 기밀을 유지하기 위한 제2 씰링 부재를 포함하며 원주 방향을 따라 연장되는 커버, 및 상기 커버의 내벽에 안착되며 상기 커버 사이의 기밀을 유지하기 위한 제3 씰링 부재를 포함하고 상기 메카닉 씰과 접촉하여 기밀을 유지하는 씰을 포함한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 메카닉 씰은 상기 씰과 접촉하며 상기 제1 씰링 부재와 상기 축 방향을 따라 이격 배치되는 제4 씰링 부재를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 씰 및 상기 제4 씰링 부재는 고열 및 고압에 견딜 수 있는 세라믹을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 커버는 원주 방향을 따라 연장되며 상기 베이스 몸체의 상기 측면과 접촉하며 상기 제2 씰링 부재에 의해 상기 베이스 몸체 사이에 기밀이 유지되는 커버 몸체, 상기 공기압 주입홀을 외부로 노출시키는 커버 홀, 상기 커버 홀 방향으로 연장되며 상기 베이스 몸체의 상기 상면과 접촉하여 결합되는 덮개부, 및 상기 커버 몸체로부터 상기 축 방향의 반대 방향으로 연장되며 상기 씰이 안착되는 안착부를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 커버 홀을 통하여 외부로 노출되는 상기 공기압 주입홀에 연결되며 상기 주입되는 공기를 조절하는 밸브를 더 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 일 과제를 달성하기 위하여, 예시적인 실시예들에 따른 허브 씰 테스트 방법은 축 방향으로 연장되며 원통 형상을 갖는 베이스 몸체, 상기 베이스 몸체의 외주면을 따라 상기 베이스 몸체로부터 반경 방향으로 연장되는 돌출부, 상기 돌출부에 안착되며 상기 돌출부에 접촉하여 기밀을 유지하는 제1 씰링 부재를 포함하는 메카닉 씰, 상기 베이스 몸체의 상면으로부터 상기 베이스 몸체를 관통하여 상기 베이스 몸체의 측면으로 공기를 주입하기 위한 공기압 주입홀, 상기 베이스 몸체의 상면의 일부 및 상기 공기압 주입홀의 일부를 노출시키며 상기 베이스 몸체와 결합되고 상기 베이스 몸체 사이의 기밀을 유지하기 위한 제2 씰링 부재를 포함하며 원주 방향을 따라 연장되는 커버, 및 상기 커버의 내벽에 안착되며, 상기 커버 사이의 기밀을 유지하기 위한 제3 씰링 부재를 포함하고 상기 메카닉 씰과 접촉하여 기밀을 유지하는 씰을 포함하는 허브 씰 테스트 장치를 제공한다. 상기 허브 씰 테스트 장치를 유체가 담긴 수조에 담근다. 상기 공기압 주입홀에 상기 공기를 주입한다. 상기 메카닉 씰 및 상기 씰 사이로 기포가 발생되는지 여부를 통해, 상기 메카닉 씰 및 상기 씰 사이의 기밀 성능을 테스트한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 주입되는 공기의 압력의 크기는 3 bar 내지 7 bar 범위 이내에 있을 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 공기를 주입하는 것은 상기 베이스 몸체의 상기 측면, 상기 메카닉 씰, 상기 씰, 및 상기 커버에 의해 둘러싸이는 내부 공간에 상기 공기를 주입하는 것일 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 메카닉 씰은 상기 씰과 접촉하며 상기 제1 씰링 부재와 상기 축 방향을 따라 이격 배치되는 제4 씰링 부재를 더 포함할 수 있다. 상기 테스트하는 것은 상기 제4 씰링 부재 및 상기 씰 사이의 기밀 성능을 테스트하는 것일 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 베이스 몸체의 상기 측면 및 상기 메카닉 씰 사이가 상기 제1 씰링 부재에 의해 기밀될 수 있다. 상기 메카닉 씰과 상기 씰 사이가 상기 제4 씰링 부재에 의해 기밀될 수 있다. 상기 씰과 상기 커버 사이가 상기 제3 씰링 부재에 의해 기밀될 수 있다. 상기 커버와 상기 베이스 몸체의 상기 측면 사이는 제2 씰링 부재에 의해 기밀될 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 허브 씰 테스트 장치 및 허브 씰 테스트 방법은, 허브 씰이 구비된 워터젯을 선박에 장착하기 전에 상기 허브 씰의 기밀 성능을 효과적으로 테스트할 수 있다.

특히, 예시적인 실시예들에 따른 허브 씰 테스트 장치 및 허브 씰 테스트 방법은 고압의 환경에서도 상기 허브 씰이 기밀 성능이 유지되는 지를 확인할 수 있다.

이에 따라, 허브 씰의 기밀이 유지되지 않는 경우에 발생하는 문제들, 예를 들어, 베어링 하우징에 수용된 윤활유가 외부로 누유되거나 외부 유체가 상기 베어링 하우징 내로 유입되는 문제들을 예방할 수 있다.

또한, 상기 허브 씰의 기밀이 유지되지 않음으로 인해, 선박을 재상가하여 상기 허브 씰을 교체하기 위한 비용을 절감할 수 있으며, 선박 이용률을 향상시킬 수 있다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 워터젯을 조립 사시도이다.
도 2는 도 1의 워터젯의 허브 유닛을 나타내는 조립 사시도이다.
도 3은 도 1의 워터젯의 허브 유닛의 허브 씰을 나타내는 조립 사시도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 허브 씰 테스트 장치를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 허브 씰 테스트 장치를 나타내는 조립 사시도이다.
도 6은 도 4의 I-I' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 7은 도 4의 허브 씰 테스트 장치를 축 방향에서 바라본 평면도이다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 허브 씰 테스트 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 도 8의 허브 씰 테스트 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 워터젯을 조립 사시도이다. 도 2는 도 1의 워터젯의 허브 유닛을 나타내는 조립 사시도이다. 도 3은 도 1의 워터젯의 허브 유닛의 허브 씰을 나타내는 조립 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 워터젯(1)은 임펠러 하우징(10), 임펠러(20), 커플링 유닛(30), 워터젯 회전축(32), 디퓨저(40), 및 허브 유닛(50)을 포함한다.

워터젯(1)은 선박에 장착되어, 선저에서 유체를 흡입하고, 선미 방향으로 상기 흡입한 상기 유체를 고속 및 고압으로 분출하며, 상기 유체를 분출하는 힘의 반작용을 이용하여 상기 선박을 추진할 수 있다. 예를 들어, 상기 유체는 해수 또는 담수일 수 있다.

임펠러 하우징(10)은 상기 유체가 유입되는 입구로 제공될 수 있으며, 후술하는 임펠러(20)를 보호할 수 있다. 임펠러 하우징(10)은 원주 방향(θ)을 따라 연장되며, 임펠러(20)를 커버할 수 있다.

임펠러(20)는 상기 선박의 엔진에서 발생되는 동력을 전달받아 상기 유체를 흡입하는 복수의 날개들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 임펠러(20)는 상기 선박의 상기 엔진에 의해 구동되는 주기관 회전축(도시되지 않음)과 연동되어 회전할 수 있다.

또한, 임펠러(20)는 후술하는 커플링 유닛(30)에 결합되어 상기 주기관 회전축으로 전달되는 상기 동력을 전달받을 수 있다.

커플링 유닛(30)은 상기 주기관 회전축과 워터젯 회전축(32)을 연동시킬 수 있으며, 상기 주기관 회전축으로 전달되는 상기 동력을 워터젯 회전축(32) 및 임펠러(20)로 전달할 수 있다. 커플링 유닛(30)을 통하여 임펠러(20)는 워터젯 회전축(32)에 고정될 수 있다.

예를 들어, 워터젯 회전축(32)의 일단은 커플링 유닛(30)에 연결되며, 워터젯 회전축(32)의 타단은 후술하는 허브 유닛(50)에 수용될 수 있다.

디퓨저(40)는 상기 흡입된 유체를 통과시켜 허브 유닛(50) 전단에서 고압을 형성시킬 수 있다. 이를 위해, 디퓨저(40)는 복수의 날개들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.

허브 유닛(50)은 워터젯 회전축(32)의 상기 타단을 수용할 수 있으며, 워터젯 회전축(32)을 회전 지지할 수 있는 복수의 베어링들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 또한, 허브 유닛(50)은 상기 베어링들의 수명을 연장시키며 워터젯 회전축(32)의 원활한 회전을 위해 윤활유로 채워질 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 예시적인 실시예들에 있어서, 허브 유닛(50)은 내부 공간에 상기 베어링들을 포함하는 베어링 하우징(700) 및 워터젯 회전축(32)의 상기 타단을 수용하는 허브 홀(702)을 포함할 수 있다.

또한, 허브 홀(702)의 입구에는 베어링 하우징(700)과 결합 고정되는 씰(200) 및 워터젯 회전축(32)과 결합하여 같이 회전하며 씰(200)과 접촉하는 메카닉 씰(100)을 포함하는 허브 씰(60)을 포함할 수 있다.

구체적으로, 베어링 하우징(700)과 워터젯 회전축(32) 사이는 제2 씰링 부재(410)에 의해서 기밀이 유지되며, 베어링 하우징(700)과 씰(200) 사이는 제3 씰링 부재(210)에 의해 기밀이 유지될 수 있다.

또한, 메카닉 씰(100)은 결합 부재(130)를 통하여 워터젯 회전축(32)과 결합하여 회전할 수 있으며, 메카닉 씰(100)에 포함된 제1 씰링 부재(110)에 의해 메카닉 씰(100)과 결합 부재(130) 사이에 기밀이 유지될 수 있다.

허브 씰(60)은 베어링 하우징(700)과 결합되어 회전하지 않는 씰(200) 및 워터젯 회전축(32)과 결합되어 회전하는 메카닉 씰(100)을 동시에 포함하며, 메카닉 씰(100)은 씰(200)과 접촉하면서 고속으로 회전하게 된다.

허브 씰(60)은 베어링 하우징(700) 내의 상기 윤활유와 외부 유체들의 경계에 배치되며, 상기 윤활유는 베어링 하우징(700) 내에서 유압 라인(도시되지 않음)에 의해 3 bar 이상의 고압으로 구비된다.

또한, 메카닉 씰(100)의 고속 회전에 의해 메카닉 씰(100)과 씰(200) 사이에는 고열이 발생하게 된다.

허브 씰(60)의 작동 환경이 고온 및 고압임에 따라, 메카닉 씰(100)과 씰(200) 사이의 기밀 성능은 매우 중요한 문제로 메카닉 씰(100)과 씰(200) 사이의 기밀 성능이 떨어지는 경우에, 베어링 하우징(700) 내 수용되어 있는 상기 윤활유가 외부로 누유되며 상기 유체들이 베어링 하우징(700) 내로 유입될 수 있다.

이에 따라, 워터젯 회전축(32)의 구동에 영향을 미칠 수 있으며, 선박의 내구성을 크게 떨어뜨리는 요인이 될 수 있으며 상기 선박의 연비가 상승될 수 있다. 또한, 기밀 성능에 문제가 있는 허브 씰(60)을 교체하기 위해서는 상기 선박을 상가하고 워터젯(1)을 재조립해야하는 등, 큰 경제적 손실을 초래하며 선박 이용률을 떨어뜨리는 요인이 된다.

도 4는 예시적인 실시예들에 따른 허브 씰 테스트 장치를 나타내는 사시도이다. 도 5는 도 4의 허브 씰 테스트 장치를 나타내는 조립 사시도이다. 도 6은 도 4의 I-I' 라인을 따라 절단한 단면도이다. 도 7은 도 4의 허브 씰 테스트 장치를 축 방향에서 바라본 평면도이다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 예시적인 실시예들에 따른 허브 씰 테스트 장치는 메카닉 씰(100), 씰(200), 베이스 몸체(300), 돌출부(310), 공기압 주입홀(320), 및 커버(400)를 포함할 수 있다.

베이스 몸체(300)는 축 방향(Z)으로 연장되며 원통 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 베이스 몸체(300)는 스테인리스 스틸을 포함할 수 있으며, 후술하는 메카닉 씰(100), 씰(200) 및 커버(400)를 지지할 수 있다.

돌출부(310)는 베이스 몸체(300)의 외주면을 따라 베이스 몸체(300)로부터 반경 방향(r)으로 연장될 수 있다. 돌출부(310)는 후술하는 메카닉 씰(100)의 제1 씰링 부재(110)와 접촉되며, 베이스 몸체(300)와 메카닉 씰(100) 사이의 기밀을 유지시킬 수 있다.

공기압 주입홀(320)은 베이스 몸체(300)의 상면(302)으로부터 베이스 몸체(300)를 관통하여 베이스 몸체(300)의 측면(304)으로 공기를 주입시킬 수 있는 통로를 제공할 수 있다.

예를 들어, 공기압 주입홀(320)은 베이스 몸체(300)의 측면(304), 메카닉 씰(100), 씰(200), 및 커버(400)에 의해 둘러싸이는 내부 공간(500)에 상기 공기를 주입시킬 수 있는 통로 역할을 할 수 있다.

또한, 공기압 주입홀(320) 및 후술하는 밸브(330)를 통하여 3 bar 내지 7 bar의 범위 이내에 있는 압력의 크기를 갖는 상기 공기가 내부 공간(500)으로 주입될 수 있다. 바람직하게는, 5.5 bar의 압력의 크기를 갖는 상기 공기가 내부 공간(500)으로 주입될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 베이스 몸체(300)의 상면(302)의 공기압 주입홀(320)에 연결되며 상기 주입되는 공기압을 조절하는 밸브(330)를 더 포함할 수 있다.

메카닉 씰(100)은 돌출부(310)에 안착되며, 돌출부(310)와 접촉하여 베이스 몸체(300)와 기밀을 유지하는 제1 씰링 부재(110)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 씰링 부재(110)는 NBR(Nitrile-Butadiene Rubber, 니트릴부타디엔 러버)을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 후술하는 씰(200)과 접촉하며 제1 씰링 부재(110)와 축 방향(Z)을 따라 이격 배치되는 제4 씰링 부재(120)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제4 씰링 부재(120)는 고열 및 고압에 견딜 수 있는 세라믹을 포함할 수 있다.

커버(400)는 베이스 몸체(300)의 상면(302)의 일부 및 공기압 주입홀(320)의 일부를 외부로 노출시키며 베이스 몸체(300)와 결합되고, 베이스 몸체(300) 사이의 기밀을 유지하기 위한 제2 씰링 부재(410)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 커버(400)는 원주 방향(θ)을 따라 연장될 수 있다. 또한, 커버(400)는 스테인리스 스틸을 포함할 수 있다. 제2 씰링 부재(410)는 NBR(Nitrile-Butadiene Rubber, 니트릴부타디엔 러버)을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 커버(400)는 커버 몸체(402), 커버 홀(404), 덮개부(420), 및 안착부(430)를 더 포함할 수 있다.

커버 몸체(402)는 원주 방향(θ)을 따라 연장되며 베이스 몸체(300)의 측면(304)과 접촉하며 제2 씰링 부재(410)에 의해 베이스 몸체(300) 사이에 기밀이 유지될 수 있다.

커버 홀(404)은 공기압 주입홀(320)을 외부로 노출시킬 수 있으며, 후술하는 덮개부(420)에 의해 정의될 수 있다. 커버 홀(404)은 공기압 주입홀(320) 및 베이스 몸체(300)의 상면(302)의 일부를 외부로 노출시킬 수 있다.

덮개부(420)는 커버 홀(404) 방향으로 연장되며 베이스 몸체(300)의 상면(302)과 접촉하여 결합될 수 있다. 예를 들어, 덮개부(420)는 복수의 나사홀들이 구비되며, 베이스 몸체(300)에도 복수의 나사홀들이 구비될 수 있으며, 상기 나사홀들을 관통하는 복수의 나사들과 같은 체결수단을 이용하여 덮개부(420) 및 베이스 몸체(300)는 결합될 수 있다.

안착부(430)는 커버 몸체(402)로부터 축 방향(Z)의 반대 방향으로 연장되며 씰(200)이 안착될 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 예를 들어, 안착부(430)의 내경은 커버 몸체(402)의 내경보다 작을 수 있다. 또한, 덮개부(420)의 내경은 커버 몸체(402)의 내경보다 작을 수 있다.

씰(200)은 커버(400)의 내벽, 즉 커버(400)의 안착부(430)에 안착될 수 있으며, 커버(400) 사이의 기밀을 유지하기 위한 제3 씰링 부재(210)을 포함할 수 있다.

씰(200)은 메카닉 씰(100)과 접촉하여 기밀을 유지할 수 있으며, 구체적으로, 씰(200)은 메카닉 씰(100)의 제4 씰링 부재(120)와 접촉하여 기밀을 유지할 수 있다.

씰(200)은 고열 및 고압에 견딜 수 있는 세라믹을 포함할 수 있으며, 씰(200)의 반경 방향(r)에 따른 단면의 형상은 L자 형상일 수 있다. 또한, 제3 씰링 부재(210)는 NBR(Nitrile-Butadiene Rubber, 니트릴부타디엔 러버)을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 따른 상기 허브 씰 테스트 장치는 허브 씰이 구비된 워터젯을 선박에 장착하기 전에 상기 허브 씰의 기밀 성능을 효과적으로 테스트할 수 있다.

구체적으로, 밸브(330) 및 공기압 주입홀(320)을 통하여 3 bar 내지 7 bar 범위 이내에 있는 압력의 크기를 갖는 공기를 베이스 몸체(300)의 측면(304), 메카닉 씰(100), 씰(200) 및 커버(40)에 둘러싸이는 내부 공간(500)으로 주입할 수 있다.

이에 따라, 메카닉 씰(100) 및 씰(200) 사이의 기밀 성능을 테스트할 수 있으며, 특히, 고압의 환경에서도 상기 허브 씰이 기밀 성능이 유지되는 지를 확인할 수 있다.

이에 따라, 상기 허브 씰의 기밀이 유지되지 않는 경우에 발생하는 문제들, 예를 들어, 도 2를 다시 참조하면, 베어링 하우징(700)에 수용된 윤활유가 외부로 누유되거나 외부 유체가 베어링 하우징(700) 내로 유입되는 문제들을 예방할 수 있다.

또한, 상기 허브 씰의 기밀이 유지되지 않음으로 인해, 선박을 재상가하여 상기 허브 씰을 교체하기 위한 비용을 절감할 수 있으며, 선박 이용률을 향상시킬 수 있다.

이하에서는, 허브 씰 테스트 장치를 이용하는 허브 씰 테스트 방법에 대해 주로 설명하고자 한다.

도 8은 예시적인 실시예들에 따른 허브 씰 테스트 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 9는 도 8의 허브 씰 테스트 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 6 및 도 8을 참조하면, 허브 씰 테스트 장치를 제공할 수 있다(S100). 예를 들어, 상기 허브 씰 테스트 장치는 도 4 내지 도 7을 참조로 설명한 허브 씰 테스트 장치일 수 있으며, 상세한 설명은 생략된다.

이어서, 도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 허브 씰 테스트 장치를 유체(L)가 담긴 수조(600)에 담굴 수 있다(S110). 예를 들어, 유체(L)는 해수 또는 담수일 수 있다. 또한, 상기 허브 씰 테스트 장치의 밸브(330)에 공기압 주입 호스(350)를 연결할 수 있다.

이어서, 공기압 주입홀(320) 및 밸브(330)를 통하여 공기를 주입할 수 있다(S120). 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 주입되는 공기의 압력의 크기는 3 bar 내지 7 bar 범위 이내에 있을 수 있다. 바람직하게는, 상기 주입되는 공기의 압력의 크기는 약 5.5 bar일 수 있다.

도 2를 다시 참조하면, 베어링 하우징(700) 내에 수용되는 윤활유의 압력이 선박의 운용에 따라 3 bar 내지 7 bar 범위 이내로 형성되기 때문에 상기 주입되는 공기의 압력의 크기는 이에 대응되는 것이 바람직하다.

통상적인 경우에, 베어링 하우징(700) 내에 수용되는 상기 윤활유의 압력은 약 5.5 bar로 형성되기 때문에, 상기 허브 씰 테스트 장치에 주입되는 상기 공기의 압력의 크기는 약 5.5 bar인 것이 바람직할 수 있다.

도 6을 다시 참조하면, 공기압 주입홀(320) 및 밸브(330)를 통하여 상기 공기를 주입하는 것은, 베이스 몸체(300)의 측면(304), 메카닉 씰(100), 씰(200) 및 커버(400)에 의해 둘러싸이는 내부 공간(500)에 상기 공기를 주입하는 것일 수 있다.

이어서, 도 8 및 도 9를 다시 참조하면, 메카닉 씰(100) 및 씰(200) 사이로 기포가 발생되는지 여부를 통해, 메카닉 씰(100) 및 씰(200) 사이의 기밀 성능을 테스트할 수 있다(S130).

메카닉 씰(100)은 씰(200)과 접촉하고 제1 씰링 부재(110)와 축 방향(Z)을 따라 이격 배치되는 제4 씰링 부재(120)를 더 포함하며, 메카닉 씰(100) 및 씰(200) 사이의 기밀 성능을 테스트하는 것은 제4 씰링 부재(120) 및 제4 씰링 부재(120)와 접촉하는 씰(200) 사이의 기밀 성능을 테스트 하는 것일 수 있다

구체적으로, 베이스 몸체(300)의 측면(304) 및 메카닉 씰(100) 사이는 제1 씰링 부재(110)에 의해 기밀되며, 메카닉 씰(100)과 씰(200) 사이는 제4 씰링 부재(120)에 의해 기밀될 수 있다.

또한, 씰(200)과 커버(400) 사이는 제3 씰링 부재(210)에 의해 기밀될 수 있으며, 커버(400)와 베이스 몸체(300)의 측면(304) 사이는 제2 씰링 부재(410)에 의해 기밀될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 워터젯 10: 임펠러 하우징
20: 임펠러 30: 커플링 유닛
32: 워터젯 회전축 40: 디퓨저
50: 허브 유닛 60: 허브 씰
100: 메카닉 씰 110: 제1 씰링 부재
120: 제4 씰링 부재 200: 씰
210: 제3 씰링 부재 300: 베이스 몸체
302: 상면 304: 측면
310: 돌출부 320: 공기압 주입홀
330: 밸브 350: 공기압 주입 호스
400: 커버 402: 커버 몸체
404: 커버 홀 410: 제2 씰링 부재
420: 덮개부 500: 내부 공간
600: 수조 L: 유체

Claims (10)

1. 축 방향으로 연장되며 원통 형상을 갖는 베이스 몸체;
   상기 베이스 몸체의 외주면을 따라 상기 베이스 몸체로부터 반경 방향으로 연장되는 돌출부;
   상기 돌출부에 안착되며, 상기 돌출부에 접촉하여 기밀을 유지하는 제1 씰링 부재를 포함하며 원주 방향으로 연장되는 메카닉 씰;
   상기 베이스 몸체의 상면으로부터 상기 베이스 몸체를 관통하여 상기 베이스 몸체의 측면으로 공기를 주입하기 위한 공기압 주입홀;
   상기 베이스 몸체의 상면의 일부 및 상기 공기압 주입홀의 일부를 노출시키며 상기 베이스 몸체와 결합되고, 상기 베이스 몸체 사이의 기밀을 유지하기 위한 제2 씰링 부재를 포함하며, 상기 원주 방향을 따라 연장되는 커버; 및
   상기 커버의 내벽에 안착되며 상기 원주 방향을 따라 연장되고, 상기 커버 사이의 기밀을 유지하기 위한 제3 씰링 부재를 포함하고, 상기 메카닉 씰과 접촉하여 기밀을 유지하는 씰을 포함하고,
   상기 커버는,
   상기 원주 방향을 따라 연장되며 상기 베이스 몸체의 상기 측면과 접촉하며 상기 제2 씰링 부재에 의해 상기 베이스 몸체 사이에 기밀이 유지되는 커버 몸체;
   상기 공기압 주입홀을 외부로 노출시키는 커버 홀;
   상기 커버 홀 방향으로 연장되며 상기 베이스 몸체의 상기 상면과 접촉하여 결합되는 덮개부; 및
   상기 커버 몸체로부터 상기 축 방향의 반대 방향으로 연장되며 상기 씰이 안착되는 안착부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 허브 씰 테스트 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 메카닉 씰은,
   상기 씰과 접촉하며 상기 제1 씰링 부재와 상기 축 방향을 따라 이격 배치되는 제4 씰링 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 허브 씰 테스트 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 씰 및 상기 제4 씰링 부재는,
   고열 및 고압에 견딜 수 있는 세라믹을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 허브 씰 테스트 장치.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서, 상기 커버 홀을 통하여 외부로 노출되는 상기 공기압 주입홀에 연결되며 상기 주입되는 공기의 압력을 조절하는 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 허브 씰 테스트 장치.
6. 축 방향으로 연장되며 원통 형상을 갖는 베이스 몸체, 상기 베이스 몸체의 외주면을 따라 상기 베이스 몸체로부터 반경 방향으로 연장되는 돌출부, 상기 돌출부에 안착되며 상기 돌출부에 접촉하여 기밀을 유지하는 제1 씰링 부재를 포함하는 메카닉 씰, 상기 베이스 몸체의 상면으로부터 상기 베이스 몸체를 관통하여 상기 베이스 몸체의 측면으로 공기를 주입하기 위한 공기압 주입홀, 상기 베이스 몸체의 상면의 일부 및 상기 공기압 주입홀의 일부를 노출시키며 상기 베이스 몸체와 결합되고 상기 베이스 몸체 사이의 기밀을 유지하기 위한 제2 씰링 부재를 포함하며 원주 방향을 따라 연장되는 커버, 및 상기 커버의 내벽에 안착되며, 상기 커버 사이의 기밀을 유지하기 위한 제3 씰링 부재를 포함하고 상기 메카닉 씰과 접촉하여 기밀을 유지하는 씰을 포함하는 허브 씰 테스트 장치를 제공하는 단계;
   상기 허브 씰 테스트 장치를 유체가 담긴 수조에 담그는 단계;
   상기 공기압 주입홀에 상기 공기를 주입하는 단계; 및
   상기 메카닉 씰 및 상기 씰 사이로 기포가 발생되는지 여부를 통해, 상기 메카닉 씰 및 상기 씰 사이의 기밀 성능을 테스트하는 단계를 포함하고,
   상기 커버는,
   상기 원주 방향을 따라 연장되며 상기 베이스 몸체의 상기 측면과 접촉하며 상기 제2 씰링 부재에 의해 상기 베이스 몸체 사이에 기밀이 유지되는 커버 몸체;
   상기 공기압 주입홀을 외부로 노출시키는 커버 홀;
   상기 커버 홀 방향으로 연장되며 상기 베이스 몸체의 상기 상면과 접촉하여 결합되는 덮개부; 및
   상기 커버 몸체로부터 상기 축 방향의 반대 방향으로 연장되며 상기 씰이 안착되는 안착부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 허브 씰 테스트 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 주입되는 공기의 압력의 크기는,
   3 bar 내지 7 bar 범위 이내에 있는 것을 특징으로 하는 허브 씰 테스트 방법.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 공기를 주입하는 단계는,
   상기 베이스 몸체의 상기 측면, 상기 메카닉 씰, 상기 씰, 및 상기 커버에 의해 둘러싸이는 내부 공간에 상기 공기를 주입하는 것을 특징으로 하는 허브 씰 테스트 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 메카닉 씰은,
   상기 씰과 접촉하며 상기 제1 씰링 부재와 상기 축 방향을 따라 이격 배치되는 제4 씰링 부재를 더 포함하고,
   상기 테스트하는 단계는,
   상기 제4 씰링 부재 및 상기 씰 사이의 기밀 성능을 테스트하는 것을 특징으로 하는 허브 씰 테스트 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 베이스 몸체의 상기 측면 및 상기 메카닉 씰 사이가 상기 제1 씰링 부재에 의해 기밀되고,
    상기 메카닉 씰과 상기 씰 사이가 상기 제4 씰링 부재에 의해 기밀되며,
    상기 씰과 상기 커버 사이가 상기 제3 씰링 부재에 의해 기밀되며,
    상기 커버와 상기 베이스 몸체의 상기 측면 사이는 제2 씰링 부재에 의해 기밀 되는 것을 특징으로 하는 허브 씰 테스트 방법.
    

Images