KR101979791B1 - 탄성체를 내장한 범용 오링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄성체를 내장한 범용 오링에 관한 것이다. 이는, 고무 또는 수지로 성형되며 자체 탄력성을 가지고 폐곡선의 형태를 취하는 오링본체와; 상기 오링본체의 내부에 수용된 상태로 오링본체의 탄성력과 합세하여 오링본체 외부로 탄성력을 출력하는 것으로서, 상기 오링본체의 내부에서 상호 평행하게 이격되는 복수의 지지링과, 상기 지지링의 사이에 구비되는 스프링을 구비한 내부탄성체를 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 탄성체를 내장한 범용 오링은, 내장된 탄성체의 탄성력과 오링본체 자체의 탄성력이 동시 작용하므로 밀폐능력이 뛰어나고, 고무의 탄력이 떨어질 수밖에 없는 저온에서도 내장 탄성체의 작용에 의해 탄성력이 유지되므로 그만큼 신뢰성이 높다. 또한, 두께 방향의 탄성 변형 가능 범위가 넓어 다양한 깊이의 홈에 범용적으로 사용할 수 있다.

Description

탄성체를 내장한 범용 오링{Universal O-ring with elastic body}

본 발명은 다양한 기계나 밀폐 탱크 등에 사용될 수 있는 오링에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 그 내부에 탄성체가 내장되고 유효 탄성변형 범위가 확장되어 다양한 간극의 시일에 효과적으로 사용될 수 있는 탄성체를 내장한 범용 오링에 관한 것이다.

예를 들어, 각종 유체가 통과하는 라인을 연결하는 연결부의 이음새나, 진공라인 등의 접합부위에서의 밀폐를 유지하기 위한 실링 수단으로서, 오링(O-Ring)이 필수적으로 사용되고 있다. 상기 오링은 고무나 실리콘 또는 테프론으로 제작된 탄성중합체로서, 링의 형태를 취하며, 상호 대향하는 부재의 사이에 개재된 상태로 부재 사이의 틈새를 차단하는 역할을 한다.

이러한 오링은, 부재의 대향면에 형성되어 있는 오링홈에 그 일부가 돌출되도록 끼워지며, 상대 부재와의 밀착시 그 재질이 갖는 탄성으로 적절히 압축된 상태로 기밀을 유지한다.

도 1 내지 도 3은 종래 일반적인 오링(15)의 사용방식을 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와 같이, 상호 면접하고 있는 시일대상부재(11,13)의 사이에 오링(15)이 끼워져 있다. 상기 오링(15)은 일측 시일대상부재(11)에 형성되어 있는 오링홈(11a) 내에 삽입된 상태로, 도면상 그 상단부가 오링홈(11a)의 상부로 돌출되며, 돌출된 부분이 시일대상부재(13)의 저면에 의해 눌려 압착되어 있다.

그런데 상기한 종래의 일반적인 오링(15)은, 그 두께의 탄성 변형 가능 정도가 한정되어 있어, 이를테면, 오링홈(11a)의 깊이에 대한 오링의 적응성(adaptability)이 좋지 못하다. 말하자면 도 1,2,3에 도시한 바와 같이, 오링홈(11a)의 깊이(a,b,c)가 각각 상이한 경우, 각 깊이에 대응하는 사이즈별 오링을 준비하여야 하는 것이다.

상기 오링홈(11a)의 깊이의 차이가 가령 1mm 정도로 크다면, 사이즈별 오링을 선택 사용하는 것이 당연하지만, 예컨대 0.1mm 내지 0.2mm정도의 미세한 차이일 경우, 개별 오링을 따로 적용해야 하는 것은 번거로운 일이다.

다시 말하면, A오링홈(11a)의 깊이가 2.5mm 이고, B오링홈(11a)의 깊이가 2.6mm 일 경우, 그 두께의 차이가 0.1mm인 두 가지의 오링홈을 따로 따로 생산하여 적용해야 하는 것은, 하나의 오링을 A오링홈과 B오링홈에 범용적으로 사용할 수 있는 것에 비해 매우 비생산적인 일이 아닐 수 없다.

한편, 상기한 종래의 오링(15)은, 열변형이나 극저온 등의 외부 요인으로 인하여 탄성력이 급격히 저하할 수 있다. 오링(15)의 탄성력이 떨어짐에 따라 밀폐능력이 저하하게 됨은 물론이다. 이러한 문제가 발생하면 밀착부분을 해체한 후 오링을 번번히 교체할 수밖에 없다.

국내 등록특허공보 제10-1380163호 (탄성 오링) 국내 등록실용신안공보 제20-0309424호 (파이프 이음쇠용 코일 타입 오링) 국내 공개특허공보 제10-2007-0106257호 (오링 및 이를 이용한 씰링장치)

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 밀폐능력이 뛰어나고 고무의 탄력이 떨어질 수밖에 없는 저온에서도 탄성력이 유지되므로 그만큼 신뢰성이 높으며, 두께 방향의 탄성 변형 가능 범위가 넓어 다양한 깊이의 홈에 범용적으로 사용할 수 있는 탄성체를 내장한 범용 오링을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탄성체를 내장한 범용 오링은, 고무 또는 수지로 성형되며 자체 탄력성을 가지고 폐곡선의 형태를 취하는 오링본체와; 상기 오링본체의 내부에 수용된 상태로 오링본체의 탄성력과 합세하여 오링본체 외부로 탄성력을 출력하는 것으로서, 상기 오링본체의 내부에서 상호 평행하게 이격되는 복수의 지지링과, 상기 지지링의 사이에 구비되는 스프링을 구비한 내부탄성체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지링은; 두 개가 오링본체 내부에서 상하로 이격 배치되고, 상기 스프링은; 상기 지지링의 사이에 개재된 상태로 지지링의 간격을 탄력적으로 유지하는 코일스프링인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지링은; 두 개가 오링본체 내부에서 상하로 이격 배치되고, 상기 스프링은; 그 양단부가 상하 지지링에 각각 연결되어 지지링의 간격을 탄력적으로 유지시키는 판스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 상하 두 개의 지지링 중, 상부 지지링의 폭방향 양단부는 하부로 절곡되고, 하부 지지링의 폭방향 양단부는 상부로 절곡된 상태로 상부 지지링과 접하여, 상하 지지링이 서로에 대해 지지되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탄성체를 내장한 범용 오링은, 고무 또는 수지로 성형되며 자체 탄력성을 가지고 폐곡선의 형태를 취하는 오링본체와; 일정폭 및 두께를 갖는 탄성부재를 나선형으로 감아 형성한 것으로서, 상기 오링본체의 원주방향 곡률과 동일한 곡률을 가지며, 상기 오링본체의 내부에 수용된 상태로 오링본체 외부로 탄성력을 출력하는 플랫코일스프링을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 탄성체를 내장한 범용 오링은, 내장된 탄성체의 탄성력과 오링본체 자체의 탄성력이 동시 작용하므로 밀폐능력이 뛰어나고, 고무의 탄력이 떨어질 수밖에 없는 저온에서도 내장 탄성체의 작용에 의해 탄성력이 유지되므로 그만큼 신뢰성이 높다.

또한, 두께 방향의 탄성 변형 가능 범위가 넓어 다양한 깊이의 홈에 범용적으로 사용할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 종래 일반적인 오링의 사용방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성체를 내장한 범용 오링의 구성을 설명하기 위한 일부 절제 사시도이다.
도 5 내지 도 7은 상기 도 4에 도시한 범용 오링의 사용 방식을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성체를 내장한 범용 오링의 다른 예를 도시한 일부 절제 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성체를 내장한 범용 오링의 또 다른 예를 나타내 보인 반단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성체를 내장한 범용 오링의 또 다른 구현 예를 설명하기 위한 일부 절제 사시도이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성체를 내장한 범용 오링(21)의 구성을 설명하기 위한 일부 절제 사시도이다.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 탄성체를 내장한 범용 오링(21)은, 고무나 수지로 이루어진 오링본체(23)와, 오링본체(23)의 내부에 수용되는 내부탄성체(25)의 기본 구조를 갖는다.

상기 오링본체(23)는 일반적인 공업용 오링(O ring)과 동일한 재질을 가지며 그 사이즈나 칼라 또는 단면의 모양은 다양하게 변경될 수 있다. 상기 단면이라 함은, 폐곡선을 이루는 오링본체(23)를 절단했을 때 나타나는 절단면을 의미한다. 또한 후술할, 길이방향이란 오링본체(23)의 원주방향을 의미한다.

여하튼, 상기 오링본체(23)는 탄력 고무나 수지로 제작되므로 자체 탄력성을 가지고 폐곡선의 형태를 취한다.

상기 내부탄성체(25)는 오링본체(23)의 제작시 인서트사출 공법을 통해 오링본체(23) 내에 밀폐 수용된다. 사출금형의 내부에 내부탄성체(25)를 미리 세팅한 상태로 고무나 수지를 압입하는 것이다.

상기 내부탄성체(25)는 오링본체(23)의 내부에 수용된 상태로 오링본체(23) 외부로 탄성력을 전달하는 역할을 한다. 오링본체(23) 자체의 탄성력과 탄성체(25)의 탄성력이 합쳐져 외부로 전달되는 것이다. 따라서 도 5에 도시한 바와 같이, 범용 오링(21)을 두께방향으로 화살표 F방향으로 가압할 때, 오링본체(23)와 내부탄성체(25)는 동시에 탄성 변형하며 압착된다.

상기 두께방향이라 함은, 범용 오링(21)을 가령 수평면에 올려놓았을 때의 수평면에 대한 직각방향을 의미한다. 아울러 범용 오링(21)의 상단부를 포함하는 가상의 평면과 상기 수평면과의 간격이 범용 오링(21)의 두께에 해당한다.

상기 내부탄성체(25)는, 오링본체(23)의 내부에 상하로 평행하게 이격되는 한 쌍의 지지링(25a)과, 상기 지지링(25a)의 사이에 구비되는 다수의 코일스프링(25b)으로 구성된다.

상기 지지링(25a)은, 오링본체(23)의 길이방향으로 연장되며 일정폭 및 두께를 갖는 링형 부재로서, 금속이나 엔지니어링 플라스틱으로 제작할 수 있다. 상기 지지링(25a)에 있어서 중요한 것은 굽힘성이 없는 것이다. 즉 국부적인 하중에 의해 구부러지지 않아야 하는 것이다.

상기 물성을 만족할 수 있는 한도 내에서 지지링(25a)의 단면 형상도 필요에 따라 달라질 수 있다. 가령 부분 원호의 형태를 취할 수도 있다.

상기 한 쌍의 지지링(25a)은 오링본체(23)의 내부에서 수직방향 상하로 배치되며 평행한 간격을 유지하고 그 사이에 다수의 코일스프링(25b)을 갖는다.

상기 코일스프링(25b)은 압축코일스프링으로서 지지링(25a)의 길이방향을 따라 등간격을 이루며, 지지링(25a)이 항상 일정 간격을 유지하도록 탄력 지지한다. 상기 범용 오링(21)에 두께 방향의 하중을 가하면 코일스프링(25b)이 압축되며 지지링(25a)의 간격이 좁아지게 됨은 물론이다.

도 5 내지 도 7은 상기 도 4에 도시한 범용 오링(21)의 사용 방식을 설명하기 위한 단면도이다. 특히 도 5 내지 도 7에 도시한 시일대상부재(11,13)의 사이즈는, 도 1 내지 도 3에 도시한 시일대상부재와 동일한 것이고, 도 5 내지 도 7에 도시한 범용 오링(21)은 동일한 것이다. 즉 하나의 범용 오링(21)을 세 가지 사이즈의 오링홈(11a)에 끼워 사용할 수 있는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 실시예에 따른 범용 오링(21)은, 탄성변형이 가능한 두 개의 요소, 즉 오링본체(23)와 내부탄성체(25)를 조합한 것이니 만큼, 유효 탄성 변형 범위가 넓다. 유효 탄성 변형은, 실링(sealing)능력을 유지한 상태로서의 변형을 의미한다.

도 5를 참조하면, 상기 오링홈(11a)에 삽입되어 있는 범용 오링(21)이, 오링홈(11a)의 바닥면과 상부 시일대상부재(13)의 저면에 눌려 두께방향으로 압착되어 있다.

특히 도 5에서, 깊이 a를 갖는 오링홈(11a)에 수용되어 있는 범용 오링(21)의 단면은 두께방향으로 길쭉한 타원의 형태를 취한다. 이와 같이 범용오링(21)의 단면이 타원의 형태를 취하도록 제작하는 이유는 보다 넓은 범용성을 가지기 위한 것이다.

도 5에서 시일대상부재(11,13)를 분리하면, 상기 범용 오링(21)에 가해지던 압축력에 없어지고, 범용 오링(21)의 단면은 두께방향으로 조금 더 길쭉한 타원의 형태가 될 것이다. 외력이 가해지지 않은 상태에서의 범용 오링(21)의 단면 형상을 타원형으로 유지하는 것은 코일스프링(25b)의 규격 조절을 통해 얼마든지 가능한 일이다. 가령 코일스프링(25b)의 크기를 큰 것을 사용하거나 탄성계수가 큰 스프링을 적용하는 것이다.

도 6을 참조하면, 깊이 b를 갖는 오링홈(11a)에, 도 5에 사용되던 범용 오링(21)이 끼워져 있음을 알 수 있다. 상기 깊이 b는 깊이 a보다 작고, 도 7의 깊이 c보다 깊다.

도 6에 도시한 바와 같이, 상기 범용 오링(21)이 도 5에 비해 두께방향으로 더욱 압착되어 있다. 상기 코일스프링(25b)이 압축되고 지지링(25a)의 간격이 좁아져 있다.

도 7은 상기 범용 오링(21)이, 깊이 c를 갖는 오링홈(11a)에 끼워져 있는 모습을 나타낸 도면이다. 도시한 바와 같이 상기 코일스프링(25b)이 더욱 압축되어 있고, 지지링(25a)의 간격도 도7에 비해 좁아져 있다.

결국, 상기한 설명을 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에 따른 범용 오링(21)은 (한 사이즈를 갖는 범용 오링(21)으로) 다양한 깊이를 갖는 오링홈(11a)에 끼워져 정상적인 밀폐 성능을 발휘하는 것이다. 그만큼 본원 발명의 범용 오링(21)의 범용성이 뛰어난 것이다.

종전에는, 도 1 내지 도 3을 통해 설명한 바와 같이, 오링홈의 깊이가 다를 경우 각각의 깊이에 맞는 사이즈의 오링을 따로 따로 제작하여 적용하여야 하였었다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성체를 내장한 범용 오링(21)의 다른 예를 도시한 일부 절제 사시도이다.

이하, 상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리킨다.

도 8에 도시한 범용 오링(21)은, 상기한 코일스프링(25b) 대신 판스프링(25c)을 갖는 타입이다. 상기 판스프링(25c)은 그 양단부가 상하 지지링(25a)의 폭방향 양단부에 각각 연결된 스프링부재로서, 외측방향으로 볼록하게 만곡된 상태로 지지링(25a)에 탄성력을 제공한다. 상기 판스프링(25c)은 구부러진 형태를 취하지만 수직으로 펼쳐지려는 탄성 복원력을 가지고 있다.

상기 범용 오링(21)에 두께방향 하중이 가해져 지지링(25a)의 간격이 좁아지면, 상기 판스프링(25c)이 구부러지게 된다. 판스프링(25c)이 구부러지더라도, 판스프링(25c)은 펼쳐지려는 성질을 가지므로, 상하 지지링(25a)은 항상 멀어지는 방향으로 탄성 편향된 상태를 유지함은 물론이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성체를 내장한 범용 오링(21)의 또 다른 예를 나타내 보인 반단면도이다.

도 9에 도시한 내부탄성체(25)는, 상부케이싱(25f)과 하부케이싱(25g)과 코일스프링(25b)을 구비한다. 상기 상부케이싱(25f)는 오링본체(23)의 길이방향으로 연장되며 하부로 개방된 링형부재로서, 상기 코일스프링(25b)의 상단부에 접한다.

또한 하부케이싱(25g)은 상기 상부케이싱(25f)과 나란하게 연장된 링형 부재로서, 상기 코일스프링(25b)의 하단부를 지지한다. 상기 하부케이싱(25g)의 양단부는 상부케이싱(25f)의 양단부와 겹쳐진 상태로, 상부케이싱(25f)과의 사이에 스프링공간(25k)을 갖는다.

상기 코일스프링(25b)은 스프링공간(25k)의 내부에 끼워진 상태로 상부케이싱(25f)과 하부케이싱(25g)을 탄력적으로 지지한다. 이러한 구성을 갖는 내부탄성체(25)의 작동은 도 4를 통해 설명한 바와 같다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성체를 내장한 범용 오링(21)의 또 다른 구현 예를 설명하기 위한 일부 절제 사시도이다.

도면을 참조하면, 상기 오링본체(23)의 내부에, 내부탄성체(25)로서, 아예 하나의 스프링이 내장될 수도 있다. 상기 스프링은 플랫코일스프링(27)이다. 상기 플랫코일스프링(27)은, 일정폭 및 두께를 갖는 탄성부재를 나선형으로 감아 형성한 것으로서, 오링본체(23) 내부에 수용된 상태로, 오링본체(23)의 두께 방향으로 탄성력을 출력한다. 이러한 구성을 갖는 도 10의 범용 오링(21)도 위에 언급한 다른 구조의 범용 오링(21)과 마찬가지의 특징을 가지며 동일한 성능을 발휘한다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

11:시일대상부재 11a:오링홈 13:시일대상부재
15:오링 21:범용 오링 23:오링본체
25:내부탄성체 25a:지지링 25b:코일스프링
25c:판스프링 25f:상부케이싱 25g:하부케이싱
25k:스프링공간 27:플랫코일스프링

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 고무 또는 수지로 성형되며 자체 탄력성을 가지고 폐곡선의 형태를 취하는 오링본체와;
   상기 오링본체의 내부에 수용된 상태로 오링본체의 탄성력과 합세하여 오링본체 외부로 탄성력을 출력하는 것으로서, 상기 오링본체의 내부에서 상호 평행하게 이격되는 복수의 지지링과, 상기 지지링의 사이에 구비되는 스프링을 구비한 내부탄성체를 포함하여 구성되는 탄성체를 내장하고,
   상기 지지링은;
   두 개가 오링본체 내부에서 상하로 이격 배치되고,
   상기 스프링은;
   상기 지지링의 사이에 개재된 상태로 지지링의 간격을 탄력적으로 유지하는 코일스프링이며, 상기 상하 두 개의 지지링 중, 상부 지지링의 폭방향 양단부는 하부로 절곡되고, 하부 지지링의 폭방향 양단부는 상부로 절곡된 상태로 상부 지지링과 접하여, 상하 지지링이 서로에 대해 지지되도록 구성된 것을 특징으로 하는 탄성체를 내장한 범용 오링.
5. 고무 또는 수지로 성형되며 자체 탄력성을 가지고 폐곡선의 형태를 취하는 오링본체와;
   일정폭 및 두께를 갖는 탄성부재를 나선형으로 감아 형성한 것으로서, 상기 오링본체의 원주방향 곡률과 동일한 곡률을 가지며, 상기 오링본체의 내부에 수용된 상태로 오링본체 외부로 탄성력을 출력하는 플랫코일스프링을 포함하여 구성되는 탄성체를 내장한 범용 오링.

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