KR102110756B1 - 회전축 하우징 및 시일 - Google Patents

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안드레아스 고롤
마리오 보스코브스키
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생-고뱅 퍼포먼스 플라스틱스 코포레이션
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Abstract

회전축 시일 하우징은 중앙축 및 내면을 형성하는 개구를 가지고, 개구 중앙축에 동심이고 중앙축으로부터 내부로 외향 연장되는 공동을 형성하는 몸체 및 내면을 넘어 거리만큼 중앙축을 향하여 내향 연장되고, 공동에 인접한 제1 표면 및 제1 표면 반대측의 제2 표면을 가지는 플랜지를 포함하고, 공동은 밀봉 요소를 유지하고, 제1 표면은 대략 미끈하다.

Description

회전축 하우징 및 시일{ROTARY SHAFT HOUSING AND SEAL}
본 발명은 회전축 시일 하우징 및 회전축 시일, 더욱 상세하게는, 압착된 플랜지를 가지는 회전축 시일에 관한 것이다.
회전, 또는 왕복 기계는 축을 구동하는 봉입된 내부 기구를 포함한다. 일부 경우들에서, 축은 일단 또는 양단에서 기계의 하우징을 관통한다. 이러한 경우들에서, 때로 립 시일로 칭하는, 회전축 시일은 출구점 근처에 배치되어 윤활유, 예컨대 오일 또는 그리스를 하우징 내에 유지하고 오염물, 예컨대 습기 및 먼지 침입을 방지한다. 회전축 시일은 하우징에 대하여 시일을 제공하는 외경, 및 축에 대하여 시일을 제공하는 밀봉 립을 가진다. 밀봉 립은 축에 과도한 마찰 또는 마모 없이 충분한 밀봉 특성을 제공하는 방사방향 하중을 인가하여야 한다.
밀봉 특성이 개선된 회전축 시일에 대한 필요성이 여전히 존재한다.
실시태양들은 실시예로서 설명되고 첨부 도면에 제한되지 않는다.
도 1은 실시태양에 의한 회전축 시일 하우징의 측단면도이다.
도 2는 실시태양에 의한 또 다른 회전축 시일 하우징의 단면도이다.
도 3은 실시태양에 의한 도 4의 라인 3-3을 따라 취한 미완성 (unfinished) 회전축 시일의 단면도이다.
도 4는 실시태양에 의한 미완성 회전축 시일의 평면도이다.
도 5는 실시태양에 의한 회전축 시일의 단면도이다.
당업자들은 도면들에서 요소들이 단순하고 간결하게 도시되며 반드시 척도에 따라 도시된 것이 아니라는 것을 이해할 것이다. 예를들면 도면들에서 일부 요소들의 치수는 본 발명 실시태양들에 대한 이해를 돕기 위하여 다른 요소들보다 과장될 수 있다.
하기 상세한 설명은 도면들과 함께 본원의 교시의 이해를 위하여 제공된다. 하기 논의는 본 발명의 특정 구현예들 및 실시태양들에 집중될 것이다. 이러한 논의는 본 교시를 설명하기 위한 것이고 본 발명의 범위 또는 적용 가능성을 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 그러나, 다른 실시태양들이 본원에 개시된 교시들을 바탕으로 적용될 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "구성한다(comprises)", "구성하는(comprising)", "포함한다(includes)", "포함하는(including)", "가진다(has)", 가지는(having)" 또는 이들의 임의의 다른 변형은 비배타적인 포함을 커버하기 위한 것이다. 예를들면, 특징부들의 목록을 포함하는 방법, 물품, 또는 장치는 반드시 이러한 특징부들에만 한정될 필요는 없으며 명시적으로 열거되지 않거나 이와 같은 방법, 물품, 또는 장치에 고유한 다른 특징부들을 포함할 수 있다. 게다가, 명시적으로 반대로 기술되지 않는다면, "또는"은 포괄적인 의미의 "또는"을 가리키며 배타적인 의미의 "또는"을 가리키지 않는다. 예를들면, 조건 A 또는 B는 다음 중의 어느 하나에 의해 만족된다: A가 참이고 (또는 존재하고) B는 거짓이며 (또는 존재하지 않으며), A가 거짓이고 (또는 존재하지 않고) B는 참이며 (또는 존재하며), A와 B 모두가 참 (또는 존재한다)이다.
또한, "하나의 (a)" 또는 "하나의 (an)"은 여기에서 설명되는 요소들과 구성요소들을 설명하는데 사용된다. 이는 단지 편의성을 위해 그리고 본 발명의 범위의 일반적인 의미를 부여하기 위해 행해진다. 이 설명은 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 읽혀져야 하며, 다르게 의미한다는 것이 명백하지 않다면 단수는 또한 복수를 포함한다. 예를들면, 단일 사항이 본원에 기재되면, 하나 이상의 사항이 단일 사항을 대신하여 적용될 수 있다. 유사하게, 하나 이상의 사항이 본원에서 기재되면, 단일 사항이 하나 이상의 사항을 대신할 수 있는 것이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 “실질적으로”란 전체 상태에서 기재되는 값의 약 5% 이하, 예컨대 전체 상태에서 기재되는 값의 약 4% 이하, 또는 전체 상태에서 기재되는 값의 약 2% 이하를 의미한다. 예를들면, 어구 “실질적으로 결여”란 특징이 적어도 약 95% 결여, 예컨대 적어도 약 96% 결여, 또는 적어도 98% 결여인 것을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 모든 표준은 유효 기일의 시간으로서 인정되는 표준으로 해석된다. 달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 재료, 방법 및 실시예들은 예시적인 것일 뿐이고 제한적이지 않다. 본원에 기재되지 않는 한, 특정 재료 및 공정과 관련된 많은 상세 사항들은 통상적이고 참고 서적들 및 밀봉 분야의 기타 자료들에서 발견될 수 있다.
본원에 기재된 하나 이상의 실시태양들에 의한 회전축 시일 하우징은 일반적으로 중앙축을 형성하는 개구를 가지는 몸체 및 몸체로부터 중앙축으로 연장되는 플랜지를 포함한다.
본원에 기재된 하나 이상의 실시태양들에 의한 회전축 시일은 일반적으로 하우징을 포함하고 하우징은 중앙축을 형성하는 개구를 가지는 몸체 및 몸체로부터 중앙축으로 연장되는 플랜지를 포함한다. 회전축 시일은 하우징 및 플랜지 사이에 고정되는 밀봉 요소를 더욱 포함한다. 이러한 측면에서, 밀봉 요소는 하우징의 공동 내부에 압착된다.
플랜지는 공동에 인접한 제1 표면, 제1 표면 반대측의 제2 표면, 및 제1 및 제2 표면들 사이에서 연장되는 제3 표면을 포함한다. 특정 실시태양들에서, 제1 표면은 일반적으로 미끈하고 (smooth) 제3 표면은 중앙축을 향하여 몸체 내면을 넘어 거리만큼 연장된다. 더욱 특정한 실시태양들에서, 제2 표면은 일반적으로 미끈하다. 작동에 있어서, 회전축 시일은 축 및 보어 사이에 설치되어, 이들 사이에 시일을 형성한다.
먼저 도 1 및 2를 참고하면, 본원에 기재된 실시태양들에 의한 하우징 (100)은 일반적으로 몸체 (102) 및 몸체 (102)에서 연장되는 플랜지 (110)를 포함한다. 몸체는 중앙축 (106) 및 중앙축 (106)에 동심인 공동 (108)을 형성하는 개구 (104)를 가진다. 플랜지 (110)는 몸체 (102)에서 중앙축 (106)을 향하여 방사방향으로 내향 연장된다.
도 1을 참고하면, 특정 실시태양들에서, 개구 (104)는 몸체 (102)의 내면 (118)을 더욱 형성한다. 내면 (118)은 중앙축 (106)과 대략 평행 방향으로 연장된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 어구 “대략 평행” 및 “실질적으로 평행”는 상호 교환적으로 사용되고 두 축들 또는 평면들 사이에서 각도 옵셋이 약 0.5°이하 또는 약 0.25°이하와 같은 약 1°이하를 의미한다.
플랜지 (110)는 표면 (112), 표면 (112)과 반대측의 표면 (114), 및 표면들 (112, 114) 사이에서 연장되는 표면 (116)을 포함한다. 플랜지 (110)의 표면 (112)은 공동(108)에 인접하여, 표면 (112)은 공동 (108)의 축방향 단부와 동일 평면이다. 이러한 방식으로, 표면 (112)은 공동 (108)의 결합 벽으로 기능할 수 있다.
본원에서 고려되는 바와 같이, 표면 (112)은 대략 미끈하고, 예를들면, 돌기, 노치, 홈, 채널, 톱니, 범프, 또는 임의의 이들 조합이 없다. 본원을 독해한 후 당업자는 예컨대 회전축 시일 하우징 (100)의 통상 제조 과정에서 초래되는 표면 거칠기가 본원에서 사용되는 바와 같이 "대략 미끈하게" 구성되는 것을 이해할 것이다. 본원에서 사용되는 바와 같이 용어 "미끈하다"는 예를들면, 연마, 연삭, 등 일반적으로 표면 마무리가 개선된 것을 의미한다. 미끈하거나 또는 대략 미끈한 표면 (112)으로 인하여 이하 상세하게 설명되는 바와 같이 회전축 시일 하우징 (100)이 밀봉 요소를 파고들거나, 구멍을 내거나 달리 상처를 내는 경향이 줄어들어 회전축 시일 (1)의 작동 기대 수명이 길어진다.
또한 본원에서 고려되는 바와 같이, 표면 (114, 116)은 대략 미끈하고, 예를들면, 표면 (114, 116)은 회전축 시일 하우징 (100)의 통상 제작에서 초래되는 것들을 제외하고 돌기, 노치, 홈, 채널, 톱니, 범프, 또는 임의의 이들 조합이 없다. 추가 실시태양들에서, 표면 (114, 116)은 미끈하다.
특정 실시태양에서, 플랜지 (110)의 표면 (112, 114)은 실질적으로 평행하다. 대안으로, 표면 (112, 114)은 상대각만큼 서로 옵셋을 이룬다. 표면 (116)은 표면 (112) 또는 표면 (114)에 수직 연장된다. 이러한 측면에서, 표면 (116)은 중앙축 (106)과 대략 평행하게 연장된다. 표면 (116)은 중앙축 (106)과 평행하지 않게 배열될 수 있지만, 당업자는 이러한 배열로 예각의 에지가 만들어지고 장기적인 작업 과정에서 밀봉 부재를 손상시킬 수 있다는 것을 이해할 것이다.
특정 실시태양들에서, 표면 (116)은 하우징 (100)의 가장 안쪽 표면을 형성한다. 이러한 방식으로, 하우징 (100)은 제3 표면 (116)을 따라 직경 방향으로 반대 지점들 사이에서 측정될 때 최소 방사방향 직경, DHMIN을 가진다. 몸체 (102)의 내면 (118)은 DHMIN 보다 중앙축 (106)에 수직 방향에서 측정될 때 거리 DF1만큼 큰 직경을 가진다.
특정 실시태양들에서, DHMIN 에 대한 내면 (118) 직경의 비율은 적어도 약 1.1:1.0, 예컨대 적어도 약 1.2:1.0, 적어도 약 1.3:1.0, 또는 적어도 약 1.4:1.0이다. 또한, DHMIN 에 대한 내면 (118) 직경의 비율은 약 3.0:1.0보다 크지 않고, 예컨대 약 2.5:1 이하, 또는 약 2.0:1.0 이하이다. DHMIN 에 대한 내면 (118) 직경의 비율은 또한 상기 임의의 값들을 포함한 범위, 예를들면, 약 1.2:1.0 내지 약 1.3:1.0이다.
이제 도 2를 참고하면, 특정 실시태양들에서, 개구 (104)는 중앙축 (106)에 평행하지 않은 방향으로 연장되는 몸체 (102)의 내면 (120)을 더욱 형성한다. 이러한 측면에서, 내면 (120)은 중앙축 (106)에 대하여 측정될 때 상대각, β로 배치되고, β는 적어도 약 1°, 예컨대 적어도 약 5°, 적어도 약 15°, 적어도 약 25°, 또는 적어도 약 45°이다. 또한, β는 약 80° 이하, 예컨대 약 75° 이하, 약 70° 이하, 약 65° 이하, 약 60° 이하, 약 55° 이하, 또는 약 50° 이하이다. β는 또한 상기 임의의 값들을 포함한 범위, 예를들면, 약 20° 내지 약 30°일 수 있다.
더욱 특정한 실시태양에서, β 범위는 약 20° 내지 약 25°이다. 본 범위에서, 내면 (120)은 최소 직경, DISMIN, 및 최대 직경, DISMAX를 가지고, DISMAX:DISMIN 비율은 적어도 약 1.1:1.0, 예컨대 적어도 약 1.15:1.0, 또는 적어도 약 1.2:1.0이다. 또한, DISMAX:DISMIN 비율은 약 3.0:1.0 이하, 예컨대 약 2.0:1.0 이하, 또는 약 1.5:1.0 이하이다. 추가 실시태양들에서, DISMAX:DISMIN 비율은 상기 임의의 값들을 포함한 범위, 예를들면, 약 1.15:1.0 내지 약 1.20:1.0이다. 상기 범위 내의 비율을 가지면 회전축 시일 하우징 (100)은 내부에 배치되는 내부 구성요소가 굽혀질 수 있는 더욱 큰 개구를 허용함으로써 내부 구성요소의 축방향 정렬 불량을 조정할 수 있고, 동시에 회전축 시일 (1)의 작업 기대 수명을 유지할 수 있는 충분한 구조적 보전성을 제공한다.
본원에서 고려되고, 도 2에 도시된 바와 같이, 단면 관찰될 때, 몸체 (102)의 내면 (120)은 직선을 따라 놓인다. 이러한 측면에서, 내면 (120)은 대략 절두 원추 형상을가진다. 대안의 실시태양에서 (미도시), 단면 관찰될 때, 내면 (120)은 만곡선을 따라 놓이고 볼록 또는 오목 형상을 가진다. 또 다른 실시태양에서 (미도시), 단면 관찰될 때, 내면 (120)은 계단식, 또는 톱니 형상을 가진다. 회전축 시일 (1)의 밀봉 성능을 변경시키지 않고 내면 (120)은 임의의 개수 또는 형상의 조합을 가질 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 하우징 (100)은 인접 부품들로 제작되는 일체식이다. 특정 실시태양들에서, 하우징 (100)은 일반적으로 구리-아연 합금을 포함한다. 더욱 특정한 실시태양들에서, 하우징 (100)은 납을 더욱 포함한다.
소정의 실시태양들에서, 하우징 (100)은 브리넬 경도 (HB) 범위가 약 70 내지 약 150, 예컨대 약 75 내지 약 145, 약 80 내지 약 140, 약 85 내지 약 135, 약 90 내지 약 130, 약 95 내지 약 125, 약 100 내지 약 120, 또는 약 105 내지 약 115인 재료를 포함한다.
특정 실시태양들에서, 하우징 (100)은 인장강도가 적어도 약 350 MPa, 예컨대 적어도 약 360 MPa, 적어도 약 370 MPa, 적어도 약 380 MPa, 적어도 약 390 MPa, 적어도 약 400 MPa, 또는 적어도 약 410 MPa 인 재료를 포함한다. 또한, 하우징 (100)은 인장강도가 약 480 MPa 이하, 예컨대 약 470 MPa 이하, 약 460 MPa 이하, 약 450 MPa 이하, 약 440 MPa 이하, 약 430 MPa 이하, 약 420 MPa 이하, 또는 약 410 MPa 이하인 재료를 포함한다. 또한 회전축 시일 하우징의 인장강도는 상기 임의의 값들을 포함한 범위, 예를들면, 약 375 MPa 내지 약 410 MPa일 수 있다.
추가 실시태양들에서, 하우징 (100)은 탄성계수가 약 80 GPa 이상, 예컨대 약 90 GPa 이상, 약 100 GPa 이상, 약 110 GPa 이상, 약 120 GPa 이상, 또는 약 130 GPa 이상인 재료를 포함한다. 또한, 하우징 (100)은 탄성계수가 약 300 GPa 이하, 예컨대 약 275 GPa 이하, 약 250 GPa 이하, 약 225 GPa 이하, 약 200 GPa 이하, 약 175 GPa 이하, 또는 약 150 GPa 이하인 재료를 포함한다. 또한 하우징 (100)은 탄성계수가 상기 임의의 값들을 포함한 범위, 예를들면, 약 125 GPa 내지 약 150 GPa인 재료를 포함한다.
상술한 바와 같은 하우징 (100)의 재료 특성은 하우징 (100)의 취성 또는 중량을 불필요하게 증가시키지 않고 회전축 시일 (1)의 작업 기대 수명을 연장시키는 충분한 구조적 보전성을 일반적으로 제공한다. 이러한 측면에서, 회전축 시일 (1)은 예를들면, 적어도 약 6 백만 사이클, 예컨대 적어도 약 7 백만 사이클, 적어도 약 10 백만 사이클, 적어도 약 15 백만 사이클, 또는 적어도 약 20 백만 사이클 누출율이 약 1% 이상 증가하지 않도록 기계적 마모가 조정된다.
회전축 시일 (1)의 작업 기대 수명을 더욱 연장하기 위하여, 하우징 (100)은 피로 및 파손을 초래할 수 있는 구조적 균열 또는 피팅이 없거나 실질적으로 부재한 것이 바람직하다.
소정 분야에서 하우징은 부식 또는 잠재적 손상 유체에 노출될 수 있다. 이러한 분야에서, 표면 코팅이 하우징에 인가되어 하우징에 대한 유체의 직접 접촉을 완화하거나 제거한다. 소정 분야에서, 하우징을 기계적 또는 화학적 공정으로 표면 처리하는 것이 필요하다. 특정 실시태양들에서, 하우징은 하나 이상의 기술, 예를들면, 레이저 용융 또는 융제, 기계적 샌드블라스트 또는 화학적 피킹 (chemical picking)로 처리된다. 추가 실시태양들에서, 하우징은 아연도금, 크롬산염 또는 인산염 처리, 또는 양극 처리될 수 있다. 본 발명에 의한 회전축 시일 (1)은 하우징 (100)에 대한 재료 선택에 제한되지 않고, 상기 설명은 단지 예시적이라는 것을 이해하여야 한다.
도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 하우징 (100)은 제1 축방향 단부 (122) 및 제1 축방향 단부 (122)와 반대측의 제2 축방향 단부 (124)를 더욱 포함한다. 제1 및 제2 축방향 단부 (122, 124)는 대략 평행하다. 또한, 제1 및 제2 축방향 단부 (122, 124)가 중앙축 (106)에 대략 수직인 평면을 따라 제1 및 제2 축방향 단부 (122, 124)가 배향된다. 방사방향으로 가장 바깥쪽 표면 (126)은 제1 및 제2 축방향 단부 (122, 124) 사이에 연장되고 길이, LH를 가진다. 특정 실시태양들에서, LH 대 방사방향으로 가장 바깥쪽 표면 (126)의 직경 DHMAX의 비율은, 적어도 약 1:5, 예컨대 적어도 약 1:4, 또는 적어도 약 1:3이다. 추가 실시태양들에서, LH:DHMAX 비율은 약 2:1 이하, 예컨대 약 1:1 이하, 또는 약 1:2 이하이다. 또한 LH:DHMAX 비율은 상기 임의의 값들을 포함한 범위, 예를들면, 약 1.0:4.5 내지 약 1.0:3.5일 수 있다.
특정 실시태양들에서, 예를들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 방사방향으로 가장 바깥쪽 표면 (126)은 몸체 (102)의 제1 축방향 단부 (122)에 경사면 (bevel, 128), 또는 몸체 (102)의 제2 축방향 단부 (124)에 경사면 (130)을 포함한다. 경사면 (128, 130)은 적어도 부분적으로, 또는 전체적으로, 몸체 (102) 주변 주위로 연장된다. 경사면 (128, 130)은 하우징 (101) 중량을 감량시키고, 안내부를 생성함으로써 하우징 (100)를 외부 구성요소 (미도시)의 보어로 더욱 쉽게 조립시키고, 하우징 (100)과 외부 구성요소의 표면과의 충격으로 인한 손상을 줄이고, 또는 또 다른 적합한 이점, 또는 임의의 이들 조합을 제공한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 회전축 시일 (1)은 상기된 하우징 (100), 및 하우징 (100)의 공동 (108) 내부에 배치되는 밀봉 요소 (200)를 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 플랜지 (110)는 밀봉 요소 (200)를 향하여 축방향으로 굽혀져 밀봉 요소 (200)를 적어도 부분적으로 하우징 (100) 내부에 고정시킨다. 이러한 측면에서, 밀봉 요소 (200)는 몸체 (102) 및 플랜지 (110)의 조합으로 공동 (108) 내부에서 압착된다.
도 3 및 5를 참고하면, 밀봉 요소 (200)는 일반적으로 관통 연장되는 개구 (204)를 가지는 몸체 (202)를 포함한다. 몸체 (202)는 환형, 또는 대략 환형일 수 있고, 공동 (108) 내부에 끼워진다. 개구 (204)는 몸체 (202) 내의 중앙에 놓여 몸체의 중앙축 (106)이 개구 (204)의 중앙축과 동축을 이룬다.
도 4에 도시된 바와 같이, 개구 (204)는 직경, DO를 형성한다. 특정 실시태양들에서, DO 는 약 0.75 DHMIN 이하, 예컨대 약 0.60 DHMIN 이하, 또는 약 0.50 DHMIN 이하이다. 추가 실시태양들에서, DO 는 약 0.05 DHMIN 이상, 예컨대 약 0.20 DHMIN 이상, 또는 약 0.40 DHMIN 이상이다. 또한, DO 는 상기 임의의 값들을 포함한 범위, 예를들면, 약 0.45 DHMIN 내지 약 0.55 DHMIN일 수 있다.
다시 도 3을 참고하면, 밀봉 요소 (200)는 공동 (108) 내부로 밀봉 요소 (200)가 압착되기 전에 측정될 때 및 하우징 (100)의 중앙축 (106)과 평행 방향으로 측정될 때 두께, TSE를 가진다. 특정 실시태양들에서, TSE 는 약 0.5 mm 이하, 예컨대 약 0.45 mm 이하, 또는 약 0.38 mm 이하이다. 또한, TSE 는 약 0.30 mm 이상, 예컨대 약 0.32 mm 이상, 약 0.35 mm 이상, 또는 약 0.37 mm 이상이다. 또한 TSE 는 상기 임의의 값들을 포함한 범위, 예를들면, 약 0.35 mm 내지 약 0.40 mm일 수 있다. 압착된 밀봉 요소를 이용하는 종래 공지 회전축 시일은 예를들면, 돌기, 노치, 홈, 채널, 톱니, 범프, 또는 임의의 이들 조합으로 초래되는 높은 표면 거칠기의 밀봉 요소 파지 표면을 가진다. 회전축 시일 제작 및 작동과정 중 밀봉 요소의 구멍 뚫림 또는 파열을 피하기 위하여 이러한 회전축 시일은 일반적으로 더욱 두꺼운 밀봉 요소를 사용하여야 한다. 그렇지 않으면, 제작 및 작동 과정에서 밀봉 요소에 가하지는 임의의 상당히 큰 방사방향 또는 축방향 힘으로 인하여 밀봉 특성 및 성능이 감소된다. 예컨대 플랜지 (110)의 표면 (112, 116)에 의한 미끈한 밀봉 요소 체결 표면은 불필요하게 밀봉 요소 (200)에 파고들거나 구멍을 내는 것을 줄이고 회전축 시일 (1)의 유효 작업 기대 수명을 개선한다.
작은 TSE (예를들면, 약 0.40 mm 이하)를 가지는 밀봉 요소 (200)의 특정 장점은 융통성이 증가하여 밀봉 부재는 더욱 소형 또는 더욱 정밀한 내부 구성요소들과 작동될 수 있다는 것이다. 이러한 측면에서, 본원 실시태양들에 의한 회전축 시일 (1)은 직경이 약 20 mm 이하, 예컨대 약 15 mm 이하, 약 10 mm 이하, 약 7 mm 이하, 또는 약 6 mm 이하인 내부 구성요소들을 수용하고 유효 밀봉을 제공할 수 있다.
밀봉 요소 (200)의 충분한 구조적 보전성을 제공하기 위하여, 특정 실시태양들에서, 밀봉 요소 (200)는 탄성계수가 약 0.01 GPa 이상, 예컨대 약 0.05 GPa 이상, 약 0.1 GPa 이상, 또는 약 0.5 GPa 이상인 재료를 포함한다. 추가 실시태양들에서, 밀봉 요소 (200)는 탄성계수가 약 5 GPa 이하, 예컨대 약 4 GPa 이하, 약 3 GPa 이하, 약 2 GPa 이하, 약 1 GPa 이하, 또는 약 0.75 GPa 이하인 재료를 포함한다. 또한, 추가 실시태양들에서, 밀봉 요소 (200)는 탄성계수가 상기 임의의 값들을 포함한 범위, 예를들면, 약 0.6 GPa 내지 약 0.8 GPa 인 재료를 포함한다.
특정 실시태양들에서, 밀봉 요소 (200)는 ASTM D790에 의거하여 측정될 때, 굴곡탄성률이 약 200 MPa 이상, 예컨대 약 250 MPa 이상, 약 300 MPa 이상, 약 350 MPa 이상, 또는 약 400 MPa 이상인 재료를 포함한다. 추가 실시태양들에서, 밀봉 요소 (200)는 굴곡탄성률이 약 2,000 MPa 이하, 예컨대 약 1,500 MPa 이하, 약 1,000 MPa 이하, 또는 약 750 MPa 이하인 재료를 포함한다. 또한, 추가 실시태양들에서, 밀봉 요소 (200)는 굴곡탄성률이 상기 임의의 값들을 포함한 범위, 예를들면, 약 700 MPa 내지 약 750 MPa 인 재료를 포함한다.
추가 실시태양들에서, 밀봉 요소 (200)는 ASTM E228에 의거하여 측정될 때, 선열팽창계수가 약 8x10-5 mm/mm°C 이상, 약 8.5x10-5 mm/mm°C 이상, 약 9x10-5 mm/mm°C 이상, 약 9.5x10-5 mm/mm°C 이상, 또는 약 10x10-5 mm/mm°C 이상인 재료를 포함한다. 추가 실시태양들에서, 밀봉 요소는, 선열팽창계수가 약 15x10-5 mm/mm°C 이하, 약 13x10-5 mm/mm°C 이하, 약 12x10-5 mm/mm°C 이하, 또는 약 11x10-5 mm/mm°C 이하인 재료를 포함한다. 또한, 추가 실시태양들에서, 밀봉 요소 (200)는 선열팽창계수가 상기 임의의 값들을 포함한 범위, 예를들면, 약 9.5x10-5 mm/mm°C 내지 약 10x10-5 mm/mm°C인 재료를 포함한다.
소정의 실시태양들에서, 밀봉 요소 (200)는 연마 강에 대하여 측정할 때 정적 마찰계수가 약 0.01 내지 약 0.20, 예컨대 약 0.02 내지 약 0.15, 또는 약 0.04 내지 약 0.10인 재료를 포함한다.
밀봉 요소 (200)는 적어도 부분적으로 중합체를 포함한다. 소정의 실시태양들에서, 밀봉 요소 (200)에서 중합체 함량은 회전축 시일 (1)의 윤활 및 마모율을 개선시키는 필러 수용만큼 감소될 수 있다. 예를들면, 중합체는 밀봉 요소 (200) 중에 약 98 wt% 이하, 예컨대 약 95 wt% 이하, 또는 약 92 wt% 이하로 존재할 수 있다. 추가 실시태양들에서, 중합체는 밀봉 요소 (200) 중에 밀봉 요소 (200)의 구조적 보전성을 유지하기에 충분한 함량으로 존재할 수 있다. 예를들면, 중합체는 밀봉 요소 (200) 중에 적어도 약 60 wt%, 예컨대 적어도 약 70 wt%, 적어도 약 85 wt%, 또는 적어도 약 88 wt%로 존재한다. 또한, 중합체는 밀봉 요소 (200) 중에 상기 임의의 값들을 포함한 범위, 예를들면, 약 85 wt% 내지 약 92 wt%로 존재할 수 있다. 상기 값들은 밀봉 부재 (200)의 총 중량 기준이다.
밀봉 요소 (200)에서 사용되는 하나의 특정 중합체는 플루오로중합체이다. 특정 실시태양에서, 플루오로중합체는 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)을 포함한다.
임의의 상기 밀봉 요소 (200)는 필러를 더욱 포함한다. 필러는 밀봉 요소 (200)의 윤활 및 마모율을 개선시킨다. 실시태양에서, 필러는 밀봉 요소 (200) 중에 적어도 약 2 wt%, 예컨대 적어도 약 5 wt%, 또는 적어도 약 8 wt%로 존재한다. 너무 과량의 필러 (예를들면, 40 wt% 이상)는 밀봉 요소 (200)의 밀봉 특성 또는 구조적 보전성에 악영향을 준다. 회전축 시일에서 신축 및 탄성 정도는 밀봉 요소에 따라 달라진다. 따라서, 필러는 밀봉 요소 (200) 중에서 약 40 wt% 이하, 예컨대 약 30 wt% 이하, 약 25 wt% 이하, 또는 약 15 wt% 이하로 존재한다. 또한, 필러는 밀봉 요소 (200) 중에 상기 임의의 값들을 포함한 범위, 예를들면, 약 8 wt% 내지 약 15 wt%로 존재할 수 있다. 상기 값들은 밀봉 부재 (200)의 총 중량 기준이다.
필러는 금속성 필러, 유리섬유, 고분자 분말, 세라믹, 아라미드, 카본, 이황화몰리브덴, 또는 임의의 이들 조합을 포함한다. 또한, 필러는 월론스토나이트 (wallonstonite), 운모, 황산바륨, 이황화텅스텐, 니켈 분말, 폴리페닐 술피드 (PPS), 가교화 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리이미드 (PI), 폴리에테르 에테르 케톤 (PEEK), 청동, 탄화규소, 질화붕소, 탄소 섬유, 다양한 금속으로 도포된 분말, 폴리벤즈이미다졸 (PBI), 또는 임의의 이들 조합을 포함한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 밀봉 요소 (200)는 몸체 (100) 및 플랜지 (110)의 표면 (112) 사이의 위치에서 하우징 (102)의 공동 (108) 내부에 배치된다. 회전축 시일 (1)의 제작 과정에서, 플랜지 (110)는 밀봉 요소 (200)를 향하여 축방향으로 압착, 또는 굽혀진다. 이러한 측면에서, 밀봉 요소 (200)는 몸체 (102) 및 플랜지 (110)의 표면 (112) 사이에 압축 끼움을 형성한다.
소정의 실시태양들에서, 제작 후, 도 5 에 도시된 바와 같이, 플랜지 (110)는 중앙축 (106)에 대략 수직 배향으로 배치되는 일부 (134), 및 일부 (134)에 대하여 측정될 때 각는, α로 배치되는 일부 (136)를 형성한다. 특정 실시태양에서, α 는 적어도 약 1°, 예컨대 적어도 약 2°, 적어도 약 3°, 적어도 약 4°, 적어도 약 5°, 적어도 약 10°, 적어도 약 15°, 또는 적어도 약 20°이다. 추가 실시태양에서, α 는 약 45° 이하, 예컨대 약 40° 이하, 약 35° 이하, 약 30° 이하, 또는 약 25° 이하이다. 또한, α 는 상기 임의의 값들을 포함한 범위, 예를들면, 약 10° 내지 약 15°일 수 있다.
적어도 하나의 압입부 (132)가 플랜지 (110)의 표면 (114)에 플랜지 (110) 압착 과정의 산물로서 배치된다. 적어도 하나의 압입부 (132)는 플랜지 (110)의 표면 (116)으로부터 방사방향 거리, DI만큼 이격된다. 다시 도 3을 참고하면, 표면 (114)은 제3 표면 (116)으로부터 방사방향으로 가장 바깥쪽 표면 (126)까지 측정될 때 방사방향 길이, LSS를 가진다. 특정 실시태양들에서, LSS/DI 는 적어도 약 2, 예컨대 적어도 약 3, 적어도 약 4, 적어도 약 5, 적어도 약 10, 또는 적어도 약 15이다. 추가 실시태양들에서, LSS/DI 는 약 30 이하, 예컨대 약 25 이하, 또는 약 20 이하이다. 또한, LSS/DI 는 상기 임의의 값들을 포함한 범위, 예를들면, 약 4 내지 약 5일 수 있다. 너무 작거나 (예를들면, 1.1) 또는 너무 큰 (예를들면, 20) LSS/DI 비율이면 플랜지 (110) 압착에 사용되는 힘이 하우징 (100)의 단부 표면, 예를들면, 표면 (116) 또는 방사방향으로 가장 바깥쪽 표면 (126)에 너무 근접하므로 하우징 (100)은 제작 과정에서 균열이 초래될 수 있다.
소정의 실시태양들에서, 적어도 하나의 압입부 (132)는 대략 원호 경로를 따라 놓인다. 추가 실시태양들에서, 적어도 하나의 압입부 (132)는 하우징 (102)의 중앙축 (106)과 대략 동심일 수 있다.
많은 상이한 양태들 및 실시태양들이 가능하다. 일부 이들 양태들 및 실시태양들이 본원에 기재된다. 본 명세서를 읽은 후, 당업자들은 이들 양태들 및 실시태양들은 단지 예시적인 것이고 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니라는 것을 이해할 것이다. 실시태양들은 임의의 하나 이상의 하기 항목들에 의한다.
항목 1. 회전축 시일 하우징으로서:
중앙축 및 내면을 형성하는 개구를 가지고, 개구 중앙축에 동심이고 중앙축으로부터 몸체 내부로 외향 연장되는 공동을 형성하는 몸체; 및
내면을 넘어 거리만큼 중앙축을 향하여 내향 연장되고, 공동에 인접한 제1 표면 및 제1 표면 반대측의 제2 표면을 가지는 플랜지를 포함하고,
공동은 밀봉 요소를 유지하고, 제1 표면은 대략 미끈한 (smooth), 회전축 시일 하우징.
항목 2. 회전축 시일로서:
하우징: 이는, 중앙축 및 내면을 형성하는 개구를 가지고, 개구 중앙축에 동심이고 중앙축으로부터 몸체 내부로 외향 연장되는 공동을 형성하는 몸체; 및 중앙축을 향하여 내향 연장되고, 공동에 인접한 제1 표면 및 제1 표면 반대측의 제2 표면, 및 이들 사이 연장되는 제3 표면을 가지는 플랜지를 포함하고; 및
적어도 부분적으로 몸체의 공동 내부에 위치하는 밀봉 요소를 포함하고,
제1 및 제3 표면은 대략 미끈하고, 제1 표면은 밀봉 요소에 대하여 압착된, 회전축 시일.
항목 3. 회전축 시일로서:
하우징, 이는 중앙축 및 내면을 형성하는 개구를 가지고, 중앙축으로부터 몸체 내부로 외향 연장되는 공동을 형성하는 몸체; 및 중앙축을 향하여 내향 연장되고, 공동에 인접한 제1 표면 및 제1 표면 반대측의 제2 표면을 가지는 플랜지를 포함하고; 및
몸체의 공동 내부에 고정되고, 개구 중앙축과 평행 방향으로 측정되는 미변형 두께, TSE는 약 0.5 mm 이하인 밀봉 요소를 포함하고,
회전축 시일은 적어도 약 5 백만 사이클 동안 작동될 수 있는, 회전축 시일.
항목 4. 항목들 1-3 중 어느 하나의 항목에 있어서, 중앙축으로부터 방사방향으로 연장되는 평면에서 관찰할 때, 적어도 내면 일부는 중앙축에 대하여 측정되는 각 β에서 배치되고, β는 적어도 약 1°, 적어도 약 5°, 적어도 약 10°, 적어도 약 15°, 적어도 약 20°, 적어도 약 25°, 적어도 약 30°, 적어도 약 35°, 적어도 약 40°, 또는 적어도 약 45°인, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 5. 항목 4에 있어서, β는 약 80° 이하, 약 75° 이하, 약 70° 이하, 약 65° 이하, 약 60° 이하, 약 55° 이하, 또는 약 50° 이하인, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 6. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 내면은 최소 직경, DISMIN, 및 최대 직경, DISMAX을 가지고, DISMAX:DISMIN 비율은약 3:1 이하, 약 2:1 이하, 또는 약 1.5:1 이하인, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 7. 항목 6에 있어서, DISMAX:DISMIN 은 적어도 약 1.1:1, 적어도 약 1.15:1, 또는 적어도 약 1.2:1인, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 8. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 단면 관찰될 때, 내면은 직선을 따라 놓이는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 9. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 플랜지의 제1 및 제2 표면들은 실질적으로 평행한, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 10. 항목들 1 또는 3-9 중 어느 하나의 항목에 있어서, 플랜지는 제1 및 제2 표면들 사이 연장되는 제3 표면을 더욱 포함하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 11. 항목들 2 또는 10에 있어서, 제1, 제2, 및 제3 표면들은 대략 미끈한, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 12. 항목들 2, 10, 또는 11 중 어느 하나의 항목에 있어서, 제1, 제2, 및 제3 표면들은 미끈한, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 13. 항목들 2 또는 10-12 중 어느 하나의 항목에 있어서, 중앙축은 하우징 내면보다 제3 표면에 더욱 가까운, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 14. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 제2 표면은 적어도 하나의 압입부를 포함하는, 회전축 시일.
항목 15. 항목 14에 있어서, 적어도 하나의 압입부는 플랜지의 제3 표면으로부터 이격되는, 회전축 시일.
항목 16. 항목들 14 또는 15에 있어서, 중앙축으로부터 방사방향으로 연장되는 평면에서 관찰할 때, 제2 표면은 제3 표면으로부터 측정되는 길이, LSS를 가지고, 적어도 하나의 압입부는 제3 표면으로부터 거리, DI만큼 이격되고, 및 LSS/DI 는 적어도 약 2, 적어도 약 3, 적어도 약 4, 적어도 약 5, 적어도 약 10, 또는 적어도 약 15인, 회전축 시일.
항목 17. 항목 16에 있어서, LSS/DI 는 약 30 이하, 약 25 이하, 또는 약 20 이하인, 회전축 시일.
항목 18. 항목들 14-17 중 어느 하나의 항목에 있어서, 적어도 하나의 압입부는 대략 원호 경로를 따라 놓이는, 회전축 시일.
항목 19. 항목들 14-18 중 어느 하나의 항목에 있어서, 적어도 하나의 압입부는 중앙축과 대략 동심인, 회전축 시일.
항목 20. 항목들 2-19 중 어느 하나의 항목에 있어서, 중앙축으로부터 방사방향으로 연장되는 평면에서 관찰할 때, 제2 표면은:
중앙축과 대략 수직 배향으로 배치되는 제1 부분; 및
제1 부분에 대하여 측정될 때 각, α로 배치되는 제2 부분을 더욱 포함하는, 회전축 시일.
항목 21. 항목 20에 있어서, α는 적어도 약 1°, 적어도 약 2°, 적어도 약 3°, 적어도 약 4°, 적어도 약 5°, 적어도 약 10°, 적어도 약 15°, 또는 적어도 약 20°인, 회전축 시일.
항목 22. 항목들 16 또는 17에 있어서, α는 약 45° 이하, 약 40° 이하, 약 35° 이하, 약 30° 이하, 또는 약 25° 이하인, 회전축 시일.
항목 23. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 하우징은 구리-아연 합금을 포함하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 24. 항목 23에 있어서, 하우징은 납을 더욱 포함하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 25. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 하우징은 브리넬 경도 (HB) 범위가 약 70 내지 약 150, 약 75 내지 약 145, 약 80 내지 약 140, 약 85 내지 약 135, 약 90 내지 약 130, 약 95 내지 약 125, 약 100 내지 약 120, 또는 약 105 내지 약 115인 재료를 포함하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 26. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 하우징은 인장강도가 적어도 약 350 메가파스칼 (MPa), 적어도 약 360 MPa, 적어도 약 370 MPa, 적어도 약 380 MPa, 적어도 약 390 MPa, 적어도 약 400 MPa, 또는 적어도 약 410 MPa인 재료를 포함하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 27. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 하우징은 인장강도가 약 480 MPa 이하, 약 470 MPa 이하, 약 460 MPa 이하, 약 450 MPa 이하, 약 440 MPa 이하, 약 430 MPa 이하, 약 420 MPa 이하, 또는 약 410 MPa 이하인 재료를 포함하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 28. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 하우징은 탄성계수가 약 80 기가파스칼 (GPa) 이상, 약 90 GPa 이상, 약 100 GPa 이상, 약 110 GPa 이상, 약 120 GPa 이상, 또는 약 130 GPa 이상인 재료를 포함하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 29. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 하우징은 탄성계수가 약 300 GPa 이하, 약 275 GPa 이하, 약 250 GPa 이하, 약 225 GPa 이하, 약 200 GPa 이하, 약 175 GPa 이하, 또는 약 150 GPa 이하인 재료를 포함하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 30. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 하우징은 실질적으로 구조적 균열이 없는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 31. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 하우징은 구조적 균열이 없는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 32. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 하우징은 표면 코팅을 더욱 포함하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 33. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 하우징은 표면 처리되는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 34. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 하우징은:
제1 축방향 단;
제2 축방향 단; 및
제1 및 제2 축방향 단들 사이 연장되는 방사방향으로 가장 바깥쪽 표면을 더욱 포함하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 35. 항목 34에 있어서, 방사방향으로 가장 바깥쪽 표면은 제1 축방향 단에 제1 경사면을 포함하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 36. 항목 35에 있어서, 방사방향으로 가장 바깥쪽 표면은 제2 축방향 단에 제2 경사면을 더욱 포함하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 37. 항목들 34-36 중 어느 하나의 항목에 있어서, 하우징의 방사방향으로 가장 바깥쪽 표면은 제1 축방향 단에서 제2 축방향 단으로 측정되는 축방향 길이, LH를 가지고, 하우징의 방사방향으로 가장 바깥쪽 표면은 직경, DHMAX를 가지고, LH:DHMAX 는 적어도 약 1:5, 적어도 약 1:4, 또는 적어도 약 1:3인, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 38. 항목 37에 있어서, LH:DHMAX 는 약 2:1 이하, 약 1:1 이하, 또는 약 1:2 이하인, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 39. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 밀봉 요소는 탄성계수가 약 0.01 기가파스칼 (GPa) 이상, 약 0.05 GPa 이상, 약 0.1 GPa 이상, 또는 약 0.5 GPa 이상인 재료를 포함하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 40. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 밀봉 요소는 탄성계수가 약 5 GPa 이하, 약 4 GPa 이하, 약 3 GPa 이하, 약 2 GPa 이하, 약 1 GPa 이하, 또는 약 0.75 GPa 이하인 재료를 포함하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 41. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 밀봉 요소는 ASTM D790에 의거하여 측정될 때 굴곡탄성률이 약 200 메가파스칼 (MPa) 이상, 약 250 MPa 이상, 약 300 MPa 이상, 약 350 MPa 이상, 또는 약 400 MPa 이상인 재료를 포함하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 42. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 밀봉 요소는 ASTM D790에 의거하여 측정될 때 굴곡탄성률이 약 2,000 MPa 이하, 약 1,500 MPa 이하, 약 1,000 MPa 이하, 또는 약 750 MPa 이하인 재료를 포함하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 43. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 밀봉 요소는 ASTM E228에 의거하여 측정될 때 선열팽창계수가 약 8x10-5 mm/mm°C 이상, 약 8.5x10-5 mm/mm°C 이상, 약 9x10-5 mm/mm°C 이상, 약 9.5x10-5 mm/mm°C 이상, 또는 약 10x10-5 mm/mm°C 이상인 재료를 포함하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 44. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 밀봉 요소는 ASTM E228에 의거하여 측정될 때 선열팽창계수가 약 15x10-5 mm/mm°C 이하, 약 13x10-5 mm/mm°C 이하, 약 12x10-5 mm/mm°C 이하, 또는 약 11x10-5 mm/mm°C 이하인 재료를 포함하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 45. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 밀봉 요소는 연마 강에 대하여 정적 마찰계수 범위가 약 0.01 내지 약 0.20, 약 0.02 내지 약 0.15, 또는 약 0.04 내지 약 0.10인 재료를 포함하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 46. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 밀봉 요소는 플루오로중합체를 포함하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 47. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 밀봉 요소는 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)을 포함하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 48. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 밀봉 요소는 환형상을 가지는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 49. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 평면도로부터 관찰될 때, 밀봉 요소는 개구를 포함하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 50. 항목 49에 있어서, 개구는 직경, DO를 가지고, 하우징은 플랜지에서 측정될 때 최소 직경, DHMIN을 가지고, DO 는 약 0.75 DHMIN 이하, 약 0.60 DHMIN 이하, 또는 약 0.50 DHMIN 이하인, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 51. 항목 50에 있어서, DO 는 약 0.05 DHMI 이상 N, 약 0.20 DHMIN 이상, 또는 약 0.40 DHMIN 이상인, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 52. 항목들 1 또는 2에 있어서, 밀봉 요소는 개구의 중앙축과 평행 방향에서 측정될 때 미변형 두께, TSE를 가지고, TSE 는 약 0.5 mm 이하인, 회전축 시일.
항목 53. 항목들 3-52 중 어느 하나의 항목에 있어서, TSE 는 약 0.45 mm 이하, 약 0.40 mm 이하, 또는 약 0.38 mm 이하인, 회전축 시일.
항목 54. 항목들 3-53 중 어느 하나의 항목에 있어서, TSE 는 약 0.30 mm 이상, 약 0.32 mm 이상, 약 0.35 mm 이상, 또는 약 0.37 mm 이상인, 회전축 시일.
항목 55. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 하우징은 개구를 통해, 직경이 약 20 mm 이하, 약 15 mm 이하, 약 10 mm 이하, 약 7 mm 이하, 또는 약 6 mm 이하인 축을 수용하는, 회전축 시일 하우징 또는 회전축 시일.
항목 56. 선행 항목들 중 어느 하나의 항목에 있어서, 회전축 시일은 적어도 약 6 백만 사이클, 예컨대 적어도 약 7 백만 사이클, 적어도 약 10 백만 사이클, 적어도 약 15 백만 사이클, 또는 적어도 약 20 백만 사이클 동안 작동되는, 회전축 시일.
종래 회전축 시일과 비교할 때, 본원에 기재된 개념에 의한 회전축 시일은 연장된 작업 기대 수명 동안 개선된 밀봉 특성을 제공한다. 본원에 기재된 회전축 시일은 높은 밀봉 성능을 보이고 동시에 낮은 마모율을 가진다.
많은 상이한 양태들 및 실시태양들이 가능하다. 일부 이들 양태들 및 실시태양들이 본원에 기재된다. 본 명세서를 읽은 후, 당업자들은 이들 양태들 및 실시태양들은 단지 예시적인 것이고 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니라는 것을 이해할 것이다.
제1 양태에서, 회전축 시일 하우징은 중앙축 및 내면을 형성하는 개구를 가지고, 개구 중앙축에 동심이고 중앙축으로부터 몸체 내부로 외향 연장되는 공동을 형성하는 몸체를 포함한다. 회전축 시일 하우징은 몸체의 내면을 넘어 거리만큼 중앙축을 향하여 내향 연장되고, 공동에 인접한 제1 표면 및 제1 표면 반대측의 제2 표면을 가지는 플랜지를 포함한다. 회전축 시일 하우징의 공동은 밀봉 요소를 유지한다. 회전축 하우징의 플랜지의 제1 표면은 대략 미끈하다 (smooth).
제1 양태의 실시태양에서, 중앙축으로부터 방사방향으로 연장되는 평면에서 관찰할 때, 적어도 몸체 내면의 일부는 중앙축에 대하여 측정될 때 각, β에서 배치되고, β는 적어도 약 1°, 예컨대 적어도 약 5°, 적어도 약 10°, 적어도 약 15°, 적어도 약 20°, 적어도 약 25°, 적어도 약 30°, 적어도 약 35°, 적어도 약 40°, 또는 적어도 약 45°이다. 추가 실시태양에서, β 는 약 80° 이하, 예컨대 약 75° 이하, 약 70° 이하, 약 65° 이하, 약 60° 이하, 약 55° 이하, 또는 약 50° 이하이다.
제2 양태에서, 회전축 시일은, 하우징을 포함한다. 하우징은 중앙축 및 내면을 형성하는 개구를 가지고, 개구 중앙축에 동심이고 중앙축으로부터 몸체 내부로 외향 연장되는 공동을 형성하는 몸체를 포함한다. 하우징은 중앙축을 향하여 내향 연장되고, 공동에 인접한 제1 표면 및 제1 표면 반대측의 제2 표면, 및 이들 사이 연장되는 제3 표면을 가지는 플랜지를 더욱 포함한다. 하우징은 적어도 부분적으로 몸체의 공동 내부에 위치하는 밀봉 요소를 더욱 포함한다. 제1 및 제3 표면은 대략 미끈하고, 제1 표면은 밀봉 요소에 대하여 압착된다.
제3 양태에서, 회전축 시일은 하우징 및 밀봉 요소를 포함한다. 하우징은 중앙축 및 내면을 형성하는 개구를 가지고, 중앙축으로부터 몸체 내부로 외향 연장되는 공동을 형성하는 몸체; 및 중앙축을 향하여 내향 연장되고, 공동에 인접한 제1 표면 및 제1 표면 반대측의 제2 표면을 가지는 플랜지를 포함한다. 밀봉요소는 몸체의 공동 내부에 고정되고, 개구 중앙축과 평행 방향으로 측정되는 미변형 두께, TSE는 약 0.5 mm 이하이다. 회전축 시일은 적어도 약 5 백만 사이클 동안 작동되도록 기계적 마모가 조정된다.
상기되는 모든 특징부들이 요구되지는 않으며, 특정한 특징부의 일부는 요구되지 않을 수 있으며, 하나 이상의 특징부들이 기술된 것들에 추가하여 제공될 수 있다. 게다가, 특징부들이 기술되는 순서가 반드시 이들이 구현되는 순서일 필요는 없다.
명료성을 위해 각각의 실시태양들과 관련해서 여기에서 설명되는 임의의 특징부들이 또한 단일 실시태양에서 조합하여 제공될 수 있다. 이와 반대로, 간결성을 위해 단일의 실시태양과 관련하여 설명되는 다양한 특징부들은 또한 별도로 또는 임의의 하위 조합으로 제공될 수 있다.
장점들, 다른 이점들, 및 문제점들에 대한 해결방안이 특정한 실시태양들과 관련하여 상기되었다. 그러나, 장점들, 이점들, 문제들에 대한 해결방안, 및 임의의 장점, 이점, 또는 해결방안을 발생하게 하거나 더 현저하게 할 수 있는 임의의 특징(들)이 청구항들의 일부 또는 전부의 중요하거나, 요구되거나, 또는 필수적인 특징으로 해석되지 말아야 한다.
명세서 및 본원에 개시된 실시태양들은 다양한 실시태양들 구조에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위할 목적으로 제공된다. 명세서 및 설명들은 본원에 기재된 구조 또는 방법들을 이용하는 모든 요소들 및 장치 및 시스템의 특징부들에 대한 전적이고 종합적인 설명으로 기능하지 않을 수 있다. 개별 실시태양들은 단일 실시태양의 조합으로도 제공되고, 반대로, 간결성을 위하여 단일 실시태양에 기재된 다양한 특징부들은, 개별적 또는 임의의 부조합으로도 제공될 수 있다. 또한, 범위 값들에 대한 언급은 범위에 속하는 각각 및 모든 값들을 포함한다. 본 명세서를 읽은 후 당업자들에게 많은 기타 실시태양들이 명백할 수 있다. 기타 실시태양들이 적용될 수 있고 본 발명에서 유래될 수 있고, 따라서 구조적 치환, 논리적 치환, 또는 다른 변형은 본 발명의 범위를 일탈하지 않고 가능하다. 따라서, 본 발명은 제한적이 아닌 단지 예시적으로 간주된다.

Claims (13)

  1. 회전축 시일 하우징으로서,
    중앙축 및 내면을 형성하는 개구를 갖는 몸체로서, 상기 몸체는 상기 개구의 중앙축에 동심이고 상기 중앙축으로부터 상기 몸체 내부로 외향 연장되는 공동을 형성하며, 단면에서 관찰할 때 상기 내면은 절두 원추 형상을 형성하는, 상기 몸체; 및
    상기 내면을 넘어 상기 중앙축을 향하여 내향 연장하는 플랜지로서, 상기 플랜지는 상기 공동에 인접한 제1 표면 및 상기 제1 표면과 반대측의 제2 표면을 갖는, 상기 플랜지;를 포함하며,
    상기 공동은 밀봉 요소를 유지하도록 구성되고, 상기 제1 표면은 미끈하며(smooth), 상기 밀봉 요소는 상기 개구의 중앙축과 평행 방향에서 측정되는 미변형 두께, TSE를 갖고, TSE는 0.4 mm 이하이며, 상기 하우징은 상기 개구를 통해, 20 mm 이하의 직경을 갖는 축을 수용하도록 구성되고, 상기 내면은 최소 직경, DISMIN, 및 최대 직경, DISMAX을 가지고, DISMAX:DISMIN의 비율은 1.1:1 이상 3:1 이하이며,
    상기 플랜지는 상기 중앙축과 수직 배향으로 배치되는 제1 부분; 및 상기 제1 부분에 대해 측정될 때, 각도, α로 배치되는 제2 부분;을 더 포함하고, 상기 각도, α는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이의 예각이며, 상기 각도, α는 1°이상 45°이하이고, 상기 제2 부분에는 상기 제1 표면 및 제2 표면이 형성되고,
    상기 제1 표면과 반대측에 있고 상기 밀봉 요소와 맞물리는 표면은 상기 중앙축과 평행한 법선 벡터를 가지며, 상기 제1 표면과 상기 제2 표면은 서로 평행하고, 상기 제1 표면의 법선 벡터는 상기 중앙축과 각도 α를 이루는, 회전축 시일 하우징.
  2. 회전축 시일로서,
    중앙축 및 내면을 형성하는 개구를 갖는 몸체로서, 상기 몸체는 상기 개구의 중앙축에 동심이고 상기 중앙축으로부터 상기 몸체 내부로 외향 연장되는 공동을 형성하며, 단면에서 관찰할 때 상기 내면은 절두 원추 형상을 형성하는, 상기 몸체와, 상기 중앙축을 향하여 내향 연장되는 플랜지로서, 상기 플랜지는 상기 공동에 인접한 제1 표면, 상기 제1 표면과 반대측의 제2 표면, 및 상기 제1 표면과 제2 표면 사이에서 연장하는 제3 표면을 갖는, 상기 플랜지를 포함하는 하우징; 및
    상기 몸체의 공동 내부에 적어도 부분적으로 위치하는 밀봉 요소;를 포함하고,
    상기 제1 및 제3 표면들은 미끈하고, 상기 제1 표면은 상기 밀봉 요소에 대하여 압착되고, 상기 밀봉 요소는 상기 개구의 중앙축과 평행 방향에서 측정되는 미변형 두께, TSE를 갖고, TSE는 0.4 mm 이하이고, 상기 하우징은 상기 개구를 통해, 20 mm 이하의 직경을 갖는 축을 수용하도록 구성되고, 상기 내면은 최소 직경, DISMIN, 및 최대 직경, DISMAX을 가지고, DISMAX:DISMIN의 비율은 1.1:1 이상 3:1 이하이고,
    상기 플랜지는 상기 중앙축과 수직 배향으로 배치되는 제1 부분; 및 상기 제1 부분에 대해 측정될 때, 각도, α로 배치되는 제2 부분;을 더 포함하고, 상기 각도, α는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이의 예각이며, 상기 각도, α는 1°이상 45°이하이고, 상기 제2 부분에는 상기 제1 표면 및 제2 표면이 형성되고,
    상기 제1 표면과 반대측에 있고 상기 밀봉 요소와 맞물리는 표면은 상기 중앙축과 평행한 법선 벡터를 가지며, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 서로 평행하고, 상기 제1 표면의 법선 벡터는 상기 중앙축과 각도 α를 이루는, 회전축 시일.
  3. 회전축 시일로서,
    중앙축 및 내면을 형성하는 개구를 갖는 몸체로서, 상기 몸체는 상기 중앙축으로부터 상기 몸체 내부로 외향 연장되는 공동을 형성하며, 단면에서 관찰할 때 상기 내면은 절두 원추 형상을 형성하는, 상기 몸체, 및 상기 중앙축을 향하여 내향 연장되는 플랜지로서, 상기 플랜지는 상기 공동에 인접한 제1 표면 및 상기 제1 표면과 반대측의 제2 표면을 갖는, 상기 플랜지를 포함하는 하우징; 및
    상기 몸체의 공동 내부에 고정되는 밀봉 요소로서, 상기 밀봉 요소는 상기 개구의 중앙축과 평행 방향으로 측정되는 미변형 두께, TSE를 갖고, TSE는 0.3 mm 이상 0.4 mm 이하인, 상기 밀봉 요소;를 포함하고,
    상기 회전축 시일은 적어도 5 백만 사이클 동안 작동되도록 구성되고, 상기 하우징은 상기 개구를 통해, 20 mm 이하의 직경을 갖는 축을 수용하도록 구성되고, 상기 내면은 최소 직경, DISMIN, 및 최대 직경, DISMAX을 가지고, DISMAX:DISMIN의 비율은 1.1:1 이상 3:1 이하이고,
    상기 플랜지는 상기 중앙축과 수직 배향으로 배치되는 제1 부분; 및 상기 제1 부분에 대해 측정될 때, 각도, α로 배치되는 제2 부분;을 더 포함하고, 상기 각도, α는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이의 예각이며, 상기 각도, α는 1°이상 45°이하이고, 상기 제2 부분에는 상기 제1 표면 및 제2 표면이 형성되고,
    상기 제1 표면과 반대측에 있고 상기 밀봉 요소와 맞물리는 표면은 상기 중앙축과 평행한 법선 벡터를 가지며, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 서로 평행하고, 상기 제1 표면의 법선 벡터는 상기 중앙축과 각도 α를 이루는, 회전축 시일.
  4. 제1 항에 있어서, 단면에서 관찰할 때, 상기 내면의 적어도 일부는 상기 중앙축에 대하여 측정되는 각도 β로 배치되고, β는 1°이상 80°이하인, 회전축 시일 하우징.
  5. 제1 항에 있어서, 단면에서 관찰할 때, 상기 내면은 직선을 따라 놓이는, 회전축 시일 하우징.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 플랜지는 상기 제1 및 제2 표면들 사이에서 연장하는 제3 표면을 더 포함하는, 회전축 시일 하우징.
  7. 제2 항에 있어서, 상기 제1, 제2, 및 제3 표면들은 미끈한, 회전축 시일.
  8. 제2 항에 있어서, 상기 중앙축은 상기 하우징의 내면보다 상기 제3 표면에 더 가까운, 회전축 시일.
  9. 제2 항 또는 제3 항에 있어서, 상기 제2 표면은 적어도 하나의 압입부를 포함하는, 회전축 시일.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 압입부는 상기 플랜지의 제3 표면으로부터 이격되는, 회전축 시일.
  11. 제2 항에 있어서, 상기 제1 표면과 반대측에 있고 상기 밀봉 요소와 맞물리는 표면은 상기 중앙축과 평행한 표면의 법선 벡터를 갖는, 회전축 시일.
  12. 제1 항에 있어서, 상기 하우징은 표면 처리된, 회전축 시일 하우징.
  13. 제2 항에 있어서, TSE 는 0.3 mm 이상인, 회전축 시일.
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