KR19990022808A

KR19990022808A - 시일 링 디스크

Info

Publication number: KR19990022808A
Application number: KR1019970709277A
Authority: KR
Inventors: 노르베르트 파이스텔
Original assignee: 후버 페; 마쉬넨파브릭 술저-불크할트 악티엔게젤샤프트
Priority date: 1995-06-14
Filing date: 1996-06-04
Publication date: 1999-03-25
Also published as: EP0832381A1; WO1997000394A1; AU5758096A; EP0832381B1; JPH11507712A; CA2224577A1; DE59610969D1; US6045135A; TW305915B; NZ308052A; ATE263938T1; CN1102712C; AU703678B2; BR9608363A; MX9710112A; CN1187873A

Abstract

원형 단면을 가진 피스톤로드의 시일용 시일 링 디스크는, 섹터형 절결부(3)를 가진 링형상의 시일부(2) 및 이 절결부(3)에 정합된 메인부(1e)를 가지는 폐쇄부(1)로 이루어지고, 시일부(2)의 외주방향으로 연장되는 메인부(1e)는 절결부내에 삽입가능하여 2개의 부분(1, 2)을 하나의 시일 링 디스크로 조립한다. 이러한 구성은 시일 링 디스크에 축방향으로 양호한 시일효과를 가진다.

Description

시일 링 디스크

건식운전(乾式運轉) 피스톤컴프레서는 압축부에 윤활을 별도로 필요로하지 않는 기계이다. 이러한 컴프레서에는 시일부재가 고정되어, 피스톤로드가 이를 지나 동작한다. 이러한 배열에 있어서, 일반적으로 복수의 시일부재가 쌍을 이루어 일렬로 차례대로 배열되어 이와 같은, 이른 바 패킹을 형성한다. 패킹에 이와 같이 배열된 한 쌍의 시일부재는 독일특허 DE-42 01 246 C2에 공지되어 있다.

이러한 배열 및 디자인의 시일부재는, 어느 경우에나 2개의 시일부재가 피스톤의 동작방향으로 상호 인접하여 배설되어 시일기능을 충족한다는 단점을 가지고 있다. 피스톤로드에서의 이러한 시일의 공지된 과제는 마찰열의 발생이다. 시일부재 자체를 통한 마찰열의 발산은, 일반적으로 시일부재가 플라스틱으로 제조되어 절연체로서 열적으로 거의 작용하지 않기 때문에 한정되고, 이로써 대부분의 마찰열은 피스톤로드에 의하여 분명히 덜 효율적인 방식으로 발산되고, 마찰열의 발생이 상당한 마모를 일으키는 커다란 요인이 된다. 따라서, 시일부재가 내장된 패킹의 복잡하고 비용이 많이드는 냉각이 종종 필요하다.

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 시일 링 디스크에 관한 것이다.

도 1a는 링형상의 시일부의 평면도.

도 1b는 도 1a의 시일부의 측면도.

도 1c는 폐쇄부의 평면도.

도 1d는 도 1c의 폐쇄부의 측면도.

도 1e는 조립된 시일 링 디스크의 평면도.

도 1f는 도 1e의 조립된 시일 링 디스크의 측면도.

도 1g는 도 1a의 시일부의 선 A-A에 따른 단면도.

도 1h는 시일 링 디스크의 일부 사시도.

도 2a는 링형상 시일부의 평면도.

도 2b는 도 2a의 시일부의 측면도.

도 2c는 폐쇄부의 평면도.

도 2d는 도 2c의 폐쇄부의 측면도.

도 3a는 편심의 시일부 및 폐쇄부를 가진 시일 링 디스크의 평면도.

도 3b는 도 3a의 시일 링 디스크의 측면도.

도 4a는 시일부의 다른 실시예의 평면도.

도 4b는 도 4a의 시일부의 측면도.

도 4c는 폐쇄부의 평면도.

도 4d는 도 4c의 폐쇄부의 측면도.

도 4e는 조립된 시일 링 디스크의 평면도.

도 4f는 도 4e의 시일 링 디스크의 측면도.

도 5는 본 발명에 따른 시일 링 디스크의 설치상태의 반경방향 단면도.

본 발명의 목적은 시일부재의 이러한 공지된 단점을 해소하려는 것이다.

이 목적은 청구항 1의 특징에 의하여 충족되고, 종속항 2 ∼ 11은 다른 바람직한 실시예에 관한 것이다.

본 발명에 따른 시일 링 디스크는, 특히 건식운전 링 피스톤컴프레서용으로 적합하고, 이 시일 링 디스크는 이른 바 자기윤활성질을 가진 플라스틱으로 이루어진다. 이러한 시일 링 디스크는, 예를 들면 피스톤로드 시일(스터핑박스, 패킹)로서 사용되고, 여기에서 고정된 시일부재를 지나 피스톤로드가 동작한다. 폴리머 시일재료의 낮은 열저항성으로 인하여, 발생하는 마찰열이 상당한 열적 문제를 일으킬 수 있다. 본 발명에 따른 시일 링 디스크의 이점은, 이는 피스톤로드의 방향으로 비교적 얇게 만들 수 있고, 인용한 종래기술과 비교하여 볼 때 전술한 바의 2개의 시일 링 대신에 1개의 시일 링 디스크로 시일기능이 확보된다는 사실에서 알 수 있다. 본 발명에 따른 비교적 얇은 시일 링 디스크는, 절연체로서 작용하는 시일 링 디스크의 크기가 작기 때문에 피스톤로드로부터 패킹의 메탈하우징으로의 방사를 통하여 열류가 증가될 수 있고, 시일 링에 의하여 피복되지 않는 피스톤로드면 대 시일 링의 접촉면 합계의 비율이 실제적으로 더욱 바람직하다는 이점을 가진다. 또한 본 발명의 시일 링 디스크의 이점은, 종래기술로부터 공지된 반경방향의 구획조인트가 불필요하다는 사실이다. 이러한 이유로, 2개의 시일 링 디스크를 더 이상 상호 인접하도록 배설하여 사용할 필요가 없고, 오히려 1개의 시일 링 디스크의 사용으로도 충분하다. 건식운전 적용에 사용하는 시일 링 디스크의 적합한 재료는, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)의 매트릭스 또는 기계적으로 고체인 혼합물로 채워진 폴리머와 같은 플라스틱, 폴리에테르에테르케톤 (PEEK), 폴리에테르케톤 (PEK) 폴리이미드(PI), 폴리페닐린 술피드 (PPS), 폴리벤지이미다졸 (PBI), 폴리아미디미드 (PAI)와 같은 고온에 내성이 있고 내구성의 변형폴리머 또는 에폭시수지가 있다.

본 발명에 따른 시일 링 디스크는 변형 PEEK로 제조가능하다. 이것은 매우 얇은 링의 제조가 가능하여, 한편으로는 피스톤로드가 방사을 통하여 열을 패킹에 양호하게 전달하고, 다른 한편으로는 시일 링과 피스톤로드 사이에 마찰영역이 작게되는 이점을 가지고, 이는 또한 가열을 감소한다. 이와 같이 피스톤로드의 매우 심한 가열이 방지될 수 있고, PEEK로 이루어진 시일 링 디스크는 열적으로 과부하 또는 융해되지 않는 이점을 가진다.

본 발명의 여러 가지 예시적인 실시예를 다음의 도면에 따라 설명한다.

도 1a 및 도 1h는 섹터형 절결부(3)를 가지고 이 위치에 개구를 가진 링형상의 시일부(2)를 나타낸다. 시일부(2)는 피스톤로드(4)를 향하고, 시일기능을 하는 시일면(2a)을 가진다. 도 1g는 선 A-A에 따른 단면도로서, 본 실시예의 시일부(2)의 L자형상의 단면을 나타낸다. 시일부(2)는 양단에서 단부(2c, 2d)로 종결하는 메인부(2e)를 가진다. 도 1b의 측면도를 보면, 2개의 단부(2c, 2d)는 메인부(2e)보다 시일부(2)를 관통하는 평면에 수직, 즉 직각인 S방향으로 또는 피스톤로드(4)의 동작방향으로 더 얇게 제조되어 있음이 분명하다. 도 1c는 메인부(1e) 및 양측에서 이와 접하는 링형상의 단부(1g)를 가지는 폐쇄부(1)를 나타낸다. 도 1d는 외주방향으로 환상스프링(13)을 수용하는 그루브(1a)를 가지는 도 1c에 나타낸 폐쇄부(1)의 측면도이다. 시일부(2) 및 폐쇄부(1) 양쪽 모두는 탄성을 가지고 있다. 도 1e는 폐쇄부(1) 및 시일부(2)로 조립된 시일 링 디스크(12)를 나타낸다. 조립공정에서, 폐쇄부(1)가 시일부(2)의 하반부(2f)상에 위치하고, 폐쇄부(1)가 링형상의 시일부의 상반부(2g)를 둘러싸도록 폐쇄부(1)를 시일부(2)상에 배설한다. 메인부(1e)는 시일부(2)의 절결부(3)를 피복하고, 단부(2c, 2d)상에 수직 S방향으로 위치한다. 이로써 시일 링 디스크(12)는 피스톤로드(4)의 전체면에 걸쳐 시일기능을 가진다. 메인부(1e) 및 시일부(2)는 시일부(2)의 외주방향으로 간격 S1을 가진다. 시일 링 디스크(12)는 환상스프링 또는 호스스프링(13)에 의하여 둘러싸여 시일 링 디스크(12)가 프리텐션하에 있는 것이 바람직하다. 시일 링 디스크(12)를 시일부재로 사용하는 동안, 피스톤로드(4)가 동작하면서 시일면(2a)을 마모시키고, 이는 재료를 제거해야 하는 결과를 야기한다. 호스스프링(13), 간격 S1 및 시일 링 디스크(12)의 탄성이 시일면(2a)을 피스톤로드(4)의 표면상에 계속해서 위치가능 하도록한다. 도 1f는 도 1e의 시일 링 디스크의 측면도이다.

도 2a는 양단에서 단부(2c, 2d)로 종결되는 메인부(2e)를 가지는 시일부(2)의 다른 예시적인 실시예를 나타낸다. 시일부(2)는 또한 섹터형 절결부(3)를 가진 링형상으로 실행된다. 또한, 시일부(2)는 폐쇄부(1)를 절결부(3)의 대향측상에 위치하도록 지지하는 지지면(2h)을 가진다. 도 2b는 도 2a에 따른 시일부의 실시예의 측면도이다. 도 1b에서와 같이, 단부(2c, 2d)는 또한 메인부(2e) 보다 수직 S방향으로 더 얇게 제조되어 있다. 도 2c는 메인부(1e)를 가진 폐쇄부(1)를 나타낸다. 도 2d는 폐쇄부의 외주방향으로 외면에 배설된 호스스프링(13)용 요부(1a)를 가진 도 2c에 따른 폐쇄부의 측면도이다. 시일부(2) 및 폐쇄부(1)는 도 1e에 나타낸 바와 동일 방식으로 조립가능하여 시일 링 디스크(12)가 형성되고, 이로써 피스톤로드(4)의 표면을 따라서 시일된다.

도 3a는 시일 링 디스크(12)의 또 다른 예시적인 실시예를 나타낸다. 시일부(2)는 단부(2c, 2d)를 향하여 반경방향으로 점점 가늘어진다. 이런 식으로 가늘어지는 시일부는 탄성이 외주방향으로 거의 동일하게 작용하는 이점을 가진다. 시일부(2)는 도 1c에 나타낸 바와 같이 폐쇄부에 의하여 둘러싸이도록 실행된다. 이 경우에 피스톤로드(4)는 폐쇄부(1)의 외주에 대하여 비대칭으로 배설될 수 있다. 도 3a에 나타낸 폐쇄부(1)의 실시예도 또한 가능하며, 마찬가지로 메인부(1e)로부터 시작하여 가늘어지는 단부(1g)를 가지고, 시일부(2)와 폐쇄부(1)는 상호 정합하여 시일부(2)는 피스톤로드에 편심의 축방향의 형성부(2i)를 가지고, 폐쇄부(1)는 피스톤로드(4)가 시일 링 디스크(12) 전체에 대하여 중심으로 위치하도록 여기에 여각으로 편심의 절결부(1i)를 가진다. 도 3b는 도 3a에 따른 시일 링 디스크(12)의 실시예의 측면도이다. 도 4a는 양단에서 단부(2c, 2d)로 종결하는 메인부(2e)를 가지는 다른 시일부(2)를 나타내고, 단부(2c, 2d)는 또한 도 4b에 나타낸 바와 같이 메인부(2e)에 대하여 더 얇게 나타나 있다. 도 4c는 본 실시예에 있어서 메인부(1e)만으로 이루어진 폐쇄부(1)를 나타내고, 이는 도 4d에 나타낸 바와 같이 부분(1f)를 가진다. 도 4e에 나타낸 바와 같이, 폐쇄부(1)는 시일부(2)의 절결부(3)내에 삽입가능하고, 폐쇄부(1)는 시일부(2)의 외주방향으로 배설되고 이 방향으로 배설되는 간격 S1을 가지는 시일부(2)에 대향하여 배설된다. 도 4f는 도 4e에 따른 실시예의 측면도이다. 호스스프링(13)을 수용하는 요부(1a)가 시일부(2)의 외주방향 및 메인부(1e)의 외주방향을 따라서 배설돨 수 있다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 시일 링 디스크(12)는 원형 단면을 가진 피스톤로드(4)의 시일구성용으로 특히 적합하다. 피스톤로드(4)를 둘러싸고, 2개의 체임버링(5)으로 형성되고, 결합된 실리더스페이스(15)에 스크류로 밀봉되는 최소한 하나의 시일 체임버(14)는 건식운전 시일구성, 즉 패킹(6)의 기본배열에 속한다. 이것은 호스스프링(13)에 의하여 둘러싸이는 2부분으로 된 시일 링 디스크(12)를 가지고, 폐쇄부(1) 및 시일부(2)를 가진다. 시일 링 디스크(12)는 피스톤로드(4)와 접하는 시일면(2a)과 바이어스텐션하에 위치한다.

Claims

원형 단면을 가진 피스톤로드용 시일 링 디스크로서, 링형상의 시일부(2)는 섹터형 절결부(3)를 가지고, 폐쇄부(1)는 절결부(3)에 정합된 메인부(1e)로 이루어지고, 시일부(2)의 외주방향으로 연장되는 메인부(1e)가 절결부내에 삽입가능하여 2 부분(1, 2)을 하나의 시일 링 디스크로 조립하는 것을 특징으로 하는 시일 링 디스크.
청구항 1에 있어서, 메인부(1e)는 시일부(2)에 걸친 평면에 대하여 수직방향 (S)으로 시일부(2)상에 부분적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 시일 링 디스크.
청구항 1 또는 2에 있어서, 시일부(2)는 양단에서 단부(2c, 2d)로 종결되는 메인부(2)를 가지고, 단부(2c, 2d)는 메인부(1e)보다 수직방향(S)으로 더 얇게 제조되고, 메인부(1e)는 단부(2c, 2d)상에 수직방향(S)으로 위치되는 것을 특징으로 하는 시일 링 디스크.
청구항 1 ∼ 3중 어느 한 항에 있어서, 시일부(2)는 탄성을 가지고, 메인부(1e) 및 시일부(2)는 외주방향으로 공통의 간격을 가지는 것을 특징으로 하는 시일 링 디스크.
청구항 1 ∼ 4중 어느 한 항에 있어서, 폐쇄부(1)는 양단에서 메인부(1e)로부터 연장되는 단부(1c, 1d)를 가지고, 이 단부(1c, 1d)는 시일부(2)상에 위치하여 이를 부분적으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 시일 링 디스크.
청구항 5에 있어서, 폐쇄부(1)는 탄성을 가지는 것을 특징으로 하는 시일 링 디스크.
청구항 1 ∼ 6중 어느 한 항에 있어서, 시일부(2)는 L자형상으로 실행되고, 넓은 쪽이 피스톤로드를 향하는 시일면(2a)을 형성하는 것을 특징으로 하는 시일 링 디스크.
청구항 1 ∼ 7중 어느 한 항에 있어서, 시일 링 디스크(12)는 금속의 엔클로저링(13)을 가지는 것을 특징으로 하는 시일 링 디스크.
청구항 1 ∼ 8중 어느 한 항에 있어서, 시일부(2)의 두께는 섹터형 절결부(3)를 향하여 반경방향으로 감소하는 것을 특징으로 하는 시일 링 디스크.
청구항 1 ∼ 9중 어느 한 항에 있어서, 시일부(2)는 피스톤로드에 편심의 축방향의 형성부를 가지고, 폐쇄부(1)는 거기에 여각으로 편심의 절결부를 가지는 것을 특징으로 하는 시일 링 디스크.
청구항 1 ∼ 10중 어느 한 항에 있어서, 시일부(2) 및/또는 폐쇄부(1)는, 플라스틱, 즉 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 변형된 고온 폴리머, 즉 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르케톤(PEK), 폴리이미드(PI), 폴리페닐렌 술피드(PPS), 폴리벤즈이미다졸(PBI), 폴리아미드이미드(PAI), 또는 변형된 에폭시수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시일 링 디스크.
청구항 1 ∼ 10중 어느 한 항에 따른 시일 링 디스크를 구비한 피스톤 컴프레서.