KR200228106Y1 - 유압 실린더의 씰링 장착 구조 - Google Patents

유압 실린더의 씰링 장착 구조 Download PDF

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최정화
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본 고안은 유압 실린더의 씰링 장착 구조에 관한 것으로, 실린더의 단부에 장착되어 로드의 슬라이딩을 지지하는 마감부의 로드 씰링 구조와, 상기 로드의 단부에 장착되어 실린더 내부를 두개로 구획시켜 주는 피스톤 씰링 구조를 포함하는 유압 실린더의 씰링 장착 구조에 있어서, 상기 로드 씰링 구조는 스텝 씰과 가이드 링을 각각 하나씩 추가하여 2중 씰링 구조로 이루어지고, 상기 피스톤 씰링 구조는 피스톤과 로드 사이에 맞닿는 그리드 링을 더블 너트 록킹 구조로 결합하여 구성된 것을 특징으로 함으로써, 실린더의 마감부에서 발생되는 누유 현상을 막을 수 있을 뿐만 아니라 피스톤 조립시 파손이 많이 발생되는 그리드 링을 용이하게 조립할 수 있는 유압 실린더의 씰링 장착 구조를 제공하는데 있다.

Description

유압 실린더의 씰링 장착 구조{Sealing mounting structure of an oil-hydraulic cylinder}
본 고안은 유압 실린더의 씰링 장착 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유압실린더의 피스톤을 더블 너트 록킹 타입으로 로드에 체결하고, 이 로드를 지지하는 마감부에 스텝 씰과 가이드 링을 추가하여 설치하여 이루어진 것이다.
최근 들어 자동화 장치가 많이 개발되면서 유압 실린더가 많이 사용되고 있다.
상기 유압 실린더는 작동유의 압력 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 유압 액츄에이터 중에서 왕복 직선 운동을 하는 말하며, 제어의 용의성과 정확성이 높은 정밀 제어가 요구되는 곳에 많이 사용되고 있다.
첨부도면 도 3a와 3b는 이러한 유압 실린더의 일예를 보여주고 있다.
상기 유압 실린더(100)는 외부로부터 오일을 공급받아 일정한 크기를 갖는 챔버(111)를 구성시켜 주는 실린더(110)와, 이 실린더(110)의 내부에서 길이방향으로 움직이는 로드(120)와, 이 로드(120)의 단부에 장착되어 실린더(110)를 두개의 챔버(111)로 나눠 유압 공급에 따라 상기 로드(120)를 작동시켜 주는 피스톤(121)으로 구성되어 있다.
여기서, 상기 실린더(110)는 일단이 로드(120)가 길이방향으로 움직일 수 있도록 마감부(112)가 형성되어 있으며, 특히 이 마감부(112)에는 상기 로드(120)가 길이방향으로 움직이더라도 챔버(111) 외부로 오일이 유출되지 않도록 로드 씰링 구조가 구성되어 있다.
상기 로드 씰링 구조는, 첨부도면 도 3 a에 도시한 바와 같이, 실린더(110)의 일측을 막아 챔버(111)를 밀폐시켜 주는 마감부(112)의 외주면에 형성된 O-링(113)과, 상기 로드(120)가 관통설치되는 마감부(112)의 내주면에 형성된 다수개의 씰링과 링(114)으로 구성되어 있다.
특히, 상기 다수개의 씰링과 링(114)은 보통 오일 누설을 막아 주는 기능을 하는 로드 씰과, 이물질 침투 방지 기능을 하는 와이퍼 씰과, 마찰부의 소손 방지 기능을 하는 가이드 링으로 구성되어 있다.
이와 같이 이루어진 로드 씰링 구조는 O-링(113)이 마감부(112)와 실린더(110) 사이의 오일 누유를 막아 주게 되고, 상기 다수의 씰링과 링(114)이 마감부(112)와 로드(120) 사이의 오일 누유를 막아 주게 된다.
한편, 상기 피스톤(121)은 로드(120)의 단부에 고정되게 되는데, 상기 실린더(110)의 내주면을 따라 슬라이딩 가능하도록 그 외주면에는 피스톤 씰링 구조가 형성되어 있다.
상기 피스톤 씰링 구조는, 첨부도면 도 3b에서 도시한 바와 같이, 오일 누설을 차단하는 역할을 하는 그리드 링(122)과, 이 그리드 링을 중심으로 좌우에 각각 하나씩 설치되어 접촉면 마모 방지 작용을 하는 한쌍의 웨어 링(123)으로 구성되어 있다.
이와 같이 이루어진 피스톤 씰링 구조는 피스톤(121)과 실린더(110)의 내벽 사이의 기밀을 유지시켜 주고, 이 피스톤(121)에 의해 구획된 2개의 챔버(111) 사이에서 오일 유동이 생기는 것을 막아 주게 된다.
그러나, 기존 마감부의 로드 씰링 구조는 실린더(110)의 내부 압력이 210bar의 높은 압력으로 로드(120)가 동작하는 경우 씰링 구조가 파괴되는 경우가 종종 발생하게 되고, 이에 따라 강한 압력의 오일이 분출되어 작업자의 부상을 초래하는 경우가 종종 발생하여 이에 대한 개선이 필요하게 되었다.
또한, 종래 피스톤 씰링 구조는 피스톤의 외면과 실린더 사이를 밀폐시켜 주는 그리드 링을 피스톤의 외주면에 장착하는데 있어서, 씰링을 억지로 늘린 다음 삽입하거나 냉각 또는 상온에서 삽입하다 보니 허용 오차를 넘는 경우가 많이 발생하게 되고 이에 따라 씰링의 평균 수명이 떨어지게 되어 자주 교체하게 되는 문제가 발생하게 되었다.
이로 인해 실린더의 교체 작업 및 수리에 많은 시간과 함께 과다한 비용이 들어 유지비 상승과 함께 작업성을 떨어뜨리는 요인으로 작용하게 되었다.
본 고안은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 실린더의 단부에 장착되어 로드의 슬라이딩을 지지하는 마감부의 로드 씰링 구조와, 상기 로드의 단부에 장착되어 실린더 내부를 두개로 구획시켜 주는 피스톤 씰링 구조를 포함하는 유압 실린더의 씰링 장착 구조에 있어서, 상기 로드 씰링 구조는 스텝 씰과 가이드 링을 각각 하나씩 추가하여 2중 씰링 구조로 이루어지고, 상기 피스톤 씰링 구조는 피스톤과 로드 사이에 맞닿는 그리드 링을 더블 너트 록킹 구조로 결합하여 구성된 것을 특징으로 함으로써, 실린더의 마감부에서 발생되는 누유 현상을 막을 수 있을 뿐만 아니라 피스톤 조립시 파손이 많이 발생되는 그리드 링을 용이하게 조립할 수 있는 유압 실린더의 씰링 장착 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 고안의 바람직한 구현예에서, 상기 로드 씰링 구조는 로드가 관통하여 밀착되는 마감부의 내주면에 2개의 웨어링과 그 사이에 스텝 씰이 설치되고, 상기 웨어 링의 뒷쪽으로 로드 씰과 익스플러드가 순차적으로 구비되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 더블 너트 록킹 구조는 피스톤을 2개로 분할하여 더블 너트 타입으로 로드에 고정된 제 1너트부 및 제 2너트부와, 이 2개의 너트부 사이에 장착되어 너트부가 체결됨에 따라 가압되는 그리드 링과, 상기 각 너트부의 외주면에 구성된 웨어 링과, 상기 제 2너트부와 로드 사이 그리고 두개의 너트부 사이의 기밀을 유지시켜 주는 O-링으로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1너트부는 중앙에 로드에 치합가능하도록 암나사가 형성되어 있으며, 제 2너트부와 마주보는 측면에는 O-링을 장착할 수 있도록 링홈이 원주 형상으로 형성되고, 외주면에는 웨어 링을 장착할 수 있도록 링홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2너트부는 중앙에 로드와 치합가능하도록 암나사가 형성되어 있으면서 그 안쪽으로는 내주면에 로드와의 기밀 유지를 위한 O-링을 설치할 수 있도록 링홈이 형성되어 있으며, 상기 제 1너트부와 마주하는 측면의 상부에는 그리드 링을 삽입할 수 있도록 절개면이 형성되고, 외주면에는 웨어 링을 장착하기 위한 링홈이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 고안에 따른 유압 실린더용 마감부의 씰링 장착 상태를 나타내는 단면도,
도 2는 본 고안에 따른 유압 실린더용 피스톤의 씰링 장착 상태를 나타내는 단면도,
도 3a는 종래의 유압실린더용 마감부의 씰링 장착 상태를 나타내는 단면도,
도 3b는 종래의 유압 실린더용 피스톤의 씰링 장착 상태를 나타내는 단면도.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
10 : 스텝 씰 11 : 가이드 씰
20 : 제 1너트부 21a, 22a, 124a : 링홈
21b, 113, 124b : O-링 22b : 가이드 링
30 : 제 2너트부 32 : 절개면
33, 122 : 그리드 링 100 : 유압 실린더
110 : 실린더 111 : 챔버
112 : 마감부 114 : 씰링 구조
115 : 튜브형 O-링 116 : 작동구멍
120 : 로드 121 : 피스톤
123 : 웨어 링
이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 구성 및 작용 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.
첨부도면 도 1은 본 고안에 따른 유압 실린더용 마감부의 씰링 장착 상태를 나타내는 단면도이고, 첨부도면 도 2는 본 고안에 따른 유압 실린더용 피스톤의 씰링 장착 상태를 나타내는 단면도이다. 여기서, 종래와 동일한 구성에 대해서는 동일 부호를 그대로 사용한다.
본 고안은 실린더(110)의 내부에 장착되어 마감부(112)를 통해 길이방향으로 슬라이딩되는 로드(120)와 마감부(112) 사이에서 발생되는 누유를 차단하기 위한 로드 씰링 구조와, 상기 로드(120)의 단부에 고정되는 피스톤(121)과 실린더(110)의 내주면 사이에서 발생되는 누유 현상을 막아 주기 위한 피스톤 씰링 구조에 관한 것이다.
이를 각 씰링 구조로 구분하여 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
상기 로드 씰링 구조는, 첨부도면 도 1에서 도시한 바와 같이, 실린더(110)의 내부에 장착되어 길이방향으로 슬라이딩하게 되는 로드(120)와 이 로드(120)의 슬라이딩을 지지하도록 실린더(110)의 단부에 장착되는 마감부(112) 사이에서 이루어지게 된다.
이를 위한 마감부(112)는 상기 실린더(110)의 개구된 일단에 볼트 등으로 탈장착이 가능하도록 설치되어 있으며, 외주면에는 상기 실린더(110)의 내주면과의 사이에서 오일이 누유되는 것을 막아 주기 위해 튜브형 O-링(115)이 구비되어 있다.
이러한 O-링(115)은 상기 마감재(112)가 실린더(110)에 체결 고정됨에 따라 마감재(112)와 실린더(110) 사이를 밀봉시켜 주게 된다.
또한, 상기 마감부(112)는 중앙에 로드(120)가 끼워져서 슬라이딩됨에 따라 이를 지지할 수 있도록 작동구멍(116)이 관통성형되어 있다.
특히, 상기 작동구멍(116) 내에는 로드(120)의 기밀을 유지하여 오일이 누유되는 것을 막아 줄 수 있도록 2중 구조로 씰링이 구비되어 있다.
여기서, 상기 작동구멍(116)에 구성되는 씰링은 종래의 로드 씰링 구조(114)를 구성하는 각종 씰과 링, 즉 로드 씰(117)과 와이퍼 씰(118) 그리고 가이드 링(119)이 링홈에 장착되어 있으며, 특히 본 고안의 바람직한 구현예에서는 상기와 같은 종래의 로드 씰링 구조(114)를 2중으로 처리하여 씰링 효과를 얻게 된다.
즉, 상기 로드 씰(117)과 와이퍼 씰(118) 그리고 가이드 링(119)으로 이루어진 씰링 구조(114)의 경우 유압 실린더(100)를 고압으로 사용하다 보면 실제 오일 누유를 막아 주는 로드 씰(117)이 파손되는 경우가 많이 발생하게 되고, 이에 따라 이 로드 씰을 교체하여야 하는데, 본 고안에서는 고압에서도 견딜 수 있도록 2중 씰링 구조로 씰링 처리를 하게 된다.
이에 따른 본 고안은, 첨부도면 도 1에서 도시한 바와 같이 상기 로드 씰(117)을 중심으로 좌우에 와이퍼 씰(118)과 가이드 링(119)이 설치되게 되는데, 여기에 상기 가이드 링(119)의 앞쪽으로 스텝 씰(10)과 가이드 씰(11)을 순차적으로 하나씩 더 구비하여 이루어진 것이다.
따라서, 상기 스텝 씰(10)은 오일 누설 방지 작용을 하고 상기 가이드 씰(11)은 마찰면 소손 방지 작용을 하게 되어, 상기 로드 씰(117)에 높은 오일압력이 가해지는 것을 막아 주게 되는 것이다.
한편, 상기 피스톤 씰링 구조는 실린더(110)의 내부로 삽입된 로드(120)의 단부에 설치되는 피스톤(121)과 실린더(110)의 내면 사이에서 발생되는 오일 누유 현상을 막아 주기 위한 것이다.
이러한 구조는, 첨부도면 도 2에서 도시한 바와 같이 피스톤(121)을 2개로 분할하고 이것들을 로드(120)에 더블 너트 록킹 구조로 결합시킴에 따라 피스톤 (121) 외주면과 실린더(110) 내주면 사이에서 밀봉 역할을 해 주는 그리드 링(122)이 파손되는 것을 막을 수 있게 해 준다.
여기서, 상기 더블 너트 록킹 구조에는 피스톤(121)을 두개로 분할하여 로드(120)의 단부에 별개로 치합가능하도록 제 1너트부(20)와 제 2너트부(30)를 포함하게 된다.
상기 제 1너트부(20)는 2단으로 단차진 실린더 형상으로 형성되어 있으면 중앙에는 암나사가 형성되어 있고, 후술하게 될 제 2너트부(30)와 맞닿는 측면에는 전체 원주면을 따라 링홈(21a)이 형성되어 O-링(21b)이 삽입되어 있다.
또한, 상기 제 1너트부(20)는 직경이 큰 단차 부분에 외주면을 따라 또 다른 링홈(22a)이 형성되어 있으며, 이 링홈(22a)는 상기 실린더(110)의 내주면과 맞닿게 되는 가이드 링(22b)이 삽입되어 있다.
이와 같이 이루어진 제 1너트부(20)는 상기 로드(120)의 단부에 형성된 나사 부분에 먼저 제 2너트부(30)가 체결된 상태에서 다시 이 로드(120)의 나사 부분에 체결이 되게 되며, 이에 따라 상기 나사체결과 함께 두개의 너트부(20,30) 사이에서 발생되는 마찰력에 의해 견고하게 고정되면서 피스톤(121)을 구성하게 된다.
상기 제 2너트부(30)는 제 1너트부(20)와 마찬가지로 2단으로 단차진 형상으로 이루어져서 중앙에는 암나사가 형성되어 있으며, 직경이 큰 부분의 외주면에는 링홈(31a)이 형성되고 여기에는 가이드 링(31b)이 삽입되어 피스톤(121)과 실린더(110) 사이에서 기밀을 유지해 주게 된다.
특히, 상기 제 2너트부(30)는 제 1너트부(20)와 맞닿는 측면의 상부에 테두리를 따라 절개면(32)이 형성되어 있으며, 이 절개면(32)에는 피스톤 씰로 사용되는 그리드 링(33)을 안착시켜 사용하게 된다.
여기서, 상기 그리드 링(33)은 종래의 방법과 같이 형성된 요홈에 강제로 늘리거나 냉각시켜 삽입하지 않고 바로 제 2너트부(30)를 로드(120)에 장착하기 전 과정에서 절개면(32)에 안착시켜 사용하게 된다.
이러한 그리드 링(33)은 상술한 바와 같이 제 2너트부(30)를 로드(120)의 나사산 부분에 체결한 상태에서 다시 제 1너트부(20)를 체결함에 따라 이 너트부(20)의 측면압을 받아 변형을 일으키면서 피스톤(121)과 실린더(110) 사이의 기밀을 유지시켜 주게 된다.
따라서, 상기 그리드 링(33)은 다른 변형이 없이 원래의 상태에서 절개면(32)에 안착된 상태에서 조립이 가능하게 되는 것이다.
한편, 본 고안의 바람직한 구현예에서, 상기 제 1너트부(20)와 제 2너트부(30)가 체결되는 나사산 부분에는 이 부분을 통해 오일 누유가 일어나는 것을 방지하기 위해 링홈(124a)을 형성하고, 여기에 O-링(124b)를 삽입하여 사용하는 것이 바람직하다.
이상에서 본 바와 같이 고안은 종래 유압 실린더의 씰링 장착 구조에서 로드 씰링 구조는 스텝 씰과 가이드 링을 각각 하나씩 추가하여 2중 씰링 구조로 형성하고, 피스톤 씰링 구조는 피스톤과 로드 사이에 맞닿는 그리드 링을 더블 너트 록킹 구조로 결합하여 구성된 것을 특징으로 하는 유압 실린더의 씰링 장착 구조를 제공함으로써 다음과 같은 효과를 얻게 된다.
1) 로드 씰링 구조에 2중으로 씰링이 이루어지게 되어 실린더의 강한 압력에 대해서 로드 씰링 구조가 파손되는 것을 막을 수 있게 된다.
2) 또한 피스톤 씰링 구조는 그리드 링을 장착하는데 있어서 원래의 형태 그대로 설치 위치에 두고 더블 너트 록킹 구조로 장착할 수 있게 되고, 이에 따라 그리드 링의 수명을 연장할 수 있게 된다.
3) 이에 따라 유압 실린더의 씰링 구조에서 각종 씰링과 링의 수명을 연장시킬 수 있게 되어 원가를 절감할 수 있으며, 특히 각 씰링과 링의 교체로 발생되는 작업 손실을 줄여 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (5)

  1. 실린더의 단부에 장착되어 로드의 슬라이딩을 지지하는 마감부의 로드 씰링 구조와, 상기 로드의 단부에 장착되어 실린더 내부를 두개로 구획시켜 주는 피스톤 씰링 구조를 포함하는 유압 실린더의 씰링 장착 구조에 있어서,
    상기 로드 씰링 구조는 스텝 씰과 가이드 링을 각각 하나씩 추가하여 2중 씰링 구조로 이루어지고,
    상기 피스톤 씰링 구조는 피스톤과 로드 사이에 맞닿는 그리드 링을 더블 너트 록킹 구조로 결합하여 구성된 것을 특징으로 하는 유압 실린더의 씰링 장착 구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 로드 씰링 구조는 로드가 관통하여 밀착되는 마감부의 내주면에 2개의 웨어링과 그 사이에 스텝 씰이 설치되고, 상기 웨어 링의 뒷쪽으로 로드 씰과 익스플러드가 순차적으로 구비되어 이루어진 것을 특징으로 하는 유압 실린더의 씰링 장착 구조.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 더블 너트 록킹 구조는 피스톤을 2개로 분할하여 더블 너트 타입으로 로드에 고정된 제 1너트부 및 제 2너트부와, 이 2개의 너트부 사이에 장착되어 너트부가 체결됨에 따라 가압되는 그리드 링과, 상기 각 너트부의 외주면에 구성된 웨어 링과, 상기 제 2너트부와 로드 사이 그리고 두개의 너트부 사이의 기밀을 유지시켜 주는 O-링으로 구성된 것을 특징으로 하는 유압 실린더의 씰링 장착 구조.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1너트부는 중앙에 로드에 치합가능하도록 암나사가 형성되어 있으며, 제 2너트부와 마주보는 측면에는 O-링을 장착할 수 있도록 링홈이 원주 형상으로 형성되고, 외주면에는 웨어 링을 장착할 수 있도록 링홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유압 실린더의 씰링 장착 구조.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2너트부는 중앙에 로드와 치합가능하도록 암나사가 형성되어 있으면서 그 안쪽으로는 내주면에 로드와의 기밀 유지를 위한 O-링을 설치할 수 있도록 링홈이 형성되어 있으며, 상기 제 1너트부와 마주하는 측면의 상부에는 그리드 링을 삽입할 수 있도록 절개면이 형성되고, 외주면에는 웨어 링을 장착하기 위한 링홈이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 유압 실린더의 씰링 장착 구조.
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