KR200379713Y1 - 매커니컬 실 - Google Patents

Abstract

본 고안은 유체가 담긴 기계 장치의 내부에서 회전하는 축(軸) 부분으로부터 유체의 누출을 방지하기 위한 매커니컬 실에 관한 것으로 보다 구체적으로는,회전축(10)에 지지구(20)를 끼워서 고정수단으로 결합하고, 그 일측에는 패킹(40,41)이 설치된 회전자(50)를 회전축(10)에 끼워서 결합하되, 지지구(20)와 회전자(50)간에 코일스프링과 같은 가압부재(30)를 탄설하고, 회전자(50) 일측에는 회전자(50)와 밀착하는 섭동부를 가지는 고정자(60)를 유체가 담긴 기계 장치의 본체에 고정되게 설치하여 가압부재(30)의 압력에 의해 회전자(50)와 고정자(60)가 밀착된 상태로 섭동이 이루어지게 한 공지의 매커니컬 실에 있어서,

회전자(50)와 고정자(60)가 서로 마주하는 면에 적어도 하나 이상의 다중 섭동면을 가진 섭동부(50a,60a)를 형성함으로써, 섭동에 의한 마모가 발생하는 매커니컬 실의 마모를 지연시켜 매커니컬 실의 내구성과 수명을 크게 연장시킬 수 있을 뿐 만 아니라, 안정적인 패킹 효과를 장기간 지속하여 제품의 성능과 품질을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

매커니컬 실{mechanical seal}

본 고안은 유체가 담긴 기계 장치의 내부에서 회전하는 축(軸) 부분으로부터 유체의 누출을 방지하기 위한 매커니컬 실에 관한 것으로 보다 구체적으로는, 매커니컬 실의 회전자와 고정자에 다중 섭동면을 형성함으로써, 섭동면의 마모에 따른 매커니컬 실의 수명을 크게 연장시킬 수 있게 한 것이다.

매커니컬 실(mechanical seal)이란 일반적으로 널리 알려진 바와 같이 유체가 담겨진 기계 장치 내부에서 회전을 하는 축(軸) 부분으로부터 유체의 누출을 방지하기 위한 패킹장치의 일종이다.

즉, 기계 장치 내부에서 축과 함께 회전하는 회전자 부분과 글랜드(gland)에 고정된 고정자 부분을 완전히 밀착시켜 그 접촉면에서 섭동을 하면서도 기밀(氣密) ·액밀(液密)을 유지할 수 있도록 하는 구조로 되어 있다.

따라서, 매커니컬 실의 가장 핵심되는 부분은 바로 축과 함께 회전하는 회전자와, 글랜드에 고정되어 있는 고정자라 할 수 있는데 이 회전자와 고정자는 섭동을 하는 과정에서 마찰이 생겨도 항상 밀착되도록 회전자의 뒤쪽에서 코일스프링과 같은 가압부재를 이용해 회전자를 고정자 쪽으로 밀착시켜 주어 회전자의 고른 접촉을 유지할 수 있을 뿐 만 아니라, 회전자에 뒤쪽으로부터 가해지는 작동액(作動液)의 압력과 가압부재의 힘 등에 의해 회전자가 고정자와 견고하게 밀착되므로써, 섭동부에서의 유체 누출을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이러한 매커니컬 실은 회전자의 회전에 의해서 회전자와 고정자가 서로 밀착되는 섭동부의 마모를 피할 수 없기 때문에, 일반적으로 고정자와 회전자에는 탄소강, 구리합금 또는 스테인리스강 등과 같은 다양한 내마모성(耐磨耗性) 소재를 사용하여 마모를 지연시킴으로써, 섭동부의 마모를 최소화하였다.

그러나 이처럼 회전자와 고정자의 섭동부에 내마모성 소재를 사용하여 서로 밀착되는 섭동부의 마모를 최소화한다 하더라도 섭동부의 마모를 완전히 방지할 수는 없기 때문에 일반적인 매커니컬 실은 그 사용 수명이 매우 짧을 뿐 만 아니라, 잦은 교체로 인한 유지 관리비가 많이 들어가는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로써, 회전자와 고정자에 다중으로 된 섭동면을 가진 섭동부를 형성하여 섭동면의 마모 기간을 연장시켜, 매커니컬 실의 사용 수명을 크게 연장시킬 수 있게 한 것이 본 고안의 목적으로서 이를 첨부된 도면에 의하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

회전축(10)에 지지구(20)를 끼워서 고정수단으로 결합하고, 그 일측에는 패킹(40,41)이 설치된 회전자(50)를 회전축(10)에 끼워서 결합하되, 지지구(20)와 회전자(50)간에 코일스프링과 같은 가압부재(30)를 탄설하고,

회전자(50) 일측에는 회전자(50)와 밀착하는 섭동부를 가지는 고정자(60)를 유체가 담긴 기계 장치의 본체에 고정되게 설치하여 가압부재(30)의 압력에 의해 회전자(50)와 고정자(60)가 밀착된 상태로 섭동이 이루어지게 한 공지의 매커니컬 실에 있어서,

회전자(50)와 고정자(60)가 서로 마주하는 면에 적어도 하나 이상의 다중 섭동면을 가진 섭동부(50a,60a)를 형성하되, 상기 섭동부(50a,60a)는 그 외표면에 요철부를 형성하여 섭동면을 동심원 구조로 형성하거나 또는 동심원 상의 다단 구조로 형성한 구성이다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 1은 본 고안의 기본 구성을 나타낸 분해 사시도로서 도면과 같이 회전축(10)에 고정되는 지지구(20)는 키와 같은 고정수단을 이용해 고정하여 회전축(10)과 지지구(20)가 같이 회전하게 하고, 그 내측에 코일스프링과 같은 가압부재(30)가 위치하도록 가압부재(30)를 회전축(10)에 끼워서 설치하고, 그 바깥쪽에는 회전자(50)가 위치하도록 회전자(50)를 회전축(10)에 끼워서 설치하되, 지지구(20)와 회전자(50)간에 탄설된 코일스프링과 같은 가압부재(30)에 의해 회전자(30)는 항상 지지구 반대 방향으로 압력을 받게 된다.

또한, 회전자(50)와 회전축(10)의 접촉부에는 기밀과 액밀을 유지하기 위하여 이중패킹(40,41)을 회전축(10)에 끼워서 회전자(50) 내측에 위치하도록 설치하게 된다.

한편, 회전자(50)의 바깥쪽에는 일반적으로 펌프나 탱크와 같이 유체가 담긴 각종 장치의 본체 측에 고정되는 고정자(60)를 설치하게 되는데, 이 고정자(60)는 본체와 회전축(10)간의 액밀을 유지하기 위하여 고정자(60)와 유체가 담긴 각종 장치의 본체간에 실리콘이나 고무재 등과 같은 적절한 소재로 된 패킹(70)을 끼워서 설치하게 된다.

그리하여 펌프나 탱크와 같이 유체가 담긴 각종 장치의 본체에 고정된 고정자(60)와 회전자(50)는 각각 회전축(10)에 끼워진 상태로 설치되는데, 회전자(50)는 회전축(10)에 키 결합된 지지구(20)와 회전자(50)간에 설치된 가압부재(30)의 압력에 의해 항상 고정자(60)와 밀착된 상태를 유지하게 된다.

또한, 회전자(50)와 고정자(60)의 서로 마주 하는 면에는 섭동부(50a,60a)를 형성하게 되는데, 섭동부(50a,60a)는 서로 밀착되는 섭동면의 수를 적어도 하나 이상 다중으로 형성함으로서 다중의 섭동면에 의한 섭동면의 마모를 지연시킬 수 있게 된다.

즉, 첨부도면 도 2의 단면 예시도와 같이 회전자(50)와 고정자(60)는 서로 밀착하는 밀착면에 각각의 섭동부(50a,60a)를 형성하게 되는데, 양측 섭동부(50a,60a)의 표면에는 요철부를 형성하여 적어도 하나 이상의 섭동면이 다중으로 형성되게 함으로써, 회전축(10)의 회전에 따른 섭동면의 마모를 지연시킬 수 있게 된다.

한편, 첨부도면 도 3의 단면 예시도와 같이 섭동부의 요철은 회전자(50)나 고정자(60) 둘 중 어느 한 쪽에 선택적으로 적용할 수 있으며, 어느 쪽에 다중의 섭동면을 가진 섭동부를 형성하든지 마모 지연 효과는 동일하게 달성할 수 있게 된다.

첨부도면 도 4 내지 도 6은 본 고안의 또 다른 다양한 실시 예들을 나타내 것으로서 도면과 같이 회전자(50)나 고정자(60)에 매입되는 섭동부(50a,60a)를 다단으로 형성한 것이다.

즉, 첨부도면 도 4와 같이 회전자(50)는 하나의 섭동면을 가진 섭동부(50a)를 형성하되, 고정자(60)의 섭동부(60a)는 도면과 같이 그 섭동면이 중심부에서 바깥쪽으로 올수록 두께가 얇아지는 다단형 구조로 형성한 것으로서, 초기 사용 시에는 섭동부(60a)의 중앙 쪽에 위치한 섭동면이 회전자(50)와 섭동부(50a)와 섭동이 이루어지다가, 그 면이 완전히 마모되면 그 보다 얇게 형성된 다음 섭동면이 또 다시 회전자(50)와 섭동부(50a)와 섭동이 이루어지게 되어 다단 구조로 형성된 섭동부(60a)의 순차적인 섭동이 이루어지게 되어 섭동부(60a)의 마모에 따른 수명을 크게 연장시킬 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기와 같이 다단식 섭동면을 가진 섭동부(60a)에 순차적인 섭동이 이루어질 때, 두께가 두꺼운 중앙의 섭동면에서 섭동이 이루어질 때는 코일스프링과 같은 탄성을 가진 가압부재(30)가 많이 압축된 상태이기 때문에 회전자(50)에 가해지는 압력이 강하여 좁은 면적의 섭동면이라도 견고한 기밀성을 유지할 수 있으며, 다단의 섭동면이 순차적으로 마모되면 회전자(50)가 고정자(60)쪽으로 조금씩 이동함에 따라서 가압부재(30)의 압력은 약해지는 반면에 섭동면의 면적은 점점 더 넓어지기 때문에 유체의 누출 방지를 위한 실링 효과를 안정적으로 유지할 수 있을 뿐 만 아니라, 섭동부(50a,60a)의 섭동에 의한 마모 기간을 최대화하여 매커니컬 실의 사용 수명을 연장할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기한 바와 같이 섭동부의 다단 구조는 첨부도면 도 4와 같이 고정자(60)의 섭동부(60a)만 다단 구조로 형성하거나 또는 첨부도면 도 5와 같이 회전자(50)의 섭동부(50a)만을 다단 구조로 형성하거나 또는 첨부도면 도 6과 같이 고정자(50)와 회전자(60) 각각의 섭동부(50a,60a) 모두를 다단 구조로 형성할 수 있음을 미리 밝혀두는 바이다.

아울러 첨부도면 도 7은 본 고안의 섭동부(50a,60a)의 또 다른 실시 예를 나타낸 것으로서 상기 도 1 내지 도 6에서 도시한 바와 같이 본 고안의 섭동부(50a,60a)는 회전자(50)나 고정자(60)와는 별도로 제작하여 이를 회전자(50)나 고정자(60)에 부착 고정하는 방식으로 형성하거나, 또는 회전자(50)나 고정자(60)에 일체로 형성할 수 있음을 미리 밝혀두는 바이며, 본 고안의 회전자(50)와 고정자(60)에 형성되는 섭동부(50a,60a)의 형태는 다단의 섭동면을 형성하는 범위 내에서 다양한 형태로 응용 및 변형이 가능함은 당연하다 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 섭동에 의한 마모가 발생하는 매커니컬 실의 섭동부 마모를 지연시켜 매커니컬 실의 내구성과 수명을 크게 연장시킬 수 있을 뿐 만 아니라, 안정적인 패킹 효과를 장기간 지속하여 제품의 성능과 품질을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 고안의 주요 구성을 나타낸 분해 사시도

도 2는 본 고안의 측면 단면 예시도

도 3은 본 고안의 섭동부를 다중으로 형성한 실시 예의 단면 예시도

도 4, 도 5, 도 6, 도 7은 본 고안의 또 다른 다양한 실시 예를 나타낸

단면 예시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 회전축 20 : 지지구

30 : 가압부재 40, 41 : 패킹

50 : 회전자 60 : 고정자

50a, 60a : 섭동부

Claims (5)

1. 회전축(10)에 지지구(20)를 끼워서 고정수단으로 결합하고, 그 일측에는 패킹(40,41)이 설치된 회전자(50)를 회전축(10)에 끼워서 결합하되, 지지구(20)와 회전자(50)간에 코일스프링과 같은 가압부재(30)를 탄설하고,

   회전자(50) 일측에는 회전자(50)와 밀착하는 섭동부를 가지는 고정자(60)를 유체가 담긴 기계 장치의 본체에 고정되게 설치하여 가압부재(30)의 압력에 의해 회전자(50)와 고정자(60)가 밀착된 상태로 섭동이 이루어지게 한 공지의 매커니컬 실에 있어서,

   회전자(50)와 고정자(60)가 서로 마주하는 면에 적어도 하나 이상의 다중 섭동면을 가진 섭동부(50a,60a)를 형성한 구성으로 된 매커니컬 실
2. 청구항 1에 있어서, 섭동부(50a,60a)는 그 외표면에 요철부를 형성하여 섭동면을 동심원 구조로 형성한 것을 특징으로 하는 매커니컬 실
3. 청구항 1에 있어서, 섭동부(50a,60a)는 그 외표면을 동심원상의 다단 구조로 형성한 것을 특징으로 하는 매커니컬 실
4. 청구항 1에 있어서 섭동부(50a,60a)는 회전자(50)와 고정자(60)에 각각 매입 형성한 것을 특징으로 하는 매커니컬 실
5. 청구항 1에 있어서 섭동부(50a,60a)는 회전자(50)와 고정자(60)에 각각 일체로 형성한 것을 특징으로 하는 매커니컬 실