KR20040053604A - 오일실 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오일실에 관한 것으로서, 회전기계의 운전시에도 하우징내부의 압력이 상승되지 않게 함으로써 압력차에 의해 내부에 수용된 윤활유가 외부로 유출되던 것이 방지되게 하고 마모 및 손상이 방지되어 그 수명이 반영구적임은 물론 축공과 회전축이 격리되어 있어도 회전축과 베어링의 고속회전으로 발생되는 원심력에 의해 비산되는 윤활유가 축공과 회전축 사이의 간극으로 유입되지 않게 차단되어 유출이 더욱 효과적으로 방지되게 하기 위한 것으로서,

환형으로 되는 몸체(10)의 회전축(20)이 관통하는 축공(11)은 그 직경이 상기 회전축의 직경보다 크게되며, 상기 축공(11)의 내주면에는 격리홈(12)을 빙둘러 형성하여 상기 축공의 주면부 내외측에 차단턱(13)(13')이 빙둘러 격리 형성되게 하고, 상기 몸체를 직립시켰을 때 하부가 되는 부분의 내측 차단턱(13)의 하부에는 상기 격리홈의 하부와 몸체의 내측면을 연통시켜 주는 유통공을 형성하며, 상기 몸체의 내측면에는 일부분은 상기 몸체와 일체로 연결되고 다른 부분은 격리되게 평행 상태로 부설되며 중앙의 축공(11')은 상기 몸체의 직경과 동일한 차단판(15)을 구비하여 된다.

Description

오일실{oil seal}

본 발명은 오일실에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각종 회전기계의 운전시 베어링의 하우징내에 수용되어 있는 윤활유가 외부로 누출되는 것을 효과적으로 방지함과 동시에 그 수명이 반영구적인 오일실에 관한 것이다.

일반적으로 펌프나 발전기 또는 압축기등과 같은 각종 회전기계들의 회전축이 관통하는 베어링의 하우징내에는 윤활유가 수용되어 상기 회전축이 원활히 회전되게 지지하는 베어링등의 마모 및 과열을 방지하게 되는데, 오일실은 상기 회전축과 이 회전축이 관통하는 하우징의 축공사이에 개재되어 운전시 상기 윤활유가 외부로 누출되지 않게 하는 작용을 한다.

도 1은 이러한 작용을 하는 종래 오일실의 일예를 보인 분리 사시도이며, 도 2a는 동 오일실이 적용된 회전기계의 하나인 펌프를 보인 측단면도이고, 도 2b는 동 일부분을 발췌하여 확대한 측단면도이다.

상기의 종래 오일실은 몸체(1)가 합성고무등의 탄성체로 성형되는 것으로서, 그 축공(1a)의 직경은 하우징(2)을 관통하게 설치되어 구동부인 모터(3)의 회전력을 가동부인 임펠러(4)에 전달하는 회전축(5)의 직경과 걸맞는 크기로 되며, 상기 축공의 내단 외주연에 빙둘러 연장된 축수부(1b)의 외주면에는 코일스프링 등으로 만들어지는 수축링(1c)을 결착하여 상기 축공의 내주면이 회전축의 외주면에 밀착되게 장착된다.

이와 같이 장착하는 것은 서로 면접촉되는 축공(1a)과 회전축(5)의 사이에 기밀이 유지되게 함으로써, 이들 사이를 통해 유면이 상기 회전축을 지지하게 장착되는 베어링(6)의 하측부 중간정도에 이르게 하우징(2)내에 수용된 윤활유(a)가 외부로 누출되는 것을 방지하기 한 것이다.

그러나, 이렇게 하면 펌프의 운전 초기에는 윤활유(a)가 누출되는 것이 어느 정도 방지되기는 하지만, 하우징(2)의 내부가 몸체(1)에 의해 외부와 통하지 않게 밀봉되어 있기 때문에 운전이 지속되면 고속회전되는 회전축(5)과 베어링(6)에 의해 발생되는 원심력등의 작용으로 인하여 상기 하우징의 내부에는 압력이 상승하게 되고, 윤횔유는 상기 회전축과 베어링의 전부분에는 물론 상기 몸체의 내측면 전체에도 묻게 되었다.

이에 따라, 하우징(2)내의 높은 압력은 미세한 틈만 있어도 상대적으로 압력이 낮은 외부로 빠져나가게 되는데, 이러한 틈으로는 회전축(5)의 원활한 회전을 위하여 어느 정도 느슨하게 면접촉되는 축공(1a)과 회전축(5)의 사이가 해당되며, 결국 이 부분을 통해 압력과 함께 윤활유가 외부로 누출되는 현상이 발생되었다.

이러한 누출현상은 축공(1a)과 회전축(5)의 지속적인 마찰로 인하여 이들의 접촉면이 마모될수록 더욱 심하게 되었으며, 이를 방지하기 위해서는 수시로 오일실을 교체하여야 되었고, 이에 따라 잦은 운전의 중단으로 인하여 운전능률이 크게 저하되는 등의 문제점도 있었다.

또한, 면접촉에 의해 회전축도 마모되어 그 수명이 크게 단축되는 단점은 물론 윤활유도 수시로 보충하여야 되므로, 유지 및 보수관리가 매우 번거롭고 비용도많이 소요되는 등 사용상 많은 문제점들이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 오일실의 문제점들을 감안하여 발명된 것으로서, 그 목적은 회전기계의 운전시 하우징내에 수용되어 있는 윤활유의 누출을 확실하게 방지하여 주는 오일실을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 회전기계의 운전능률이 대폭 향상되게 하며 유지 및 관리비용이 크게 절감되는 오일실을 제공함에 있다.

본 발명의 상기와 같은 목적들은, 운전시에도 하우징의 내부가 외부의 대기압과 동일한 압력을 유지토록하므로 내부에 수용된 윤활유가 압력의 차이에 의해 외부로 누출되는 것이 방지되게 함과 동시에 그 수명이 반영구적인 오일실을 제공함으로써 달성되는데, 이 오일실은 회전축이 관통하는 축공의 직경이 상기 회전축의 직경보다 크게 되며 이에 따라 상기 축공의 내주면과 회전축의 외주면 사이에는 이들 직경의 차이에 비례하는 간극이 빙둘러 형성된다.

상기의 간극은 축공과 회전축이 서로 면접촉되지 않는 범위내에서 최소한의 간격이 유지되게 하면 되는 것으로서 바람직하게는 대략 0.1㎜ 정도면 되는데, 이렇게 하는 것은 상기 회전축이 축공과 격리된 상태로 회전되게 함과 동시에 하우징의 내부와 외부가 상기 간극에 의해 서로 통하게 함으로써 정지시에는 물론 운전시에도 내부와 외부의 압력이 항상 동일하게 유지되도록 하기 위한 것이다.

이에 따라, 정지시에는 외부로부터 먼지 등의 이물질이 하우징의 내부로 유입되지 않게 됨은 물론 운전시에는 내부에 수용되어 있는 윤활유가 외부로 누출되는 것이 방지되는 것이며, 또, 오일실의 내면측에는 차단판을 부설함으로써 회전축과 베어링의 회전으로 발생되는 원심력에 의해 비산되는 윤활유가 축공과 회전축사이의 간극으로 유입되지 않게 차단하여 주므로 윤활유의 누출이 더욱 효과적으로 방지되게 하였다.

도 1은 종래 오일실의 일예를 보인 분리 사시도

도 2는 동 오일실이 적용된 펌프를 보인 측단면도

도 3은 도 2의 일부분을 발췌하여 확대한 측단면도

도 4a는 본 발명 실시예에 의한 오일실의 사시도

도 4b는 동 오일실의 확대 측단면도

도 5a는 동 오일실이 적용된 펌프의 일부를 보인 측단면도

도 5b는 도 5a의 일부분을 발췌하여 확대한 측단면도

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 오일실이 적용된 펌프의 측단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 몸체

11, 11' : 축공 12 : 격리홈

13, 13' : 차단턱 14 : 유통공

15 : 차단판 16 : 연결부

10a : 플랜지 10b : 베어링하우징

20 : 회전축 30 : 하우징

50 : 베어링

이하, 본 발명의 실시예에 의한 오일실을 첨부된 도면에 의하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4a는 본 발명의 실시예에 의한 오일실의 사시도이며, 도 4b는 동 오일실의 확대 측단면도이고, 도 5a는 동 오일실의 적용된 펌프의 일부를 보인 측단면도이며, 도 5b는 도 5a의 일부분을 발췌하여 확대한 측단면도이다.

본 발명의 실시예에 의한 오일실은 몸체(10)가 환형으로 되는 것으로서, 고강도 수지 또는 금속등으로 성형하여도 된다.

상기 몸체의 축공(11)은 그 직경(l)이 상기 축공을 관통하는 회전축(20)의 직경(l₁) 보다 크게되며, 이에 따라 상기 축공의 내주면과 회전축의 외주면 사이에는 상기 직경들의 차이에 비례하는 간극(g)이 빙둘러 형성된다.

따라서, 몸체(10)는 축공(11)이 회전축(20)과 면접촉되지 않고 격리되게 하우징(30)에 장착되는 것이며, 이에 따라 상기 하우징의 내부(31)는 간극(g)에 의해 외부와 통하게 된다.

이와 같이 하우징(30)의 내부(31)가 외부와 통하게 되면, 회전기계(40)의 운전정지시에는 물론 운전시 회전축(20)의 고속회전에 따른 원심력이 상기 내부에 작용하여도 압력이 상승하지 않게 되어 항상 외부와 동일한 압력을 유지하게 된다.

이렇게 되면, 압력이 내부(31)에서 외부로 또는 역으로 이동하는 현상이 발생되지 않기 때문에, 상기 내부에 수용되어 있는 윤활유(a)가 외부로 누출되거나 외부로부터 이물질이 유입되는 것이 방지된다.

그런데, 이러한 작용을 하는 간극(g)이 필요 이상으로 크게 되면 윤활유(a)가 원심력에 의해 비산되는 과정에서 일부가 누출되거나 또는 외부로부터 이물질이 유입되는 현상이 발생되기 때문에, 이를 방지하기 위해서는 상기 간극의 크기를 제한하여야 된다.

본 발명에서는 이를 해결하기 위해 다양한 크기의 간극(g)을 설정하여 실험을 한 결과, 대략 0.1㎜ 정도의 크기가 가장 적합함을 확인하게 되었다.

즉, 이러한 크기의 간극(g)이 유지되면 축공(11)과 회전축(20)은 면접촉되지 않게 격리되어 서로 마찰되지 않으므로 마모는 물론 과열에 따른 피로현상 등이 방지됨과 동시에 운전시 비산되는 윤활유(a)의 일부가 누출되거나 또는 이물질이 유입되는 현상도 발생하지 않게 된다.

이와 같이 구성되는 몸체(10)를 장착하면, 운전시에도 하우징(30)의 내부와 외부가 동일한 압력이 유지되기 때문에 회전축(20)과 베어링(50)의 고속회전으로 발생되는 원심력에 의해 비산되는 윤활유(a)가 상기 몸체의 내측면에 묻으면 자중에 의해 상기 하우징의 하부내로 흘러 내리게 되는데, 이 과정에서 축공(11)의 주위에는 고속회전되는 상기 회전축에 의해 발생되는 원심력이 작용되고 있으므로 흘러 내리는 윤활유는 상기 축공의 내주면측으로는 유입되지 않고 그 주위에서 외측으로 분산되어 하측으로 흘러 내리게 된다.

한편, 회전축(20)에 묻게 되는 윤활유(a)는 원심력에 의해 모두 비산되기 때문에 축방향으로 이동하지 않게 되어 간극(g)으로 유입되는 것이 방지된다.

물론, 이러한 작용은 축공(11)과 회전축(20)의 사이에 적정한 간극(g)이 유지되게 하여 하우징(30)의 내부(31)가 외부의 대기압과 항상 동일한 압력을 유지토록 함으로써 이루어지는 것이다.

한편, 축공(11)의 내주면에는 적정 깊이의 격리홈(12)을 빙둘러 형성하여 상기 축공의 주면부 내외측에 차단턱(13)(13')이 서로 격리되는 상태로 빙둘러 형성되게 하며, 몸체(10)를 직립시켰을 때 하부가 되는 부분에는 차단턱(13)을 관통하여 상기 격리홈의 하부와 몸체의 내측면을 연통시켜 주는 유통공(14)이 형성된다.

이와 같이 격리홈(12)과 차단턱(13)(13')들을 형성하는 것은, 운전을 일시 정지하였을 때 몸체(10)의 내측면에서 축공(11)의 주변에 묻어 있는 극히 일부의 윤활유(a)라도 흘러 내려 상기 축공과 회전축(20)이 교차하는 부분에 잔류하고 있는 상태에서 운전이 재개되어 원심력이 발생하기 직전의 순간에 상기의 교차하는 부분에 잔류하던 극히 일부의 윤활유가 간극(g)내로 유입되어 외측으로 이동하게 되어도 상기 격리홈의 위치에 도달할 때에는 이미 원심력이 작용되고 있는 상태이므로 해당 윤활유는 비산되어 차단턱(13')을 통과하지 못하게 함으로써 외부로 유출되는 것이 방지되게 하기 위한 것이다.

이러한 과정에서 격리홈(12)내에 수용되는 윤활유(a)가 하부로 흘러 내리면유통공(14)을 통해 하우징(30)내의 하부로 환수된다.

이때 윤활유(a)가 유통공(14)을 원활히 통과할 수 있도록 상기 유통공은 격리홈(12)의 하부로부터 몸체(10)의 내측면을 향해 하향 경사지게 형성하는 것이 바람직하며, 또, 상기 유통공은 복수로 또는 장공으로 형성하여도 됨은 물론이다.

그리고, 몸체(10)의 내측면에는 상기 몸체와 동일한 직경의 차단판(15)이 적정한 간격(t)을 두고 평행하게 부설된다.

상기 차단판은 상단 일부만 연결부(16)로 몸체(10)에 일체로 연장되며, 그 중앙의 축공(11')은 그 직경이 축공(11)의 직경과 동일하게 된다.

또한, 차단판(15)의 하단부는 몸체(10)의 내측면 하부에 유통공(14)을 용이하게 형성할 수 있도록 제거된다.

이와 같이 차단판(15)을 부설하면, 운전시 회전축(20)과 베어링(50)의 고속회전에 따른 원심력의 작용으로 비산되는 윤활유(a)가 상기 차단판에 의해 1차적으로 차단되기 때문에 더욱 효과적으로 누출이 방지되는 특징이 있다.

또, 차단판(15)이 몸체(10)의 내측면과 격리되어 있기 때문에 극히 일부의 윤활유(a)가 축공(11')을 통과하게 되어도, 상기 차단판과 몸체의 내측면 사이의 공간부분에서 원심력의 작용에의해 비산되므로 축공(11)측으로 유입되지 않게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 의한 상기의 오일실은 서로 적정 간격으로 격리되게 형성된 차단판(15)과 차단턱(13)(13')들 및 원심력은 물론 축공(11)(11')과 회전축(20) 사이의 간극(g)의 복합적인 작용으로 인하여 운전시 윤활유가 누출되는것이 완벽하게 방지된다.

한편, 몸체(10)의 외주면에는 오링홈(17)을 빙둘러 형성하여 상기 몸체를 하우징(30)에 장착할 때 오링(18)을 결합함으로써, 상기 몸체와 하우징의 결합면 사이로 윤활유가 누출되지 않도록 한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에의한 오일실의 적용상태 측단면도 이다.

이 실시예에의한 오일실은, 몸체(10)의 외주연부에는 플랜지(10a)를 일체로 빙둘러 연장함을 특징으로 한 것이며, 이에 따라 상기 몸체는 하우징(30)에 볼트 등과 같은 체결부재로 직접 착설할 수 있게 된다.

이렇게 하는 것은 몸체(10)가 하우징(30)에 단단히 착설되게 함으로써, 운전시의 진동이나 또는 외부의 충격등으로 인하여 상기 몸체의 착설상태가 불안정하게 되거나 또는 임의로 분리는 현상이 발생되는 것을 방지하기 위한 것이다.

또한, 몸체(10)의 내측면의 주연부측에는 베어링하우징(10b)을 일체로 연장하여, 이 하우징내에 베어링(50)을 장착하여도 된다.

이와 같이 구성되는 본 발명 실시예에 의한 오일실은, 회전기계의 운전시에도 하우징의 내부의 압력이 상승되지 않게 하여 줌으로써 압력차에 의해 내부에 수용된 윤활유가 외부로 유출되던 것이 효과적으로 방지되는 특징이 있다.

또한, 오일실의 축공이 회전축과 격리되어 마찰되지 않기 때문에 장기간 사용하여도 마모 및 손상이 방지되어 그 수명이 반영구적이며, 이에 따라 수시로 교체할 필요가 없어 운전을 자주 중단하지 않아도 되므로 운전효율이 대폭 향상되는장점도 있다.

그리고, 축공과 회전축이 격리되어 있어도 축공의 내주면에 요입 형성된 격리홈에 의해 축공의 내외측에 격리 형성되는 차단턱은 물론 내측면에 일체로 격리 연장되는 차단판에 의해서도 회전축과 베어링의 고속회전으로 발생되는 원심력에 의해 비산되는 윤활유가 축공과 회전축 사이의 간극으로 유입되지 않게 다단으로 차단되기 때문에 윤활유의 유출이 더욱 효과적으로 방지된다.

Claims (8)

1. 몸체는 환형으로 되며;

   상기 몸체의 회전축이 관통하는 축공은 그 직경이 상기 회전축의 직경보다 크게 되는 것을 특징으로 하는 오일실.
2. 제1항에 있어서,

   상기 몸체의 축공과 회전축의 직경들의 차이에 의해 상기 축공의 내주면과 회전축의 외주면 사이에 형성되는 간극은 0.1㎜ 정도인 것을 특징으로 하는 오일실.
3. 제1항에 있어서,

   상기 몸체의 축공의 내주면에는 격리홈을 빙둘러 요입 형성하여 상기 축공의 주면부 내외측에 차단턱이 빙둘러 격리 형성되게 하고,

   상기 몸체를 직립시켰을 때 하부가 되는 부분의 내측 차단턱의 하부에는 상기 격리홈의 하부와 몸체의 내측면을 연통시켜 주는 유통공을 형성하여 되는 것을 특징으로 하는 오일실.
4. 제1항에 있어서,

   상기 몸체의 내측면에는, 일부분은 상기 몸체와 일체로 연결되고 다른 부분은 격리되게 평행상태로 부설되며 중앙의 축공은 상기 몸체의 직경과 동일한 차단판을 구비하여 되는 것을 특징으로 하는 오일실.
5. 제1항에 있어서,

   상기 몸체의 축공의 내주면에는 격리홈을 빙둘러 요입 형성하여 상기 축공의 주면부 내외측에 차단턱이 빙둘러 격리 형성되게 하고,

   상기 몸체를 직립시켰을 때 하부가 되는 부분의 내측 차단턱의 하부에는 상기 격리홈의 하부와 몸체의 내측면을 연통시켜 주는 유통공을 형성하며,

   상기 몸체의 내측면에는 일부분은 상기 몸체와 일체로 연결되고 다른 부분은 격리되게 평행 상태로 부설되며 중앙의 축공은 상기 몸체의 직경과 동일한 차단판을 구비하여 되는 것을 특징으로 하는 오일실.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 몸체의 외주연에는, 상기 몸체를 하우징에 체결부재로 직접 착설하는 플랜지가 일체로 빙둘러 연장된 것을 특징으로 하는 오일실.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 몸체의 내측면의 주연부측에는, 베어링을 장착하는 베어링하우징이 빙둘러 일체로 연장된 것을 특징으로 하는 오일실.
8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 몸체는, 그 재질이 고강도 수지 또는 금속 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 오일실.