KR20070058462A - 메카니컬 실링장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 메카니컬 실링장치의 각 밀봉환의 냉각, 세정 및 슬라이딩 실링면의 윤활을 양호하게 함과 동시에, 메카니컬 실링장치의 소형화를 가능하게 하며, 또한 메카니컬 실링장치의 조립과 분해를 용이하게 하는 것에 있다. 그리고 장치 본체의 외면(61)에 부착되어 축이 삽입가능한 끼워맞춤면(30C)을 가짐과 동시에 끼워맞춤면(30C)으로부터 기외(B)측에 공간부(30G)를 형성하는 실링커버(30)와, 공간부(30G)에 관통하여 담금질(quenching)유체를 공간부(30G)내로 공급하는 담금질통로(40)와, 실링커버(30)에 마련되어 공간부(30G)로부터 기외측에 가지는 환상의 교축면(throttle surface, 30F)과, 실링커버(30)의 끼워맞춤면(30C)과 밀봉으로 하여 이동가능하게 끼워맞춤하는 이동면(3D)을 가짐과 동시에 공간부(30G)의 내방으로 실링면(3A)을 가지는 제1밀봉환(3)과, 제1밀봉환(3)의 실링면(3A)과 밀접가능한 상대슬라이딩 실링면(10A)을 가짐과 동시에 외주에 교축면(30F)과 대향하는 밀봉면(10D)을 가지는 제2밀봉환(10)과, 제2밀봉환(10)을 밀봉으로 지지함과 동시에 축과 밀봉상태로 고착하는 실링콜러(seal collar, 50)를 구비하며, 제2밀봉환(10)의 밀접면(10D)과 실링커버(30)의 교축면(30F)에 밀접하여 공간부(30G)내의 담금질유체가 기외(機外)로 누설되는 것을 방지하는 패킹(4)을 가지는 것이다.

Description

메카니컬 실링장치{Mechanical seal device}

본 발명은 구조가 간단하고 메카니컬 실링의 슬라이딩 실링면을 냉각 가능하게 하는 메카니컬 실링장치에 관한 것이다. 특히 고점도의 피밀봉유체, 슬러리를 포함하는 피밀봉유체, 케미칼액의 피밀봉유체 등을 실링하는데 적합하며, 피밀봉유체의 고형물이 밀봉환의 슬라이딩면에 부착되며, 또한 실링 부품 사이에 막혀서 슬라이딩 발열하는 것을 방지한 카트리지형의 메카니컬 실링장치의 기술분야에 관한 것이다.

메카니컬 실링장치는 자동차나 화학장치와 같은 대량생산 또는 대량처리의 장치에 부착하기 위해 구조가 간단함과 동시에, 조립, 분해, 점검이 용이해야 한다. 그리고 메카니컬 실링장치는 생산코스트를 절감할 수 있는 구조여야 한다. 또한 메카니컬 실링장치는 기름이나 케미칼액체와 같은 피밀봉유체를 실링하기 위해 그 피밀봉유체인 액체에 의해 밀봉환의 슬라이딩 실링면이 발열되는 것을 방지해야 한다. 최근, 이러한 기술적 배경에 근거하여 메카니컬 실링장치의 구조를 단순화함과 동시에, 슬라이딩 실링면의 발열을 방지하며, 또한 슬라이딩 실링면, 패킹, O링 등의 실링 능력의 향상과 동시에, 그 점검. 수리를 용이하게 하는 개선이 요구되고 있다.

본 발명에 관련된 선행기술로는 도6에 도시한 메카니컬 실링장치가 존재한다 (예를 들어, 특허 공개 2000-356270호 공보, 미국특허 제5,213,340호 명세서를 참조). 도6은 케이싱(160)에 부착한 메카니컬 실링장치(100)의 전 단면도이다. 이 메카니컬 실링장치(100)는 케미칼액 등을 작동시키는 펌프의 축 밀봉장치로서 이용할 수 있다.

우선 이 메카니컬장치(100)의 구조를 간단하게 설명한다. 도6에 있어서 메카니컬 실링장치(100)는 케이싱(160)의 구멍에 관통하는 회전축(170)과 케이싱(160) 사이를 실링함과 동시에 부착을 용이하게 하기 위해 케이싱(160)의 단면(160A)에 부착되는 카트리지형으로 한 것이다. 이 메카니컬 실링장치(100)에는 케이싱(160)의 기내(機內, A)에 배치된 고정밀봉환(103)과 회전밀봉환(110)을 마련한 메카니컬 실링(102)이 주요 구성이다. 그리고 메카니컬 실링(102)의 고정밀봉환(103)과 그 지지체(106)를 케이싱(160)의 機外(기외, B)에 지지하기 위한 케이스본체(130)와, 메카니컬 실링(102)의 회전밀봉환(110)을 회전축(170)의 기내(A)측에 지지하기 위한 슬리이브(120)도 주요한 구성부품이다.

회전밀봉환(110)은 케이싱(160)의 기내(A)에 마련한 구멍에 배치되어 있다. 이 회전밀봉환(110)은 케이싱(160) 구멍의 안쪽에 배치하기 위해 내주면(120C)이 회전축(170)에 끼워 장착한 긴 슬리이브(120)의 일단부에 장착되어 있다. 또한 슬리이브(120)의 외방측의 타단부는 지지부(125)와 끼움 장착함과 동시에 스크류소켓(127)를 통해 슬리이브(120)가 회전축(170)에 고착되어 있다. 회전밀봉환(110)과 슬리이브(120)의 연결은 연결부품(129)을 통해 결합되어 있다. 이러한 회전축(170) 과 슬리이브(120), 및 슬리이브(120)과 연결부품(129)의 각 끼워맞춤 사이에는 실링용의 O링(105C), (105C)을 배치하고 있다. 또한 슬리이브(120)과 연결부품(129)은 드라이브핀(120P)을 통해 함께 회동가능하게 연결되어 있다. 그리고 연결부품(129)과 회전밀봉환(110)은 끼워맞춤 내에서 부호가 붙어있지 않은 드라이브핀을 통해 함께 회동 가능하게 연결되어 있다. 연결부재(129)와 회전밀봉환(110)의 끼워맞춤 사이는 O링(105)에 의해 실링되어 있다.

한편 고정밀봉환(103)은 원통상의 지지체(106)의 일단부에 마련된 리지부(ridge)의 환상면에 끼워 장착하여 지지되어 있다. 지지체(106)는 케이스 본체(130)의 내주면에 축방향으로 이동가능하게 끼워맞춤되어 있다. 또한 케이스본체(130)에 마련된 고정핀(132)에 의해 지지체(106)를 회전 불가능하게 지지하고 있다. 이 지지체(106)와 케이스본체(130)의 끼워맞춤 사이는 O링(105A)에 의해 실링되어 있다. 그리고 지지체(106)의 타단에는 스프링받이부(107)가 끼워넣어져 고정되어 있다.

케이스 본체(130)는 케이싱(160)의 단면(160A)에 접합함과 동시에, 케이싱(160)에 마련된 스터드볼트(163)에 너트(163A)를 나사결합하여 케이스 본체(130)를 케이싱(160)에 고정하고 있다. 이 케이스본체(130)의 측면에는 리지면(130A)이 마련되어 있다. 이 리지면(130A)에 스프링시트체(112)가 고정나사부(119)에 의해 부착되어 있다. 스프링시트체(112)에 지지된 스프링(109)은 스프링받이부(107) 사이에 배치되어 있으며, 스프링(109)에 의해 스프링받이부(107)와 지지체(106)를 통해 고정밀봉환(103)을 탄발로 압압하고 있다. 이 스프링(109)에 의해 압압된 고정 밀봉환(103)은 고정밀봉환(110)과 밀접하여 피밀봉유체를 실링한다. 스프링시트체(112)의 내주에는 부착홈(112G)이 마련되어 있다. 이 부착홈(112G)에는 나선상으로 감긴 가스켓(115)이 배치되어 있다. 이 가스켓(115)의 실링면(115B)은 슬리이브(120)의 외주면(120B)에 밀접되어 있다.

그리고 회전밀봉환(110)과 고정밀봉환(103)과 부속부품과의 조합으로 이루어진 메카니컬 실링(102)의 회전밀봉환(110)과 고정밀봉환(103)의 슬라이딩면을 냉각하기 위해 이 메카니컬 실링(102)의 외주면측을 지나는 플래싱통로(140)와, 메카니컬 실링(102)의 내주면측을 지나는 담금질(quenching)통로(141)가 각각 케이스본체(130)의 외주면으로부터 내주면을 향해 관통되어 있다. 그리고 플래싱통로(140)를 플래싱유체(淸水,V1)가 흐름과 동시에, 담금질통로(141)를 담금질유체(淸水, V2)가 흐른다.

이와 같이 구성된 메카니컬 실링장치(100)는 케이스본체(130)에 플래싱통로(140)와 담금질통로(141)를 마련하여 메카니컬 실링(102)의 외주측에 플래싱유체(V1)를 공급함과 동시에, 메카니컬 실링(102)의 내주측에 담금질유체(V1)를 공급하는 구조로 구성되어 있다. 이러한 구조에서는 슬라이딩 발열이 원인이 되는 회전밀봉환(110)과 고정밀봉환(103)의 서로 대면하는 슬라이딩 실링면을 면적이 큰 외주면 측으로부터 효과적으로 냉각하는 것이 곤란해진다. 특히 서로 대면하는 슬라이딩 실링면 사이를 내주측으로부터 냉각하면 슬라이딩면 사이에 개재하는 유체에 작용하는 원심력에 의해 담금질액이 외주측에 존재하는 기름이나 케미칼액체인 피밀봉유체에 혼입될 우려가 있으므로 문제가 된다. 그리고 슬리이브(120)의 외방단 부와 내방단부 사이에 담금질통로(140)와 플래싱통로(141) 및 회전밀봉환(110)과 고정밀봉환(103)을 마련한 메카니컬 실링(102)을 배치하는 구성으로 해야 하므로, 슬리이브(120)은 길게 된다. 또한 슬리이브(120)의 외방단부에 가스켓(115)을 마련함과 동시에, 내방단부에 O링(105C,105C)이 마련되어 있으므로 메카니컬 실링장치(100)는 더 길게 됨과 동시에, 가스켓(115)의 O링(105A,105B,105C)를 부착하기 위한 실링구조가 복잡해진다.

특히, 메카니컬 실링(102)으로부터 기내(A)의 내방으로 O링(105C,105C)을 마련하고, 이 O링(105C,105C)에 의해 담금질통로(141)로부터의 담금질액체(V2)가 기내(A)로 침입하는 것을 실링함과 동시에, 케이싱(160)의 구멍 내에 존재하는 피밀봉유체가 담금질통로(141)로 침입하는 구성으로 해야 하므로 각 O링(105A,105B,105C)의 실링구조를 복잡하게 함과 동시에, 큰 형상으로 하고 있다. 또한 가스켓(115)은 케이스본체(130)의 단면에는 스프링시트체(112)를 돌출하여 부착해야 하므로, 실링능력을 부여하기 위한 가스켓(115)의 구성 및 스프링시트체(112)의 구조가 복잡해진다. 또한 케이스본체(130)의 양측면으로부터 스프링시트체(112)와 고정밀봉환(103)이 돌출되는 구조이므로 메카니컬 실링장치(100)의 보관이나 관리가 곤란해진다. 그리고 고정밀봉환(103)이 스프링(109)에 의해 케이싱(160)의 구멍 내로 밀어넣는 구성이며, 반대로 회전밀봉환(110)을 케이스본체(130)의 외방으로 조절하여 부착하는 구성이므로, 이 회전밀봉환(110)과 고정밀봉환(103)을 부착하여 조절하는 것이 곤란해진다.

본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 발명이 해결하고 자 하는 기술적과제는 담금질유체에 의해 메카니컬 실링의 슬라이딩하는 실링면측의 냉각과 세정과 윤활을 효과적으로 하게 하는 것에 있다. 동시에 메카니컬 실링장치의 구조를 간단하게 하여 소형으로 하는 것에 있다. 또한 메카니컬 실링장치의 조립과 분해와 점검을 용이하게 하는 것에 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 기술적과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 기술적 해결수단은 이하와 같이 구성되어 있다.

본 발명의 메카니컬 실링장치는 축을 끼워 장착한 장치 본체에 부착되어 축의 주면을 실링하는 메카니컬 실링장치로서, 장치 본체의 외면에 부착된 축이 삽입가능한 끼워맞춤면을 가짐과 동시에 끼워맞춤면으로부터 기외측으로 공간실을 형성하는 실링커버와, 공간실에 관통하여 담금질유체를 공간실 내로 공급하는 담금질통로와, 실링커버에 마련되어 공간실로부터 기외측에 가지는 환상의 교축면과, 실링커버의 끼워맞춤면과의 사이가 실링되어 이동 가능하게 끼워맞춤하는 이동면을 가짐과 동시에 공간실 내에 실링면을 가지는 제1밀봉환과, 제1밀봉환의 실링면과 밀접 가능한 상대슬라이딩 실링면을 가짐과 동시에 외주에 교축면과 대향하는 밀봉면을 가지는 제2밀봉환과, 제2밀봉환을 밀봉 지지함과 동시에 축과 밀봉 고착하는 실링콜러를 구비하며, 제2밀봉환의 밀접면과 실링커버의 교축면에 밀접하여 공간실 내의 담금질유체를 실링하는 패킹을 가지는 것이다.

이 본 발명에 따른 메카니컬 실링장치에 따르면 담금질통로가 메카니컬 실링의 외주를 덮는 공간실 내로 연통하여 담금질통로로부터 공급되는 담금질유체(이하, 실시예에서는 담금질액이라고도 한다)액을 공간실에 의해 순환시켜 메카니컬 실링의 외주면을 효과적으로 냉각할 수 있다. 그리고 메카니컬 실링의 내주면보다 면적이 커지는 외주면 측으로부터 냉각하여 냉각 효과를 발휘할 수 있다. 그리고 담금질통로로부터 공급되는 담금질유체에 의해 메카니컬 실링의 주면을 효과적으로 세정할 수도 있다. 또한 패킹에 의해 공간실로부터 담금질유체가 기외로 유출되는 것을 차단할 수 있음과 동시에, 패킹에 의해 양 밀봉환을 크게 덮는 공간실에 형성할 수 있다. 특히 담금질유체가 제1밀봉환과 제2밀봉환의 외주측에 존재하므로 상대 슬라이딩면 사이에 작용하는 원심력에 의해 담금질유체가 피밀봉유체 측으로 침입하여 피밀봉유체로 혼입되는 것도 효과적으로 방지할 수 있다. 또한 패킹에 의해 공간실 내를 밀봉하여 담금질유체의 압력을 높일 수 있으므로 슬라이딩 실링면 사이나 O링의 접합면 간에 침입하는 불순물을 이 압력에 의해 저압측(상대측)으로 되밀어낼 수 있으므로 제1밀봉환의 실링면이 상대 슬라이딩면에 밀접하는 응답 능력을 발휘할 수 있다. 이 때문에 상대하는 실링면의 실링능력을 향상할 수 있다.

다음에 본 발명에 따른 각 실시태양의 발명에 대해서 이하에 서술한다.

본 발명에 따른 제1실시태양의 발명의 메카니컬 실링장치는 제2밀봉환에는 상대슬라이딩 실링면에 대해서 축방향 반대측에 접합면을 가지고 있음과 동시에, 실링콜러에는 접합면에 대향하는 지지면을 가지며, 또한 제2밀봉환의 접합면과 실링콜러의 지지면 사이에 패킹의 부착부가 끼워 지지되어 부착부와 반대의 밀접면이 교축면에 밀접하여 공간실 내의 담금질액을 실링하는 것이다.

이 제1실시형태의 메카니컬 실링장치에 따르면 제2밀봉환의 기외측에 끼워 지지된 패킹이 교축면과 밀접하여 실링하고 있으므로, 환상홈 내를 순환하는 담금질유체는 제2밀봉환의 외주면을 확실하게 냉각함과 동시에, 세정할 수 있다. 이 때문에 패킹의 부착부품을 필요로 하지 않게 되어 메카니컬 실링장치를 소형으로 한다. 동시에 패킹은 교축면과 밀봉면의 틈새에 의한 차단효과와 협동하여 담금질액을 효과적으로 실링한다. 또한 이 메카니컬 실링장치를 기기로 편입하는 경우라도 제1밀봉환은 실링커버에 내장되어 있음과 동시에, 제2밀봉환은 실링콜러에 지지되어 유니트화되어 있으므로 메카니컬 실링장치의 조립 및 분해가 극히 용이해진다. 그리고 실링커버로부터 실링콜러를 떼어내면 제1밀봉환과 제2밀봉환과 패킹을 간단하게 제거하는 것이 가능해지므로, 부품의 교환이 용이해진다. 또한 메카니컬 실링장치는 유니트화되어 슬리이브나 패킹을 지지하는 부품이 불필요해지므로 축방향으로 크게 돌출되는 부품도 없고, 제품관리에서 대량으로 메카니컬 실링장치를 정렬하는데, 이 부품의 관리가 용이해진다.

본 발명에 따른 제2실시태양의 발명의 메카니컬 실링장치는 제2밀봉환이 교축면의 내주측에 배치되어 교축면과의 사이에 극히 작은 틈새를 형성하는 밀봉면을 가지는 것이다.

본 제2실시태양의 메카니컬 실링장치에 따르면, 제2밀봉환이 교축면의 내주측에 배치되어 교축면과의 사이에 극히 작은 틈새를 형성하는 밀봉면을 가지므로, 교축면과 극히 작은 틈새를 마련하여 제2밀봉환이 회전할 때 극히 작은 틈새 내의 유체를 기내 측으로 되밀어 차단한다. 이 차단은 패킹에 의한 실링과 밀봉면과 교축면과의 극히 작은 틈새에 의해 효과적으로 발휘된다.

본 발명에 따른 제3실시태양의 발명의 메카니컬 실링장치는 패킹의 부착부에 부착공을 가짐과 동시에, 부착공이 실링콜러에 마련된 드라이브핀에 걸어맞춤하여 회동 불가능하게 부착되어 있는 것이다.

이 제3실시형태의 메카니컬 실링장치에 따르면 패킹이 부착부에 부착공을 가짐과 동시에, 부착공이 실링콜러에 마련된 드라이브핀에 걸어맞춤하여 회동 불가능하게 부착되어 있으므로, 제2밀봉환이 회전하더라도 패킹이 마음대로 회전하지 않아 밀접면의 실링능력을 발휘한다. 특히 패킹은 드라이브핀에 의해 지지되어 있으므로 축방향의 두께도 얇게 할 수 있음과 동시에 직경방향의 길이도 작게 할 수 있다. 이 때문에 패킹은 소형으로 할 수 있으며, 회전시의 슬라이딩 저항도 작게 할 수 있는 효과를 발휘한다.

본 발명에 따른 제4실시태양의 발명의 메카니컬 실링장치는 제1밀봉환이 실링커버의 끼워맞춤면에 이동 가능하게 끼워맞춤과 동시에, 탄발수단에 의해 기외 방향으로 압압되고, 또한 제2밀봉환이 실링콜러에 끼워맞춤하여 기외 측으로부터 상대슬라이딩 실링면을 제1밀봉환의 슬라이딩 실링면에 밀접하게 고정되어 있는 것이다.

이 제4실시태양의 메카니컬 실링장치에 따르면, 제1밀봉환이 실링커버의 끼워맞춤면과 이동가능하게 끼워맞춤함과 동시에, 제2밀봉환이 실링콜러에 끼워맞춰 기외측으로부터 상대 슬라이딩 실링면을 제1밀봉환의 슬라이딩 실링면에 밀접 가능하게 고정되어 있다. 이 때문에 제1밀봉환은 실링커버와 끼워맞춰 지지되어 있음과 동시에, 제2밀봉환을 기외 측으로부터 장착하는 것 만으로 간단하게 제1밀봉환에 조립된다. 또한 반대로 메카니컬 실링장치는 분해하여 부품의 교환이 용이해진다.

[도1] 도1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 메카니컬 실링장치의 전 단면도이다.

[도2] 도2는 도1에 도시한 패킹의 정면도이다.

[도3] 도3은 본 발명의 제2실시형태에 따른 패킹의 부분단면도이다.

[도4] 도4는 본 발명의 제3실시형태에 따른 패킹이 부분단면도이다.

[도5] 도5는 도1에 도시한 메카니컬 실링장치의 정면도이다.

[도6] 도6은 본 발명보다 선행하는 메카니컬 실링장치의 전 단면도이다.

이하 본 발명에 따른 실시에의 메카니컬 실링장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 이하에 설명하는 각 도면은 치수관계가 정확한 설계도이다.

도1은 본 발명에 따른 메카니컬 실링장치(1)를 부착하는 장치 본체(케이싱,60)와 장치 본체(60)의 구멍에 끼워 장착하는 회전축(축이라고도 한다, 70)사이를 실링하기 위해 메카니컬 실링장치(1)를 양 부품 사이에 카트리지형에 장착한 전 단면도이다. 또한 도2는 도1의 메카니컬 실링장치(1)에 마련된 패킹의 평면도이다. 그리고 도5는 도1의 메카니컬 실링장치(1)의 정면도이다. 이들 도면을 참조하여 이하에 그 메카니컬 실링장치(1)를 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 제1실시예의 메카니컬 실링장치(1)를 나타낸 것이다. 장치 본체(케이싱, 60)의 축용의 구멍에는 회전축(70)이 관통되어 있다. 메카니컬 실링장치(1)는 장치 본체(60)의 축용의 구멍 주위에 마련된 외면(61)에 실링커버(30)를 통해 부착한다. 이 장치 본체(60)에는 외면(61)측에 4개의 스터드볼트(63)가 원주상의 4개소에 마련되어 있다. 또한 회전축(70)은 축용의 구멍에 장착되어 도시하지 않은 축받이에 의해 회전가능하게 지지되어 있다. 그리고 장치 본체(60)의 구멍 내가 기내(A)이며, 메카니컬 실링장치(1)에 대해서 장치 본체(60)와 반대측(외방)이 기외(B)이다.

그리고 도1 및 도5에 따라 메카니컬 실링장치(1)의 상세한 구성을 이하에 설명한다. 장치 본체(60)에 부착되는 실링커버(30)는 도5에 도시한 바와 같이 사각형상으로 형성된다. 그리고 실링커버(30)에는 중심으로부터 각 사각방향으로 외방이 관통된 고정홈(관통공, 45)을 마련한다. 이 실링커버(30)의 고정홈(45)을 스터드볼트(63)를 지나게 한 후 스터드볼트(63)에 너트(63A)를 조여 장치 본체(60)의 외면(61)에 실링커버(30)를 고정한다. 또한 실링커버(30)의 내부에는 축방향으로 구멍을 형성한다. 또한 고정된 실링커버(30)의 전면에는 구멍을 에워싸 위치결정부(30T)를 마련한다. 이 위치결정부(30T)는 외주에 위치결정홈(30B)를 마련하기 위해 축방향으로 볼록부에 형성한다. 이 실링커버(30)의 구멍을 형성하는 내주면은 기내(A)로부터 기외(B)를 향해 순서대로 끼워맞춤면(30C)과 공간부(이하, 환상홈이라 한다, 30G)와 교축면(30F)을 형성한다. 이 중 환상홈(30G)은 끼워맞춤면(30C)과 교축면(30F)사이에서 끼워맞춤면(30C)의 외경보다 큰 직경으로 형성한다(환상홈(30G)은 끼워맞춤면(30C)보다 큰 직경으로 형성하지 않고 끼워맞춤면(30C)과 거의 동일한 직경으로 하고, 또한 고정용밀봉환(3)과 회전용밀봉환(10)의 각 외주를 끼워맞춤면(30C)의 내경보다 작게 하여 환상홈(30G)내의 고정용밀봉환(3)과 회전용밀봉환(10)의 공간(틈새)를 크게 해도 된다). 또한 환상홈(30G)의 내주에 고정용밀봉환(3)과 회전용밀봉환(10)의 대부분이 내재하도록 환상홈(30G)의 축방향의 폭치수를 크게 형성한다. 그리고 교축면(30F)은 환상홈(30G)의 축방향의 폭을 크게 하기 위해 위치결정부(30T)의 내주에 형성한다.

또한 실링커버(30)에는 외주면(30A)으로부터 환상홈(30G)내로 관통하는 담금질통로(40)를 마련함과 동시에, 환상홈(30G)으로부터 외주면(30A)으로 관통하는 드레인공(40A, 도5를 참조)을 마련한다. 이 담금질통로(40)와 드레인공(40A)의 포트에는 도시 생략의 배관과 접속가능한 튜브용나사공을 형성한다. 그리고 배관을 흘러 나온 담금질유체(이하, 담금질액이라고도 한다,V1)는 담금질통로(40)로부터 직접 메카니컬 실링(2)의 서로 대면하는 실링면(이하, 슬라이딩 실링면이라고도 한다, 3A)과 상대슬라이딩 실링면(10A)의 외주 측에 주입된다. 그리고 이 공급된 담금질액(V1)은 환상홈(30G)내를 순환한 후 드레인공(40A)을 통해 배출시킨다. 이 슬라이딩 실링면(3A)과 상대슬라이딩 실링면(10A)의 슬라이딩 시의 발열을 냉각함과 동시에, 메카니컬 실링(2)에 부착되어 있는 불순물을 세정한다. 그리고 메카니컬 실링(2)은 고정용밀봉환(3)과 회전용밀봉환(10)을 조합한 명칭이다. 그리고 장치 본체(60)에는 외주측(30A)으로부터 끼워맞춤면(30C)측으로 관통하는 플래싱통로(41)를 마련한다. 그리고 필요에 따라 실링커버(30)의 외주면(30A)로부터 내주면(30C)내 또는 환상홈(30G)내로 관통하는 제2플래싱통로(41A) 또는 제2담금질통로(41A) 혹은 제2드레인공(41A, 도5 참조)을 마련하면 된다. 그리고 플래싱통 로(41)로부터 단속적으로 공급되는 플래싱액(淸水, V2)은 고정용밀봉환(예를들어 제1밀봉환, 3)과 회전용밀봉환(예를들어 제2밀봉액, 10)의 피밀봉유체와 접하는 내주면(3C, 10C)을 세정한다. 그리고 피밀봉유체란 장치 본체(60)내에서 사용되는 케미칼액 또는 고점도액 혹은 불순물을 포함하는 유체 등이다.

실링커버(30)의 끼워맞춤면(30C)에는 고정용밀봉환(3)의 이동면(3D)이 축방향으로 이동가능하게 끼워맞춘다. 고정용밀봉환(3)의 이동면(3D)에는 끼워맞춤면(30C) 사이를 실링하는 O링용의 제1실링홈(3B)을 형성한다. 이 제1실링홈(3B)는 부착물을 세정하기 쉽게 하기 위해 기내(A)측이 끼워맞춤면(30C)에 대해서 간격을 크게 형성하고 있다. 이 제1실링홈(3B)의 기내(A)측의 이동면(3D)의 직경을 끼워맞춤면(30C)의 직경보다 소직경으로 하여 간격을 크게 하는 구성은 일실시예이다. 그리고 이 제1실링홈(3B)보다 기내(A)측의 이동면(3D)의 직경을 끼워맞춤면(30C)의 직경과 근사하게 하고, 이 양 부품 간의 간격을 작은 치수로 형성해도 된다. 그리고 이 제1실링홈(3B)에는 O링(실링환, 5A)를 부착한다. 이 O링(5A)의 재질은 불소고무, 니트릴고무, H-NBR, EPDM, 퍼플루오로엘라스터머 등이다.

그리고 고정용밀봉환(3)은 제1실링홈(3B)과 반대측의 단면에 슬라이딩 실링면(3A)를 형성한다. 또한 고정용밀봉환(3)의 외주측은 플랜지(3F)에 형성한다. 그리고 이 플랜지(3F)에는 안내홈(3G)을 형성한다. 또한 실링커버(30)의 환상홈(30G)의 측면에 마련한 끼움 장착공에 고정핀(35)을 압입하여 부착하고 있다. 이 고정핀(35)에 대해서 안내홈(3G)을 이동가능하게 끼워 맞추고, 이 고정핀(35)에 의해 고정용 밀봉환(3)은 축방향으로는 이동하지만, 회전방향으로는 걸어멈춰져 있다. 또한 이 플랜지(3F)와 대향하는 실링커버(30)에는 주방향(周方向)으로 복수개 배치한 구멍상의 스프링시트(30H)를 마련한다.

그리고 주면(周面)을 따라 등배치로 마련한 코일스프링(9)이 스프링시트(30H)에 착좌(着座)하여 고정용 밀봉환(3)을 탄발(彈發)로 압압하고 있다. 그리고 고정용밀봉환(3)의 통로용의 내주면(3C)은 회전축(70)의 외주면(70A)에 대해서 큰 틈새가 되도록 형성한다. 그리고 플래싱통로(41)로부터 흐르는 플래싱액(V2)이 고정용밀봉환(3)의 내주면(3C)을 유통할 수 있도록 한다. 이 플래싱액(V2)은 피밀봉유체에 포함하는 고형물이 메카니컬 실링(2)의 내주면(3C,10C)이나 각 슬라이딩 실링면(3A, 10A)에 부착되는 것을 방지한다. 이 고정용밀봉환(3)은 탄화규소, 카본, 기타 세라믹 등으로 제작되어 있다.

한편, 실링콜러(50)는 내주에 끼움 장착하는 주면(50C)과 제2실링홈(50B)을 마련하고 있다. 이 끼움 장착 주면(50C)이 회전축(70)의 외주면(70A)을 끼워 장착함과 동시에, 제2실링홈(50B)에 장착된 O링(5C)에 의해 양 부품의 끼움 장착면 사이를 실링한다. 또한 실링콜러(50)에 나사결합한 세트스크류(51)의 선단부를 회전축(70)의 외주면(70A)에 고정하여 실링콜러(50)를 회전축(70)에 고정한다. 그리고 실링콜러(50)에 있어서의 회전용 밀봉환(10)의 내측에 있는 외주를 결합면(50D)에 형성한다. 또한 결합면(50D)보다 외주측에 마련한 환상의 리지면에는 지지면(50S)을 마련한다. 그리고 실링콜러(50)의 지지면(50S)에 마련한 끼움 장착공에 드라이브핀(52)를 압입하여 부착한다.

또한 회전용밀봉환(10)의 일단에는 상대슬라이딩 실링면(10A)을 형성한다. 이 상대슬라이딩 실링면(10A)은 고정용밀봉환(3)의 슬라이딩 실링면(3A)과 밀접하면서 슬라이딩 할 수 있도록 형성한다. 그리고 회전용밀봉환(10)의 외주에는 밀봉면(10D)을 마련한다. 이 밀봉면(10D)은 위치결정부(30T)의 교축면(30F)과 근접한 틈새(C)를 마련하여 끼워맞춘다. 이 밀봉면(10D)과 교축면(30F)은 근접하게 끼워맞춤하여 담금질통로(40)로부터 공급된 담금질액(V1)을 틈새(C)의 효과에 의해 차단한다. 그리고 회전용밀봉환(10)의 내주면(10C)에 실링용의 리지면(10B)을 형성한다. 이 리지면(10B)에 O링(5B)을 부착하여 회전용밀봉환(10)의 내주면(10C)과 실링콜러(50)의 결합면(50D)의 끼움 장착면 사이를 실링한다. 또한 회전용밀봉환(10)의 기외(B)측 끝의 접합면(10E)에는 핀용 오목부(10G)를 형성한다. 이 핀용 오목부(10G)에 실링콜러(50)의 끼움 장착공에 압입한 드라이브핀(52)를 삽입하고, 회전용밀봉환(10)과 실링콜러(50)의 양 부품이 주방향에 대해서 이동하지 않도록 서로 걸어멈춤시킨다. 그리고 드라이브핀(52)에 의해 실링콜러(50)의 회전력을 회전용밀봉환(10)에 전달한다. 이 회전용밀봉환(10)은 탄화규소, 카본, 기타 세라믹 등의 재질로 제작된다.

교축면(30F)와 밀봉면(10D)의 틈새(C)를 차단하는 패킹(4)은 도2에 도시한 바와 같이 형성한다. 이 패킹(4)의 정면도를 도2에 나타낸다. 이 패킹(4)은 링상으로 형성되어 내주에 부착부(4B)를 형성함과 동시에, 외주에 실링부(4A)를 형성한다. 패킹(4)의 외주는 밀접면(4S)에 형성함과 동시에, 내주는 끼움 장착면(4C)에 형성한다. 그리고 부착부(4B)에는 드라이브핀(52)과 밀봉으로 끼워맞추는 부착공(4H)을 마련한다. 그리고 부착공(4H)을 드라이브핀(52)에 끼워맞춤과 동시에 부 착부(4B)를 고정용밀봉환(10)의 접합면(10E)와 실링콜러(50)의 지지면(50S)의 각 면 사이에 압착한다. 또한 패킹(4)의 밀접면(4S)은 교축면(30F)에 밀접시킨다. 이 패킹(4)의 밀접면(4S)은 교축면(30F)의 기외(B)측에서 접합하고 있다. 이 패킹(4)를 마련함으로써 환상홈(30G)내의 담금질액(V1)의 압력을 높일 수도 있다. 담금질액(V1)의 압력이 높아지면 O링(5A)의 슬라이딩면에 부착하려고 하는 불순물을 되밀어 세정효과를 발휘할 수 있다. 그리고 고정욤밀봉환(3)의 슬라이딩 실링면(3A)이 상대슬라이딩 실링면(10A)에 대해서 축방향으로 밀접하게 응답하는 작용을 양호하게 한다.

실링커버(30)에는 장치본체(60)사이에 가스켓(34)를 마련하여 실링하고 있다. 이 가스켓(34)은 실링커버(30)와 장치본체(60)사이를 실링할 경우는 도1에 도시한 형상이라도 좋지만, 플래싱통로(41)로부터의 플래싱액(청수, V2)를 메카니컬 실링(2)의 내주면(3C,10C)에 효율적으로 흘릴 경우에는 링상의 가스켓(34)의 내주면은 회전축(70)과 근접 상태가 되도록 도1의 형상보다 소직경으로 하면 된다. 이 가스켓은 고무, 수지 또는 고무를 코팅한 금속 등의재질로 제작되어 있다. 그리고 플래싱통로(41)로부터 공급된 플래싱액(V2)은 가스켓(34)에 당접하여 메카니컬 실링(2)과 회전축(70)사이의 유통로를 흘러 메카니컬 실링(2)의 내주면(3C,10C) 및 슬라이딩 실링면(3A)과 상대슬라이딩 실링면(10A)의 내경면에 부착하는 고형물을 세정함과 동시에 슬라이딩면을 윤활한다.

그리고 실링커버(30)의 환상홈(3G)은 고정용밀봉환(3)과 회전용밀봉환(10A)의 대부분을 덮도록 축방향으로 큰 치수로 형성하면 된다. 이 환상홈(3G)의 기 내(A)측의 측면은 고정용 밀봉환(3)의 제1실링홈(3B)의 근처까지 근접하도록 형성되어 있다. 그리고 환상홈(30G)의 회전용밀봉환(10)측의 측면은 회전용밀봉환(10)의 중간까지 도달되어 있다. 또한 환상홈(30G)의 외주면의 직경도 크게 형성하면 좋다. 그리고 담금질통로(40)로부터 공급되는 담금질액(V1)은 직접적으로 슬라이딩 실링면(3A)과 상대슬라이딩 실링면(10A)의 내경면으로 분사되어 나올 수 있도록 구성되어 있다. 또한 환상홈(30G)의 폭은 고정용밀봉환(3)과 회전용밀봉환(10)의 외주를 덮도록 크게 형성되어 있으므로 고정용밀봉환(3)의 슬라이딩 실링면(3A)와 회전용밀봉환(10)의 상대슬라이딩 실링면(10A)이 서로 슬라이딩하여 마찰에 의해 발열되더라도 이 냉각용 또는 세정용의 환상홈(30G)을 흐르는 담금질액(V1)의 유량에 의해 냉각됨과 동시에 세정되어 그 효과를 발휘한다. 이 메카니컬 실링(2)의 냉각과 세정의 효과는 담금질액(V1)이 흐르는 환상홈(30G)의 메카니컬 실링(2)에 근접한 구조와 담금질액(V1)을 실링하는 패킹(4)의 회전시의 담금질액(V1)을 되밀치는 구조에 의해 달성된다.

이와 같이 구성된 실링커버(30)와 실링콜러(50)는 실링콜러(50)에 볼트를 통해 부착함과 동시에, 세트플레이트(55)의 볼록부를 실링커버(30)의 위치결정홈(30B)에 끼워 넣어 위치결정과 동시에 조립한다. 그리고 회전용밀봉환(10)이 위치결정되면 소켓나사(51)를 회전축(70)으로 나사결합하여 고정하고, 실링콜러(50)를 회전축(70)에 고정한다. 그리고 세트플레이트(55)는 가상선으로 나타낸 바와 같은 형태로 형성되어 있으며, 실링콜러(50)의 주면에 3등배치로 배치하여 세트플레이트(55)를 부착한다. 이 세트플레이트(55)는 조립후에 제거하면 된다.

도3은 본 발명에 따른 제2실시예를 나타내는 패킹(4)의 부분단면도이다. 이 패킹(4)은 링상의 측면에 주방향을 따라 방사상으로 요철의 치형을 마련하여 토출수단(4T)으로 구성한 것이다. 이 토출수단(4T)은 볼록부(4T1)와 오목부(4T2)로 형성한다. 기타 명칭은 도2에 도시한 부호의 명칭과 동일하며, 실링부(4A)와 부착부(4B)와 끼움 장착면(4C)와 밀접면(4S)으로 구성한다. 이 토출수단(4T)에 의해 극히 작은 틈새(C)내의 담금질액(V1,도1 참조)을 환상홈(30G)내로 되밀어, 밀접면(4S)에 불순물이 부착되어 밀접면(4S)을 마찰시키는 것을 방지한다. 동시에 토출수단(4T)은 담금질액(V1)에 포함하는 불순물을 환상홈(30G)측으로 되밀어 패킹(4)의 실링 능력을 발휘시켜 회전용밀봉환(10)을 냉각과 함께 세정도 한다. 이 패킹(4)은 불소수지, H-NBR등의 수지 또는 고무재 제품이다.

도4는 본 발명에 따른 제3실시예를 나타낸 패킹(4)의 부분단면도이다. 이 패킹(4)은 도2에 도시한 패킹(4)과 동일 부호로 표시한 바와 같이 거의 동일형상이다. 다른 점은 밀접면(4S)의 담금질액(V2, 도1을 참조)측으로만 나선홈의 토출수단(4S1)을 마련하여 담금질액(V1)을 환상홈(30G)내로 되밀어 패킹(4)의 실링능력을 발휘시키는 것이다. 이 패킹(4)는 불소수지재 제품이다.

상술한 바와 같이 구성된 메카니컬 실링장치(1)에서는 환상홈(30G)내의 담금질액(V1)에 의해 메카니컬 실링(1)의 슬라이딩 발열을 효과적으로 냉각하여 상대실링면(3A,10A)의 열에 의한 파손이나 울림현상을 방지할 수 있다. 또한 환상홈(30G)내의 담금질액(V1)의 냉각효과에 의해 각 상대실링면(3A,10A)의 실링효과를 발휘시킬 수 있다. 또한 선행기술과 같은 슬리이브가 불필요해지므로, 실링커버(30)로부 터 축방향으로 돌출되는 일도 없으며, 부품관리에서 부품의 보관이 용이해진다. 또한 패킹(4)을 회전용밀봉환(10)과 실링콜러(50) 사이에 끼워 지지하는 구성이므로 조립을 위한 부착이 용이함과 동시에, 수리를 위한 분해가 용이해진다. 그리고 부품갯수를 적게 할 수 있는 효과를 발휘한다. 그리고 메카니컬 실링장치(1)는 회전용밀봉환(3)을 지지하는 실링커버(30)와 회전용밀봉환(10)을 지지하는 실링콜러(50)를 서로 결합하는 구성이므로, 조립이 극히 용이해지는 효과를 기대할 수 있다. 그리고 환상홈(30G)과 패킹(4)의 조합 구조에 의해 담금질액(V1)이 메카니컬 실링(2)의 외주를 효율적으로 순환하여 냉각하면서 세정도 한다. 그리고 실링콜러(50)를 회전축(70)으로부터 떼어내면 서로 끼워맞춤된 상태의 고정용밀봉환(3)과 회전용밀봉환(10)과 패킹(4)은 간단하게 분해할 수 있어 부품교환이 용이해진다.

이상은 본 발명의 특정의 실시예에 대해서 기재하였으나, 이들 실시예의 설명은 발명의 전부를 망라하는 것이 아니며, 혹은 개시된 형태에 본 발명을 한정하는 것도 아니다. 이 실시예로부터 각종의 변경이나 수정이 가능한 것은 기재예로부터 명백하다. 본 발명의 기술적범위는 청구항에 의해 규정되어 있다.

이상 설명한 바와 같이 메카니컬 실링장치는 실링면의 슬라이딩열에 따른 불편을 방지함과 동시에, 소형을 가능하게 하고, 또한 메카니컬 실링장치의 경량화를 가능하게 하여 자동차 등의 펌프 등에 부착해도 유용하다. 또한 메카니컬 실링장치는 조립, 분해가 용이하므로 양산 장치에 이용하기에 유용하다. 그리고 메카니컬 실링장치의 냉각, 세정, 슬라이딩 실링면의 윤활이 우수하고, 게다가 내구능력을 발휘하므로 케미칼액을 실링하는데 유용하다

Claims (5)

1. 축을 끼워 장착한 장치 본체에 부착되어 축의 주면을 실링하는 메카니컬 실링장치에 있어서, 상기 장치 본체의 외면에 부착되어 상기 축이 삽입가능한 끼워맞춤면을 가짐과 동시에 상기 끼워맞춤면으로부터 기외 측으로 공간부를 형성하는 실링커버와, 상기 공간부에 관통하여 담금질유체를 상기 공간부 내로 공급하는 담금질통로와, 상기 실링커버에 마련되어 상기 공간부로부터 상기 기외 측에 가지는 환상의 교축면과, 상기 실링커버의 상기 끼워맞춤면과 밀봉으로 하여 이동가능하게 끼워맞추는 이동면을 가짐과 동시에 상기 공간부 내에 실링면을 가지는 제1밀봉환과, 상기 제1밀봉환의 상기 실링면과 밀접가능한 상대슬라이딩 실링면을 가짐과 동시에 외주에 상기 교축면과 대향하는 밀봉면을 가지는 제2밀봉환과, 상기 제2밀봉환을 밀봉으로 지지함과 동시에 상기 축과 밀봉상태로 고착하는 실링콜러를 구비하며, 상기 제2밀봉환의 상기 밀접면과 상기 실링커버의 상기 교축면에 밀접하여 상기 공간부 내의 담금질유체가 기외로 누설되는 것을 방지하는 패킹을 가지는 것을 특징으로 하는 메카니컬 실링장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2밀봉환에는 상기 상대슬라이딩 실링면에 대해서 축방향 반대측에 접합면을 가짐과 동시에, 상기 실링콜러에는 상기 접합면과 대향하는 지지면을 가지며, 또한 상기 패킹은 상기 제2밀봉환의 상기 접합면과 상기 실링콜러의 상기 지지면과의 사이에 끼워 지지되는 부착부를 가지며, 상기 부착부와 반 대의 밀접면이 상기 교축면에 밀접하여 상기 공간부 내의 담금질유체가 기외로 누설되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 메카니컬 실링장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2밀봉환이 상기 교축면의 내주측에 배치되어 상기 교축면과의 사이에 극히 작은 틈새를 형성하는 밀봉면을 가지는 것을 특징으로 하는 메카니컬 실링장치.
4. 제1항 또는 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 패킹의 상기 부착부에 부착공을 가짐과 동시에, 상기 부착공이 상기 실링콜러에 마련된 드라이브핀에 걸어맞춤하여 회동 불가능하게 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 메카니컬 실링장치.
5. 제1항 또는 제2항 또는 제3항 또는 제4항에 있어서, 제1밀봉환이 상기 실링커버의 상기 끼워맞춤면에 끼워맞춤과 동시에 탄발수단에 의해 기외 방향으로 압압되고, 또한 상기 제2밀봉환이 상기 실링콜러에 끼워맞춤하여 기외 측으로부터 상대슬라이딩 실링면을 상기 제1밀봉환의 상기 슬라이딩 실링면에 밀접하게 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 메카니컬 실링장치.

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