KR20070089141A - 밀봉장치 - Google Patents

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KR20070089141A
KR20070089141A KR1020077012319A KR20077012319A KR20070089141A KR 20070089141 A KR20070089141 A KR 20070089141A KR 1020077012319 A KR1020077012319 A KR 1020077012319A KR 20077012319 A KR20077012319 A KR 20077012319A KR 20070089141 A KR20070089141 A KR 20070089141A
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slinger
sealing device
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sub
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KR1020077012319A
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히로키 마츠이
고 칸자키
Original Assignee
엔오케이 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 슬링거(2) 및 립 부재(3)의 조합에 의해 이루어지는 팩 타입의 밀봉장치(1)로서, 서브 립(5i)의 슬라이딩 이동에 따른 토크증대를 방지하는 동시에, 서브 립(5i)이 메인 립(5g,5h)에 대하여 커다란 그리스 공급 저항이 되지 않아 서브 립(5i)에 젖혀짐 현상이 발생하지 않으며, 서브 립(5i)이 슬라이딩 이동 마모되는 일도 없는 밀봉장치(1)를 제공한다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 상대회전하는 두 부재 중 한쪽 부재(21)에 부착되는 슬링거(2)와 다른 쪽 부재(22)에 부착되는 립 부재(3)의 조합에 의해 이루어지며, 슬링거(2)는 부착부(2a)와 평면부(2b)를 일체로 가지고, 립 부재(3)는, 슬링거(2)의 평면부(2b) 단면에 밀접해 있는 메인 립(5g,5h)을 갖는 밀봉장치(1)로서, 메인 립(5g,5h)의 내측이면서 슬링거(2)의 부착부(2a)로부터 축방향으로 벗어난 부위에, 한쪽 부재(21)의 둘레 면(21a)과 지름방향으로 대향되는 래비린스 구조의 서브 립(5i)을 설치하도록 하였다.

Description

밀봉장치{SEALING DEVICE}
본 발명은 밀봉기술과 관련한 밀봉장치에 관한 것이다. 본 발명의 밀봉장치는 가령, 자동차관련분야에서 허브 베어링용 시일로서 이용되거나 또는 농기구, 건기구(建機具) 내지는 범용기계 등에서 이수(泥水, muddy water)에 대한 시일을 위해 이용된다.
종래, 자동차관련분야에 이용되는 허브 베어링용 시일로서, 도 2에 도시된 팩(PAC) 타입의 밀봉장치(팩 시일(PAC seal) ; 51)가 알려져 있는데, 상기 밀봉장치(51)는, 베어링 내부 링(inner ring, 21)에 부착되어 베어링 내부 링(21)과 함께 회전하는 슬링거(Slinger ; 52)와, 베어링 외부 링(22)에 부착되어 슬링거(52)에 슬라이딩 이동이 가능하도록 밀접해 있는 립 부재(53)의 조합에 의해 구성되어 있다(특허문헌 1의 도 5 참조).
슬링거(52)는, 금속재로 이루어지며, 통형상 부착부(52a)의 축방향 일단(도면의 우측단)에 지름방향 외측(도면의 상방)을 향해 고리형상 평면부(52b)가 일체 성형된 것으로서, 통형상 부착부(52a)를 통해 베어링 내부 링(21)의 외주면에 끼움부착되어 있다.
립 부재(lip member, 53)는 부착 링(mounting ring, 54)과, 상기 부착 링 (54)에 피착된 고무상(rubber-like)의 탄성체(55)를 갖는다. 부착 링(54)은 금속재로 이루어지며, 통형상 부착부(54a)의 축방향 타단(도면의 좌측단)에 지름방향 내측(도면의 하방)을 향해 고리형상의 플랜지부(54b)가 일체 성형된 것으로서, 통형상 부착부(54a)를 통해 베어링 외부 링(22)의 내주면에 끼움부착되어 있다. 고무상의 탄성체(55)는 부착 링(54)에 피착된 부착 고무부(attached rubber part, 55a)와, 상기 부착 고무부(55a)에 지지되며 슬링거(52)의 평면부(52b) 내측 단면에 슬라이딩 이동이 가능하도록 밀접해 있는 메인 립(main lip, 55b, 55c)과, 마찬가지로 부착 고무부(55a)에 지지되며 슬링거(52)의 부착부(52a) 외주면에 슬라이딩 이동이 가능하도록 밀접해 있는 서브 립(auxiliary lip, 55d)을 일체로 구비한다.
상기 밀봉장치(51)는 슬링거(52)의 회전에 따른 분리작용(throwing-off operation)과, 슬링거(52)에 대해 메인 립(55b,55c)이 밀접하여 슬라이딩 이동함에 따라, 베어링 외부(A)의 이수와 같은 이물이 베어링 내부(B)로 침입하는 것을 억제하는 동시에, 슬링거(52)에 대해 서브 립(55d)이 밀접하여 슬라이딩 이동함에 따라, 베어링 내부(B)의 그리스가 베어링 외부(A)로 다량 누설되는 것을 억제하는 것이나, 슬링거(52)에 대한 접촉으로 인해 토크가 발생하여 회전 시의 저항이 된다. 또한, 베어링 내부(B)로부터 메인 립(55b,55c)으로 그리스를 공급할 때, 상기 서브 립(55d)의 방향에서는 그리스 공급에 대한 저항이 되어, 메인 립(55b,55c)의 윤활성이 악화되는 경우가 고려된다. 더욱이, 조립이나 작동시에 슬링거(52)와 립 부재(53)의 사이에 축방향 상대변위가 있을 때에는 슬링거(52)에 밀접한 서브 립(55d)에 젖혀짐 현상(turning phenomenon)(서브 립(55d)이 축방향으로 반전하는 현 상)이 발생할 가능성이 있어, 이에 대한 개량이 요망되고 있다.
이에, 종래에는 도 3에 나타낸 바와 같이, 서브 립(55d)을 슬링거(52)가 아닌 베어링 내부 링(21)의 외주면(21a)에 직접 밀접시켜 슬라이딩 이동시키는 개량책이 제안된 바 있으나(특허문헌 1의 도 2 참조), 상기 도 3의 밀봉장치(51)에 따르면, 서브 립(55d)이, 본래 밀접하여 슬라이딩 이동할 것으로 예정되어 있지 않은 베어링 내부 링(21)에 대해 슬라이딩 이동하는 것이기 때문에, 슬라이딩 이동 토크가 커서 서브 립(55d)이 슬라이딩 이동에 의해 마모되기 쉽다는 문제가 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허공개공보 제2004-308730호
본 발명은 이상의 사항을 감안하여, 슬링거 및 립 부재의 조합에 의해 이루어지는 팩 타입 등의 밀봉장치에 있어서, 서브 립의 슬라이딩 이동에 의한 토크 증대를 방지하는 동시에, 서브 립이 메인 립에 대해 커다란 그리스 공급 저항이 되는 일이 없으며, 서브 립에 젖혀짐 현상이 발생하지 않고, 서브 립이 슬라이딩 이동에 의해 마모되는 일도 없는 밀봉장치를 제공하는 것을 목적으로 하며, 또한 여기에 추가하여, 시일성능(sealing performance)을 향상시킬 수 있는 밀봉장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 청구항 1에 따른 밀봉장치는, 상대회전하는 두 부재 중 한쪽 부재에 부착되는 슬링거와 다른 쪽 부재에 부착되는 립 부재의 조합에 의해 이루어지며, 상기 슬링거는, 상기 한쪽 부재에 끼움부착되는 통형상 부착부와 고리형상 평면부를 일체로 가지고, 상기 립 부재는 상기 슬링거의 평면부 단면(端面)에 슬라이딩 이동이 가능하도록 밀접해 있는 메인 립을 갖는 밀봉장치로서, 상기 립 부재의 메인 립의 내측이면서 상기 슬링거의 부착부로부터 축방향으로 벗어난 부위에, 상기 한쪽 부재의 둘레 면과 지름방향으로 대향되는 래비린스(labyrinth) 구조의 서브 립을 설치한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 청구항 2에 따른 밀봉장치는, 상기 청구항 1의 밀봉장치에 있어서, 서브 립은 메인 립쪽의 면에 포켓형상(pocket-like)부분을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 구성을 구비한 본 발명의 청구항 1에 따른 밀봉장치에서는, 립 부재에서의 메인 립의 내측이면서 슬링거에서의 부착부로부터 축방향으로 벗어난 부위에, 한쪽 부재의 둘레 면과 지름방향으로 대향하는 래비린스의 서브 립을 설치하였기 때문에, 상기 서브 립은 슬링거 및 이것을 끼움부착하는 한쪽 부재 중 어느 것과도 접촉하지 않게 된다. 래비린스 구조의 서브 립은 비접촉식의 립 시일(lip seal)이기 때문에, 슬링거 및 한쪽 부재 중 어느 것과도 접촉하지 않는 것이다.
또한, 여기에 추가하여, 본 발명의 청구항 2에 따른 밀봉장치와 같이, 서브 립의 메인 립쪽의 면에 포켓형상부분을 설정하면, 상기 포켓형상부분에 침입해 온 이수를 가둘 수 있으며, 따라서 회전에 따른 원심력에 의해 이수를 외측으로 되돌릴 수 있게 된다.
본 발명은 이하의 효과를 거둔다.
즉, 본 발명의 청구항 1에 따른 밀봉장치에서는, 립 부재의 메인 립의 내측이면서 슬링거의 부착부로부터 축방향으로 벗어난 부위에, 한쪽 부재의 둘레 면과 지름방향으로 대향되는 래비린스 구조의 서브 립을 설치하였기 때문에, 상기 서브 립에 의해, 슬링거 및 한쪽 부재 중 어느 것과도 접촉하지 않는 비접촉식의 립 시일이 구성된다. 따라서, 서브 립의 슬라이딩 이동에 의한 토크 증대를 방지할 수 있으며, 또한 서브 립이 메인 립에 대해 커다란 그리스 공급 저항이 되는 것을 막을 수 있다. 또, 서브 립에 젖혀짐 현상이 발생하는 것을 억제할 수 있고, 더욱이 서브 립이 슬라이딩 이동에 의해 마모되는 것도 억제할 수 있다.
그리고, 여기에 추가하여, 본 발명의 청구항 2에 따른 밀봉장치에서는, 서브 립에 형성된 포켓형상부분에 의해 유체분리(fluid throwing-off)작용이 발휘되기 때문에, 밀봉장치의 시일성능을 한층 향상시킬 수가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 밀봉장치의 주요부 단면도이다.
도 2는 종래예에 관한 밀봉장치의 주요부 단면도이다.
도 3은 다른 종래예에 관한 밀봉장치의 주요부 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 밀봉장치 2 : 슬링거
2a,4a : 부착부 2b : 평면부
3 : 립 부재 4 : 부착 링
4b : 플랜지부 4c : 단차부
4d : 내주 선단부(inner peripheral leading end part)
4e : 외주 기단부(outer peripheral base end part)
5 : 고무상의 탄성체 5a : 외주 고무부
5b : 선단 고무부 5c : 내주 고무부
5d : 내면 고무부 5e : 내측단 고무부
5f : 외면 고무부 5g,5h : 메인 립
5i : 서브 립 5j : 포켓형상부분
6,7 : 래비린스(labyrinth) 21 : 베어링 내부 링(한쪽 부재)
21a : 외주면(둘레 면) 22 : 베어링 외부 링(다른 쪽 부재)
A : 베어링 외부 B : 베어링 내부
본 발명에는 이하의 실시형태가 포함된다.
(1) 슬링거로부터 베어링 내부로 벗어난 부분에 래비린스 구조의 그리스 립(grease lip)을 설치한다.
(2) 그리스 립은 베어링의 외부방향으로 경사져 있으며 포켓형상부분을 형성한다.
(3) 단면(端面)쪽에서는 이수성의 향상을 목적으로 단면을 맞대는 타입(end surface contact type) 립을 2장 설치한다.
상기 (1) 내지 (3)의 구성에 따르면, 이하의 작용효과가 발휘된다.
(4) 그리스 립을 래비린스로 하였기 때문에, 슬라이딩 이동 토크를 저감시킬 수가 있다.
(5) 그리스 립 내주에 래비린스가 형성되어 있기 때문에, 축 삽입시 젖혀지 는 문제가 없다.
(6) 또한, 포켓형상으로 함에 따라 이수를 내부에 가둘 수 있어, 회전에 따른 원심력에 의해 이수를 외측으로 되돌리는 것을 기대할 수 있다.
(7) 그리스 립을 슬링거로부터 베어링 내부로 벗어난 부분에 설치하였기 때문에, 종래의 PAC 타입보다 2장의 립의 슬라이딩 이동 공간이 넓어져 립 길이를 길게 설정할 수가 있다(체결 여유(fastening margin)의 증대를 도모할 수가 있다).
(8) 또한, 그리스 립의 수용부분을 늘릴 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예를 도면에 따라 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 밀봉장치(1)의 주요부 단면도이다. 본 실시예에 관한 밀봉장치(1)는 자동차관련분야에서 허브 베어링용 시일(a seal for a hub bearing)(허브 시일)로 이용되는 것으로서, 이하와 같이 구성되어 있다.
즉, 상기 밀봉장치(팩 시일 ; 1)는, 상대회전하는 두 부재 중 한쪽 부재인 베어링 내부 링(21)에 부착되어 상기 베어링 내부 링(21)과 함께 회전하는 슬링거(2)를 가지며, 또한, 두 부재 중 다른 쪽 부재인 베어링 외부 링(22)에 부착되어 슬링거(2)에 슬라이딩 이동이 가능하도록 밀접해 있는 립 부재(3)를 갖는다. 베어링의 구체(ball body)(전동체(rolling element), 도시생략)는 밀봉장치(1)의 도면 좌측에 있으며, 따라서 도면에서 우측이 베어링 외부(A), 좌측이 베어링 내부(B)이다.
상기 슬링거(2) 및 립 부재(3)의 조합에 의해 이루어지는 상기 밀봉장치(1)에 있어서 먼저 슬링거(2)는, 판금 등의 금속재로 이루어지며, 통형상 부착부(2a) 의 축방향 일단(도면의 우측단)에 지름방향 외측(도면의 상방)을 향해 고리형상 평면부(2b)가 일체 성형되어 단면이 대략 L자형으로 형성되어 있고, 통형상 부착부(2a)의 내주면에 의해 베어링 내부 링(21)의 외주면에 끼움부착된다.
한편, 립 부재(3)는 부착 링(금속 링 ; 4)과, 상기 부착 링(4)에 피착된 고무상의 탄성체(시일 고무 ; 5)의 조합에 의해 구성되어 있다.
부착 링(4)은, 판금 등의 금속재로 이루어지며, 통형상 부착부(4a)의 축방향 타단(도면의 좌측단)에 지름방향 내측(도면의 하방)을 향해 고리형상 플랜지부(4b)가 일체 성형되어 단면이 대략 L자형으로 형성되어 있고, 통형상 부착부(4a)의 외주면에 의해 베어링 외부 링(22)의 내주면에 끼움부착된다. 플랜지부(4b)의 지름방향 중간 정도에는 고리형상의 단차부(4c)가 형성되어 있으며, 이에 따라 플랜지부(4b)의 내주 선단부(4d)는 외주 기단부(4e)보다 베어링 외부(A)측에 배치되어 있다.
고무상의 탄성체(5)는, 부착 링(4)의 부착부(4a) 외주면에 피착된 외주 고무부(외주 시일부 ; 5a)와, 부착부(4a)의 선단면에 피착된 선단 고무부(5b)와, 부착부(4a)의 내주면에 피착된 내주 고무부(5c)와, 부착 링(4)의 플랜지부(4b)의 내측 단면(端面)에 피착된 내면 고무부(5d)와, 플랜지부(4b)의 내측단에 피착된 내측단 고무부(5e)와, 플랜지부(4b)의 외측 단면에 피착된 외면 고무부(5f)를 일체로 가지며, 더욱이, 슬링거(2)의 평면부(2b)의 내측 단면에 슬라이딩 이동이 가능하도록 밀접해 있는 2개의 메인 립(더스트 립(dust lip), 사이드 립(side lip) ; 5g,5h)을 일체로 갖는다.
또한, 상기 고무상의 탄성체(5)의 가장 내주부이면서 상기 외면 고무부(5f)의 내주측에는, 슬링거(2)의 부착부(2a)로부터 축방향의 한쪽(베어링 내측(B))으로 벗어난 부위에 위치하며, 베어링 내부 링(21)의 외주면(21a)과 지름방향으로 대향되는 래비린스 구조의 서브 립(그리스 립, 래디얼 립(radial lip) ; 5i)이 일체로 성형되어 있다.
상기 서브 립(5i)은 슬링거(2)의 부착부(2a)로부터 축방향 한쪽으로 벗어난 부위에 배치되어 있기 때문에, 부착부(2a)와 서브 립(5i)의 사이에는 소정 크기의 축방향 간극(c1)이 설정되어 있다.
또한, 상기 서브 립(5i)은 베어링 내부 링(21)의 외주면(21a)에 대하여 비접촉식 래비린스 구조로 되어 있기 때문에, 베어링 내부 링(21)의 외주면(21a)과 서브 립(5i)의 사이에는 소정 크기의 지름방향 간극(c2)이 설정되어 있다.
또한, 상기 서브 립(5i)의 내부지름치수(d1)는 베어링 내부 링(21)의 외부지름치수(d2)보다는 크지만, 슬링거(2)의 부착부(2a)의 외부지름치수(d3)보다는 작게 설정되어 있다. 따라서, 상기 지름방향 간극(c2)의 크기는 부착부(2a)의 두께보다 작게 설정되어 있다.
또, 상기 서브 립(5i)은 상기한 바와 같이 외면 고무부(5f)의 내주측, 즉, 부착 링(4)의 플랜지부(4b)의 내주 선단부(4d)보다 베어링 내부(B)측에 배치되어 있다.
더욱이, 상기 서브 립(5i)은 도시한 바와 같이 베어링 외부(A)방향으로 경사지도록 형성되어 있으며, 그 메인 립(5g,5h)쪽의 면, 즉, 베어링 외부(A)측의 면에는 고리형상을 띈 포켓형상부분(5j)이 형성되어 있다.
상기한 구성의 밀봉장치(1)는 슬링거(2)에 의한 분리작용과, 메인 립(5g,5h)에 의한 시일작용에 의해, 베어링 외부(A)의 이수와 같은 이물이 베어링 내부(B)로 침입하는 것을 억제하는 동시에, 서브 립의 시일작용(래비린스 시일작용)에 의해 베어링 내부(B)의 그리스가 베어링 외부(A)로 다량 누출되는 것을 억제하는 것으로서, 상기한 구성에 의해 이하와 같은 작용효과를 거둔다는 점에 특징이 있다.
즉, 먼저 상기한 바와 같이 립 부재(3)의 고무상의 탄성체(5)의 내주부이면서 슬링거(2)의 부착부(2a)로부터 축방향 한쪽으로 벗어난 부위에, 베어링 내부 링(21)의 외주면(21a)과 지름방향으로 대향하는 래비린스 구조의 서브 립(5i)이 설치되어 있기 때문에, 상기 서브 립(5i)에 의해, 슬링거(2) 및 베어링 내부 링(21) 중 어느 것과도 접촉하지 않는 비접촉식 래비린스 시일구조가 구성되어 있다. 따라서, 서브 립(5i)이 슬링거(2) 및 베어링 내부 링(21) 중 어느 것과도 접촉하지 않아, 서브 립(5i)이 슬라이딩 이동함에 따라 토크가 증대하는 것을 막을 수가 있다. 또한, 베어링 내부(B)의 그리스가 서브 립(5i) 내주의 래비린스(6)를 통과하여 메인 립(5g,5h)쪽으로 적정량 공급되기 때문에, 메인 립(5g,5h)의 윤활성을 높일 수가 있다. 또, 서브 립(i)은 슬링거(2)와 접촉하지 않으므로, 슬링거(2) 및 립 부재(3)의 조립시나 작동시에 서브 립(5i)에 젖혀짐 현상이 발생하는 것을 억제할 수가 있다. 또한, 슬링거(2) 및 베어링 내부 링(21) 중 어느 것과도 접촉하지 않는 서브 립(5i)은 그 슬라이딩 이동에 따른 마모를 억제할 수도 있다.
또한, 서브 립(5i)이 베어링 외부(A)를 향해 경사지도록 설치되며, 그 서브 립(5i)의 베어링 외부(A)측 면에 고리형상의 포켓형상부분(5j)이 형성되어 있기 때문에, 상기 포켓형상부분(5j)에 침입해 온 이수를 가둘 수가 있으며, 그 가둔 이수를 회전에 따른 원심력에 의해 외측으로 되돌릴 수 있게 되어 있다. 따라서, 상기 서브 립(5j)은 상기 래비린스 시일 작용에 의해 내부 그리스를 시일할 뿐만 아니라, 그 분리작용에 의해 외부 이수도 시일할 수 있어, 밀봉장치(1)의 시일성능을 한층 향상시킬 수가 있다.
또, 서브 립(5i)의 내주측이면서 베어링 내부 링(21)의 외주면(21a)과의 사이에 형성된 래비린스(간극 ; 6)에 대하여, 슬링거(2)의 부착부(2a) 외주면과 내측단 고무부(5e)의 내주면과의 사이에 형성된 래비린스(7)가, 부착부(2a)에 의한 단차부를 통해 인접해 있기 때문에, 이들 2개의 래비린스(6,7)에 의해 래비린스 통로가 길면서 복잡한 형상으로 설정되어 있다. 따라서, 이와 같이 유로(流路)가 길고 복잡해진 래비린스(6,7)에 의해, 이수 등에 대한 시일성능을 한층 향상시킬 수가 있다.
또한, 상기한 바와 같이 서브 립(5i)이 슬링거(2)의 부착부(2a)로부터 베어링 내부(B)측으로 벗어난 부위에 배치되어 있기 때문에, 종래의 밀봉장치(팩 시일)보다 메인 립(5g,5h)의 슬라이딩 이동공간을 확대시킬 수 있다. 따라서, 메인 립(5g,5h)의 립 길이를 길게 설정할 수 있으며, 그 체결 여유를 증대시킬 수가 있다. 또, 서브 립(5i)의 설치공간을 확대시킬 수 있기 때문에, 시일능력(상기 분리작용) 이 큰 대형의 서브 립(5i)을 설치할 수가 있다. 따라서, 이러한 점을 통해서도 밀봉장치(1)의 시일성능을 향상시킬 수가 있다.
본 발명의 밀봉장치는, 예컨대, 자동차관련분야에서 허브 베어링용 시일로서 이용되거나 또는 농기구, 건기구(建機具) 내지는 범용기계 등에서 이수(泥水, muddy water)에 대한 시일을 위해 이용될 수 있다.

Claims (2)

  1. 상대회전하는 두 부재(21,22) 중 한쪽 부재(21)에 부착되는 슬링거(2)와 다른 쪽 부재(22)에 부착되는 립 부재(3)의 조합에 의해 이루어지며, 상기 슬링거(2)는 상기 한쪽 부재(21)에 끼움부착되는 통형상 부착부(2a)와 고리형상 평면부(2b)를 일체로 가지고, 상기 립 부재(3)는 상기 슬링거(2)의 평면부(2b) 단면에 슬라이딩 이동이 가능하도록 밀접해 있는 메인 립(5g,5h)을 갖는 밀봉장치(1)로서,
    상기 립 부재(3)의 메인 립(5g,5h)의 내측이면서 상기 슬링거(2)의 부착부(2a)로부터 축방향으로 벗어난 부위에, 상기 한쪽 부재(21)의 둘레 면(21a)과 지름방향으로 대향되는 래비린스 구조의 서브 립(5i)을 설치한 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    서브 립(5i)은 메인 립(5g,5h)쪽의 면에 포켓형상부분(5j)을 갖는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
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