KR20080015456A - 밀봉장치 - Google Patents

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KR20080015456A
KR20080015456A KR1020077029787A KR20077029787A KR20080015456A KR 20080015456 A KR20080015456 A KR 20080015456A KR 1020077029787 A KR1020077029787 A KR 1020077029787A KR 20077029787 A KR20077029787 A KR 20077029787A KR 20080015456 A KR20080015456 A KR 20080015456A
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seal ring
ring
outer circumferential
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KR1020077029787A
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고 칸자키
히로키 마츠이
나오토 고바야시
사토시 야마나카
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엔오케이 가부시키가이샤
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    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
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Abstract

본 발명은 부착 링(10)에 고무상의 탄성재료에 의해 일체로 성형된 제 1 시일 링(20)의 시일 립(25)이, 그 내주의 제 2 시일 링(30)에 슬라이딩이 가능하도록 밀접하는 구조를 구비한 밀봉장치로서, 제 2 시일 링(30)의 장착시에 립(25)이 반전함에 따라 밀봉성이 저하되는 것을 방지하며, 제 1 시일 링(20)의 성형 후의 이형을 용이하게 하고, 시일 립(25)의 두께설정의 자유도를 향상시키는 것이다. 이를 위해, 부착 링(10)에 고무상의 탄성재료에 의해 일체로 성형된 제 1 시일 링(20)과, 여기에 조합되는 제 2 시일 링(30)을 구비하며, 제 1 시일 링(20)에는 부착 링(10)의 튜브부(11)의 선단부(11a)로부터 외측을 향하여 돌출되도록 형성된 시일 립(25)이 구비되고, 상기 시일 립(25)은, 제 2 시일 링(30)의 삽입에 의해 상기 튜브부(11)의 내주를 향하여 반전된 상태에서 제 2 시일 링(30)의 외주면에 슬라이딩이 가능하도록 밀접해 있다.

Description

밀봉장치{SEALING DEVICE}
본 발명은 가령 자동차나 농업기계, 건축기계의 다리부 주변에서의 베어링부 등에 먼지, 이수(泥水) 등이 침입하는 것을 방지하는 밀봉장치에 관한 것이다.
이러한 종류의 밀봉장치의 전형적인 종래기술이 예컨대 하기의 특허문헌 1에 개시되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 실용신안공고공보 H7-40127호
도 3은 특허문헌 1에 기재된 종래의 밀봉장치를, 축심을 지나는 평면으로 절단하여 나타낸 단면도이다. 상기 도 3에 있어서, 참조부호 110은 외주측 부재(가령, 베어링의 외측 휠), 120은 내주측 부재(가령, 베어링의 내측 휠)이며, 밀봉장치(100)는 외주측 부재(110)와 내주측 부재(120)의 사이에 장착되어 있다.
상세하게는, 밀봉장치(100)는 외주측 부재(110)의 내주면에 압입(壓入)되어 끼움부착되는 금속제의 부착 링(101)과, 상기 부착 링(101)에 고무상(狀)의 탄성재료에 의해 일체 성형된 제 1 시일 링(102)과, 내주측 부재(120)의 외주면에 장착되는 제 2 시일 링(103)을 구비한다. 제 1 시일 링(102)은, 제 1 및 제 2의 내주 립(102a,102b)과, 그 외주측의 사이드 립(102c)과, 더욱이 그 외주측의 외주 시일 립(102d)을 갖는다.
제 1 내주 립(102a)은 내부공간(S1)쪽을 향하는 내주단부가 제 2 시일 링(103)의 내주 튜브부(103a)의 외주면과 슬라이딩이 가능하도록 밀접해 있으며, 내부공간(S1)의 그리스 등을 밀봉대상으로 하는 것이다. 또한, 제 2 내주 립(102b), 사이드 립(102c) 및 외주 시일 립(102d)은 외부공간(S2)으로부터 내부공간(S1)으로 이수 등이 침입하는 것을 방지하는 것으로서, 그 중 제 2 내주 립(102b)은, 제 1 내주 립(102a)과 반대쪽을 향하는 내주단부가 제 2 시일 링(103)의 내주 튜브부(103a)의 외주면과 슬라이딩이 가능하도록 밀접해 있고, 사이드 립(102c)은, 외주측으로 개방된 선단이 제 2 시일 링(103)의 시일 플랜지부(103b)의 내측면과 슬라이딩이 가능하도록 밀접해 있으며, 외주 시일 립(102d)은, 외부공간(S2)쪽을 향하는 내주단부가 제 2 시일 링(103)의 외주 튜브부(103c)의 외주면과 슬라이딩이 가능하도록 밀접해 있다.
상기 밀봉장치(100)에 따르면, 외부공간(S2)으로부터 침입하려 하는 이수나 먼지 등에 대하여, 외주 시일 립(102d), 사이드 립(102c) 및 제 2 내주 립(102b)에 의한 다단의 시일(seal)구조로 되어 있기 때문에, 장기간에 걸쳐 우수한 밀봉성을 유지할 수가 있다.
그러나, 도 3에 나타낸 바와 같은 종래의 밀봉장치(100)는, 제 1 시일 링(102)과 제 2 시일 링(103)을 조합할 때, 외주 시일 립(102d)이 제 2 시일 링(103)과의 간섭으로 인해 반전되거나 손상될 우려가 있다. 또, 이를 회피하기 위하여 상기 외주 시일 립(102d)을 축방향 반대방향으로 성형하면, 부착 링(101)에 제 1 시일 링(102)과 일체로 성형한 후의 이형(離型)이 곤란해지는 상황이 되며, 이 때문에 이형과정에서 외주 시일 립(102d)이, 그 내주를 이동하는 금형(도시생략)과, 부착 링(101)의 외주 튜브부(101b)의 사이에서 커다란 변형을 받아 파손될 우려가 있었다.
본 발명은 이상과 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 기술적 과제는, 부착 링에 고무상의 탄성재료에 의해 일체로 성형된 제 1 시일 링의 시일 립이, 그 내주의 제 2 시일 링에 슬라이딩이 가능하도록 밀접하는 구조를 갖는 밀봉장치로서, 제 2 시일 링의 장착시에 적극적으로 시일 립을 반전시키도록 함으로써, 안정적인 장착상태로 밀봉성을 확보하며, 더욱이 제 1 시일 링의 성형 후의 이형(離型)을 용이하게 함으로써 시일 립의 형상을 안정시키고 시일 립의 두께설정의 자유도를 향상시키는 데 있다.
상술한 기술적 과제를 유효하게 해결하기 위한 수단으로서, 청구항 1의 발명에 관한 밀봉장치는, 부착 링에 고무상의 탄성재료에 의해 일체로 성형된 제 1 시일 링과, 상기 제 1 시일 링에 조합되는 제 2 시일 링을 구비하며, 상기 제 1 시일 링에는, 상기 부착 링의 튜브부의 선단부로부터 외측을 향해 돌출하도록 형성된 시일 립이 구비되고, 상기 시일 립은, 상기 제 2 시일 링의 삽입에 의해 상기 부착 링의 튜브부의 내주를 향해 반전된 상태에서 상기 제 2 시일 링의 외주면에 슬라이딩이 가능하도록 밀접하는 것이다.
청구항 2의 발명에 관한 밀봉장치는, 청구항 1에 기재된 구성에 있어서, 시일 립의 베이스부측 외주에, 상기 시일 립의 반전에 의해 제 2 시일 링의 외주면에 슬라이딩이 가능하도록 밀접하는 서브 립이 형성된 것이다.
[발명의 효과]
청구항 1의 발명에 관한 밀봉장치에 따르면, 제 1 시일 링의 시일 립이, 부착 링의 튜브부의 축방향 일단으로부터 외측을 향하여 돌출된 형상으로 성형되기 때문에, 성형 후의 이형과정에서 시일 립이 부착 링의 튜브부와의 사이에서 강제적으로 압축되는 일이 없으며, 따라서, 용이한 이형이 가능한 동시에 시일 립의 손상이 방지된다. 더욱이, 시일 립이 제 2 시일 링의 외주면에 반전된 상태로 밀접하기 때문에, 충분한 체결여유를 부여하여 제 1 시일 링과 제 2 시일 링의 상대적인 편심이나 경사, 진동 등에 대한 추종성을 향상시키면서 밀봉성을 향상시킬 수가 있다. 게다가, 상기 시일 립은 두께설정의 자유도가 증대되기 때문에, 얇은 두께로 형성함으로써 제 2 시일 링의 튜브부 외주면과의 슬라이딩 토크를 작게 억제하거나, 혹은 두께를 두껍게 함으로써 밀봉성을 한층 향상시킬 수가 있다.
청구항 2의 발명에 관한 밀봉장치에 따르면, 시일 립에 의한 제 2 시일 링과의 슬라이딩 면이, 그 외측에서 제 2 시일 링과 밀접하는 서브 립에 의해 보호되기 때문에, 한층 우수한 밀봉성을 얻을 수가 있다.
도 1은 본 발명에 관한 밀봉장치의 실시형태를, 축심을 지나는 평면으로 절단하여 나타낸 장착상태의 반 단면도이다.
도 2는 본 발명에 관한 밀봉장치의 실시형태를, 축심을 지나는 평면으로 절단하여 나타낸 제 1 시일 링과 제 2 시일 링의 분리상태의 반(半) 단면도이다.
도 3은 종래의 밀봉장치를 축심을 지나는 평면으로 절단하여 나타낸 반 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 밀봉장치 10 : 부착 링
11 : 끼움결합 튜브부(튜브부) 11a : 선단부
12 : 내향(內向) 플랜지 20 : 제 1 시일 링
21 : 고무층 22 : 그리스 립
23 : 래디얼 립 24 : 사이드 립
25 : 외주 시일 립(시일 립) 26 : 서브 립
27 : 가스켓부 30 : 제 2 시일 링
31 : 내주 시일 튜브부 32 : 시일 플랜지
33 : 외주 시일 튜브부 2 : 외주측 부재
3 : 내주측 부재 S1 : 내부공간
S2 : 외부공간
이하에서는 본 발명에 관한 밀봉장치의 바람직한 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 먼저 도 1은 본 발명에 관한 밀봉장치의 실시형태를, 축심을 지나는 평면으로 절단하여 나타낸 장착상태의 반 단면도, 도 2는 마찬가지로 본 발명에 관한 밀봉장치의 실시형태를, 축심을 지나는 평면으로 절단하여 나타낸 제 1 시일 링과 제 2 시일 링의 분리상태에 대한 반 단면도이다.
도 1에 있어서, 참조부호 1은 본 발명에 관한 밀봉장치, 2는 외주측 부재(가령, 자동차나 농업기계, 건축기계의 다리부 주변에서의 베어링의 외측 휠), 3은 내주측 부재(가령, 상기 베어링의 내측 휠)이다. 밀봉장치(1)는 외주측 부재(2)에 부착되는 부착 링(10) 및 여기에 일체로 성형된 제 1 시일 링(20)과, 내주측 부재(3)에 부착되는 제 2 시일 링(30)으로 이루어진다.
상세하게는, 부착 링(10)은 강판(鋼板) 등의 금속판을 펀칭 프레스 성형하여 제작한 것으로서, 축심을 지나는 평면으로 절단한 형상(도시된 단면형상)이 약 L자형을 이루며, 다시 말해 외주측 부재(2)의 내주면(2a)에 압입되어 끼움부착되는 끼움결합 튜브부(11)와, 그 내부공간(S1)측의 단부로부터 내주측으로 연장되는 내향(內向) 플랜지(12)로 이루어진다. 또, 끼움결합 튜브부(11)는 청구항 1에 기재된 튜브부에 상당한다.
제 1 시일 링(20)은 부착 링(10)에서의 끼움결합 튜브부(11)의 내주면으로부터 내향 플랜지(12)의 내측면에 걸쳐 일체적으로 가류(加硫)접착된 고무층(21)과, 그 내주부(21a)로부터 연장되는 그리스 립(22), 래디얼 립(23) 및 사이드 립(24)과, 부착 링(10)의 끼움결합 튜브부(11)의 선단부(11a)에 위치하는 고무층(21)의 단부(21b)로부터 연장되는 외주 시일 립(25) 및 서브 립(26)과, 상기 고무층(21)의 일부가 상기 끼움결합 튜브부(11)의 선단부(11a)의 외주면으로 돌아 들어가 형성된 가스켓부(27)로 이루어진다. 또, 외주 시일 립(25)은 청구항 1에 기재된 시일 립에 상당한다.
제 2 시일 링(30)은 강판(鋼板) 등의 금속판을 펀칭 프레스 성형하여 제작한 것으로서, 축심을 지나는 평면으로 절단한 형상(도시된 단면형상)이 약 コ형을 이룬다. 즉, 내주측 부재(3)의 외주면에 압입되어 끼움부착되는 내주 시일 튜브부(31)와, 그 외부공간(S2)측의 단부로부터 외주측으로 축심과 직교하는 평면형상으로 전개된 원반형상의 시일 플랜지(32)와, 더욱이 그 외주로부터, 내부공간(S1)측으로 내주 시일 튜브부(31)와 동심의 원통형상으로 형성된 외주 시일 튜브부(33)로 이루어진다. 제 2 시일 링(30)의 외주 시일 튜브부(33)의 외부지름은, 부착 링(10)에서의 끼움결합 튜브부(11)의 내주면을 덮는 고무층(21)의 외주부보다 적절히 작은 지름으로 형성되어 있다.
제 1 시일 링(20)의 그리스 립(22)은, 고무층(21)의 내주부(21a)로부터 내부공간(S1)측을 향하여 선단의 지름이 작아지도록 연장되며, 내부지름이 제 2 시일 링(30)의 내주 시일 튜브부(31)의 외주면과 슬라이딩이 가능하도록 밀접해 있어, 내부공간(S1)의 그리스를 밀봉하는 동시에 래디얼 립(23)과의 사이에 그리스를 보유하는 것이다.
제 1 시일 링(20)의 래디얼 립(23)은, 고무층(21)의 내주부(21a)로부터 그리스 립(22)과 반대되는 쪽으로 선단의 지름이 작아지도록 연장되며, 약 V자 형상으로 형성된 내주의 시일엣지부(23a)가, 제 2 시일 링(30)의 내주 시일 튜브부(31)의 외주면에 대하여, 적절한 체결여유를 가지고 슬라이딩할 수 있도록 밀접해 있다.
제 1 시일 링(20)의 사이드 립(24)은, 래디얼 립(23)의 외주측에 위치하며, 고무층(21)의 내주부(21a)로부터 선단측의 지름이 커지도록 연장되어 있고, 제 2 시일 링(30)의 시일 플랜지(32)와의 사이에서 적당히 축방향 변형을 받아 더욱 개 방된 상태에서, 선단부(24a)가, 축심에 대하여 대략 수직인 평면형상을 이루는 상기 시일 플랜지(32)의 내측면에 슬라이딩이 가능하도록 밀접해 있다.
제 1 시일 링(20)의 외주 시일 립(25)은, 비교적 얇은 두께로 형성되어 있으며, 부착 링(10)에서의 끼움결합 튜브부(11)의 선단부(11a)에 위치하는 고무층(21)의 단부(21b)의 내주로부터, 외부공간(S2)과 반대쪽으로, 선단측의 지름이 작아지도록 연장되고, 선단부(25a)가, 제 2 시일 링(30)의 외주 시일 튜브부(33)의 외주면에 적당한 체결여유를 가지고 슬라이딩할 수 있도록 밀접해 있다.
제 1 시일 링(20)의 서브 립(26)은, 외주 시일 립(25)의 베이스부(25b)로부터 내주측으로 연장되며, 그 선단(26a)이, 제 2 시일 링(30)의 외주 시일 튜브부(33)의 외주면에 대한 외주 시일 립(25)의 슬라이딩면보다 외부공간(S2)측에서, 상기 외주 시일 튜브부(33)의 외주면에 슬라이딩이 가능하도록 밀접해 있다.
제 1 시일 링(20)의 가스켓부(27)는, 외주측 부재(2)의 내주면(2a)에, 부착 링(10)의 끼움결합 튜브부(11)의 선단부(11a)와의 사이에서 적절히 압축된 상태로 가압접촉되어, 외주측 부재(2)와 부착 링(10 ; 끼움결합 튜브부(11))의 사이의 틈을 밀봉하는 것이다.
또, 제 2 시일 링(30)의 내주 시일 튜브부(31)에서의 내부공간(S1)측의 단부 외주에는, 상기 내주 시일 튜브부(31)를 래디얼 립(23)의 내주에 삽입할 때 래디얼 립(23)이 손상되는 것을 방지하기 위한 모따기(31a)가 형성되어 있다. 또한, 마찬가지로, 제 2 시일 링(30)의 외주 시일 튜브부(33)에서의 내부공간(S1)측의 단부 외주에는, 상기 외주 시일 튜브부(33)를 외주 시일 립(25) 및 서브 립(26)의 내주 에 삽입할 때, 상기 외주 시일 립(25) 및 서브 립(26)이 손상되는 것을 방지하기 위한 모따기(33a)가 형성되어 있다.
여기서, 제 1 시일 링(20)의 외주 시일 립(25)은, 상기 제 1 시일 링(20)을 부착 링(10)에 일체 성형할 때에는, 도 2에 나타낸 바와 같이 부착 링(10)의 끼움결합 튜브부(11)의 선단부(11a)로부터 외측(도 1의 외부공간(S2)쪽)을 향해 점차 지름이 작아지도록 돌출된 원추통형상으로 형성되며, 서브 립(26)은 외주 시일 립(25)의 베이스부(25b) 부근의 외주에 형성된다. 그리고, 제 1 시일 링(20)과 제 2 시일 링(30)을 조합할 때, 상기 제 2 시일 링(30)에서의 외주 시일 튜브부(33)가 외주 시일 립(25)의 내주에 삽입되는 과정에서, 상기 외주 시일 립(25)이 외주 시일 튜브부(33)와의 간섭 및 마찰저항에 의해, 부착 링(10)의 끼움결합 튜브부(11)의 내주를 향해 반전하며, 이에 따라 서브 립(26)도 내주측으로 반전하여 도 1과 같은 상태가 된 것이다.
이상의 구성을 구비하는 밀봉장치(1)는, 부착 링(10)의 끼움결합 튜브부(11)에 있어서 외주측 부재(2)의 내주면(2a)에 밀봉되도록 끼움부착됨에 따라 제 1 시일 링(20)이 비회전상태로 유지되며, 그리스 립(22) 및 래디얼 립(23)이, 사이드 립(24), 외주 시일 립(25) 및 서브 립(26)이, 내주 시일 튜브부(31)에 있어서 내주측 부재(3)에 밀착되어 끼워짐으로써 내주측 부재(3)와 일체적으로 회전하는 제 2 시일 링(30)의 내주 시일 튜브부(31), 시일 플랜지(32) 또는 외주 시일 튜브부(33)와 슬라이딩이 가능하도록 밀접해짐에 따라 밀봉기능을 수행하는 것이다.
상세하게는, 내부공간(S1)의 그리스는 제 2 시일 링(30)의 내주 시일 튜브 부(31)의 외주면에 대한 그리스 립(22)의 슬라이딩부에 있어서 누출이 차단된다. 또한, 그리스 립(22) 및 래디얼 립(23)과 상기 내주 시일 튜브부(31)와의 슬라이딩부는, 그리스 립(22)과 래디얼 립(23)의 사이에 유지된 그리스(도시생략)에 의해 양호하게 윤활된다.
또한, 외부공간(S2)으로부터의 이수나 먼지 등은, 제 2 시일 링(30)의 외주 시일 튜브부(33)의 외주면에 대한 서브 립(26) 및 외주 시일 립(25)의 슬라이딩부에 있어서, 외주 시일 립(25)의 내측으로의 침입이 차단된다.
또, 외부공간(S2)으로부터 약간의 이수나 먼지 등이 서브 립(26) 및 외주 시일 립(25)의 슬라이딩부를 통과하여 사이드 립(24)쪽으로 침입하여도, 그 이수나 먼지 등은 시일 플랜지(32)와 사이드 립(24)의 슬라이딩부에서 시일(seal)되며, 더욱이 내주측 부재(3)와 일체적으로 회전하는 시일 플랜지(32)는, 이것과 접촉하는 유체나 이물질에 대하여 원심력을 부여하기 때문에, 시일 플랜지(32)와 사이드 립(24)의 슬라이딩부를 내주측으로 통과하려고 하는 이수나 먼지 등은, 원심력에 의해 분리되어 외주측으로 배제된다. 더욱이, 만일 약간의 이수 등이 시일 플랜지(32)와 사이드 립(24)의 슬라이딩부를 내주측으로 통과하여도, 그 이수 등은 다시 래디얼 립(23)과 제 2 시일 링(30)의 내주 시일 튜브부(31)의 슬라이딩부에서 시일되므로, 결국, 상기 시일 플랜지(32)의 분리작용에 의해 외주측으로 배제된다. 따라서, 이러한 다단의 시일구조에 의해, 외부공간(S2)으로부터 이수나 먼지 등이 침입하는 것을 확실히 차단할 수가 있는 것이다.
또, 제 1 시일 링(20)은 도 2에 도시된 바와 같은 형상으로 성형되며, 특히 외주 시일 립(25)이, 부착 링(10)의 끼움결합 튜브부(11)의 선단부(11a)로부터 외측을 향하여 점차 지름이 작아지도록 돌출된 원추통형상으로 형성되므로, 성형 후의 이형과정에서 외주 시일 립(25)이 그 내주로부터 뽑히는 금형(도시생략)에 걸리는 일이 없어 용이한 이형이 가능하다. 더욱이, 이형과정에서 외주 시일 립(25)이 부착 링(10)의 외주 튜브부(11)와의 사이에서 압축되어 파손되는 경우도 없다.
그리고, 외주 시일 립(25)은 도 2에 도시된 형상에서, 장착시에 도 1에 도시된 형상으로 반전되기 때문에, 그 반력(反力)에 의해 제 2 시일 링(30)의 외주 시일 튜브부(33)의 외주면에 대한 체결 여유가 커지며, 따라서, 제 1 시일 링(20)과 제 2 시일 링(30)의 상대적인 편심이나 경사, 진동 등에 대한 추종성이 향상되어 우수한 밀봉성이 얻어진다. 그리고, 상기 외주 시일 립(25)은, 얇은 두께로 형성되어 있기 때문에, 체결 여유가 커도 제 2 시일 링(30)의 외주 시일 튜브부(33)의 외주면과의 슬라이딩 토크는 작게 억제된다.
더욱이, 외주 시일 립(25)에 의한 제 2 시일 링(30)의 외주 시일 튜브부(33)와의 슬라이딩면이, 그 외측(외부공간(S2)측)에서 상기 외주 시일 튜브부(33)와 밀접한 서브 립(26)에 의해 보호되기 때문에, 이수나 먼지에 대한 외주 시일 립(25)의 우수한 밀봉성이 유지된다.
또한, 외주 시일 립(25)의 두께를 두껍게 하여도 제 1 시일 링(20)의 성형 후의 이형성(離型性)이 손상되는 일이 없어, 외주 시일 립(25)의 두께를 두껍게 함으로써 밀봉성의 향상을 도모할 수도 있다.
본 발명은 가령 자동차나 농업기계, 건축기계의 다리부 주변의 베어링부 등에 먼지, 이수 등이 침입하는 것을 방지하는 밀봉장치에 있어서, 밀봉성의 향상을 도모하는 동시에 성형 후의 이형의 용이화를 도모하는 데 유용하다.

Claims (2)

  1. 부착 링(10)에 고무상의 탄성재료에 의해 일체로 성형된 제 1 시일 링(20)과, 상기 제 1 시일 링(20)에 조합되는 제 2 시일 링(30)을 구비하며, 상기 제 1 시일 링(20)에는, 상기 부착 링(10)의 튜브부(11)의 선단부(11a)로부터 외측을 향해 돌출하도록 형성된 시일 립(25)이 구비되고, 상기 시일 립(25)은, 상기 제 2 시일 링(30)의 삽입에 의해 상기 부착 링(10)의 튜브부(11)의 내주를 향해 반전된 상태에서 상기 제 2 시일 링(30)의 외주면에 슬라이딩이 가능하도록 밀접하는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    시일 립(25)의 베이스부(25b)측 외주에, 상기 시일 립(25)의 반전에 의해 제 2 시일 링(30)의 외주면에 슬라이딩이 가능하도록 밀접하는 서브 립(26)이 형성된 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
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