KR20080018913A - 독립적인 시일 립들을 갖춘 샤프트 시일 - Google Patents

Abstract

샤프트 시일은 엘라스토머 시일 재료의 보디가 환형의 케이스에 맞게 성형되어있는 강성 환형 케이스를 포함하고 있다. 하나 이상의 엘라스토머 시일 립은 엘라스토머 재료로 형성되어있다. PTFE 요소는 엘라스토머 재료에 접착되어있고, 엘라스토머 시일 립의 힌지로부터 독립적으로 격리되는 굽힘 힌지를 PTFE 요소에 제공하기 위해 PTFE 요소의 아래에 뻗어있는 언더컷과 함께 형성되어있다.

샤프트 시일, 시일 립, 언더컷 영역, 엘라스토머, PTFE

Description

독립적인 시일 립들을 갖춘 샤프트 시일{SHAFT SEAL HAVING INDEPENDENT SEALING LIPS}

본 발명은 PTFE 시일 요소를 포함하는, 반경방향으로 작동하는 동적 샤프트 시일에 관한 것이다.

샤프트 시일 적용분야에서 PTFE 시일 요소를 채용하는 것은 주지된 것이다. PTFE 시일 요소는 맞붙여진 케이스 부재들 사이에서 PTFE 요소를 클램핑하거나, 또는 고무와 같은 매개의 엘라스토머 재료로 PTFE 요소를 케이스에 접착함으로써 시일 어셈블리의 강성 환형 케이스에 고정될 수 있다. 샤프트가 정확한 그 회전 중심으로부터 반경방향으로 변위되는 샤프트의 런 아웃 상태 동안에 PTFE 요소가 구부러져 샤프트와 실링 접촉할 수 있도록 플렉스 조인트(flex joint)에 고무 재료를 제공하는 것이 또한 알려져 있다.

또한 실링의 효율을 높이기 위해 샤프트와 실링 접촉하여 작동할 수도 있는 하나 이상의 실링 립을 엘라스토머 재료로 형성하는 것이 알려져 있다.

본 발명의 목적은 이러한 시일, 및 상세하게는 PTFE 실링 립 및 고무 실링 립의 가요성 및 감도를 향상시키는 것이다.

샤프트 시일은 환형의 강성 케이스, 강성 케이스에 맞게 성형되고, 강성 케이스의 반경방향 내측으로 뻗어있는 하나 이상의 환형의 엘라스토머 시일 립이 형성되어있는 엘라스토머 시일 보디, 엘라스토머 시일 립에 대해 축선방향으로 이격된 PTFE 시일 립이 형성되도록 엘라스토머 시일 보디에 접착되는 PTFE 시일 요소를 포함하고 있고, 시일 보디에는 엘라스토머 시일 립의 반경방향 내측 샤프트-맞닿음 면으로부터 PTFE 시일 립의 아래 위치까지 뻗어있는 굽힘-강화 언더컷 영역이 형성되어있다.

이러한 시일 구성은 PTFE 시일 립의 가요성을 증가시키고 PTFE 시일 립이 엘라스토머 시일 립의 굽힘으로부터 독립적으로 굽힐 수 있게 하는 이점을 하고 있다. 사실상, 언더컷 영역은 PTFE 시일 립과 엘라스토머 시일 립이 서로 독립적으로 작동하도록 PTFE 시일 립과 엘라스토머 시일 립의 굽힘 동작을 격리시킨다.

다른 바람직한 형상에 따라, 케이스의 일부가 두 립 사이에 축선방향으로 놓여 두 립 사이에서 엘라스토머 보디의 중앙 강성 영역을 형성한다. 두 시일 립은 강성 영역의 양측에 놓인 조합의 힌지를 가지고 있어서 사용시에 두 시일 립의 굽힘 동작이 서로 격리되는 것이 보장된다.

이러한 격리된 시일 립은 립에 의해 샤프트에 가해지는 압력을 제조자가 정밀하게 제어할 수 있게 한다. 예를 들면, PTFE 시일 립은 최적의 효율을 위해 샤프트의 형태 및 반경방향 이동에 쉽게 합치될 수 있는, 극도로 높은 감도, 낮은 압력, 높은 가요성을 가지고 작동하는 시일로 제작될 수 있는 한편, 엘라스토머 립은 PTFE 립의 경부하와 유사한 경부하로 구성될 수 있고, 필요한 경우, 경우에 따라 약간 강하거나 약한 부하로 구성될 수 있다.

본 발명의 여러 특징과 장점이 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면을 참조하여 보다 잘 이해될 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 구성된 시일의 단면도; 및

도 2는 샤프트를 실링하는 데에 사용되고 있는 시일을 예시하는, 도 1과 유사한 도면.

본 발명에 따른 샤프트 시일 어셈블리의 바람직한 실시예가 대체로 도면에 도면부호 10으로 도시되어있다. 시일 어셈블리(10)는 바람직하게는 압연 금속으로 제조되는 강성 환형 캐리어(12)를 포함하고 있다. 캐리어(12)는 축선방향으로 뻗어있는 대체로 원통형의 장착부(14) 및 반경방향 내측으로 뻗어있는 플랜지부(16)를 포함하고 있다. 플랜지부(16)는 축선방향으로 뻗어있는, 즉 장착부(14)가 뻗은 축선방향에 대향하는 축선방향으로 뻗어있는 대체로 원통형의 발판부(18)의 내측 단부에서 종결한다. 발판부를 포함하는 플랜지부(16)가 대체로 U자형의 단면 형상을 가질 수 있는 것을 볼 수 있다.

바람직하게는 고무인 실링 재료의 엘라스토머 보디(20)가 캐리어(12)에 맞게 성형된다. 발판부(18)가 엘라스토머 재료(20) 내에 끼워지고, 엘라스토머 재료가 플랜지부(16)의 오일 측(22) 둘레로 장착부의 반경방향의 외면(24)을 가로질러 뻗어있도록, 엘라스토머 재료가 발판부(18)에 맞게 성형되어있다. 도 2에 예시된 바 와 같이, 캐리어는 회전가능한 샤프트(30)가 관통하여 뻗어있는 하우징(28)의 보어(26) 내에 장착되어있다. 보어(26)와 샤프트(30) 사이의 갭이 시일 어셈블리(10)에 의해 실링된다. 외면(24) 상의 엘라스토머 시일 재료(20)는 캐리어(12)와 보어(26)의 벽 사이에 시일을 제공한다.

엘라스토머 보디(20)는 캐리어(12)의 반경방향 내측으로 뻗어있는 제1 엘라스토머 환형 시일 립(32)을 포함하고 있다. 립(32)은 샤프트(30)와 실링하도록 맞닿기 위한 반경방향 내측의 샤프트-맞닿음 면(34)을 가지고 있다. 립(32)은 캐리어(12)의 오일 측(22)으로부터 멀어지게 축선방향으로 뻗어있다. 립(32)은 캐리어(12)의 오일 측(22) 상에서 캐리어(12)의 발판부(18)와 인접한 힌지(36)를 가지고 있다. 힌지(36)는 립(32)이 반경방향으로 구부러져 샤프트(30)의 반경방향으로의 런-아웃 동작에 따라 이동할 수 있게 한다.

환형의 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌) 시일 재료(38)가 엘라스토머 보디(20)에 접착되어있다. PTFE 요소(38)는 작동 중에 샤프트(30)에 접하여 누워 실링하도록 샤프트(30)에 맞닿기 위한 반경방향 내측의 샤프트-맞닿음 면(40)을 가지고 있다. 요소(38)의 샤프트-맞닿음 면(40)을 따른 길이는 요소(38)의 두께의 몇 배 정도이다. 요소(38)는 당업자가 잘 아는 바와 같은 유체역학의 그루브 또는 유체역학의 다른 형상(미도시)으로 형성될 수 있다. PTFE 요소(38)는 바람직하게 요소(38)의 전체 길이에 뻗어있는 엘라스토머 재료의 스트립(42)에 의해 뒷받침되어있다. 요소(38)와 스트립(42)은 환형 PTFE 시일 립(44)을 형성하도록 반경방향으로 뻗어있다. 시일 립(44)은 엘라스토머 립(32)으로부터 축선방향으로 이격되어있 다.

시일 보디(20)에는 굽힘-강화 언더컷 영역(46)이 형성되어있다. 언더컷 영역(46)은 엘라스토머 시일의 샤프트-맞닿음 면(40)으로부터 PTFE 립(44)을 향하여, PTFE 립(44) 아래에서 뻗어있다. 또한 PTFE 시일 립(44)이 발판 영역(18) 아래에서 캐리어(12)의 오일 측에 대향하는 공기 측(50)에 인접한 힌지 영역(48)으로부터 시일 어셈블리의 오일 측(22) 방향으로 엘라스토머 시일 립(32)을 향하여 뻗어있도록, 언더컷 영역은 캐리어의 발판부(18)를 가로질러 뻗어있다. 발판 영역(18)은 바람직하게는 엘라스토머 재료(20)로 덮여있고 각각 립(32, 44)의 힌지(36, 48)를 분리하는 보디(20)의 비교적 강성인 영역(52)을 한정한다. 그에 있어서, 시일 립(32, 44)들이 서로 독립적으로 구부려질 수 있도록 PTFE 립(44)의 힌지(48)는 엘라스토머 립(32)의 힌지(36)로부터 분리 격리된다. 언더컷 영역(46)이 PTFE 요소(38)의 실제 길이 이상만큼 뻗어있는 것을 볼 수 있다. 즉, PTFE 시일 립(44)에는, 실질적으로 PTFE 시일 요소(38)의 자유 오일 측 단부로부터, 충분히 바람직하게는 요소(38)의 대향하는 공기 측 단부까지 언더 컷이 형성되어있다.

엘라스토머 보디(22)는 적어도 제2 엘라스토머 시일 립(54)을 포함할 수 있다. 제2 립(54)은 제1 엘라스토머 시일 립(32)과 축선방향으로 반대 측인 시일의 공기-측에, PTFE 립(44)으로부터 축선방향으로 이격되어있다. 제2 립(54)은 축선방향에서 PTFE 립(44)의 방향과 반대인 방향으로 뻗어있다.

본 발명의 다양한 변형과 변경이 본 기술의 견지에서 가능함은 자명하다. 그러므로, 본 발명은 첨부된 청구항의 범위 내에서, 상세히 설명된 것과 다르게 실 시될 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (15)

1. 강성 환형 케이스;

   상기 강성 환형 케이스에 맞게 성형되어있고, 상기 강성 환형 케이스의 반경방향 내측으로 뻗어있는 하나 이상의 환형의 엘라스토머 시일 립이 형성되어있는 엘라스토머 시일 보디;

   상기 하나 이상의 엘라스토머 시일 립에 대해 축선방향으로 이격된 PTFE 시일 립이 형성되도록 상기 엘라스토머 시일 보디에 접착되는 PTFE 시일 요소; 및

   상기 하나 이상의 엘라스토머 시일 립의 반경방향 내측 샤프트-맞닿음 면으로부터 상기 PTFE 시일 립의 아래 위치까지 뻗어있는 굽힘-강화 언더컷 영역을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 샤프트 시일 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 언더컷 영역은 상기 엘라스토머 시일 립의 엘라스토머 힌지로부터 격리되어있는 상기 PTFE 시일 립의 엘라스토머 힌지를 형성하는 것을 특징으로 하는 샤프트 시일 어셈블리.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 강성 환형 케이스는 상기 엘라스토머 시일 보디가 맞게 성형되는 대체로 원통형인 장착부 및 반경방향 내측으로 뻗어있는 플랜지부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 샤프트 시일 어셈블리.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 PTFE 시일 립 및 상기 하나 이상의 엘라스토머 시일 립은 동일한 축선방향으로 뻗어있는 것을 특징으로 하는 샤프트 시일 어셈블리.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 하나 이상의 엘라스토머의 힌지와 상기 PTFE 시일 립의 힌지는 상기 강성 환형 케이스의 상기 플랜지부의 축선방향의 양측에 위치되어있는 것을 특징으로 하는 샤프트 시일 어셈블리.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 언더컷 영역은 PTFE 요소의 실제 길이 이상으로 뻗어있는 것을 특징으로 하는 샤프트 시일 어셈블리.
7. 제 4 항에 있어서, 상기 시일 보디는, 상기 하나 이상의 엘라스토머 시일 립과 축선방향으로 반대되는 측으로서 상기 PTFE 시일 립과 축선방향으로 반대되는 측에 형성되어있는 하나 이상의 다른 시일 립을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 샤프트 시일 어셈블리.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 하나 이상의 다른 시일 립은 PTFE 시일 립이 뻗어있는 축선방향의 반대방향으로 뻗어있는 것을 특징으로 하는 샤프트 시일 어셈블리.
9. 제 3 항에 있어서, 상기 반경방향 내측으로 뻗어있는 플랜지부는 상기 플랜지부의 반경방향 내측 단부에서 축선방향으로 뻗어있는 환형의 발판부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 샤프트 시일 어셈블리.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 발판부는 상기 PTFE 시일 립의 아래에 놓여있는 것을 특징으로 하는 샤프트 시일 어셈블리.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 언더컷 영역은 상기 발판부와 상기 PTFE 시일 립의 사이에서 반경방향으로 놓여있는 것을 특징으로 하는 샤프트 시일 어셈블리.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 발판부는 상기 하나 이상의 엘라스토머 시일 립을 향하여 뻗어있는 것을 특징으로 하는 샤프트 시일 어셈블리.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 PTFE 시일 립은 상기 발판부의 축선방향의 한 측에 배치된 조합의 엘라스토머 힌지를 포함하고 있고, 상기 하나 이상의 엘라스토머 시일 립은 상기 발판부의 축선방향의 한 측에 대향하는 측에 있는 조합의 엘라스토머 힌지를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 샤프트 시일 어셈블리.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 발판부는 상기 PTFE 시일 립과 상기 하나 이상의 엘라스토머 시일 립의 사이에 반경방향의 강성 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 샤프트 시일 어셈블리.
15. 제 1 항에 있어서, 상기 PTFE 시일 요소는 상기 엘라스토머 보디 재료에 의해 뒷받침되고 상기 PTFE 시일 요소의 자유 단부를 향한 축선방향에서 계속 감소하는 두께를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 샤프트 시일 어셈블리.

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