KR20080097455A - 동적 씰을 위한 쌍방향 패턴 - Google Patents

동적 씰을 위한 쌍방향 패턴 Download PDF

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Abstract

씰 가장자리부를 지나 누출되는 윤활제를 포착해서, 윤활제를 씰의 윤활제 측으로 되돌리기 위한 쌍방향 패턴을 갖고 있는 동적 씰을 실현한다. 그리고, 이와 같은 동적 씰이 종래기술의 결점을 최소한으로 억제하고, 또한/또는 회피하도록 한다. 쌍방향의 동적 씰이, 씰과 샤프트 사이의 상대적인 회전방향과 관계없이, 포착한 윤활제를 윤활제 측으로 되돌리는 것을 유리하게 실현한다. 이 씰은, 대칭형의 펌프 요소의 패턴을 이용해서, 상대적인 회전에 응한, 포착한 윤활제에 대한 유체역학적 펌핑을 촉진한다. 대칭형의 펌프 요소는, 씰의 씰 가장자리부 바로 앞에서 정지하도록 되어 있는 종단점을 갖고 있다. 씰은, 1차 펌프 요소와 연통하는 2차 펌프 요소를 이용해서, 1차 펌프 요소에 의해 포착할 수 없는 윤활제를 포착할 수가 있다.

Description

동적 씰을 위한 쌍방향 패턴 {BI-DIRECTIONAL PATTERN FOR DYNAMIC SEALS}
본 발명은, 동적 씰에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동적 씰을 위한 쌍방향의 펌핑 패턴에 관한 것이다.
회전 샤프트 씰(rotary shaft seal)이 기계장치, 자동차 산업 및 기타의 산업에서 사용되고 있다. 예컨대, 이와 같은 용도에는, 대칭적으로 기능하는 동적 씰(즉 이 씰은, 샤프트의 회전의 양방향으로 효과적으로 기능을 해야만 한다)을 필요로 하는 변속장치, 피니언, 기어, 차축 등에 사용하는 것이 포함된다. 이 씰(seal)은 공기 측과 윤활제 측(lubricant side)을 갖고 있다. 이 씰은, 윤활제 측에서 윤활제(예컨대 오일)를 유지하는 것을 돕게 된다. 그러나 윤활제는, 씰의 유효 표면(active surface)의 샤프트와의 상호작용에 의해, 윤활화(潤滑化) 측으로부터 비윤활화(공기) 측으로 누출되는 경우가 있다. 씰의 능동 측에 배설된 소용돌이 형상의 홈 또는 조립 리브(built-up ribs; 이하 총칭해서 홈이라 부름)가, 씰과 씰이 주위에 배설된 샤프트와의 사이의 상대적인 회전에 의해, 누출된 윤활제를 포착해서 윤활제를 유체역학적으로 펌핑해서 윤활화 측으로 되돌리게 된다.
특허문헌 1 ; 미국특허 제6,806,306호 명세서
(발명이 해결하고자 하는 과제)
일반적으로 홈(groove)은, 씰의 샤프트와 접촉해 있는 측에서, 소용돌이 형상 또는 나선 모양의 구성으로 배치되어 있다. 포착한 윤활제를 유체역학적으로 펌핑할 수 있도록 하기 위해, 이들 홈은, 샤프트와 씰과의 사이의 상대적인 회전에 의해, 상대적인 회전의 방향에 관계없이 대응하도록, 씰의 유효 표면에 따라 상반되는 방향으로 나선을 이루도록 되어 있다. 홈은 씰의 윤활제 측으로 열려져 있고, 씰 내의 윤활제와 연통되어 있다. 홈을 씰의 윤활제 측에서 열리게 됨으로써 잠재적인 문제가 생긴다. 예컨대, 정적인 기름의 누출(static oil leaks)이 일어날 가능성이 있다. 그리고, 씰이 사용되고 있는 기계의 조립 단계의 마지막 가압검사 중에, 공기의 누출이 일어날 가능성도 있다. 따라서, 씰 가장자리부(seal edge)를 지나 누출되는 윤활제를 포착해서, 윤활제를 씰의 윤활제 측으로 되돌리기 위한 쌍방향의 패턴을 갖고 있는 동적 씰을 실현하면 유리할 것이다. 그리고, 이와 같은 동적 씰이 앞에서 설명한 결점을 최소한으로 억제하거나 또는 회피하면 유리할 것이다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
본 발명의 원리에 의한 동적 씰은, 씰과 샤프트 사이의 상대적인 회전의 방향에 관계없이, 포착된 윤활제의 윤활제 측으로의 귀환을 유리하게 실현한다. 이 씰은, 대칭형의 펌프 요소를 사용해서, 상대적인 회전에 대응하여, 포착한 윤활제에 대한 유체역학적 펌핑을 촉진한다. 이들 대칭형의 펌프 요소는, 씰의 씰 가장자리부의 바로 앞에서 정지된 종료점을 갖고 있다. 이 씰은, 1차 펌프 요소에 의해 포착될 수 없는 윤활제를 포착하도록 1차 펌프 요소와 연통되어 있는 2차 펌프 요소를 이용할 수도 있다. 2차 단계 펌프 요소는, 여분의 윤활제를 포착해서 윤활제를 1차 단계 펌프 요소로 송달·이송하고, 이에 계속해서 씰의 윤활제 측 중으로 되돌리도록 유체역학적으로 펌핑을 하게 된다.
본 발명의 한 가지 태양에서는, 쌍방향의 동적 씰(dynamic seal)이 윤활제 측과 비윤활제 측을 포함하고 있다. 비윤활제 측과 연통하는 유효 표면과, 유효 표면의 단부의 씰 립(seal lip)을 갖고 있는 밀봉부분이 있다. 씰 립은 윤활제 측에 접하도록 되어 있다. 씰 립은, 샤프트를 내부에 배설할 수 있는 개구부를 획정하도록 되어 있다. 유효 표면은, 개구부 내에 배설된 샤프트와 걸어 맞춰져, 샤프트에 대해 밀봉을 실행하도록 동작할 수 있다. 복수의 펌프 요소가 유효 표면을 따라 뻗도록 되어 있다. 이들 펌프 요소는 씰 립의 바로 앞에서 정지하고, 펌프 요소 및 씰 립 사이에는 정적인 둑 부재(dam)가 존재하고 있다. 펌프 요소는, 씰 립을 지나 누출되는 윤활제를 포착해서 유효 표면과 개구부 내에 배설된 샤프트와의 사이의 상대적인 회전에 의해, 포착한 윤활제를 씰 립을 향해, 정적인 둑 부재(堰)를 지나 윤활제 측의 내부로 되돌려지도록 펌핑하도록 동작하도록 되어 있다. 이 펌핑은, 상대적인 회전의 방향에 관계없이 일어난다.
본 발명의 다른 태양에서는, 쌍방향의 동적 씰이, 샤프트와 걸어 맞춰져 샤프트에 대해 밀봉을 형성하도록 동작할 수 있는 유효 표면을 포함하고 있다. 샤프트를 받쳐주도록 동작할 수 있는 개구부를 획하고 있는 씰 립이 존재한다. 쌍방향의 유체의 펌핑 패턴이 유효 표면에 위치하도록 되어 있고, 이것이 씰 립을 지나 누출되는 윤활제를 포착하고, 포착한 윤활제를 윤활제 측으로 펌핑하도록 동작하게 되어 있다. 이 펌핑 패턴은, 유효 표면에 따라 연장되는 복수의 1차 펌프 요소를 포함하고 있다. 각 1차 펌프 요소는, 씰 립의 부근에 1쌍의 종단점(termination point)을 갖고 있다. 각 1차 펌프 요소는, 씰 립으로부터 멀리 떨어진 유도점(induction point)도 갖고 있다. 이 펌핑 패턴은, 유효 표면을 따라 연장되는 복수의 2차 펌프 요소도 갖고 있다. 1차 펌프 요소는, 2차 펌프 요소와 씰 립 사이에 배설되어 있다. 2차 펌프 요소는, 1차 펌프 요소를 지나 누출되는 윤활제를 포착하고, 포착한 윤활제를 1차 펌프 요소의 유도점을 향해 보내도록 동작할 수 있게 되어 있다.
본 발명의 또 다른 태양에서는, 샤프트 상의 씰의 씰 가장자리부를 지나 누출되는 윤활제를 씰의 윤활제 측으로 되돌리는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은, (1) 씰 가장자리부를 지나 누출되는 윤활제를, 씰의 유효 표면상의 복수의 1차 펌프 요소에 의해 포착하는 것과, (2) 씰 가장자리부와 2차 펌프 요소와의 사이에 배설되어 있는 1차 펌프 요소를 지나 누출하는 윤활제를, 씰의 유효 표면상의 복수의 2차 펌프 요소에 의해 포착하는 것과, (3) 2차 펌프 요소에서 포착한 윤활제를 1차 펌프 요소의 유도점으로 이송하는 것과, (4) 1차 펌프 요소에 의해 포착할 수 있고, 또는 이에 전송(轉送)되는 윤활제를, 씰의 유효 표면과 샤프트와의 사이의 상대적인 회전에 의해, 상대적인 회전의 방향과는 관계없이, 씰의 윤활제 측으로 펌핑하는 것을 포함하고 있다.
본 발명의 용도의 새로운 영역이, 이하 제공하는 상세한 설명에 의해 밝혀질 것이다. 말할 것도 없고, 상세한 설명 및 구체적인 실시예는, 본 발명의 바람직한 실시형태를 나타내고 있으나, 예증(例證)하는 것만을 목적으로 하고 있는 것이지, 본 발명의 범위를 한정하는 것을 목적으로 하고 있는 것은 아니다.
상세한 설명 및 첨부하는 도면으로부터, 본 발명이 보다 완전히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은, 본 발명에 따른 씰의 사시 간략도이다.
도 2는, 샤프트의 주위에 배설된, 도 1의 씰의 단면도이다.
도 3은, 씰의 유효 표면상의 쌍방향 패턴의 제1의 바람직한 실시형태를 나타내고 있는, 도 1의 씰의 유효 표면을 위에서 본 개략적 간략도이다.
도 4는, 씰의 유효 표면상의 쌍방향 패턴의 제2의 바람직한 실시형태를 나타내고 있는, 도 1의 씰의 유효 표면을 위에서 본 개략적 간략도이다.
도 5는, 씰의 유효 표면상의 쌍방향 패턴 제의 3의 바람직한 실시형태를 나타내고 있는, 도 1의 씰의 유효 표면을 위에서 본 개략적 간략도이다.
도 6은, 씰의 유효 표면상의 쌍방향 패턴의 제4의 바람직한 실시형태를 나타내고 있는, 도 1의 씰의 유효 표면을 위에서 본 개략적 간략도이다.
도 7은, 씰의 유효 표면상의 쌍방향 패턴의 제5의 바람직한 실시형태를 나타내고 있는, 도 1의 씰의 유효 표면을 위에서 본 개략적 간략도이다.
도 8a는, 1차 단계 및 2차 단계의 펌프 요소의 연결 및/또는 2차 단계 펌프 요소의 여러 가지 세트의 연결에 대한 대체적(代替的)인 배치를 나타내고 있는 도 1의 씰의 유효 표면을 위에서 본 일부분의 개략적 간략도이다.
도 8b는, 1차 단계 및 2차 단계의 펌프 요소의 연결 및/또는 2차 단계 펌프 요소의 여러 가지 세트의 연결에 대한 대체적인 배치를 나타내고 있는, 도 1의 씰의 유효 표면을 위에서 본 일부분의 개략적 간략도이다.
도 9는, 씰의 유효 표면상의 쌍방향 패턴의 제6의 바람직한 실시형태를 나타내고 있는, 도 1의 씰의 유효 표면을 위에서 본 개략적 간략도이다.
바람직한 실시형태에 대한 이하의 설명은, 본질적으로 예시적인 것에 지나지 않고, 결코 본 발명, 그의 용도, 또는 사용법을 한정하는 것을 의도하고 있지 않다. 본 명세서에서는 참조 표시를, 본 발명의 특정한 구성요소, 특징, 또는 태양을 지적 또는 기술하기 위해 사용하고 있다. 앞의 (복수의) 실시형태에서 기술의 구성요소, 특징, 또는 태양과 같거나 또는 유사한, 여러 가지 실시형태의 구성요소, 특징, 또는 태양을 기술할 때에는, 같은 참조 표시, 또는 원래의 참조 표시에 100 단위의 숫자를 가한 같은 참조 표시를 사용하고 있다. 예컨대 씰을, 본 명세서에서 개시되어 있는 여러 가지 실시형태에 대해, 20, 120, 220, 320, 420, 520 및 620으 로 부르고 있다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 원리에 따른 쌍방향의 동적 씰을 나타내고 있다. 씰(20)은, 이 기술분야에서 잘 알려져 있는 방법으로, 고정된 하우징(24) 내에 배설된 케이싱(22)에 부착되어 있다. 씰(20)은 회전 샤프트(26)와 걸어 맞춰져, 회전 샤프트(26)와 케이싱(22)이 배설되어 있는 하우징(24)과의 사이에 밀봉관계를 갖도록 되어 있다. 도 2를 참조하면, 씰(20)은, 환상 오목부(30)를 내부에 가진 부착부분(28)을 포함하고 있다. 케이싱(22)의 부착부분(22a)이 환상 오목부(30)의 내부에 존재한다. 한편, 부착부분(28) 및 케이싱(22)은, 다수의 형상 및 형태를 취할 수가 있으나, 본 발명과는 특히 관계되는 것이라고는 생각되지 않는다. 부착부분(28)은, 플라스틱 또는 금속으로 제작할 수 있는 케이싱(22)에 부착되어 있다. 부착부분(28)을, 잘 알려진 부착기법으로 케이싱(22)에 부착시킬 수 있다.
씰(20)은, 샤프트(26)가 배설되는 중앙 개구부(32)를 포함하고 있다. 개구부(32)의 직경은, 개구부(32)와 샤프트(26) 사이에 바람직한 끼워 맞춤을 실현하기 위해, 샤프트(26)의 직경보다 작도록 치수가 결정되어 있다. 즉, 개구부(32) 부근의 씰(20)의 부분은, 씰(20)이 샤프트(26) 상에 위치결정될 때에 변형하려고 하는 곳이다. 씰(20)의 변형은 저항을 받아 샤프트(26)에 대해 밀봉이 형성되게 된다.
씰(20)은, 부착부분(28)으로부터 축방향 또한 반경방향으로 연장되는 원추 형상의 밀봉부분(34)을 갖고 있다. 개구부(32)는 밀봉부분(34) 내에 위치해 있다. 밀봉부분(34)은 유효 측면/표면(36)을 갖고 있다. 유효 표면(36)은, 샤프트(26)와 결려지게 하는 걸림부분(38)과 비걸림부분(40)을 갖고 있다. 밀봉부분(34)은, 유효 표면(36)의 반대 측의 비유효 측면/표면(42)도 포함하고 있다. 비유효 표면(42)은 샤프트(26)와 걸어 맞춰져 있지 않다. 선행의 씰 가장자리부 또는 립(44)이, 유효 표면(36)과 비유효 표면(42)을 분리하고 있다. 유효 표면(36)은, 씰(20)의 비윤활제 측 또는 공기 측(46)으로 노출되고, 비유효 표면(42) 및 씰 가장자리부(44)는, 씰(20)의 윤활제(오일 등) 측(48)으로 노출되게 된다.
씰(20)의 유효 표면(36)은, 걸림부분(38)에, 또 실시형태에 따라서는 비걸림부분(40)에도 배설된 복수의 펌프 요소(50)를 포함한 쌍방향의 펌핑 패턴을 갖고 있다. 펌프 요소(50)는, 씰 가장자리부(44)를 지나 샤프트(26)와 유효 표면(36)의 걸림부분(38)과의 사이를 통해 누출하는 윤활제를 포착하도록 동작할 수 있다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 펌프 요소(50)는, 누출된 윤활제를 포착해서, 씰(20)과 샤프트(26) 사이의 상대적인 회전의 결과, 윤활제를 윤활제 측(48)을 향해, 그 내부로 유체역학적으로 펌핑을 한다. 정적인 둑 부재(52)가 씰 가장자리부(44)와 펌프 요소(50) 사이에 배설되어, 샤프트(26)에 대해 밀봉을 실행한다. 정적인 둑 부재(52)는, 유효 표면(36)의 공학적 영역(펌핑 패턴을 포함한 영역)을 씰 가장자리부(44)로부터 분리하고 있다. 펌프 요소(50)는, 유효 표면(36)을 따라 압인(壓印)되고, 파고들고, 또는 다른 방식으로 형성된 복수의 홈일 수가 있다. 대체방법으로서, 펌프 요소(50)는, 일으켜 세워진(raised) 리브(rib)로서, 이들 리브 사이에 통로가 형성되어, 누출된 윤활제를 포착해서, 씰(20)과 샤프트(26) 사이의 상대적인 회전에 의해 윤활제를 윤활제 측(48)을 향해, 그 내부로 유체역학적으로 펌핑하도록 하는 리브인 것도 있다. 이들 리브를 유효 표면(36)을 따라 형성하고, 주 형(鑄型) 성형, 또는 다른 수단으로 제작할 수가 있다. 따라서, 말할 것도 없이, 펌프 요소라 하는 용어는, 씰(20)의 유효 표면(36)에 따른 홈, 리브, 또는 그 양쪽을 가리킬 수가 있다.
펌프 요소(50)는, 누출된 윤활제를 포착해서, 이를 윤활제 측(48)을 향해, 그 내부로 보내도록 된 바람직한 패턴을 갖도록 유효 표면(36)에 배치되어 있다. 펌프 요소(50)는, 쌍방향의 패턴이 형성되도록, 또 펌프 요소(50)가, 샤프트(26)와 씰(20) 사이의 상대적인 회전이 일어나는 방향에 관계없이 동작할 수 있도록 배치되어 있다. 이를 달성하기 위해, 펌프 요소(50)는, 이하에서 설명하는 바와 같이, 유효 표면(36)상에 실질적으로 대칭적인 배향(背向)으로 배치되어 있다. 펌프 요소(50)는, 씰 가장자리부(44)로부터의 거리와의 관계에서 단(段)을 이루어 나누어져 있다. 1개 또는 복수의 단이 존재할 수가 있다. 씰 가장자리부(44)에 가장 접근한 단은 1차 단계(54)라 불리고, 씰 가장자리부(44)로부터 보다 멀리 떨어진 펌프 요소(50)는 2차 단계(56)라 불리고 있다. 예컨대, 도 3에 도시된 것과 같이, 이 씰은, 4개의 1차 단계 펌프 요소(54)를 포함하고, 2차 단계 펌프 요소는 포함하지 않을 수도 있다. 이에 대해 도 4의 씰은, 이하에서 설명하는 바와 같이, 1차 단계 펌프 요소(도 3과 같은)와, 복수의 2차 단계 펌프 요소의 양쪽을 포함하고 있다. 1차 단계 펌프 요소의 기능은, 누출된 윤활제를 포착해서, 이를 씰의 윤활제 측(48)을 향해, 그 내부로 들여보내는 것이다. 2차 단계 펌프 요소의 기능은, 이하에서 설명하는 바와 같이, 1차 단계 펌프 요소를 지나 누출되는 윤활제를 포착하고, 포착한 윤활제를 1차 단계 펌프 요소로 되돌리도록 이송하고, 계속해서 윤활제 측(48)의 내부로 되돌려지도록 펌핑하여, 배송하도록 하는 것이다.
각 단은, 유효 표면(36)을 따라 중앙 개구부(32) 주위에서 대칭적으로 위치결정된 동일한 펌프 요소로 이루어지는 것이 바람직하다. 1차 단계에는, 각 펌프 요소(50)가 중앙 개구부(32) 주위의 완전한 1개의 원(圓)보다도 작은 범위 밖에 둘러싸지 않도록, 상호 교차하는 1차 단계 펌프 요소(54)가 겨우 2개 밖에 존재하지 않을 수가 있고, 또 필요에 응한 수가 존재할 수도 있다. 1차 단계의 펌프 요소의 수에서, 고려해야 할 요인의 하나는, 씰의 높이와 샤프트의 직경과의 관계이다. 2차 단계의 사용방법은, 이하에서 설명하는 바와 같이 임의 선택에 의한다. 2차 단계가 사용될 때는, 2차 단계 펌프 요소(56)의 수에는 상한이 없지만, 겨우 1개 일 수도 있다.
1차 단계 펌프 요소(54)는, 그 대부분이 유효 표면(36)의 걸림부분(38) 내에 있는(즉, 대부분이 유효 표면(36)과 샤프트(26)와의 사이의 직접 접촉의 영역 내에 있는) 것이 바람직하나, 비걸림부분(40)에 있을 수도 있다. 2차 단계 펌프 요소(56)는, 그 대부분이 비걸림부분(40) 내에 있는(즉, 대부분이 유효 표면(36)과 샤프트(26)와의 사이의 갭의 영역 내에 있는) 것이 바람직하나, 걸림부분(38) 내에 있을 수도 있다.
각 1차 단계 펌프 요소(54)는, 변화 가능한 높이(리브의 경우) 또는 변화 가능한 단면적(홈의 경우)을 갖고 있으나, 이들은, 각 펌프 요소가, 정적인 둑 부재(52)에 근접한 그 종단점(58)에 접근함에 따라 제로(0)로 축소되도록 한다. 이 변화의 목적은, 종단점(58) 부근에서, 1차 단계 펌프 요소(54) 중의 유체압력에 바 람직한 증가를 가져오도록 하는 것이다. 종단점(58)에서 도달하게 되는 최고압력은, 유체가 충전된 펌프 요소의 길이(홈의 길이, 또는 리브에 의해 형성된 사다리꼴 형상의 용적)에 대응해서 결정된다. 압력이 씰 가장자리부의 개구 압력을 넘으면, 유효 표면(36)의 걸림부분(38)의 씰 가장자리부(44)와 정적인 둑 부재(54)는 샤프트(26)로부터 떨어져 올라가고, 1차 단계 펌프 요소(54)에 의해 펌핑되어 있는 윤활제는, 윤활제 측(48)의 내부로 되돌려 보내지게 된다. 포착된 윤활제를 윤활제 측(48)의 내부로 되돌리도록 펌핑하는 이 싸이클의 역학은, 누출 윤활제가 만들어내는 유량, 홈/리브의 기하학적 형상, 씰 가장자리부의 개구 압력, 재료의 기억 특성 등이 포함되는 다수의 요인에 의해 결정된다. 2가지 기본적인 레짐(regime), 즉, 정상 상태와 역학적 상태를 상정(想定)할 수가 있다. 정상 상태는, 누출량과 펌프 유량이 정적으로 어울렸을 때에 성립한다. 그 경우, 종단점(58)에 가장 가까운 유효 표면(36)의 영역(정적인 둑 부재(52) 및 씰 가장자리부(44))은, 1차 단계 펌프 요소(54)에 의해 형성된 홈/웨지(wedge) 내에서 항구적인 유체 저항을 유지하기에 충분한 흐름 저항을 생성하기에 과부족 없을 정도로 연속적으로 열려져 있다. 역학적 상태에서는, 종단점(58)에 근접한 씰 가장자리부(44) 및 정적인 둑 부재(52)는, 샤프트(26)로부터의 주기적인 떨어져 들어올려져(liftoff), 홈/웨지의 저류부를 비게 해서, 포착한 윤활제를 윤활제 측(48)으로 되돌리게 된다. 이와 같은 구조의 이점은, 1차 단계 펌프 요소(54)의 홈/웨지 영역 내에 윤활제가 존재하는 한, 가장자리부(44) 및 정적인 둑 부재(52)를 밀봉하도록 윤활이 실현된다고 하는 점이다.
도 3을 참조하면, 씰(20)의 유효 표면(36) 상의 펌프 요소의 쌍방향 패턴의 제1 바람직한 실시형태를 나타내고 있다. 제1 바람직한 실시형태에서는, 펌프 요소의 모두가 1차 단계 펌프 요소(54)이다. 각 1차 단계 펌프 요소(54)는 상호 동일하고, 유효 표면(36) 상에서 대칭적으로 위치결정되어 있는 것이 바람직하다. 각 1차 단계 펌프 요소(54)는, 씰 가장자리부(44)에 근접 한 2개의 종단점(58)을 갖고 있고, 이들 종단점 사이에 정적인 둑 부재(52)를 구비하고 있다. 제1 실시형태에서는, 4개의 동일한 활 모양의 1차 단계 펌프 요소(54)가 존재하고, 각각이 단일의 유도점(60) 주위에 대칭적으로 위치결정된 2개의 종단점(58)을 갖고 있다. 유도점(60)은, 씰 가장자리부(44)로부터 가장 멀리 떨어진 펌프 요소의 부분이다. 유도점(60)과 종단점(58) 사이의 거리(도 3 ~ 7에서 반경방향)가 펌프 요소의 피치(pitch)를 획정한다. 1차 단계 펌프 요소(54)에서는, 피치가 작을수록 종단점(58)에서의 유체압력은 높으나, 유체의 축 추력(推力)은 낮아진다. 역으로, 피치가 높을수록 종단점(58)에서의 유체압력은 낮고, 유체의 축 추력(axial fluid thrust)은 높아진다. 따라서, 피치는 씰 가장자리부(44)의 설계와, 재료의 특성과, 필요한 펌프 유량과의 상호작용에 기해 선택된다. 각 1차 단계 펌프 요소(54)는, 각 펌프 요소가 씰 가장자리부(44) 주위의 완전한 1개의 원보다도 작은 범위 밖에 에워싸지 않도록 유효 표면(36)상에 배치되어 있다. 1차 단계 펌프 요소(54)는, 씰 가장자리부(44)를 지나 도망가는 윤활제가, 유효 표면(36)의 걸림부분(38)을 넘어 뻗기 전에 1개 또는 복수의 1차 단계 펌프 요소(54)와 반드시 조우하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 1차 단계 펌프 요소(54)는, 이들이 종단점(58)끼리 사이로 뻗는 도중에 상호 간의 교차부(交差部)를 갖고 있다. 1차 단계 펌프 요소(54) 내부에 포착된 윤활제는, 샤프트(26)와 씰(20) 사이의 상대적인 회전방향에 기해 종단점(58)의 한쪽을 향해 펌핑된다. 다른 1차 단계 펌프 요소(54)와의 상호 교차부를 개입시킨 종단점의 원활한 유체 흐름을 촉진하기 위해, 펌프 요소끼리 사이의 교차 각(α)은, 제로(0)도 보다도 현저히 큰 예각인 것이 바람직하다. 포착된 윤활제가 종단점(58)의 한쪽에 도달하면, 종단점 내의 유체압력이, 씰 들어올림 압력(seal liftoff pressure; 씰 가장자리부(44)와 정적인 둑 부재(52)가 샤프트(26)로부터 들어 올려지게 하는 압력)의 레벨을 넘는 레벨로 상승하게 되어, 윤활제가 정적인 둑 부재(52) 및 씰 가장자리부(44)를 지나 윤활제 측(48)의 내부로 흘러들게 된다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2의 바람직한 실시형태에 따른 씰(120)용의 펌프 요소(150)의 쌍방향의 패턴을 나타내고 있다. 제2의 바람직한 실시형태에서는, 1차 단계 펌프 요소(154)에 더해, 2차 단계 펌프 요소(156)가 사용되고 있다. 2차 단계 펌프 요소(156)는, 1차 펌프 요소(154)를 지나 누출되는 윤활제를 포착하고, 포착된 그 윤활제를 1차 단계 펌프 요소(154)의 내부로 되돌려보내고, 또 윤활제 측(48)으로도 되돌리도록 펌핑하도록 기능한다. 2차 단계 펌프 요소(156)는, 그 내부에 포착한 윤활제를 1차 단계 펌프 요소(154)의 유도점(160)을 향해 보낸다. 이는, 상대적인 회전에 의해, 상대적인 회전의 방향에 따라 유도점 내의 윤활제가 종단점(158)의 한쪽을 향해 흐르도록 하는 천이(遷移)이다. 이는, 유도점(160)이, 종단점(158)끼리의 사이에서, 1차 단계 펌프 요소(154)의 가장 멀리 떨어진 부분인 것에 의한다. 2차 단계 펌프 요소(156)의 수는, 제1의 바람직한 실시형태와 같은 제로(0)로부터, 도 4로 도시되어 있는 것과 같은 다수의 2차 단계 펌프 요소(156)까지 여러 가지로 될 수가 있다. 사용될 수 있는 2차 단계 펌프 요소(156)의 수에는 상한은 없다.
2차 단계 펌프 요소(156)는, 주로 유효 표면(36)의 비걸림부분(40)을 따라 뻗도록 되어 있는바, 2차 단계 펌프 요소(156)의 일부가, 유효 표면(36)의 걸림부분(38)을 따라 뻗게 될 수도 있다. 높이(리브의 경우) 및 단면적(홈의 경우)은, 1차 단계 펌프 요소의 바람직한 실시형태와 같이 변화할 필요는 없다. 오히려, 2차 단계 펌프 요소(156)는, 전체적으로 균일한 높이 또는 단면적을 갖도록 할 수가 있다. 그러나, 말할 것도 없이, 필요한 경우는, 2차 단계 펌프 요소(156)의 내부에서 바람직한 유체압력의 경사(傾斜)를 갖도록 하기 위해, 높이(리브의 경우) 및 단면적(홈의 경우)을 변화되도록 구성할 수도 있다. 2차 단계 펌프 요소(156)에 의해 생성시키는 펌핑력의 대부분은, 샤프트와 씰 사이의 상대적인 회전에 의한 비윤활화 측(46) 내의 공기의 이동에 의해 밀어 붙여진다. 2차 단계 펌프 요소(156)에 의해 만들어지는 펌프 유량은, 1차 단계 펌프 요소에 의해 만들어지는 펌프 유량보다도 작을 것이 예상된다. 이는, 2차 단계 펌프 요소가, 1차 단계 펌프 요소보다도 작은 유량으로 윤활제를 수취/포착할 것이 예상되기 때문에, 용인할 수가 있다.
제2의 바람직한 실시형태에서는, 2차 단계 펌프 요소(156)는, 축방향으로 뻗은 복수의 펌프 요소(166)에 의해 상호 연결된 반경방향으로 뻗은 동심(同心)의 2개의 펌프 요소(164)를 포함하고 있다. 일부의 축방향으로 뻗은 펌프 요소(166)는, 1차 단계 펌프 요소(154) 상의 유도점(160)과도 연통되어 있다. 이에 의해 2차 단 계 펌프 요소(156)는, 1차 단계 펌프 요소(154)의 유도점(160)과 연통해서, 2차 단계 펌프 요소(156) 내에서 포착한 윤활제를 1차 단계 펌프 요소(154)로 되돌리게 하는 경로를 만들게 된다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제3의 바람직한 실시형태에 따른 씰(220)용의 펌프 요소(250)를 위한 쌍방향의 패턴을 나타내고 있다. 제3의 바람직한 실시형태에서는, 제1 및 제2의 바람직한 실시형태를 참조해서 먼저 앞에서 설명한 것과 동일한 1차 단계 펌프 요소(250)가 사용되고 있다. 그러나, 2차 단계 펌프 요소(256)는 다르게 되어 있다. 구체적으로 설명하자면, 2차 단계 펌프 요소(256)는 활 모양으로서, 2세트의 특징적인 2차 단계 펌프 요소(256)를 포함하고 있다. 2차 단계 펌프 요소의 제1 세트(268)는, 근접해 있는 1차 단계 펌프 요소(254) 내의 근접해 있는 유도점(260)끼리 사이로 뻗고서, 이 유도체와 연통되어 있다. 2차 단계 펌프 요소의 제2 세트(270)는, 제1 세트(268)의 근접해 있는 펌프 요소의 근접한 유도점(272) 사이로 뻗게 된다.
2차 단계 펌프 요소(256)의 활 모양 형상에 의해, 그 내부의 윤활제는, 2차 단계 펌프 요소의 제2 세트(270)로부터, 2차 단계 펌프 요소의 제1 세트(268)의 유도점(272)으로 흐르게 된다. 2차 단계 펌프 요소의 제1 세트(268) 내부의 윤활제는, 1차 단계 펌프 요소(254)의 유도점(260)으로 흐르고, 그 후 종단점(258)으로 흐른다. 2차 단계 펌프 요소(256) 내부의 윤활제의 원활한 이송을 촉진하기 위해, 2차 단계 펌프 요소의 제1 세트(268)와 제2 세트(270)와의 사이, 및 펌프 요소의 제1 세트(268)와 1차 단계 펌프 요소(254)와의 사이의 교차 각(α)은 제로(0)도 보 다도 현저히 큰 예각인 것이 바람직하다. 말할 것도 없이, 2차 단계 펌프 요소의 제1 세트(268)와 제2 세트(270)와의 사이의 교차 각은, 2차 단계 펌프 요소의 제1 세트(268)와 1차 단계 펌프 요소(254)와의 사이의 교차 각과는 다르게 될 수도 있다.
제3의 바람직한 실시형태에서는, 1차 단계 펌프 요소(254)의 수가, 2차 단계 펌프 요소의 제1 세트(268)와 제2 세트(270)의 펌프 요소의 수를 결정한다. 즉, 2차 단계 펌프 요소의 제1 세트(268)가, 근접하고 있는 1차 단계 펌프 요소(254)의 근접하고 있는 유도점(260) 사이로 뻗게 되므로, 1차 단계 펌프 요소(254)의 수와 같은 수의 펌프 요소가 제1 세트(268)에서 필요하게 되는 것이다. 마찬가지로, 2차 단계 펌프 요소의 제2 세트(270)가, 제1 세트(268) 내의 근접해 있는 펌프 요소 상의 유도점(272)끼리 사이로 뻗은 상태에서, 제2 세트(270)의 펌프 요소의 수는, 제1 세트(268)의 펌프 요소의 수와 같다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제4의 바람직한 실시예에 따른 씰(320)용의 펌프 요소(350)를 위한 쌍방향의 패턴을 나타내고 있다. 제4의 바람직한 실시형태에서는, 6개의 1차 단계 펌프 요소(354)가 이용되고 있고, 각 1차 단계 펌프 요소(354)는, 앞에서 설명한 실시형태보다도, 씰(320)의 유효 표면(336)의 작은 부분을 따라서 밖에 뻗어 있지 않다. 그리고, 1차 단계 펌프 요소(354)끼리는 상호 교차하지 않는다. 다른 점에서는, 1차 단계 펌프 요소(354)는, 제1, 제2 및 제3의 바람직한 실시형태를 참조해서 앞에서 설명한 1차 단계 펌프 요소와 실질적으로 같다. 2차 단계 펌프 요소(356)는 활 모양으로서, 3 세트의 특징적인 2차 단계 펌프 요소(356)를 포함하고 있다. 2차 단계 펌프 요소의 제1 세트(368)는, 근접하고 있는 1차 단계 펌프 요소(354) 내의 근접하고 있는 유도점(360)끼리의 사이로 뻗고서, 이들 유도점(360)과 연통되어 있다. 2차 단계 펌프 요소의 제2 세트(370)는, 제1 세트(368) 내의 근접하고 있는 펌프 요소의 근접하고 있는 유도점(372) 사이로 뻗어 있다. 2차 단계 펌프 요소의 제3 세트(371)는, 제2 세트(370) 내의 근접 하고 있는 펌프 요소의 근접하고 있는 유도점(372)끼리의 사이로 뻗어 있다.
2차 단계 펌프 요소(356)의 활 모양 형상에 의해, 그 내부의 윤활제는, 2차 단계 펌프 요소의 제3 세트(371)로부터, 2차 단계 펌프 요소의 제2 세트(370) 상의 유도점(372)으로 흐르게 된다. 2차 단계 펌프 요소의 제2 세트(370)의 내의 윤활제는, 2차 단계 펌프 요소의 제1 세트(368) 상의 유도점(372)으로 흐르게 된다. 2차 단계 펌프 요소의 제1 세트(368)의 중의 윤활제는, 1차 단계 펌프 요소(354)의 유도점(360)으로 흐르고, 이어 종단점(358)으로 흐른다. 2차 단계 펌프 요소(356)의 내의 윤활제의 원활한 이송을 촉진하기 위해, 2차 단계 펌프 요소의 제1 세트(368)와 제2 세트(370)와 제3 세트(371)와의 사이, 및 펌프 요소의 제1 세트(368)와 1차 단계 펌프 요소(354)와의 사이의 교차 각(α)은, 제로(0)도 보다도 현저히 큰 예각인 것이 바람직하다. 말할 것도 없이, 2차 단계 펌프 요소의 제1 세트(368)와 제2 세트(370)와 제3 세트(371)와의 사이의 교차 각은 각각 상호 다르게 될 수가 있고, 또 2차 단계 펌프 요소의 제1 세트(368)와 1차 단계 펌프 요소(354)와의 사이 교차 각과도 다르게 될 수가 있다.
제4의 바람직한 실시형태에서는, 1차 단계 펌프 요소(354)의 수가, 여기에서 도, 2차 단계 펌프 요소의 제1 세트(368), 제2 세트(370), 제3 세트(371)의 펌프 요소의 수를 결정한다. 즉, 2차 단계 펌프 요소의 각 세트가, 근접하고 있는 1차 단계 펌프 요소(354) 또는 근접하고 있는 2차 단계 펌프 요소(356)의 근접하고 있는 유도점 사이로 뻗게 됨으로써, 1차 단계 펌프 요소(354)의 수와 같은 수의 펌프 요소가 2차 단계 펌프 요소(356)의 각 세트에서 필요하게 되기 때문이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제5의 바람직한 실시예에 따른 씰(420)용의 펌프 요소(450)의 쌍방향의 펌핑 패턴을 나타내고 있다. 제5의 바람직한 실시형태는, 제3의 바람직한 실시형태와 마찬가지이지만, 그 차이는, 2차 단계 펌프 요소의 제2 세트(470)가 개방 단부(474)를 갖고, 그곳에는 유도점이 없다고 하는 점이다. 제1 세트(468) 및 제2 세트(470)는, 여기서도, 본질적으로 활 모양 형상으로서, 대칭형이다. 따라서, 샤프트와 씰 사이의 상대적인 회전의 결과로서, 제1 세트 및 제2 세트 내부의 윤활제를 1차 단계 펌프 요소(454)를 향해 이송되도록 한다. 제3의 바람직한 실시형태와 전혀 마찬가지로, 2차 단계 펌프 요소의 제2 세트(470)의 내부의 유체는, 2차 단계 펌프 요소의 제1 세트(468)의 유도점(472)을 향해 보내지게 된다. 2차 단계 펌프 요소의 제1 세트(468)의 내부의 유체는, 1차 단계 펌프 요소(454)의 유도점(460)을 향하고, 이어 종단점(458)으로, 씰(420)의 윤활제 측의 내부로 이동하게 된다. 2차 단계 펌프 요소의 제2 세트(470)의 개방 단부(474)는, 그 내부의 윤활제의 일부를 놓치는 경우가 있다. 따라서, 제5의 바람직한 실시형태에서는, 제2, 제3 및 제4의 바람직한 실시형태의 모든 이점이 실현되지 못하는 경우가 있다.
다음에 도 8a 및 8b를 참조하면, 2차 단계 펌프 요소(556)와, 이와 다른 2차 단계 펌프 요소(556) 및/또는 1차 단계 펌프 요소(554)와의 상호 연결을 위한 대체적인 배치를 나타내고 있다. 앞에서 설명한 바람직한 실시형태에서는, 펌프 요소끼리의 교차부는 결과적으로, 1개의 펌프 요소의 종단점이, 포착된 윤활제가 내부를 향해 보내지는 펌프 요소의 유도점에 대응하는 것으로 되었다. 도 8a에 도시되어 있는 실시형태에서는, 2차 단계 펌프 요소(556)를, 각각의 유도점(560, 572) 이외의 장소에서, 1차 단계 펌프 요소(554) 및/또는 2차 단계 펌프 요소(556) 내의 폐쇄부와 상호 연결하는 종단점(580)을 갖고 있는 것으로 나타나 있다. 이들 대체적인 실시형태에서는, 2차 단계 펌프 요소(556)의 내부의 윤활제는, 1차 단계 펌프 요소(554)에, 또는 후에 1차 단계 펌프 요소(554)로 이송하도록 2차 단계 펌프 요소(556) 내의 다른 폐쇄부로 이송된다. 여기서도, 여러 가지 펌프 요소끼리의 사이의 원활한 윤활제의 이송을 촉진하기 위해, 교차 각(α)이 제로(0)도 보다도 현저히 큰 예각인 것이 바람직하다.
도 8b를 참조하면, 2차 단계 펌프 요소(556')와 다른 2차 단계 펌프 요소(556') 또는 1차 단계 펌프 요소(554')와의 상호 접속의 제2의 대체적 구성을 나타내고 있다. 이 대체적 배치에서는, 2차 단계 펌프 요소(556')는, 여기서도, 각각의 유도점(560', 572') 이외의 장소에서, 1차 단계 펌프 요소(554') 또는 2차 단계 펌프 요소(556') 내의 폐쇄부와 상호 연결하는 종단점(580')을 갖고 있다. 그리고, 2차 단계 펌프 요소(556')는, 종단점(580')의 바로 앞에서, 교차부(582')에서 서로와 교차한다. 2차 단계 펌프 요소(556')의 내부에서 포착된 윤활제는, 1차 단계 펌 프 요소(554')로 이송되고, 또는 후에 1차 단계 펌프 요소(554')로 이송하도록 2차 단계 펌프 요소(556') 내의 다른 폐쇄부로 이송된다. 펌프 요소(550')끼리의 사이의 윤활제의 원활한 이송을 촉진하기 위해, 교차 각(α)이 제로(0)도 보다도 현저히 큰 예각인 것이 바람직하다. 말할 것도 없이, 도 8a 및 8b 에 도시되어 있는 펌프 요소(550, 550')의 대체적 구성의 전체를 이용할 수도, 여러 가지 바람직한 실시형태와 함께 부분적으로 이용할 수도 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제6의 바람직한 실시예에 따른 씰(620)용의 펌프 요소(650)의 쌍방향의 패턴을 나타내고 있다. 제6의 바람직한 실시형태에서는, 1차 단계 펌프 요소(654)만 이용된다. 1차 단계 펌프 요소(654)는, 정적 둑 부재(652) 및 씰 가장자리부(644)로 근접한 종단점(658)으로부터 개방 단부(676)로 뻗은 나선 모양 또는 소용돌이 형상으로 뻗은 복수의 펌프 요소를 포함하고 있다. 1차 단계 펌프 요소(654)는, 종단점(658)으로부터 개방 단부(676)로 뻗을 때에, 중앙 개구부(632)의 전체 원주보다도 작은 범위, 또는 큰 범위로 뻗을 수가 있다. 1차 단계 펌프 요소(654)의 반이 중앙 개구부(632)의 주위에서 시계방향으로 회전하고, 1차 단계 펌프 요소(654)의 다른 쪽 반이 반시계방향으로 회전하도록 뻗고, 이에 의해 펌프 요소(654) 내의 윤활제의 쌍방향으로의 펌핑을 실현하게 된다. 1차 단계 펌프 요소(654)가 상호 교차하는 각도(α)는, 교차부를 일직선으로 통과하는 유체 이송을 촉진하도록, 제로(0)도 보다도 현저히 큰 예각인 것이 바람직하다. 1차 단계 펌프 요소(654)가 종단점(658)에 가까워짐에 따라 높이(리브의 경우) 또는 단면적(홈의 경우)이 제로(0)로 축소되어 가는 것이 바람직하다. 이에 의해, 윤활 제가 종단점(658)에 가까워짐에 따라 유체압력이 증대하고, 정적 둑 부재(652) 및 씰 가장자리부(644)의 들어 올려짐과, 씰(620)의 윤활제 측(648)으로의 윤활제의 귀환이 촉진된다. 여기서도, 개방 단부(676)를 사용함으로써, 윤활제의 일부가 도망가는 경우가 있다. 따라서, 다른 바람직한 실시형태 중의 몇 가지의 모든 이점이 제5의 바람직한 실시형태에서 실현되지 않는 경우가 있다.
본 발명의 원리에 의한 씰은, 다양한 재료 조성으로부터 만들어질 수가 있다. 예컨대 이 동적 씰은, 플라스틱, 고무, 또는 PTFE, TPE(열가소성 엘라스토머), TPV(열가소성 가류제), 그 중에서도 특허문헌 1에 기재되어 있는 조성으로 된 플루오로프렌(등록상표; FlouropreneTM) 재료 등과 같이 알려져 있는 다종 다양한 엘라스토머 중의 임의의 것을 포함할 수가 있다.
따라서, 펌프 요소에 쌍방향의 패턴 중 1개를 사용한 씰은 유리하게도, 씰 가장자리부를 지나 누출되는 윤활제를 포착해서, 그 윤활제를 씰의 윤활제 측으로 되돌리게 된다. 대칭형의 펌프 요소를 사용함으로써, 씰과 샤프트 사이의 상대적 회전의 방향에 관계없이, 실질적으로 같은 펌프 능력이 실현될 수 있게 된다. 그리고, 정적 둑 부재를 사용함으로써, 씰의 윤활제 측의 내부에 윤활제가 배출되어 되돌려질 때마다, 정적 둑 부재의 접촉부분의 윤활화가 가능해진다. 2차 단계 펌프 요소를 사용함으로써, 윤활제가 1차 단계 펌프 요소를 지나 누출하게 되는 경우에, 유리하게 추가의 능력이 실현되게 된다.
본 발명을 구체적인 실시형태를 참조해서 이상과 같이 설명하고 도시하였으나, 말할 것도 없이, 이들 실시형태는 본질적으로 예시적인 것에 지나지 않고, 여 기에 나타내어져 있는 실시형태로부터 일탈한 변화 형태도 본 발명의 범위에 들어가는 것이다. 예컨대, 여러 가지 펌프 요소의 활 모양 형상은, 여기에 나타내어져 있는 것과는 다를 수가 있다. 그리고, 이 활 모양 형상은, 펌프 요소가 유효 표면을 따라 뻗음에 따라 변화시키는 것도 가능한바, 일정하게 활 모양 형상으로 되어 있을 필요는 없다. 그리고, 펌프 요소는, 여기에 나타내어져 있는 것보다도 크거나, 또는 작은 범위로서 중앙 개구부의 주위로 연장될 수가 있게 된다. 또, 각 단을 형성하는 펌프 요소의 수는, 여기에 나타내어져 있는 것과는 다를 수도 있다. 따라서, 본 발명의 취지로부터 벗어나지 않는 변화 형태는, 본 발명의 범위에 들어가는 것이다. 그와 같은 변화 형태는, 본 발명의 정신 및 범위에서 일탈한 것으로는 보지 않는다.

Claims (32)

  1. 쌍방향의 동적 씰로서,
    윤활제 측과,
    비윤활제 측과,
    상기 비윤활제 측과 연통하는 유효 표면과, 유효 표면의 단부의 씰 립을 가진 밀봉부분으로서, 상기 씰 립이 상기 윤활제 측에 면하고, 상기 씰 립이 샤프트를 내부에 배설할 수가 있는 개구부를 획정하고, 상기 유효 표면이 상기 개구부 내에 배설된 샤프트와 걸어 맞춰져, 이에 대해 밀봉을 실행하도록 동작할 수 있는 밀봉부분과,
    상기 유효 표면을 따라 뻗고서, 상기 씰 립의 바로 앞에서 정지하고, 씰 립과의 사이에 정적 둑 부재가 있는, 복수의 펌프 요소로서, 상기 유효 표면과 상기 개구부 내에 배설된 샤프트와의 사이의 상대적인 회전에 의해, 상기 상대적인 회전의 방향에 관계없이, 상기 씰 립을 지나 누출하는 윤활제를 포착하여, 상기 포착한 윤활제를 상기 씰 립을 향해, 상기 정적 두 부재를 지나, 상기 윤활제 측의 내부로 되돌리도록 펌핑하도록 동작 가능한, 복수의 펌프 요소를 구비하고 있는, 쌍방향의 동적 씰.
  2. 제1항에 있어서, 상기 펌프 요소가 상기 유효 표면을 따라 나선모양으로 뻗고, 펌프 요소의 제1 세트가 시계회전방향으로 뻗고, 펌프 요소의 제2 세트가 반 시계회전방향으로 뻗은, 쌍방향의 동적 씰.
  3. 제2항에 있어서, 상기 펌프 요소가 각각, 제1 단부와 제2 단부를 갖고, 상기 제1 단부가 상기 정적 둑 부재에 근접하고, 상기 제2 단부가 상기 정적 둑 부재로부터 멀리 떨어져 개방되어 있는, 쌍방향의 동적 씰.
  4. 제2항에 있어서, 상기 펌프 요소의 제1 세트와 제2 세트에 같은 수의 펌프 요소가 있는, 쌍방향의 동적 씰.
  5. 제1항에 있어서, 상기 펌프 요소의 적어도 2개가 상호 교차되어 있는, 쌍방향의 동적 씰.
  6. 제5항에 있어서, 교차되어 있는 펌프 요소가, 제로(0)보다도 현저히 큰 교차 각을 갖고 있는, 쌍방향의 동적 씰.
  7. 제1항에 있어서, 상기 펌프 요소가, 상기 정적 둑 부재에 근접한 1쌍의 종단점과, 상기 펌프 요소에 따른 상기 씰 립으로부터 가장 멀리 떨어진 위치의 유도점을 각각이 갖고 있는 1차 펌프 요소이고, 상기 유효 표면을 따라 뻗은 복수의 2차 펌프 요소를 더 갖추되, 상기 1차 펌프 요소가 상기 2차 펌프 요소와 상기 씰 립과의 사이에 배설되어 있고, 상기 2차 펌프 요소가, 상기 1차 펌프 요소를 지나 누출 하는 윤활제를 포착해서, 상기 포착한 윤활제를, 상기 유도점 이외의 위치에서 상기 1차 펌프 요소를 향해 이송하도록 동작하게 되는, 쌍방향의 동적 씰.
  8. 제7항에 있어서, 상기 2차 펌프 요소의 적어도 1개가, 다른 2차 펌프 요소와 교차하는, 쌍방향의 동적 씰.
  9. 제1항에 있어서, 상기 펌프 요소가, 상기 정적 둑 부재에 근접한 1쌍의 종단점과, 상기 펌프 요소에 따른 상기 씰 립으로부터 가장 멀리 떨어진 위치의 유도점을 각각이 갖고 있는 1차 펌프 요소이고, 상기 유효 표면을 따라 뻗은 복수의 2차 펌프 요소를 더 갖추되, 상기 1차 펌프 요소가 상기 2차 펌프 요소와 상기 씰 립과의 사이에 배설되어 있고, 상기 2차 펌프 요소가, 상기 1차 펌프 요소를 지나 누출되는 윤활제를 포착해서, 상기 포착한 윤활제를, 상기 1차 펌프 요소의 상기 유도점을 향해 이송하도록 동작하게 되는, 쌍방향의 동적 씰.
  10. 제1항에 있어서, 상기 펌프 요소끼리가 대칭형인, 쌍방향의 동적 씰.
  11. 제1항에 있어서, 정적 둑 부재 부근에서 종단하는 펌프 요소가, 상기 펌프 요소가 상기 정적 둑 부재에 가까워짐에 따라 축소되는 단면적을 갖고 있는, 쌍방향의 동적 씰.
  12. 제1항에 있어서, 상기 펌프 요소가 홈인, 쌍방향의 동적 씰.
  13. 쌍방향의 동적 씰로서,
    샤프트와 걸어 맞춰지고, 이에 대해 밀봉을 형성하도록 동작할 수 있는 유효 표면과,
    샤프트를 수취하도록 동작할 수 있는 개구부를 획정하는 씰 립과,
    상기 씰 립을 지나 누출하는 윤활제를 포착하여, 포착한 윤활제를 윤활제 측을 펌핑하도록 동작할 수 있는, 상기 유효 표면상의 쌍방향의 유체 펌핑 패턴으로서,
    (i) 상기 유효 표면을 따라 뻗고서, 포착한 윤활제를 상기 윤활제 측으로 펌핑하도록 동작할 수 있는 복수의 1차 펌프 요소로서, 각 1차 펌프 요소가 상기 씰 립에 근접한 1쌍의 종단점을 갖고, 각 1차 펌프 요소가 상기 씰 립으로부터 멀리 떨어진 유도점을 갖고 있는, 복수의 1차 펌프 요소와,
    (ii) 상기 유효 표면을 따라 뻗은 복수의 2차 펌프 요소로서, 상기 1차 펌프 요소가 상기 2차 펌프 요소와 상기 씰 립과의 사이에 있고, 상기 2차 펌프 요소가, 상기 1차 펌프 요소를 지나 누출하는 윤활제를 포착해서, 포착한 윤활제를 상기 1차 펌프 요소를 향해 이송하도록 동작할 수 있는, 복수의 2차 펌프 요소를 구비하는 상기 펌핑 패턴을 구비한, 쌍방향의 동적 씰.
  14. 제13항에 있어서, 2차 펌프 요소의 제1 세트 내의 각 펌프 요소가, 상기 1차 펌프 요소 중의 2개에서의 유도점의 사이로 뻗어, 포착한 윤활제를 상기 1차 펌프 요소의 상기 유도점을 향해 이송하는, 쌍방향의 동적 씰.
  15. 제14항에 있어서, 2차 펌프 요소의 제2 세트 내의 각 펌프 요소가, 상기 제1 세트 내의 상기 2차 펌프 요소 중의 1개의 유도점과 연통되어 있는, 쌍방향의 동적 씰.
  16. 제15항에 있어서, 2차 펌프 요소의 상기 제2 세트 내의 각 펌프 요소가, 상기 제1 세트 내의 2개의 근접하는 2차 펌프 요소의 근접하는 유도점과 연통하도록 되어 있는, 쌍방향의 동적 씰.
  17. 제15항에 있어서, 2차 펌프 요소의 상기 제2 세트 내의 각 펌프 요소의 한쪽 단부가, 상기 제1 세트 내의 상기 2차 펌프 요소 중의 1개에서의 유도점과 연통하고, 상기 제2 세트 내의 각 펌프 요소의 제2 단부가 개방되어 있는, 쌍방향의 동적 씰.
  18. 제13항에 있어서, 상기 1차 펌프 요소의 각각이 활 모양 형상이고, 대칭 형인, 쌍방향의 동적 씰.
  19. 제18항에 있어서, 상기 1차 펌프 요소의 각각이, 그 유도점의 주위에서 대 칭형인, 쌍방향의 동적 씰.
  20. 제13항에 있어서, 적어도 1개의 2차 펌프 요소가 적어도 1개의 다른 2차 펌프 요소와 교차하는, 쌍방향의 동적 씰.
  21. 제13항에 있어서, 상기 1차 펌프 요소의 각각이 상기 씰 립의 바로 앞에서 정지하고, 정적 둑 부재가 각 종단점과 상기 씰 립과의 사이에 배설되어 있는, 쌍방향의 동적 씰.
  22. 제13항에 있어서, 상기 1차 펌프 요소의 각각이, 적어도 2개의 다른 1차 펌프 요소와 교차하는, 쌍방향의 동적 씰.
  23. 제13항에 있어서, 상기 1차 펌프 요소와 2차 펌프 요소가 홈인, 쌍방향의 동적 씰.
  24. 제13항에 있어서, 상기 2차 펌프 요소가, 상기 1차 펌프 요소를 에워싸는 적어도 1개의 환상의 펌프 요소, 및 상기 환상의 펌프 요소와 상기 유도점과의 사이로 뻗고서, 이 펌프 요소 및 유도점과 연통되어 있는 곧게 배치된 복수의 펌프 요소를 포함하고 있는, 씰.
  25. 제13항에 있어서, 각 1차 펌프 요소의 대부분이, 샤프트와 접촉하는 상기 유효 표면의 일부분을 따라 뻗어 있고, 각 2차 펌프 요소의 대부분이, 상기 샤프트로부터 떨어진 상기 유효 표면의 일부분을 따라 뻗도록 되어 있는, 쌍방향의 동적 씰.
  26. 제13항에서, 상기 1차 펌프 요소가, 상기 유도점과 상기 종단점과의 사이에서 축소되는 단면적을 갖고, 상기 2차 펌프 요소가 실질적으로 균일한 단면적을 갖고 있는, 씰.
  27. 샤프트 상의 씰의 씰 가장자리부를 지나 누출되는 윤활제를 씰의 윤활제 측으로 되돌리는 방법으로서,
    (a) 씰의 유효 표면상의 복수의 1차 펌프 요소로, 씰 가장자리부를 지나 누출되는 윤활제를 포착하는 것과,
    (b) 씰의 상기 유효 표면상의 복수의 2차 펌프 요소로, 씰 가장자리부와 상기 2차 펌프 요소와의 사이에 배설되어 있는 상기 1차 펌프 요소를 지나 누출되는 윤활제를 포착하는 것과,
    (c) 상기 2차 펌프 요소 내에서 포착한 윤활제를 상기 1차 펌프 요소의 유도점으로 이송하는 것과,
    (d) 씰의 상기 유효 표면과 샤프트 사이의 상대적인 회전에 의해, 상기 상대적인 회전의 방향에 관계없이, 상기 1차 펌프 요소에 의해 포착되거나/또는 상기 1 차 펌프 요소에 이송된 윤활제를, 씰의 윤활제 측으로 펌핑하는 것을 구비하고 있는, 방법.
  28. 제27항에 있어서, (c)가, 각 2차 펌프 요소 내에서 포착한 윤활제를, 2개의 근접한 1차 펌프 요소의 한쪽에서의 유도점으로 이송하는 것을 포함하고 있는, 방법.
  29. 제27항에 있어서, 2차 펌프 요소의 제1세트를 지나 누출되는 윤활제를, 2차 펌프 요소의 상기 제1 세트 바깥쪽의 상기 유효 표면상에 배설된 2차 펌프 요소의 제2 세트에 의해 포착하고, 2차 펌프 요소의 상기 제2 세트에서 포착한 윤활제를 2차 펌프 요소의 상기 제1 세트의 유도점으로 이송하는 것을 더 구비하고 있는, 방법.
  30. 제27항에 있어서, (b) 및 (c)가, 동심이고, 상기 1차 펌프 요소를 에워싸는 활 모양의 2차 펌프 요소에 의해, 및 상기 활 모양의 2차 펌프 요소로부터 상기 1차 펌프 요소의 유도점으로 뻗은 곧게 배치된 2차 펌프 요소에 의해 실행되는, 방법.
  31. 제27항에 있어서, (d)가, 윤활제를 상기 1차 펌프 요소의 종단점을 향해, 및 상기 종단점과 씰 가장자리부와의 사이에 배설된 정적 둑 부재를 지나도록 펌핑하 는 것을 포함하고 있는, 방법.
  32. 제27항에 있어서, (b) 및 (c)가, 샤프트로부터 떨어진 상기 유효 표면의 일부분 상에 주로 위치하게 된 2차 펌프 요소에 의해 실행되고, (a) 및 (d)가, 샤프트와 접촉한 상기 유효 표면의 일부분 상에 주로 위치하게 된 1차 펌프 요소에 의해 실행되는, 방법.
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