KR20120099277A - 레이디얼 로터리 유니언 조인트 및 이를 위한 부시 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이디얼 로터리 유니언 조인트의 부시에 관한 것으로, 상기 부시는 미끄럼 밀봉면을 형성하는 내부 원통형 표면을 갖는 중공의 원통형 주 몸체를 포함하며, 상기 미끄럼 밀봉면은 주변으로 연장되는 내부 홈에 의해서 제 1 미끄럼 밀봉면과 제 2 미끄럼 밀봉면으로 분할되고, 상기 부시는 주변으로 연장되는 외부 홈에 의해서 제 1 외면과 제 2 외면으로 나누어지는 원통형 외면을 구비하고, 상기 내부 홈과 상기 외부 홈을 분리시키는 벽 부분은 상기 2개의 홈들을 연결하는 적어도 하나의 보어를 가지며, 상기 제 1 외면과 상기 제 2 외면은 상기 부시를 감싸는 하우징과 연관된 각각의 정적인 밀봉 링에 의해서 밀봉될 수 있다. 특히 본 발명은 150bars 이상의 압력, 특히 200bars 이상의 압력에서 기능을 잘 수행하고 사용될 수 있고 비교적 높은 회전속도하에서 낮은 누설율로 유체를 이송할 수 있게 하는 부시를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기한 특징들을 갖는 부시를 제공하기 위해서, 본 발명에 따르면, 상기 내부 홈의 측면들은 상기 외부 홈과 상기 정적인 밀봉 링의 측면들이 상기 부시의 상기 외면들 상에 축방향으로 위치함에 따라서 +20% 및 -35%의 허용 임계치 내에서 같은 크기를 가지며, 이것들은 대향하여 배치된 미끄럼 밀봉면들의 축방향 외부 단부로부터의 축방향 간격(a)이고, 이것은 상기 미끄럼 밀봉면들의 각각의 축방향 길이(d)의 적어도 40% 및 많아 봐야 50%에 대응한다.

Description

레이디얼 로터리 유니언 조인트 및 이를 위한 부시{Radial rotary union joint and a bush for same}

본 발명은 레이디얼 로터리 유니언 조인트 및 이를 위한 부시에 관한 것이며, 이때 상기 부시는 레이디얼 미끄럼 링 밀봉을 형성한다.

부시는 미끄럼 밀봉 면을 형성하는 내부 원통형 면을 구비한 중공의 원통형 주 몸체를 포함하며, 상기 미끄럼 밀봉 면은 주변으로 연장된 내부 홈에 의해서 제 1 미끄럼 밀봉 면과 제 2 미끄럼 밀봉 면으로 분할된다. 부시는 주변으로 연장된 외부 홈에 의해서 제 1 외면과 제 2 외면으로 분할되는 원통형 외면을 또한 구비하며, 이때 내부 홈과 외부 홈을 분리하는 벽 부분은 2개의 홈들을 연결하는 적어도 하나의 보어를 가지며, 상기 제 1 외면과 상기 제 2 외면은 상기 부시를 에워싸는 하우징에 대하여 각각의 정적인 밀봉 링에 의해서 밀봉될 수 있다.

상응하는 레이디얼 로터리 유니언 조인트는 위에서 언급한 부시와 같은 적어도 하나의 필수적인 부분을 가지며, 상기 부시를 수용하기 위한 하우징을 또한 포함하며, 상기 부시에 의해서 에워싸이는 회전축과 상기 하우징 사이에 적어도 하나의 볼 베어링을 가질 수 있다. 그러한 경우에 있어서, 상기 부시는 상응하는 샤프트의 외경에 대하여 직접적으로 채택될 수 있고, 그래서 부시의 미끄럼 밀봉 면들은 샤프트가 부시에 대하여 회전할 때 샤프트 표면에 대하여 직접적으로 미끄러지게 된다.

그러나, 로터리 유니온 조인트의 일부가 될 수 있는 부시가 내부 중공 실린더나 슬리이브 상에서 미끄러지는데, 이때 내부 중공 실린더나 슬리이브는 상응하는 회전 샤프트에 고정 연결하여 사용되고 밀봉된 관계를 유지한다. 따라서, 슬리이브는 부시에 대하여 회전 샤프트의 기능을 할 수 있으며, 그래서 매우 정밀한 표면가공과 높은 표면 질을 필요로 하는 모든 임계적인 계면들은 로터리 유니언 조인트 내에 배치되고, 이때 회전 샤프트와 외부 연결부들에 대한 계면은 각각 정적인 상태로 유지되고 그래서 덜 임계적이며, 다른 제조업자들에 의해서 생산 및 공급될 수 있다.

샤프트는 로터리 유니언 조인트의 일부를 형성하는 짧은 샤프트가 될 수 있고, 샤프트 부분의 단부들은 예를 들어 상응하는 기계의 회전 샤프트에 밀봉 연결될 수 있는 짧은 플랜지이다.

하기에서는 부시가 샤프트의 상응하는 외면이나 샤프트 부분 상에서 직접적으로 미끄럼하는 간단한 변형 예에 대하여 고찰해 볼 것이다. 슬리이브가 개재하는 경우에, 슬리이브로서 현재까지 적용하는 모든 고찰들은 샤프트나 샤프트의 구성 부분에 고정 연결된 부분으로서 고려된다.

외부 홈은 외부 하우징을 거쳐서 가압 유체의 작용을 받는데, 유체는 외부와 내부 홈을 연결하는 보어를 통과하여 내부 홈으로 들어가고 그 다음에는 샤프트의 외부 주변부로 유동하고 여기에서는 샤프트의 내부에 있는 대응하여 축방향으로 연장된 통로와 연통하는 하나 또는 그 이상의 보어들을 갖는다.

그러한 방식에 있어서 샤프트가 회전 동안에 유체를 외부로부터 샤프트의 내부 및 샤프트를 통과하여 공급하는 것이 가능하고, 이와는 달리 샤프트의 외부 및 부시를 외부로 통과하도록 공급하는 것이 가능하며, 샤프트는 부시에서 회전하고 표면들은 샤프트의 다른 면들에 대하여 미끄럼하고 부시는 미끄럼 밀봉을 형성한다.

그러한 미끄럼 밀봉에서 일어나는 마찰은 바람직하게는 가능한한 낮게 유지될 것이며, 특히 비교적 높은 회전속도에서 그러하며, 마찰이 개입되기 때문에 상응하는 마찰열이 또한 발생되며, 과도한 마찰은 부시가 샤프트 상에 붙들리는 문제점을 야기할 수 있다. 다른 한편으로, 가능한한 작은 유체가 서로에 대해 미끄럼하는 표면들 사이에서 빠져나가며, 특히 상응하는 누설을 취급하는 것이 비교적 복잡하고 비용이 많이들며 어려운 경우에 특히 그러하다.

그러므로 부시들의 미끄럼 밀봉면들은 매우 근접한 허용오차와 높은 정밀도로 생산되고, 마찬가지로 샤프트나 상기 샤프트의 외측 주변부에 고정될 상응하는 슬리이브 또는 샤프트에서 보완적인 미끄럼 밀봉 표면들은 가능한한 좁고 균등하고 그럼에도 불구하고 원통형 표면들로 하여금 서로에 대하여 쉽게 미끄럼하도록 밀봉 간격을 제공하기 위해서 생산된다.

그러나, 유체가 고압하에 있는 경우, 부시의 일정 변형들은 회피할 수 없고, 이것들은 샤프트와 부시의 표면들 사이에 있고 서로에 대하여 미끄럼하는 밀봉 간격의 구성에 영향을 끼칠 수 있다.

샤프트에서 외부 정적인 밀봉의 위치 뿐만아니라 외부 홈의 폭과 깊이의 적당한 선택에 의한 그러한 변형에 대하여 DE 38 06 931에서 시도가 이미 이루어졌고, 그러한 방식에서 내부 미끄럼 밀봉면은 원추형상으로 이루어지는 경향이 있으며, 원추의 큰 직경은 내부 홈으로 지향하고 그것의 작은 직경은 내부 홈으로부터 멀어지는 경향이 있다.

그러나 결과는 밀봉 간격이 이송 홈들에 접하는 지역에서 어느정도 확장되게 하고, 홈으로부터 떨어진 단부에서는 어느정도 좁아지게 된다.

그러나, 이 해법은 약 100bar에 달하는 비교적 낮은 압력에 적합하다.

한편, 그러한 부시 구성을 발견하였지만, 이것이 누설율을 낮추는데 기여하는 경향을 가질수 있더라도, 약 100bar의 압력을 만족시킬때만 기능한다. 높은 압력이 개입되는 경우, 일반적으로 더욱 복잡하고 값비싼 시스템들이 사용되는데, 상응하는 부시들은 다중-파트 구성을 갖거나 아니면 부시의 과도한 변형을 회피하기 위해서 큰 축방향 길이를 가질 수 있으며, 그러한 변형은 고도하게 높은 누설율을 갖기 때문에 또는 샤프트에 부시를 붙들어두는 결과를 초래하여 부시나 샤프트에 손상을 입힐 수 있기 때문에 더이상 허용될 수 없다.

종래기술과 비교하여, 본 발명의 목적은 심지어 약 100bars 이상의 압력과 비교적 높은 회전 속도에서도 낮은 누설율로 유체의 이송을 가능하게 하는 본 명세서의 도입부에서 설명한 특징들을 갖는 부시를 제공하는데 있다. 특히, 본 발명은 150bars 이상의 압력, 특히 200bars 이상의 압력하에서도 사용될 수 있으며 기능을 잘 발휘하는 부시를 제공하려는 것이다.

이러한 점에서 부시는 과도한 공간을 취하지 않기 위해서 축방향으로 비교적 짧게 형성되어야 한다.

본 명세서의 도입부에서 설명한 특징들을 갖는 부시에 대하여, 본 발명의 목적은 내부 홈의 측면들이 외부 홈의 측면들에 대하여 +20%와 -35%의 허용범위 내에서 동일한 크기로 이루어지고 외부 정적인 밀봉은 측면의 외면상에서 축방향으로 위치하고 미끄럼 밀봉면의 각각의 축방향 길이의 적어도 40% 및 많아봐야 55%에 대응하는 미끄럼 밀봉면의 축방향 외측단부로부터 축방향으로 이격되는 것에 의해서 달성된다.

본 발명은, 내부 미끄럼면들의 원추형 변형, 원추의 가상 팁이 로터리 유니온 조인트로부터 멀어지고 만일 가능하다면 회피하고, 부시 전체는 높은 압력에서 부시의 수많은 다른 표면들에 작용하는 힘들이 흡수되고 그래서 보상되는 그러한 구성을 갖게 되며, 미끄럼 밀봉면은 실질적으로 원통형으로 유지되고 기껏해야 약간 원추형으로 수렴 변형되며, 이것은 밀봉 간격이 홈으로부터 떨어진 지역보다 내부 홈에 인접한 지역에서 좁하지는 것을 의미한다는 고려를 기초로 한다.

이와 같은 고려를 기초한 본 발명에서, 축방향 단면에서 볼 때, 압력이 대칭 축에 대하여 토크를 발휘하며, 그 위치는 2개의 홈들을 분리하는 벽 부분의 단면의 중심에 의해서 형성되고, 다양한 표면들에 작용하는 토크들은 서로 실질적으로 보완한다. 토크는 압력, 표면적 및 회전의 가상축에 대한 공간의 견지에서 통합하여 알아낼 수 있고, 간격은 표면에 걸쳐서 변하기 때문에, 통합은 전체에 걸쳐서 영향을 미쳐야 하며, 압력은 밀봉 간격의 지역에서 회전의 가상축에 대한 간격에 따라서 변한다는 사실에 주목한다.

그러한 점에서, 단순화를 위해서, 쌍을 이루어 반대로 향하고 미끄럼 밀봉 면들이 있는 부분에서 상기 한정된 축에 대하여 내부 홈과 외부 홈의 측면들에 의해서 작용하는 관계로 작용하는 토크들을 고려한다. 상응하는 토크들의 쌍은 만일 홈들의 제 1 및 제 2 측면들이 동일한 크기를 가지면 동등해지고, 만일 그러면 회전의 가상축으로부터 내면과 외면의 평균 방사상 간격은 같아진다.

그러한 측면들이 필수적으로 다른 반경의 원형 링 표면들임에 따라서, 동등한 표면적이고 단지 토크 보상을 위해 적용되는 상태에서는, 예를 들어 부시의 내측 반경은 부시의 외측 반경에 대하여 비교적 크고, 그러므로 외측 반경의 80 또는 90% 이상이다. 그러한 경우에, 내부 홈과 외부 홈의 동등한 크기의 측면들은 회전의 가상축에 대하여 동일한 간격으로 개입된다.

비교적 작은 내측 직경과 비교적 큰 외측 직경을 가지며 표면적은 홈 측면들에서 같은 부시들의 경우에 있어서, 회전의 가상축으로부터 내부 홈 측면들의 평균 간격은 외측 홈의 경우보다 크게될 것이다.

그러한 경우에 외부 홈 측면보다 어느정도 작은 것을 내부 홈 측면에 의해서 보완하는 것이 가능하다. 그러한 이유로 인하여, 내부 홈 측면이 외부 홈 측면의 약 90% 또는 95%인 경우에만 토크 보상이 이미 유효화되기 때문에, 비대칭 허용 임계치들은 홈 측면들의 크기에 대하여 특별화된다. 특히, 만일 -10 및 +15%의 허용 임계치 내에 있어서 내부 홈이 외부홈과 동일한 방사상 깊이를 가지면 충분한데, 이것은 특히 비교적 큰 내부 직경의 부시들에 대하여 표면적 균등에 대하여 대안적인 조건으로서 특별화될 수 있다. 그러한 경우에, 허용 임계치는 비대칭으로 상방향으로, 즉, 내부 홈에 대하여 큰 방사상 깊이의 방향으로 제공된다.

반대방향 토크의 쌍은 전체 압력이 여전히 작용하는 부시의 외측에서 정적인 밀봉이 존재하는 지역에서 내부 미끄럼면 상에서의 압력 및 원통형 외부면의 압력에 의해 발휘된다.

전체 압력이 부시의 외부에 있는 밀봉까지 개입되는 동안에 미끄럼 밀봉면에 작용하는 압력이 미끄럼 밀봉 간격의 길이를 따라서 연속적으로(일반적으로 선형으로) 변하고 전체압력으로부터 제로압력(또는 주위 압력)으로 떨어짐에 따라서, 상응하는 토크들은 외부 밀봉의 위치에 대하여 일정한 지역에서 보상된다. 만일 외부 밀봉이 외부 홈으로부터 과도하게 크게 이격된 곳으로 이동하면, 해당 기술분야에서 달성하고자 하는 목적이 되는 수렴하는 원추형 형상을 채용하는 경향이 있으며, 외부 밀봉이 외부 홈에 근접하는 위치로 이동하는 동안에, 내부 미끄럼 밀봉면의 분기 변형을 개입하는 경향을 갖는다. 상기한 토크에서의 상당한 보상은 외부 밀봉의 축방향 위치에서 얻어지는데, 이것은 미끄럼 밀봉면의 축방향 외부 단부로부터 측정했을 때 미끄럼 밀봉면의 축방향 길이의 적어도 40% 내지 55%이고, 이러한 점에서 밀봉작용은 부시의 외부면에 대하여 반대로 미끄럼 밀봉면에는 이루어지지 않는다.

또한, 한쌍의 표면들에서 작용하는 힘이나 토크들에서의 불균형은 다른 쌍의 표면들에서의 토크들에서의 상응하는 뒤바뀐 불균형에 의해서 전적으로 혹은 부분적으로 보상될 수 있고, 그래서 예를 들면 내부 홈 측면 대 외부 홈 측면의 비율에서의 감소는, 미끄럼 밀봉면의 축방향 외부 단부로부터 외부 밀봉의 상응하는 큰 축방향 이격에 의해서 보상될 수 있다. 다시 말해서, 만일 수치가 홈 측면들의 비율에 대하여 -35%의 허용 임계치 아래로 떨어지면, 정적인 밀봉의 축방향 위치의 55%의 상부 한계에 접근하거나 또는 그것을 초과함에 의해서 보상될 수 있다.

본 발명에 따른 측정은 특히 높은 압력에 대하여 효과가 있는데, 미끄럼 밀봉 표면들이 그들의 원통형상을 보유하거나 또는 내부 홈으로부터 보았을때 원추형으로 약간 수렴된 형상을 갖는 경우에, 홈의 근처에 있는 밀봉 간격은 어느정도 작아지는 경향이 있고 반면에 미끄럼 밀봉 면들의 외부 단부들에서의 밀봉 간격은 어느정도 커지게 하는데 상응하는 압력이 영향을 끼친다.

그것은 매우 작은 각도의 미끄럼 밀봉 표면들에 대한 원추형 형상은 해당 기술분야에 알려진 바와 같이 원추 각도에 대하여 뒤바뀐 표시이다. 다시 말해서, 그러한 원추의 (가상) 팁은 해당 기술분야와 관련하여 반대에 놓여있으나, 미끄럼 밀봉 면들이 정확히 원통형 형상을 갖는 것이 바람직하다. 그러므로 이상적인 경우에 있어서는 정확히 원통형 형상이 부시의 미끄럼 밀봉 면에 대하여 유지된다.

놀랍게도 그러한 구성을 가지면 그들의 다른 특징들에 대하여 이미 그 자체로 알려진 부시들은 200bars 이상의 압력에서 잘 기능하고, 상응하는 구성의 로터리 유니온 조인트들은 수용불가능한 누설없이 그리고 고속 회전 속도가 개입되는 경우에도 미끄럼 밀봉 면들에 대한 손상없이 유체를 이송할 수 있다.

그러한 경우에, 상기한 기하학은 미끄럼 밀봉 표면들이 원추형상을 유지하거나 미끄럼 밀봉 표면들의 약간의 원추형 수렴 변형만을 제공한다. 예를 들면, 단면에서, 각각의 홈들의 바닥 사이에 형성된 벽 부분의 중앙은 부시의 단부들에 대하여 미끄럼 밀봉 면을 갖는 피봇 축으로서 가상되고, 압력 작용에 의해서 "피봇"할 수 있고, 심지어 상응하는 "피봇 각도"는 거의 없어질정도로 작고, 예를 들면 미세한 크기의 수준이다.

그러므로, 본 발명에 따른 측정들은 여기까지의 문맥에서 보여지는 것이며, 내부 홈의 측면들은 외부홈의 측면들과 동일한 크기를 가지며, 이것은 상응하는 미끄럼 밀봉 표면의 축방향 외부 단부에 대하여 외부 밀봉의 축방향 간격이 미끄럼 밀봉 면의 축방향 길이의 40% 또는 그 이상인 경우에 필수적으로 관찰된다. 2가지 조건들중 하나에서, 허용오차를 초과하거나 그 이하로 떨어지는 각각의 다른 조건에 의해서, 허용 임계치 이하로 떨어지거나 그 이상을 초과하는 값을 보상하는 것이 가능하다.

그러나 부시의 기하학적 관계들이 조정되고 부시의 여러 부분들에 작용하는 토크와 힘들, 상응하는 높은 압력, 약간 균등한 확장 또는 단지 미끄럼 밀봉 면의 수렴하는 변형이 조정되면, 앞서 설명한 보상효과는 고려할 필요가 없다. 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 내부 홈의 측면들은 외부 홈의 측면들보다 0% 내지 20% 범위이고, 동시에 외부 정적인 밀봉의 축방향 위치는 미끄럼 밀봉 면의 축방향 길이의 40 내지 55%이다. 이와는 달리, 내부 홈의 방사상 깊이가 외부 홈의 방사상 깊이에 대비하여 -10% 및 +15%의 허용 임계치 내에서 같고 이와 동시에 외부 정적인 밀봉이 미끄럼 밀봉 면의 축방향 길이의 40 내지 55%인 경우에 충분하다.

부시의 외부에서 외부 링이나 밀봉 링은, 종래의 밀봉들이, 심지어 하우징의 내면에 있는 홈에 수용될지라도, 특히 부시의 외면들과 하우징의 내면들이 서로 반대의 관계로 회전하는 샤프트의 운동에 대하여 일정한 틈새를 부시에게 제공하기 위해서 치밀한 끼움쇠를 갖도록 생산되지 않은 경우에도, 부시의 외면과 하우징의 내면 사이의 외부 간격 내로 압착되는 경향을 갖는 200bars 이상의 압력에서 가능한 압출-저항 재료로 이루어진다.

본 발명의 다른 장점들, 특징들 및 가능한 용도들이 바람직한 실시 예 및 첨부도면들을 참조한 하기의 설명을 통해서 명백하게 밝혀질 것이다, 첨부도면에서:
도 1은 본 발명에 따른 특징들을 갖는 부시를 구비한 회전 유니온 조인트를 나타낸 도면,
도 2는 평면 Ⅱ-Ⅱ를 따라서 도시한 부시의 축방향 단면도,
도 3은 평면 Ⅲ-Ⅲ를 따라서 도시한 부시의 축방향 단면도,
도 4는 도 2의 부시를 우측이나 좌측에서 본 측면도, 그리고
도 5는 도 2의 일부 확대도이다.

도 1은 부시(10)가 수용되는 원통형 하우징(30)을 일부 절단하여 나타낸 도면이다. 하우징(30)의 내부에서 부시(10)의 축방향 위치는 2개의 볼 베어링(35)에 의해서 고정되고, 그 위치는 예를 들어 하우징에서 방사상으로 돌출한 단(step)이나 서클립(circlip)(도시되지 않음)의 형태이고 부시 슬리이브(10)를 제 위치에 고정하는 교대와 같은 적당한 수단에 의해서 고정된다. 부시(10) 내에는 회전가능한 샤프트(40)가 배치되는데, 이는 볼 베어링(35)의 내부 레이스에 연결되고, 부시(10)의 미끄럼 밀봉 면(1a,1b)과 미끄럼 밀봉 결합하는 외부 원통형 미끄럼 밀봉 면(45)을 구비한다.

단(47)은 한편으로는 로터리 유니온 조인트에서 샤푸트(40)의 단부에서 서클립(49)과 한정하고 다른 한편으로는 샤프트(40)의 축방향 위치를 한정한다. 간단한 종결 밀봉(39)(압력이 작용하지 않는)은 샤프트(40) 슬리이브(47)와 미끄럼 접촉하고 외부에 대하여 볼 베어링(35)을 차단한다.

하우징(30)은 압력(P)이 존재하는 레이디얼 보어(28)를 구비한다. 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세하게 설명하게될 부시슬리이브(10)는 내부 홈(2)과 외부 홈(3)을 가지며, 이들은 보어들(6)에 의해서 함께 연결되고, 홈들(2,3)과 보어들(6)의 축방향 위치는 이송 보어(28)(압력(P)이 충만함)의 축방향 위치와 부합한다. 이송 보어(28)는 부시(10)에서 외부 홈(3)과 연통하고 부시(10)에서 내부 홈(2)은 샤프트(40)에서 레이디얼 보어(43)와 연통하며, 보어(43)는 샤프트(40)의 종방향으로 연장되는 축방향 통로나 보어(42)와 연통한다. 설명한 실시 예에 있어서, 샤프트(40)는 플랜지(46) 및 회전 기계부 또는 회전 샤프트에 대한 연결부에서 끝나고, 유체는 통로(42)를 따라서 축방향으로 공급된다.

고압(P1)하의 유체는 보어(28)를 통해서 공급되고 홈(3), 보어(6), 홈(2) 및 방사상 보어(43)를 거쳐서 통로(42) 내로 공급된다. 부시(10)는 밀봉 링들(7a,7b)에 의해서 하우징(30)에 밀봉 장착된다. 샤프트(40)는 볼 베어링들(35)의 내부 레이스들과 부시(10) 내에서 회전할 수 있으며, 부시(10)의 원통형 내면들(1)은 매우 작은 방사상 틈새로 원통형 외면(45)에 대하여 미끄럼하고, 그래서 표면들(1,45)은 미끄럼 밀봉 표면들의 쌍을 형성한다.

홈(2) 및 인접한 보어(43) 내의 유체는 고압 하에 있으며 좁은 밀봉 간격을 형성하는 미끄럼 밀봉 표면들(1,45) 사이를 또한 통과하는데, 상기 밀봉 간격을 매우 작은 범위로 통과할 수 있고, 누설 보어들(8), 상기 누설보어들을 연결하는 공통 통로(36) 그리고 배출 개구부(37)를 거쳐서 피드백 될 수 있다.

부시(10)는 도 2 내지 도 5를 참조하여 하기에서 보다 상세하게 설명될 것이다.

도 2는 부시의 축(51)을 포함하는 축 종방향 단면으로 부시를 나타내었다. 부시(10)는 원통형 내면(1)과 원통형 외면(4a,4b)을 갖는 중공의 원통형 주 몸체를 포함하며, 상기 원통형 내면과 외면은 홈들(2,3)에 의해서 원통형 외면(4)의 원통형 내면들(1,4a,4b)의 제 1 및 제 2 부분(1a,1b) 내로 각각 분할된다. 각 단부에 있는 링형상 돌출부(9)는 필수적으로 제공되는 것은 아니며 단지 임의적으로 제공되고, 누설 공간을 임의적으로 한정하며, 누설 유체의 배출을 위한 보어들(8)을 갖는다.

각각의 밀봉 링(7a,7b)은 외면들(4a,4b)의 각각에서 볼 수 있으며, 밀봉 링(7a,7b)은 각각 미끄럼 밀봉 표면들(1a,1b)의 축방향 외부 단부로부터 주어진 축방향 간격만큼 이격된다. 그 간격은 각각 대향하여 배치된 원통형 내면들(1a,1b)의 축방향 전체 길이(d)의 40 내지 55%이다. 2개의 홈들(2,3)은 일정한 방사상 깊이를 가지는데, 내부 홈(2)의 측면들(12)에 형성되고, 원형 링들의 형태로 주어지고, 홈(3)의 측면들(13)과 같은 크기 또는 그보다 작을 수 있으며 원형 링들의 형태를 취한다. 특히, 표면(12)은 표면(13) 보다 35% 작아야 하는데, 이는 밀봉 링의 간격이 미끄럼 밀봉 표면들의 길이(d)와 비교하여 단지 40% 미만인 경우에 표면(13)보다 20% 크게될 수 있다. 2개의 홈들(2,3)은 부시(10)의 우측부분과 좌측부분을 연결하는 벽 부분(5)에 의해서 분리되는데, 링 형상이나 원통 형상을 취하며, 벽 부분(5)은 홈들(2,3)을 연결하는 관통 보어들(6)을 갖는다.

보어들(6), 홈들(2,3) 및 밀봉들(7a,7b)로부터 떨어진 홈(3)의 원통형 외면들(4a,4b)의 지역은 공급 보어들(28)에 있는 압력(P1)이 작용한다. 그 압력은 예를 들어 300bars 이상이다. 그러한 방식에서, 우측과 좌측에 있는 부시 부분들은 부시를 변형시킬 수 있는 힘들을 받을 수 있다. 상기한 보어(6)에서 2개의 파선들의 교차영역은 벽 부분(5)의 단면을 한정하고 이와 동시에 회전축(25)을 한정하는데, 이것은 도면의 표면에 대하여 수직하게 연장되며, 부시의 우측과 좌측 원통형 부분들에 작은 양만큼 회전할 수 있다. 이것은 도 5에 도시된 바와 같이 도 2의 부분 확대도를 참조하여 다시한번 설명된다. 홈 측면들(12,13)에 있는 홈들(2,3)에 작용하는 압력(P1)은 가상 축(25)에 대하여 토크를 생성하는데, 회전축(25)에 대하여 각각 수직 이격된 표면(12) 상에 작용하는 힘(F)의 영역 통합이다. 작지만 대향하여 작용하는 토크는 표면(13)에 작용하는 힘(F)의 통합에 의해서 제공되며, 여기에 다시 간격이 곱해지는데, 이는 도 5에서 힘과 회전축(25) 사이의 수직한 간격이다.

각각의 부시 부분에 작용하는 추가 토크는 방사상 안쪽으로 작용하는 힘(F)(도 2와 도 5에서 하방향으로 작용)에 의해서 발휘되는데, 이것은 각각 홈(3)과 밀봉(7a,7b) 사이에 있는 외부면들(4a,4b)의 지역에서 작용한다. 이러한 경우에 있어서, 상기 통합은 힘의 생성과 가상 축(25)에 대한 힘의 수평 이격에 의해서 다시 영향을 받게 되고, 여기에서 차별력(dF)은 힘의 생성 P × dA(압력(P)과 면적요소(dA))로서 산출되고 그러므로 상응하는 표면에 걸쳐서 통합된다.

a는 미끄럼 밀봉면(1a,1b)의 축방향 외부 단부로부터 각각 밀봉(7a,7b)의 위치이고 d는 그러한 미끄럼 밀봉면들(1a,1b)의 축방향 길이라고 한정하는 경우에, 그 표면은 축방향 길이(d - a)의 원통형 외면(4a,4b)이다.

홈과 원통형 주변 표면 사이의 구석 영역에 있는 사면(bevel)은 무시하거나 또는 그에 상응하는 직각 추가의 계산으로 대신할 수 있다.

끝으로, 토크는 미끄럼 밀봉면들(1a,1b)과 샤프트(40)의 표면들(45) 사이에서 밀봉 간격에 있는 유체에 의해서 발휘되는 압력에 의해서 작용한다. 이것이 미끄럼 밀봉면이나 미끄럼 밀봉 간격에 개입됨에 따라서, 홈(2)으로의 전이에서 최대 압력으로부터 간격의 길이에 걸쳐서 선형으로 떨어지는 압력을 밀봉 간격의 축방향 외부 단부에서의 주위 압력으로 추정하는 제 1 근사치가 가능해진다. 이러한 경우에 있어서, 힘에 회전축(25)에 대한 간격을 곱한 힘의 면적 통합으로서 결과적인 토크를 계산하도록 할 수 있다.

그러면, 표면들(12,13)에 대하여 그러한 구성을 갖게 하는 것이 바람직한데, 이때 그 표면들에 작용하는 모멘트들은 한편으로 표면들(1a,1b)에 작용하는 토크들과 다른 한편으로 표면들(4a,4b)에 작용하는 토크들로서 서로 보상한다. 그것은 이미 앞서서 설명한 바 있으며, 표면들(12,13)은 동일한 크기를 가져야 하며, 표면(12)은 표면(13)보다 어느정도는 작은 경향을 가질 수 있고, 간격 a는 미끄럼 밀봉면들(1a,1b)의 축방향 길이의 40 내지 55% 지역에 있다.

이와는 달리, 내부 홈(2)의 깊이는 외부 홈(3)의 깊이와 대략적으로 같을 수 있으며, 밀봉 링의 위치는 위에서 언급한 범위 내에서 변한다.

본 명세서의 목적을 위해서 모든 특징들을 본 명세서, 도면 및 특허청구범위로부터 해당 기술분야의 숙련된 당업자가 알 수 있도록 지적하여 나타내었고, 비록 몇몇 다른 특징들과 연결하여 특정한 용어들로 설명하였을지라도, 여기에서 설명한 특징들의 다른 것들이나 그룹들과 개별적으로 혹은 조합하여 결합될 수 있으며, 그러한 조합을 불가능하게 또는 의미없이 만드는 기술적 특징들을 배척하는 것은 아니다. 모든 상상할 수 있는 특징들의 조합의 포괄적인 표현과 각각의 특징들을 서로 독립적으로 강조한 것은 여기에서는 단지 본 명세서의 가독성을 높이고 간략 설명을 위해서이다.

Claims (8)

1. 레이디얼 로터리 유니언 조인트의 부시로, 상기 부시(10)는 미끄럼 밀봉면(1)을 형성하는 내부 원통형 표면을 갖는 중공의 원통형 주 몸체를 포함하며, 상기 미끄럼 밀봉면(1)은 주변으로 연장되는 내부 홈(2)에 의해서 제 1 미끄럼 밀봉면(1a)과 제 2 미끄럼 밀봉면(1b)으로 분할되고, 상기 부시(10)는 주변으로 연장되는 외부 홈(3)에 의해서 제 1 외면(4a)과 제 2 외면(4b)으로 나누어지는 원통형 외면(4)을 구비하고, 상기 내부 홈(2)과 상기 외부 홈(3)을 분리시키는 벽 부분(5)은 상기 2개의 홈들(2,3)을 연결하는 적어도 하나의 보어(6)를 가지며, 상기 제 1 외면(4a)과 상기 제 2 외면(4b)은 상기 부시(10)를 감싸는 하우징(30)과 연관된 각각의 정적인 밀봉 링(7a,b)에 의해서 밀봉될 수 있는 레이디얼 로터리 유니언 조인트 부시에 있어서,
   상기 내부 홈(2)의 측면들(12a,b)은 상기 외부 홈(3)과 상기 정적인 밀봉 링(7a,b)의 측면들(13a,b)이 상기 부시의 상기 외면들(4a,4b) 상에 축방향으로 위치함에 따라서 +20% 및 -35%의 허용 임계치 내에서 같은 크기를 가지며, 이것들은 대향하여 배치된 미끄럼 밀봉면들(1a,1b)의 축방향 외부 단부로부터의 축방향 간격(a)이고, 이것은 상기 미끄럼 밀봉면들(1a,1b)의 각각의 축방향 길이(d)의 적어도 40% 및 많아봐야 50%에 대응하는 것을 특징으로 하는 레이디얼 로터리 유니언 조인트의 부시.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 홈(2)의 방사상 깊이는 상기 외면(4)과 상기 미끄럼 밀봉면(1)의 반경에서의 차이의 적어도 1/6, 바람직하게는 1/5인 것을 특징으로 하는 레이디얼 로터리 유니언 조인트의 부시.
3. 제 1 항 및 제 2 항 중 하나에 있어서, 상기 내부 홈(2)과 상기 외부 홈(3)을 연결하는 상기 벽 부분(5)은 동등한 각 간격의 다수의 방사상 보어들을 갖는 것을 특징으로 하는 레이디얼 로터리 유니언 조인트의 부시.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 하나에 있어서, 상기 미끄럼 밀봉 면들의 축방향 길이는 상기 내부 홈(2)의 축방향 길이보다 큰 것을 특징으로 하는 레이디얼 로터리 유니언 조인트의 부시.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 하나에 있어서, 상기 부시들의 단부들은 축방향 환형 돌출부들을 가지며, 상기 돌출부의 내경은 상기 미끄럼 밀봉면들(1)의 내경보다 크고, 상기 돌출부의 외경은 상기 외면들의 외경보다 작으며, 상기 링 돌출부(9)를 통해서 방사상으로 연장되는 적어도 하나의 개구부(8)를 갖는 것을 특징으로 하는 레이디얼 로터리 유니언 조인트.
6. 하우징(30) 및 상기 하우징에 밀봉 수용되는 부시를 포함하고, 회전하는 기계 부분(40)과 밀봉 미끄럼 결합을 위한 미끄럼 밀봉면들(1a,1b)의 형태인 내면들을 구비한 로터리 유니언 조인트에 있어서,
   상기 부시는 제 1 항 내지 제 5 항 중 한 항에 따른 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 로터리 유니언 조인트.
7. 제 6 항에 있어서, 제 1 항 내지 제 5 항 중 한 항에 따른 2개의 축방향으로 연속해서 배열된 부시들이 상기 하우징(30)에 수용된 것을 특징으로 하는 로터리 유니언 조인트.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 밀봉 링들(7a,7b)은 압출 저항 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 로터리 유니언 조인트.

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