KR20170087957A - 밀봉 요소 및 밀봉 요소를 생성하는 방법 - Google Patents

밀봉 요소 및 밀봉 요소를 생성하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 신뢰성있고 생성하기에 쉽고 경제적인 밀봉 요소(100)를 제공하는 것이다. 본 발명에 따르면, 밀봉 요소의 기본 몸체(132)가 바람직하게는 부분적으로 플루오르화된 또는 완전히 플루오르화된 열가소성 합성 재료로부터 만들어지고, 특히 고압 공정 및/또는 고온 공정에서 그 최종 외측 형상의 적어도 일부분 또는 최종 외측 형상의 일부분만이 얻어진다.

Description

밀봉 요소 및 밀봉 요소를 생성하는 방법{SEALING ELEMENT AND METHOD FOR PRODUCING A SEALING ELEMENT}
본 발명은 밀봉 요소(sealing element), 특히 로드 시일(rod seal), 피스톤 시일(piston seal) 및/또는 샤프트 시일(shaft seal)로서 사용하는 밀봉 요소에 관한 것이다.
이러한 밀봉 요소는 DE 10 2012 112 594 A1로부터 예시의 방식으로 알려져 있다.
본 발명의 목적은 신뢰성있는 시일을 보장하고 쉽게 경제적으로 생성될 수 있는 밀봉 요소를 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 1에 따른 밀봉 요소에 의해 예시의 방식으로 달성된다.
밀봉 요소가 열가소성 재료로 만들어지는 주 몸체(main body)를 포함하고, 주 몸체는 고압 공정 및/또는 고온 공정에서 그 최종 외측 형상의 적어도 일부분을 얻은 경우가 유리할 수 있다.
대안적으로, 밀봉 요소는 열가소성 재료로 만들어지는 주 몸체를 포함하고, 주 몸체는 고압 공정 및/또는 고온 공정에서 그 최종 외측 형상의 일부분만을 얻은 것으로 규정될 수 있다.
밀봉 요소, 특히 밀봉 요소의 주 몸체는 바람직하게는 준정형(near net shape)으로 생성된다.
최종 외측 형상은 특히 밀봉 요소의 사용 상태에서, 또는 사용할 준비가 된 상태에서 주 몸체가 갖는 형상이다.
또한, 최종 외측 형상은 특히, 주 몸체가 밀봉 요소의 일부분으로서 의도된 대로 사용되기 전에 추가 처리, 예를 들어 표면의 재-성형(re-shaping)이 존재하지 않는 형상이다.
주 몸체가, 적어도 부분적으로 또는 부분적으로만, 고압 공정 및/또는 고온 공정에서 성형 및/또는 완성된 몸체를 포함하는 표면 마감(surface finish)을 갖는 경우가 유리할 수 있다.
주 몸체가, 적어도 부분적으로 또는 부분적으로만, 사출 성형(injection moulding) 공정에서 성형 및/또는 완성된 몸체를 포함하는 표면 마감을 갖는 경우가 유리할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 주 몸체는 실질적으로 환형인 것으로 규정될 수 있다.
주 몸체는 바람직하게는 환형 형상에 대해 1 이상의 반경방향 내측 밀봉부(radially inner sealing portion)들 및 1 이상의 반경방향 외측 밀봉부들을 포함한다.
간소화를 위해, 밀봉부들은 이후 단수형으로 설명될 것이다. 하지만, 언급되는 특징들 중 1 이상을 갖는 복수의 밀봉부들도 물론 항상 제공될 수 있다.
주 몸체는 예시의 방식으로 원형 환형 형상으로 이루어질 수 있다.
반경방향 내측 밀봉부는 바람직하게는 이동가능한 요소, 특히 피스톤, 로드 또는 샤프트에 대한 동적 시일을 제공하는 역할을 한다.
반경방향 외측 밀봉부는 바람직하게는 밀봉 디바이스의 하우징에 대한 정적 시일을 제공하는 역할을 한다.
반경방향 내측 밀봉부 및/또는 반경방향 외측 밀봉부가 고압 공정 및/또는 고온 공정에서 그 최종 외측 형상을 얻은 경우가 유리할 수 있다.
본 명세서에서, 반경방향 내측 밀봉부만 또는 반경방향 외측 밀봉부만 또는 반경방향 내측 밀봉부와 반경방향 외측 밀봉부 둘 모두가 고압 공정 및/또는 고온 공정에서 최종 외측 형상을 얻은 것으로 규정될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 반경방향 내측 밀봉부 및/또는 반경방향 외측 밀봉부는 마무리 작업, 예를 들어 기계가공 작업(machining operation)에 의해 각각의 최종 외측 형상을 얻은 것으로 규정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 개발에서, 주 몸체는 축 방향에 대해 서로 마주하고, 특히 밀봉 요소의 사용 상태에서 유체와 접촉하여 서로 분리되는 2 개의 단부들을 포함하는 것으로 규정될 수 있다.
단부들 중 단 하나 또는 두 단부들이 바람직하게는 고압 공정 및/또는 고온 공정에서 최종 외측 형상을 얻었다.
대안적으로 또는 추가적으로, 단부들 중 단 하나 또는 두 단부들은 마무리 작업, 예를 들어 기계가공 작업에 의해 최종 외측 형상을 얻은 것으로 규정될 수 있다.
하나의 단부 또는 두 단부들에 바람직하게는 1 이상의 스프링 요소를 수용하는 1 이상의 스프링 요소 리셉터클(spring element receptacle)이 제공된다.
주 몸체가, 특히 사출 성형될 수 있는 열가소성 재료를 포함하거나, 또는 특히 사출 성형될 수 있는 열가소성 재료로부터 형성되는 경우가 유리할 수 있다.
열가소성 재료는 특히 플루오로-열가소성 재료, 예를 들어 완전히 플루오르화된 열가소성 재료(fully fluorinated thermoplastic material)일 수 있다.
주 몸체는 바람직하게는 사출-성형된 구성요소, 특히 플라스틱 사출-성형된 구성요소이다.
밀봉 요소는 예를 들어 스프링-장착 홈 링(spring-loaded groove ring)일 수 있다.
밀봉 요소는 그때 바람직하게는 1 이상의 스프링 요소들을 포함하고, 이들은 예를 들어 스프링 강으로부터 형성되고 적어도 거의 환형 형상을 갖는다.
본 명세서에서, 예시의 방식으로 1 이상의 스프링 요소들은 원주 방향에 대해 직각으로 고려했을 때 U-형상, V-형상 또는 L-형상 단면을 가질 수 있다.
1 이상의 스프링 요소들은 바람직하게는 셀프-그립식(self-gripping)이고, 특히 밀봉 요소의 스프링 요소 리셉터클에서 언더컷(undercut) 없이 하나의 스프링 요소 또는 복수의 스프링 요소들이 고정가능한 방식으로 이루어진다.
또한, 본 발명은 로드 시일, 피스톤 시일 및/또는 샤프트 시일로서의 밀봉 요소, 특히 본 발명에 따른 밀봉 요소의 사용에 관한 것이다.
본 명세서에서, 밀봉 요소는 바람직하게는 두 매질 공간들(media spaces)을 밀봉하기 위해 피스톤 펌프 및/또는 연료 펌프에서 사용된다.
본 발명에 따른 사용은 바람직하게는 본 발명에 따른 밀봉 요소와 함께 설명되는 특징들 및/또는 장점들 중 1 이상을 갖는다.
또한, 본 발명은 밀봉 요소를 생성하는 방법에 관한 것이다.
이와 관련하여, 본 발명의 목적은 신뢰성있는 시일을 제공하는 밀봉 요소가 쉽게 경제적으로 생성될 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
이 목적은 방법의 독립항에 따른 방법에 의해 본 발명에 따라 달성된다.
상기 방법은 바람직하게는:
열가소성 재료로부터 밀봉 요소의 주 몸체를 생성하는 단계를 포함하고,
주 몸체는 고압 공정 및/또는 고온 공정에서 그 최종 외측 형상의 적어도 일부분 또는 그 최종 외측 형상의 일부분만을 얻는다.
본 발명에 따른 방법은 바람직하게는 본 발명에 따른 밀봉 요소 및/또는 본 발명에 따른 사용과 함께 설명되는 특징들 및/또는 장점들 중 1 이상을 갖는다.
고압 공정은 엠보싱 공정, 프레스 성형(press moulding) 공정, 사출 성형 공정 및/또는 다이캐스팅(diecasting) 공정을 포함하는 경우가 유리할 수 있다.
따라서, 주 몸체는 바람직하게는 엠보싱 공정, 프레스 성형 공정, 사출 성형 공정 및/또는 압력 다이캐스팅 공정에서 그 최종 외측 형상의 적어도 일부분 또는 그 최종 외측 형상의 일부분만을 얻는다.
대안적으로 또는 추가적으로, 고온 공정은 핫(hot) 엠보싱 공정, 핫 프레스 성형 공정, 사출 성형 공정, 캐스팅 공정, 소결 공정 및/또는 열성형 공정을 포함하는 것으로 규정될 수 있다.
따라서, 주 몸체는 바람직하게는 핫 엠보싱 공정, 핫 프레스 성형 공정, 사출 성형 공정, 캐스팅 공정, 소결 공정 및/또는 열성형 공정에서 그 최종 외측 형상의 적어도 일부분 또는 그 최종 외측 형상의 일부분만을 얻는다.
밀봉 요소의 주 몸체는 고압 공정 및/또는 고온 공정이 수행된 후 부분적으로만 마무리 작업을 거치는 경우가 유리할 수 있다.
예시의 방식으로, 한 측에서만 부분적인 마무리가 제공될 수 있고, 이는 특히 축방향 및/또는 반경방향으로의 한-측 마무리이다.
하지만, 주 몸체는 축 방향에서 양측에, 및/또는 반경 방향에서 양측에 마무리 작업을 거치는 것으로 규정될 수도 있다.
주 몸체는 바람직하게는 기계가공된다.
대안적으로 또는 추가적으로, 주 몸체는 마무리를 위해 또는 마무리로서 코팅되는 것으로 규정될 수 있다.
밀봉 요소의 1 이상의 밀봉부들은 바람직하게는 주 몸체의 처리에 의해 생성된다.
예시에 의해, 밀봉 요소의 1 이상의 동적 밀봉부들 및/또는 밀봉 요소의 1 이상의 정적 밀봉부들이 주 몸체의 처리, 특히 기계가공에 의해 생성되는 것으로 규정될 수 있다.
1 이상의 스프링 요소들을 수용하는 1 이상의 스프링 요소 리셉터클들은 바람직하게는 마무리 작업을 거치지 않고, 그 대신 바람직하게는 고압 공정 및/또는 고온 공정에서 이들의 최종 외측 형상을 얻는다.
특히, 주 몸체는 바람직하게는 사출-성형가능한 부분적으로 플루오르화된 또는 완전히 플루오르화된 열가소성 재료로부터 생성되는 경우가 유리할 수 있다.
주 몸체는 순수(pure) PTFE 재료로부터 형성되는 것으로 규정될 수 있다.
열가소성 재료(플라스틱 재료)는 바람직하게는 용융-처리가능하다.
사용되는 플라스틱 재료는 바람직하게는 0.5 wt%보다 많은 코모노머 함량을 갖는 TFE 코폴리머이다. 이 상태의 코모노머 함량에 의해, 폴리머 사슬의 분자량은 재료의 기계적 강도에 대한 손실 없이 감소될 수 있으며, 이에 따라 용융 점도가 감소되고 사출 성형에 의한 처리가 가능해진다.
코모노머는 바람직하게는 퍼플루오로알킬 비닐 에테르, 특히 퍼플루오로메틸 비닐 에테르, 헥사플루오로프로필렌 및 퍼플루오로-(2,2-디메틸-1,3-디옥솔)로부터 선택된다. 코모노머 함량에 의존하여, 완전히 플루오르화된 열가소성 재료는 용융-처리가능한 PTFE(약 3 wt%까지의 코모노머 함량), PFA(코모노머로서 약 3 wt%보다 많은 퍼플루오로알킬 비닐 에테르), MFA(코모노머로서 약 3 wt%보다 많은 퍼플루오로메틸 비닐 에테르), 또는 FEP(코모노머로서 약 3 wt%보다 많은 헥사플루오로프로필렌)로서 알려진 것이다.
또한, TFE 코폴리머는 상이한 코모노머들을 포함할 수 있다. 또한, 완전히 플루오르화된 열가소성 재료는 상이한 TFE 코폴리머들의 혼합물을 포함하는 것이 가능하다.
주 몸체의 재료는 완전히 플루오르화된 열가소성 재료로부터 실질적으로 완전히 또는 부분적으로 형성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 재료는 1 이상의 충전제(filler), 특히 색소, 마찰-감소 첨가제, 및/또는 열 저항을 증가시키는 첨가제를 포함하여, 밀봉 요소의 속성들을 더 최적화하고 이들을 관련 요건들에 맞출 수 있다.
밀봉 요소는 특히 브레이크 시스템들(ABS, ESP 등)에 대한 고압 연료 펌프들 또는 피스톤 펌프들에서 피스톤들을 밀봉하기에 적절하다.
특히, 고온 및/또는 화학물질에 저항적인 열가소성 재료, 특히 PEEK, PEAK, PEI 등, 및/또는 앞서 언급된 재료들 중 1 이상을 포함한 화합물 재료가 열가소성 재료로서 사용될 수 있다.
열가소성 재료의 높은 치수 안정성이 특히 사출 성형 공정에서 밀봉 요소의 주 몸체의 생성에 의해 달성되어, 궁극적으로 특히 더 높은 압력들을 봉쇄할 수 있다.
고압 공정은 특히 고압 성형 공정(high-pressure forming process)이다.
고온 공정은 바람직하게는 고온 성형 공정 및/또는 고온 전환 공정(high-temperature conversion process)이다.
고압 공정 및/또는 고온 공정은 주 몸체를 생성하는 유일한 공정 단계들 또는 단계인 것으로 규정될 수 있다.
대안적으로, 주 몸체를 생성하기 위해 추가 공정 단계들이 수행될 수 있다.
예시의 방식으로, 밀봉 요소의 주 몸체를 생성하기 위해, 열가소성 재료는 압출 공정, 특히 램 압출(ram extrusion) 공정에서 사전-제작된 후, 그라인딩 및 밀링, 터닝, 또는 다른 기계가공 작업에 의해 최종 외측 형상이 되는 것으로 규정될 수 있다.
또한, 밀봉 요소의 주 몸체가 다음 방법 단계들: 열가소성 재료를 압출하는 단계, 특히 열가소성 재료를 용융-압출하는 단계; 그라인딩하는 단계; 터닝 기계에서 기계가공하는 단계; 핫 엠보싱하는 단계; 특히 내측 윤곽, 예를 들어 1 이상의 반경방향 내측 밀봉부를 생성하기 위해 CNC 마무리하는 단계를 수행함으로써 생성되는 것으로 규정될 수 있다.
밀봉 요소의 주 몸체는 터닝 및/또는 기계가공에 의해 그 최종 외측 형상의 적어도 일부분 또는 그 최종 외측 형상의 일부분만 또는 그 전체 최종 외측 형상을 얻는 것으로 규정될 수 있다.
예시의 방식으로, 밀봉 요소의 장착된 상태에서 이동가능한 구성요소를 향하는 주 몸체의 내면 또는 밑면이 형상화 단계(shaping step) 후 마무리 작업을 거치는 것으로 규정될 수 있다.
특히, 1 이상의 밀봉 에지들 및/또는 압입부(indentation)들이 터닝 및/또는 기계가공에 의해 형성되고, 및/또는 마무리 작업을 거칠 수 있다.
터닝 및/또는 기계가공은 예시의 방식으로 축방향 및 반경방향으로 이동가능한 툴을 사용하여 수행될 수 있고, 툴은 생성될 주 몸체의 내측 윤곽에 따라서 주 몸체를 따라 축방향 및 반경방향으로 안내된다.
또한, 터닝 및/또는 기계가공은 예시의 방식으로 생성될 주 몸체의 내측 윤곽에 상보적인 처리 에지, 특히 처리 블레이드를 포함하는 툴을 사용하여 수행되는 것으로 규정될 수 있다. 툴은 바람직하게는 주 몸체 상에서 내부에서 외부로 반경 방향으로, 특히 축방향 이동 없이 처리 단계에서 원하는 내측 윤곽이 완성되는 방식으로 안내될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 밀봉 요소의 주 몸체는 다음 방법 단계들: 블랭크(blank)를 압착하는 단계; 소결 공정을 수행하는 단계; 핫 엠보싱하는 단계; 특히 내측 윤곽, 예를 들어 1 이상의 반경방향 내측 밀봉부를 생성하기 위해 CNC 처리하는 단계를 수행함으로써 생성되는 것으로 규정될 수 있다.
또한, 밀봉 요소의 주 몸체는 예를 들어 다음 방법 단계들: 블랭크를 압착하는 단계; 소결 공정을 수행하는 단계; 특히 외측 윤곽 및/또는 내측 윤곽을 생성하기 위해, 예를 들어 1 이상의 반경방향 내측 밀봉부 및/또는 1 이상의 반경방향 외측 밀봉부를 생성하기 위해 주 몸체를 CNC 처리하는 단계를 수행함으로써 생성될 수 있다.
또한, 밀봉 요소의 주 몸체는 다음 방법 단계들: 출발 물질(starting material)을 과립화(granulate)하는 단계; 주 몸체를 생성하기 위해 사출 성형 공정에서 이 출발 물질을 이용하는 단계; 주 몸체에 적절한 마무리 작업을 하는 단계, 특히 내측 윤곽 예를 들어 1 이상의 반경방향 내측 밀봉부를 생성하기 위해 CNC 처리하는 단계를 수행함으로써 생성될 수 있다.
완성된 주 몸체는 적절하다면 밀봉 요소의 또 다른 구성요소들에 연결될 수 있거나, 그 위에 조립될 수 있고, 최종적으로 패키징(package)된다.
밀봉 립(sealing lip)들의 지오메트리가 밀봉 요소의 수명(longevity) 및 견고함(tightness)에 결정적인 영향을 미친다. 결과적으로, 최적 지오메트리의 선택은 밀봉 요소의 생성에서 핵심 과제들 중 하나이다.
예시의 방식으로, 이동가능한 구성요소의 직경(특히, 피스톤 로드 직경)에 대한 시일 프로파일의 오버랩 및 스프링 힘과 함께 바람직한 립 두께 및 바람직한 립 접촉 각도를 갖는 립 지오메트리는 반경방향 힘을 유도하고, 이는 동적 견고함을 위해 매우 중요하다. 동적 밀봉 립들의 밀봉 에지들은 이동가능한 구성요소에 이 반경방향 힘을 가한다.
이 반경방향 힘은 밀봉 구역들에서의 표면 압력 분포의 설정에 결정적이며, 이러한 밀봉 요소의 사용 시간(service life)에 결정적인 영향을 미친다. 매우 높은 반경방향 힘들은 밀봉 요소의 증가된 마모 및 이에 따른 그 초기 고장을 초래한다. 대조적으로, 불충분한 반경방향 힘들은 밀봉 요소의 부적당한 견고함을 초래한다.
반경방향 힘의 최적 설정은 제거된 윤활 필름(lubricating film)의 최상의 회복을 허용하는 밀봉 에지들의 구역에서의 표면 압력 분포를 유도한다. 이 표면 압력 분포는 전체로서 밀봉 립의 지오메트리, 밀봉 에지들의 지오메트리, 스프링 요소의 지오메트리 및 스프링 속성들, 및 밀봉 요소의 마모 및 변형에 의해 야기되는 지오메트리들 및 스프링 속성들에 대한 시간에 따른 변화들에 의존한다.
또 다른 과제는 이 형상화 공정이 밀봉 요소의 적어도 일부분의 생성을 위해 선택되는 경우, 사출 성형 공정에서의 복동 시일(double-acting seal)의 탈형(demoulding)이다. 최적으로 형성된 밀봉 립들 및 밀봉 에지 지오메트리들은 몰드에서 우세한 온도에서 내측 코어의 탈형 동안 심하게 변형될 것이다. 이러한 이유로, 밀봉 립/밀봉 에지들의 내측 지오메트리는 밀봉 에지들을 지나치게 손상시키지 않고 탈형이 수행될 수 있도록 변화되어야 한다. 많은 조치가 이 목적을 위해 유리한 것으로 입증되었다. 특히, 더 앞선(earlier) 지오메트리들에 대한 탈형 공정의 유한 요소 시뮬레이션이 놀라운 결과들을 초래하였다.
놀랍게도, 탈형 동안 밀봉 에지들에 걸친 반경방향 힘들의 분배가 중요하다는 것을 발견하였다.
밀봉 요소의 지오메트리의 더 단순한 설명을 제공하기 위해, 이 설명에서의 모든 세부사항들은 바람직하게는 대칭 축을 통해 진행하는 평면에서의 밀봉 요소의 단면을 향해 지향된다. 여하한의 1-차원 및/또는 점-관련 세부사항들은 결과적으로 전체 밀봉 요소에 대한 보간법으로 선 또는 곡선, 특히 환형 곡선을 유도한다. 여하한의 2-차원 및/또는 선-관련 또는 곡선-관련 세부사항들은 결과적으로 전체 밀봉 요소에 대한 보간법으로 표면, 특히 환형 표면을 유도한다. 여하한의 2-차원 및/또는 표면-관련 세부사항들은 결과적으로 밀봉 요소에 대한 보간법으로 공간, 특히 환형 공간을 유도한다.
예시의 방식으로, 밀봉 에지와 후퇴부(recess) -이는 축 방향에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 상기 밀봉 에지에 인접함- 간의 간격(spacing)이 각각의 밀봉 에지에 대해 적어도 거의 동일한 크기로 이루어지는 경우가 유리하다.
본 명세서 및 첨부된 청구항에서의 간격은 특히
(ⅰ) 적어도 하나의 밀봉 에지로부터 멀리 향하는 밀봉 립의 상부면 또는 표면에 평행하게 진행하는 방향을 따르는 간격, 또는
(ⅱ) 적어도 하나의 밀봉 에지로부터 멀리 향하는 밀봉 립의 상부면 또는 표면에 직각으로 진행하는 방향을 따르는 간격, 또는
(ⅲ) 밀봉 요소의 대칭 축에 평행하게 진행하는 방향을 따르는 간격, 즉 축 방향으로의 간격, 또는
(ⅳ) 밀봉 요소의 대칭 축에 직각으로 진행하는 방향을 따르는 간격, 즉 반경 방향으로의 간격이다.
본 명세서 및 첨부된 청구항에서의 후퇴부는 특히
(ⅰ) 국부적으로 반경 방향에 관하여 대칭 축으로부터의 최대 간격을 갖는 밀봉 립에서의 압입부의 지점, 또는
(ⅱ) 특히 밀봉 립의 두께의 방향에 관하여, 국부적으로 밀봉 립의 상부면 또는 표면으로부터의 최소 간격을 갖는 밀봉 립에서의 압입부의 지점, 또는
(ⅲ) 전체로서 압입부이다.
예시의 방식으로, 축 방향에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지와 축 방향에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 이 밀봉 에지에 인접하는 후퇴부 간의 간격은 적어도 약 0.5 mm, 바람직하게는 적어도 약 0.6 mm일 수 있다.
또한, 축 방향에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지와 축 방향에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 이 밀봉 에지에 인접하는 후퇴부 간의 간격은 최대 약 1.5 mm, 바람직하게는 최대 약 1.0 mm, 특히 최대 약 0.9 mm, 예를 들어 약 0.8 mm일 수 있다.
예시의 방식으로, 축 방향에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지와 축 방향에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 상기 밀봉 에지에 인접하는 후퇴부 간의 간격은 적어도 약 0.5 mm, 바람직하게는 적어도 약 0.6 mm일 수 있다.
또한, 축 방향에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지와 축 방향에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 이 밀봉 에지에 인접하는 후퇴부 간의 간격은 최대 약 2.5 mm, 바람직하게는 최대 약 1.0 mm, 특히 최대 약 0.9 mm, 예를 들어 약 0.8 mm일 수 있다.
축 방향에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 밀봉 에지에 인접하는 후퇴부는 특히 사출성형 몰드(injection mould)로부터 밀봉 요소를 제거하는 경우에 효과가 있는 언더컷이다.
밀봉 에지와 축 방향에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 상기 밀봉 에지에 인접하는 후퇴부 간의 간격은 특히 밀봉 에지의 플랭크(flank) 길이이다.
예시의 방식으로, 밀봉 립 또는 모든 밀봉 립들의 인접한 밀봉 에지들의 플랭크 길이들은 최대 약 15 %, 바람직하게는 최대 약 5 %만큼 서로 상이하다.
축 방향에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지의 플랭크 길이는, 예를 들어 적어도 0.05 mm, 특히 적어도 약 0.1 mm만큼, 및/또는 최대 약 0.2 mm, 특히 최대 약 0.15 mm만큼 축 방향에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지의 플랭크 길이보다 작은 것이 유리할 수 있다. 이 방식으로, 반경방향 힘은 예를 들어 밀봉 요소가 탈형될 때 일시적으로 일차(primary) 밀봉 에지에 더 심하게 하중을 가할 수 있다. 일차 밀봉 에지는 축 방향에서 더 바깥쪽으로 배치되고, 축 방향에서 내측 밀봉 에지인 이차(secondary) 밀봉 에지보다 더 유연하다. 그러므로, 일시적으로 더 심한 하중에도 불구하고, 일차 밀봉 에지는 바람직하게는 소성 변형될 위험이 더 낮다.
또한, 축 방향에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지의 플랭크 길이는, 예를 들어 적어도 약 0.05 mm, 특히 적어도 약 0.1 mm만큼, 및/또는 최대 약 0.2 mm, 특히 최대 약 0.15 mm만큼 축 방향에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지의 플랭크 길이보다 작은 것으로 규정될 수 있다.
한편으로는 축 방향에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 밀봉 에지에 인접하는 밀봉 에지의 플랭크에 의해, 및 다른 한편으로는 밀봉 요소의 대칭 축에 의해 둘러싸이는 밀봉 에지 각도는 바람직하게는 각각의 밀봉 에지에 대해 적어도 거의 동일한 크기로 이루어진다.
밀봉 립 또는 모든 밀봉 립들의 인접한 밀봉 에지들의 밀봉 에지 각도들은 바람직하게는 최대 약 15 %, 바람직하게는 최대 약 5 %만큼 서로 상이하다.
축 방향에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지가 바람직하게는 일차 밀봉 에지이다.
축 방향에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지가 바람직하게는 이차 밀봉 에지이며, 특히 외측 밀봉 에지와 내측 밀봉 에지 사이에 추가 밀봉 에지가 배치되지 않는 경우이다.
플랭크 길이들 및/또는 밀봉 에지 각도들의 적절한 선택에 의해, 탈형 동안 두 밀봉 에지들을 압박하는 반경방향 하중은 바람직하게는 두 밀봉 에지들에 걸쳐 더 긴 시간 동안 균일하게 분배된다. 따라서, 두 밀봉 에지들은 바람직하게는 탈형 동안 동시에 상승되고 다시 하강된다.
이동가능한 구성요소의 직경은 바람직하게는 적어도 약 4 mm, 예를 들어 적어도 약 5 mm, 및/또는 최대 약 18 mm, 예를 들어 최대 약 13 mm이다.
이동가능한 구성요소는 특히 피스톤 로드이다.
놀랍게도, 밀봉 에지들에서의 더 작은 반경들이 더 큰 반경들보다 강제적인 탈형에 더 민감하다는 것을 발견하였다. 따라서, 더 큰 반경들이 더 작은 반경들보다 더 쉽게 탈형된다. 탈형의 결과로서, 밀봉 에지들은 소정의 소성 변형을 겪는데, 이는 탈형 동안 우세한 온도가 높고 이 온도에서의 재료는 흔히 그 형상을 완전히 유지하기에 충분히 높은 강도를 갖지 않기 때문이다. 그때, 반경들은 소성 변형에 의해 왜곡될 수 있다.
특히 다음 파라미터들이 관찰되는 경우에, 우수한 탈형 거동과 함께 신뢰성 있는 밀봉 효과가 제공된다:
축 방향에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지의 밀봉 에지 반경은 바람직하게는 적어도 약 0.1 mm, 특히 적어도 약 0.15 mm, 예를 들어 약 0.2 mm이다.
축 방향에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지의 밀봉 에지 반경은 바람직하게는 최대 약 0.5 mm, 특히 최대 약 0.25 mm이다.
축 방향에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지의 밀봉 에지 반경은 바람직하게는 적어도 약 0.1 mm, 특히 적어도 약 0.15 mm, 예를 들어 약 0.2 mm이다.
축 방향에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지의 밀봉 에지 반경은 바람직하게는 최대 약 0.5 mm, 특히 최대 약 0.25 mm이다.
축 방향에서 내측 압입부인 압입부의 곡률 반경은 바람직하게는 적어도 약 0.1 mm, 특히 적어도 약 0.15 mm, 예를 들어 약 0.2 mm이다.
축 방향에서 외측 압입부인 (두 밀봉 에지들 사이의) 압입부의 곡률 반경은 바람직하게는 최대 약 0.3 mm, 특히 최대 약 0.25 mm이다.
연료 펌프들의 밀봉 시스템들에서 그 가치를 입증한 밀봉 립 지오메트리들은, 특히 PTFE에 기초한 재료들에 비해 더 높은 강성(rigidity) 때문에 사출 성형될 수 있는 플루오로-열가소성 재료의 사용으로 만족스럽게 탈형되기에 너무 안정적이고 및/또는 너무 굳은(stiff) 것으로 드러날 수 있다.
축 방향에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지의 내면에서 가장 좁은 지점에서의 밀봉 립 두께는 적어도 약 0.4 mm, 바람직하게는 적어도 약 0.5 mm, 예를 들어 약 0.6 mm인 경우가 유리한 것으로 입증되었다.
또한, 축 방향에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지의 내면에서 가장 좁은 지점에서의 밀봉 립 두께는 최대 약 1.0 mm, 바람직하게는 최대 약 0.7 mm인 것으로 규정될 수 있다.
축 방향에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지와 축 방향에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지 사이에서 가장 좁은 지점에서의 밀봉 립 두께는 적어도 약 0.3 mm, 바람직하게는 적어도 약 0.4 mm, 예를 들어 약 0.5 mm인 경우가 유리할 수 있다.
또한, 축 방향에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지와 축 방향에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지 사이에서 가장 좁은 지점에서의 밀봉 립 두께는 최대 약 0.9 mm, 바람직하게는 최대 약 0.6 mm인 것으로 규정될 수 있다.
특히 바람직한 재료의 사용으로, 더 높은 강성 및 강도 때문에, 설명되는 두께들은 예를 들어 작업 동안 우세한 연료 펌프의 압력들을 신뢰성 있게 밀봉하기에 충분할 수 있다는 것을 발견하였다. 또한, 설명되는 두께들은 여하한의 손상을 야기하지 않고 밀봉 요소를 탈형할 수 있도록 필요할 수 있다.
밀봉 립 각도는 바람직하게는, 한편으로는 적어도 하나의 밀봉 에지로부터 멀리 향하는 밀봉 립의 표면 또는 상부면에 의해, 및 다른 한편으로는 대칭 축에 의해 둘러싸이는 각도이다.
주 몸체의 완성된 상태에서 -이는 특히 1 이상, 특히 2 개의 스프링 요소를 수용 및/또는 고정할 준비가 됨- , 하나 또는 두 밀봉 립들의 밀봉 립 각도는 예를 들어 적어도 약 2 °, 바람직하게는 적어도 약 3 °, 특히 약 5 °이다.
주 몸체의 완성된 상태에서 -이는 특히 1 이상, 특히 2 개의 스프링 요소를 수용 및/또는 고정할 준비가 됨- , 하나 또는 두 밀봉 립들의 밀봉 립 각도는 예를 들어 최대 약 12 °, 바람직하게는 최대 약 10 °, 특히 약 8 °이다.
주 몸체의 완성된 상태 -이는 특히 1 이상, 특히 2 개의 스프링 요소를 수용 및/또는 고정할 준비가 됨- 는 바람직하게는, 일단 1 이상 특히 2 개의 스프링 요소가 수용 및/또는 고정되면, 밀봉 요소의 조립-준비 상태 -밀봉 요소가 완성되고 디바이스 내의 설치를 위해 준비됨- 가 이어진다.
밀봉 요소의 조립-준비 상태에서, 밀봉 립 각도는 특히 스프링 요소의 효과 때문에, 바람직하게는 적어도 약 1 °, 예를 들어 적어도 약 2 °, 특히 약 3 °만큼 주 몸체의 완성된 상태에서보다 더 크다.
밀봉 요소의 조립-준비 상태에서, 밀봉 립 각도는 특히 스프링 요소의 효과 때문에, 바람직하게는 최대 약 10 °, 예를 들어 최대 약 6 °, 특히 약 3 °만큼 주 몸체의 완성된 상태에서보다 더 크다.
밀봉 립 각도의 감소는, 밀봉 립의 스트레이트닝(straightening)에 의해 형상화 디바이스(shaping device)와 밀봉 요소 사이의 더 작은 언더컷이 달성되기 때문에, 탈형 동안 반경방향 힘을 감소시킨다. 각도가 0 °로 변화되는 경우(축에 평행한 밀봉 립의 내측 윤곽; 적어도 하나의 밀봉 에지로부터 멀리 향하는 밀봉 립의 표면 또는 상부면은 대칭 축에 평행함), 이동가능한 구성요소와 밀봉 요소의 오버랩은 이에 따라 동일한 스프링 요소로의 반경방향 힘인 상태에서 더 작다.
예를 들어 제 1 단계, 특히 사출 성형 단계에서의 주 몸체가, 밀봉 립 각도가 약 3 °이하인 제 1 형상을 얻는 경우, 주 몸체에 마무리 작업을 해야 할 수 있다.
예를 들어, 사출 성형 단계 후, 특히 밀봉 립들 또는 밀봉 에지들의 이동가능한 구성요소와의, 또는 이에 대한 필요한 오버랩 및/또는 압박 효과를 달성하기 위해 밀봉 립의 후-처리(post-treatment)(밀봉 립의 캘리브레이션이라고도 함)가 필요할 수 있다.
이러한 후-처리가 냉간에서(cold) 또는 바람직하게는 증가된 온도에서 수행되어, 특히 예를 들어 플루오로폴리머들의 사용으로 형상-기억 효과(shape-memory effect)를 상쇄시킬 수 있다.
특히, 연료 펌프 시일로서의 밀봉 요소의 사용으로, 밀봉 립들은 바람직하게는 각각 2 이상의 밀봉 에지들을 갖는다.
밀봉 요소의 윤활을 촉진하도록 의도되는 후퇴부들은 바람직하게는 밀봉 에지들 사이에 형성된다.
따라서, 이 후퇴부들은 바람직하게는 윤활유 저장소(lubrication store)들의 역할을 하고, 일시적으로 더 높은 누출의 경우에 소정 양의 연료 또는 엔진 오일을 잠시 저장할 수 있도록 및/또는 윤활을 유지할 수 있도록 충분한 볼륨(volume)을 수용할 수 있어야 한다.
깊은 후퇴부들은 더 큰 저장 공간을 제공하지만, 밀봉 요소가 예를 들어 사출 성형 공정에서 생성되는 경우에 탈형을 저해할 수도 있다.
특히, 깊은 후퇴부들은 탈형 동안 밀봉 에지들의 심각한 소성 변형을 초래할 수 있다.
후퇴부의 깊이는 바람직하게는 밀봉 에지와 축 방향에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 이 밀봉 에지에 인접하는 후퇴부 간의 높이 차이이다.
본 명세서에서, 높이 차이는 특히 적어도 하나의 밀봉 에지로부터 멀리 향하는 밀봉 립의 상부면 또는 표면에 직각으로 진행하는 방향을 따르는 간격이다.
밀봉 에지와 축 방향에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 이 밀봉 에지에 인접하는 후퇴부 간의 높이 차이는 적어도 약 0.1 mm, 바람직하게는 적어도 약 0.15 mm, 예를 들어 적어도 약 0.2 mm인 경우가 유리할 수 있다.
또한, 밀봉 에지와 축 방향에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 이 밀봉 에지에 인접하는 후퇴부 간의 높이 차이는 최대 약 0.4 mm, 바람직하게는 최대 약 0.3 mm, 예를 들어 최대 약 0.25 mm인 경우가 유리할 수 있다.
또한, 높이 차이는 저장 깊이라고 칭해질 수 있다.
밀봉 립 또는 밀봉 에지의 설명된 특징들 및 장점들은 모두 정적 밀봉부의 밀봉 립(들) 및/또는 밀봉 에지(들) 및 동적 밀봉부의 밀봉 립(들) 및/또는 밀봉 에지(들) 둘 다에 관련될 수 있다.
정적 밀봉부의 밀봉 립들은 바람직하게는 대칭 축에 직각으로 진행하는 가로방향 중심면(transverse central plane)에 대해 서로 거울-대칭으로 형성된다.
동적 밀봉부의 밀봉 립들은 바람직하게는 대칭 축에 직각으로 진행하는 가로방향 중심면에 대해 서로 거울-대칭으로 형성된다.
동적 밀봉부들의 밀봉 립들은 바람직하게는 서로 반대 방향으로 작용한다.
동적 밀봉부들의 두 밀봉 립들의 모든 밀봉 에지들은 바람직하게는 반경 방향에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 돌출되고 및/또는 작용한다.
밀봉 요소는 특히 복동 밀봉 요소이다.
열가소성 재료는 바람직하게는 다음과 같이 생성되거나 생성가능하다:
열가소성 재료는 특히 배합 시설(compounding facility)에 의해 생성되거나 생성가능한 화합물 재료인 경우가 유리할 수 있다.
배합 시설은 바람직하게는 압출기, 특히 스크루 압출기(screw extruder), 예를 들어 이축 압출기(twin-screw extruder)를 포함한다.
특히, 스크루 속력, 스크루 지오메트리, 출발 물질의 혼합비, 및 온도 프로파일이 원하는 재료 파라미터들을 보장하기 위해 개방-루프 및/또는 폐쇄-루프 제어에 의해 정확하게 제어되어야 한다.
열가소성 재료를 생성하기 위해, 바람직하게는 다음 처리 조건들 중 1 이상, 특히 다음 처리 조건들 모두가 관찰된다:
Figure pct00001
열가소성 재료의, 그 질량 및/또는 그 부피에 대한, 플루오로폴리머 함량이 적어도 약 85 %, 바람직하게는 적어도 약 90 %, 예를 들어 약 94 %인 경우가 유리할 수 있다.
또한, 열가소성 재료의, 그 질량 및/또는 그 부피에 대한, 플루오로폴리머 함량은 최대 약 99 %, 바람직하게는 최대 약 96 %, 예를 들어 약 94 %인 것으로 규정될 수 있다.
열가소성 재료의, 그 질량 및/또는 그 부피에 대한, 탄소 섬유 함량이 적어도 약 0.5 %, 바람직하게는 적어도 약 2 %, 예를 들어 약 4 %인 경우가 유리할 수 있다.
또한, 열가소성 재료의, 그 질량 및/또는 그 부피에 대한, 탄소 섬유 함량은 최대 약 10 %, 바람직하게는 최대 약 6 %, 예를 들어 약 4 %인 것으로 규정될 수 있다.
열가소성 재료의, 그 질량 및/또는 그 부피에 대한, 흑연 함량이 적어도 약 0.5 %, 바람직하게는 적어도 약 1.5 %, 예를 들어 약 2 %인 경우가 유리할 수 있다.
또한, 열가소성 재료의, 그 질량 및/또는 그 부피에 대한, 흑연 함량은 최대 약 6 %, 바람직하게는 최대 약 4 %, 예를 들어 약 2 %인 것으로 규정될 수 있다.
설명된 방식으로 얻어진 열가소성 재료는 바람직하게는 1 이상의 밀봉 요소를 생성하는 데 사용된다.
열가소성 재료는 이를 위해 더 처리되고, 특히 사출 성형 공정에서 원하는 형상이 되는 한편, 다음 공정 조건들 중 1 이상, 특히 다음 공정들 모두를 유지한다:
Figure pct00002
밀봉 요소들의 생성에 사용될 때, 현재의 경우 VM3050이라 하는 이 열가소성 재료의 현저한 속성들이 다른 재료들과 비교하여 아래의 표에서 상술된다:
Figure pct00003
"약" 또는 "거의"라는 용어들은 바람직하게는 명시된 값의 최대 10 %, 특히 최대 5 %, 예를 들어 최대 1 %의 최대 편차를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 바람직한 특징들 및/또는 장점들이 예시적인 실시예들의 도면들에서의 묘사 및 다음 설명의 대상이다.
도 1은 주 몸체가 부분적으로만 그 최종 외측 형상을 갖는 밀봉 요소의 주 몸체의 개략적인 종단면을 나타내는 도면;
도 2는 주 몸체가 외측 윤곽을 완성하도록 처리된 주 몸체의 도 1에 대응하는 개략적인 도면;
도 3은 완성된 주 몸체 및 2 개의 스프링 요소들을 포함하는 밀봉 요소의 도 1에 대응하는 개략적인 도면;
도 4는 중간부에 가이드 부분(guide portion)이 제공되는 밀봉 요소의 밀봉 립의 개략적인 종단면을 나타내는 도면;
도 5는 밀봉 요소가 가이드 부분을 포함하지 않는 밀봉 요소의 밀봉 립의 도 4에 대응하는 도면;
도 6은 밀봉 립의 밀봉 에지들의 반경들 및 밀봉 립에서의 후퇴부들의 반경들을 예시하기 위한 밀봉 립의 도 4에 대응하는 도면;
도 7은 밀봉 립 두께를 예시하기 위한 밀봉 립의 도 4에 대응하는 도면;
도 8은 밀봉 립 각도를 예시하기 위한 밀봉 립의 도 4에 대응하는 도면; 및
도 9는 밀봉 립의 저장소의 저장 깊이 및 언더컷 깊이들을 예시하기 위한 밀봉 립의 도 4에 대응하는 도면이다.
모든 도면들에서, 동일하거나 기능적으로 균등한 요소들에는 동일한 참조 부호들이 제공된다.
전체로서 100으로 나타낸 밀봉 요소의 도 1 내지 도 3에 예시된 실시예는, 예를 들어 고압 펌프(102)의 일부분이고, 이동가능한 구성요소(106)의 구역에서 두 매질 공간들(104) 사이에 시일을 제공하는 역할을 한다.
이동가능한 구성요소(106)는, 예를 들어 고압 펌프(102)의 피스톤일 수 있다.
이동가능한 구성요소(106)는 특히 밀봉 요소(100)를 통해 안내된다.
여기에서, 이동가능한 구성요소(106) 및 밀봉 요소(100)는 둘 다 바람직하게는 대칭 축(108)을 중심으로 회전 대칭이다.
대칭 축(108)은 특히 이동가능한 구성요소(106) 및 밀봉 요소(100)의 길이방향 축선(longitudinal axis: 110)에 평행하게 방위된다.
밀봉 요소(100) 및 이동가능한 구성요소(106)는 조립된 상태에서 공통 대칭 축(108)을 갖는다.
길이방향 축선(110)은 바람직하게는 축 방향(112)을 정의한다.
축 방향(112)에 직각으로 방위되는 방향이 반경 방향(114)이다.
매질 공간(104)들은 바람직하게는 밀봉 요소(100)에 의해 축 방향(112)에서 서로 분리된다.
밀봉 요소(100)는 바람직하게는 2 개의 동적 밀봉부(116)들에 의해 안쪽으로 지향되는 방식으로 반경 방향(114)에서 이동가능한 구성요소(106)에 접경(border)한다.
밀봉 요소(100)는 반경 방향(114)에서 바깥쪽으로 지향되는 방식으로 고압 펌프(102)의 하우징(118)에 접경한다.
조립된 상태에서 밀봉 요소(100)는 하우징(118)에 대해 고정된다.
따라서, 두 매질 공간(104)들과 연계된 밀봉 요소(100)의 2 개의 밀봉 구역(120)들은 동적 밀봉부(116)들에 추가하여, 하우징(118)에 대해 지탱되는 2 개의 정적 밀봉부(122)들도 포함한다.
동적 밀봉부(116)들은 밀봉 요소(100)와 밀봉 요소(100)에 대해 이동하는, 특히 축 방향(112)을 따라 변위가능한 구성요소(106) 사이에 동적 시일을 제공하는 역할을 한다.
증가된 밀봉 효과를 얻기 위해, 밀봉 요소(100)의 1 이상의 스프링 요소(124)가 제공될 수 있다.
1 이상의 스프링 요소(124)는 특히 1 이상의 스프링 요소 리셉터클(126)에 배치되거나 배치가능하다.
특히, 1 이상의 동적 밀봉부(116)들이 1 이상의 스프링 요소(124)에 의해 이동가능한 구성요소(106)를 압박가능하다.
이에 대안적으로 또는 추가적으로, 1 이상의 정적 밀봉부(122)가 1 이상의 스프링 요소(124)에 의해 고압 펌프(102)의 하우징(118)을 압박가능한 것으로 규정될 수 있다.
스프링 요소(124)는 특히 환형, 예를 들어 원형 링-형상이고, 예를 들어 V-형상 또는 U-형상의 단면을 갖는다.
각각의 동적 밀봉부(116)는 바람직하게는 1 개, 2 개 또는 2보다 많은 밀봉 에지(128)를 갖는 밀봉 립(127)을 포함한다.
각각의 밀봉 립(127) 및/또는 각각의 밀봉 에지(128)는 바람직하게는 실질적으로 환형이고, 실질적으로 대칭 축(108)을 중심으로 회전 대칭이다.
여기에서, 각각의 밀봉 립(127)의 밀봉 에지(128)들은 바람직하게는 밀봉 요소(100)의 길이방향 축선(110)에 직각으로 진행하는 밀봉 요소(100)의 가로방향 중심면(130)으로부터 상이한 간격들로 배치된다.
밀봉 요소(100)는 특히 주 몸체(132)를 포함하고, 이는 바람직하게는 열가소성 재료로부터 한 피스(piece)로 형성된다.
주 몸체(132)는 특히 1 이상의 동적 밀봉부(116), 1 이상의 정적 밀봉부(122), 및 1 이상의 스프링 요소 리셉터클(126)을 포함한다.
주 몸체(132)는 예시의 방식으로 다음과 같이 생성될 수 있다:
예시의 방식으로, 주 몸체(132)의 블랭크(134)가 사출 성형 공정에서 생성될 수 있다.
이때 주 몸체(132)의 블랭크(134)는 부분적으로만 그 최종 외측 형상을 갖는다.
특히, 스프링 요소 리셉터클(126)들만이 블랭크(134)의 생성 시에 완성된다.
대조적으로, 밀봉부들(116, 122)은 주 몸체(132)를 완성하기 위해, 특히 기계가공, 예를 들어 CNC 처리에 의해 마무리를 거쳐야 한다.
특히 도 1 내지 도 3의 비교로부터 분명한 바와 같이, 예시의 방식으로 우선 외측 윤곽이 처리되어, 반경방향 외측 정적 밀봉부(122)들을 완성할 수 있다. 그 후, 반경방향 내측 처리가 수행되어 동적 밀봉부(116)들을 완성할 수 있다.
대안적으로, 블랭크(134)는 예를 들어 사출 성형 방법에서, 정적 밀봉부(122)들 및 스프링 요소 리셉터클(126)들이 둘 다 사출 성형 공정의 실행 후 이미 최종 외측 형상을 갖는 방식으로 생성되는 것으로 규정될 수 있다.
그 후, 반경방향 내측 구역만이 여전히 동적 밀봉부(116)들을 완성하기 위해 기계적 마무리 작업을 거쳐야 한다.
특히, 주 몸체(132) 및 이에 따른 전체 밀봉 요소(100)는 한편으로는 고압 공정 및/또는 고온 공정, 예를 들어 사출 성형 공정에서의 블랭크(134)의 생성, 및 다른 한편으로는 주 몸체(132)를 완성하기 위한 부분적인 후속 처리의 조합에 의해 특히 효율적으로 및 경제적으로 생성될 수 있다.
도 4는 밀봉 요소(100)의 대안적인 실시예의 동적 밀봉부(116)의 밀봉 립(127)의 확대 단면을 나타낸다.
이 밀봉 요소(100)의 밀봉 립(127)은 근본적으로 그 지오메트리에 의해 도 3에 예시된 밀봉 요소(100)의 실시예의 밀봉 립(127)과 상이하다.
밀봉 립(127)의 지오메트리를 더 상세히 설명하기 위해, 우선 밀봉 립(127)의 개별적인 구성요소들 및 구역이 더 상세히 설명될 것이다:
밀봉 립(127)은 주 몸체(132)의 중간부(140)로부터 축 방향(112)에 대해 약간 기울어져 진행하고 반경 방향(114)에서 약간 안쪽으로 돌출하는 주 몸체(132)의 부분에 의해 형성된다. 여기에서, 밀봉 립(127)은 밀봉 요소(100)의 조립된 상태에서 이동가능한 구성요소(116)를 향하는 밑면(142), 및 밀봉 요소(100)의 조립된 상태에서 이동가능한 구성요소(106)로부터 멀리 향하는 상부면(144)을 포함한다.
상부면(144)은 단면에서 실질적으로 평탄하다. 밀봉 요소(100)가 3-차원으로 관찰되는 경우, 상부면(144)은 특히 원뿔대(truncated cone) 형태인 측면 형상을 갖는다.
1 이상, 예를 들어 2 개의 돌출부(146)가 밀봉 립(127)의 밑면(142)에 제공된다.
이 돌출부(146)들은 반경 방향(114)에서 안쪽으로 돌출하는 그 단부들에서의 밀봉 립(127)의 밀봉 에지(128)들을 형성한다.
밀봉 에지(128)들은 각각 축 방향(112), 즉 주 몸체(132)의 중간부(140)의 방향에서 안쪽으로 지향되는 플랭크(148)에 의해 인접된다.
밀봉 립(127)의 압입부(152) 또는 후퇴부(150)가 대응하는 밀봉 에지(128)로부터 멀리 향하는 각 플랭크(148)의 측에 제공된다.
특히, 후퇴부(150)가 이에 따라 밀봉 에지(128)를 형성하는 2 개의 돌출부(146)들 사이에 제공된다.
또 다른 후퇴부(150)가 바람직하게는 축 방향에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128i)와 주 몸체(132)의 중간부(140) 사이에 형성된다.
도 4로부터 도출될 수 있는 바와 같이, 주 몸체(132)의 중간부(140)는 가이드 부분(154)을 포함할 수 있다. 이 가이드 부분(154)은 바람직하게는 대칭 축(108)에 평행하게 진행하는 표면을 갖고, 밀봉 요소(100)의 사용 상태에서 이동가능한 구성요소(106)의 측면 이동(sideward movement)의 경우에 이동가능한 구성요소(106)를 지지 및/또는 안내하는 역할을 한다.
대칭 축(108)으로부터의 가이드 부분(154)의 간격은 여기에서 바람직하게는 이동가능한 구성요소(106)의 반경(RB)보다 크다.
밀봉 립(127)의 외측 밀봉 에지(128a)는 일차 밀봉 에지(128)를 형성한다.
밀봉 립(127)의 내측 밀봉 에지(128i)는 이차 밀봉 에지(128)를 형성한다.
도 4로부터 도출될 수 있는 바와 같이, 외측 밀봉 에지(128a) 및 축 방향(112)에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 이 외측 밀봉 에지(128a)에 인접하는 후퇴부(150)는 서로로부터의 축방향 간격(Aaa)을 갖고, 이는 예를 들어 내측 밀봉 에지(128i)와 축 방향(112)에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 이 내측 밀봉 에지(128i)에 인접하는 후퇴부(150) 사이의 축방향 간격(Aai)에 적어도 거의 대응한다.
간격(Aaa)은 바람직하게는 약 0.5 mm 내지 약 2.5 mm, 예를 들어 약 0.5 mm 내지 약 1.5 mm, 특히 약 0.6 mm 내지 약 1 mm이다.
간격(Aaa) 및 간격(Aai)은 둘 다 바람직하게는 축 방향(112)에서 서로로부터의 밀봉 립(127)의 관련 부분들의 간격에 기초한다.
간격들(Aaa 및 Aai)의 적절한 선택에 의해, 밀봉 요소(100)는 예를 들어 사출 성형 방법에서 상기 밀봉 요소를 생성하는 경우에, 성형 디바이스(moulding device: 예시되지 않음)로부터의 최소 손상으로 제거될 수 있다. 특히, 밀봉 립(127)은 탈형 공정 동안 외측 밀봉 에지(128a)의 구역에서 반경 방향(114)에서 바깥쪽으로 구부러져, 최소 파괴로 내측 밀봉 에지(128i)를 형성하는 돌출부(146)의 탈형을 가능하게 할 수 있다.
탈형 동안, 외측 밀봉 에지(128a) 및 내측 밀봉 에지(128i)는 바람직하게는 실질적으로 균등하게 반경 방향(114)에서 바깥쪽으로 이동된다. 그때, 밀봉 립(127)에 결과로서 작용하는 힘들은 바람직하게는 균등하게 전달되고 취해질(take up) 수 있다.
도 5에 예시된 밀봉 요소(100)의 밀봉 립(127)의 대안적인 실시예는 근본적으로 중간부(140)가 가이드 부분(154)을 갖지 않는다는 점에서 도 4에 예시된 실시예와 상이하다.
결과적으로, 밀봉 요소(100)의 조립된 상태에서 이동가능한 구성요소(106)와 중간부(140) 사이의 간격(Am)이 도 4에 예시된 밀봉 요소(100)의 실시예에서보다 더 크다.
그 외에는, 도 5에 예시된 실시예는 도 4에 예시된 실시예와 구조 및 기능에 관하여 일치하고, 이에 따라 이와 관련하여 도 4의 앞선 설명이 참조된다.
도 6에서, 밀봉 에지(128)들 및 후퇴부(150)들의 반경(R)들이 예시된다. 적절한 반경들의 선택은 특히 사출 성형 방법에서의 생성 후 밀봉 요소(100)의 탈형에 영향을 미친다.
밀봉 에지(128)들 및 후퇴부(150)들의 반경(R)들은 바람직하게는 적어도 거의 유사한 크기로 이루어지도록 선택된다.
예시의 방식으로, 반경들은 약 0.1 mm 내지 약 0.5 mm, 특히 약 0.2 mm이다.
하지만, 서로 상이한 반경(R)들이 제공될 수도 있다.
예시의 방식으로, 밀봉 에지(128)들의 반경(R)들은 후퇴부(150)들의 반경(R)들보다 더 크거나 작을 수 있다.
특히 도 7로부터 도출될 수 있는 바와 같이, 밀봉 립(127)은 바람직하게는 중간부(140)와 내측 밀봉 에지(128i)의 플랭크(148) 사이의 후퇴부(150) 또는 압입부(152)의 구역에서의 밀봉 립 두께(d1)가 두 밀봉 에지들(128i, 128a) 사이에 배치된 후퇴부(150) 또는 압입부(152)의 구역에서의 두 밀봉 에지들(128i, 128a) 사이의 밀봉 립 두께(d2)보다 크도록 형성된다.
밀봉 립 두께(d1, d2)는 각각의 경우에 밀봉 립(127)의 상부면(144)과 대응하는 후퇴부(150) 또는 압입부(152) 사이의 최소 간격이다.
예시의 방식으로 밀봉 립 두께(d1)는 약 0.4 mm 내지 약 1 mm, 특히 약 0.5 mm 내지 약 0.7 mm, 바람직하게는 약 0.6 mm인 것으로 규정될 수 있다.
또한, 밀봉 립 두께(d2)는 약 0.3 mm 내지 약 0.7 mm, 특히 0.5 mm인 것으로 규정될 수 있다.
밀봉 립(127)은 특히 여기에서 이동가능한 구성요소(106)에서의 최적 시일이, 예시의 방식으로 이 이동가능한 구성요소(106)가 약 2 mm 내지 9 mm, 특히 약 2.5 mm 내지 약 6.5 mm의 반경(RB)을 갖는 경우에 보장되도록 형성된다.
특히 도 8로부터 도출될 수 있는 바와 같이, 밀봉 립(127)은 반경 방향(114)에 대해 기울어져, 및 축 방향(112)에 대해 기울어져 밀봉 요소(100)의 주 몸체(132)의 중간부(140)로부터 돌출된다.
스프링 요소(124)의 조립에 앞서 주 몸체(132)의 완성된 상태에서, 한편으로는 밀봉 립(127)의 상부면(144)에 의해 및 다른 한편으로는 대칭 축(108)에 의해 둘러싸이는 밀봉 립 각도(α)는 바람직하게는 약 3 ° 내지 약 10 °이다. 조립 준비가 된 밀봉 요소(100)의 상태에서, 즉 스프링 요소(124)들의 조립 후, 밀봉 립 각도(α)는 예를 들어 약 1 ° 내지 3 °만큼 더 클 수 있다.
주 몸체(132)의 생성 동안 밀봉 립 각도(α)는 초기에 더 작도록 선택되는 것으로 규정될 수 있다. 예시의 방식으로, 사출 성형 방법에서 주 몸체(132)를 생성하는 경우, 0 °의 밀봉 립 각도(α)가 초기에 제공될 수 있다. 그때, 밀봉 립(127)의 상부면(144)은 대칭 축(108)에 실질적으로 평행하게 진행한다.
밀봉 요소(100)의 최적 밀봉 효과를 보장하기 위해, 그 후 주 몸체(132)의 마무리 작업 또는 후-처리가 바람직하게는 사출 성형 방법에서의 주 몸체(132)의 생성 후 수행된다.
특히, 여기에서 밀봉 립(127)은 전체 주 몸체(132) 및/또는 밀봉 립(127)의 가열 동안 또는 가열 후 냉간 변형(cold deformation) 또는 변형에 의해 재성형되어, 특히 약 3 °보다 큰 밀봉 립 각도(α)를 얻는 것으로 규정될 수 있다.
도 9에서, 언더컷 깊이(T)들이 예시되며, 이는 밀봉 립(127)의 지오메트리 때문에 밀봉 요소(100)를 탈형하는 경우에 극복되어야 한다. 여기에서, 두 밀봉 에지(128)들 사이의 언더컷 깊이(T)는 바람직하게는 중간부(140)와 내측 밀봉 에지(128i)의 플랭크(148) 사이에 배치된 후퇴부(150) 및/또는 압입부(152)의 구역 및/또는 주 몸체(132)의 중간부(140)의 구역에서의 언더컷 깊이(T)보다 작다.
언더컷 깊이(T)들이 극복되어야 한다는 사실로 인해, 사출성형 몰드로부터의 밀봉 요소(100)의 탈형은 특히 강제적인 탈형이다.
또한 도 9로부터 도출될 수 있는 바와 같이, 밀봉 립(127)은 바람직하게는 매질, 예를 들어 연료 또는 엔진 오일을 수용하는 저장소(156)를 갖는다. 저장소(156)에 의해, 특히 외측 밀봉 에지(128a)를 지나 안내되는 매질이 저장소(156)에 수용된다는 점에서 밀봉 립(127)의 구역에서의 밀봉 요소의 누출이 적어도 일시적으로 보상될 수 있다. 밀봉 에지(128)들 및/또는 플랭크(148)들의 적절한 지오메트리에 의해, 수용된 매질은 인접한 매질 공간(104)으로 조금씩, 특히 이동가능한 구성요소(106)의 축방향 이동으로 회복될 수 있다.
저장 깊이(TD)는 바람직하게는 두 밀봉 에지(128)들 사이의 후퇴부(150)와 두 밀봉 에지(128)들을 통해 진행하는 직선 사이의 최소 간격이다.
저장 깊이(TD)는 바람직하게는 약 0.1 mm 내지 약 0.4 mm, 특히 약 0.15 mm 내지 약 0.25 mm이다.
도 4 내지 도 9에 관하여 설명된 밀봉 립(127)의 파라미터들은 바람직하게는 밀봉 요소(100)의 동적 밀봉부(116)의 밀봉 립(127)에 적용된다. 또한, 설명된 값들 및 파라미터들은 양쪽 동적 밀봉부(116)들의 양쪽 밀봉 립(127)들에 적용되는 것으로 규정될 수 있다.
특히, 모든 설명된 실시예들에서의 밀봉 요소(100)는 가로방향 중심면(130)에 대해 거울-대칭인 것으로 규정될 수 있다.
또한, 밀봉 요소(100)는 바람직하게는 각각의 설명된 실시예에서 대칭 축(108)을 중심으로 회전 대칭이다.
바람직한 실시예들은 다음과 같을 수 있다:
1. 이동가능한 구성요소(106) -이는 이동가능한 구성요소(106)의 길이방향 축선(110)을 따라 변위가능하게, 및/또는 길이방향 축선(110)을 따라 회전가능하게 밀봉 요소(100)를 통해 안내되거나 안내가능함- 의 구역에서 제 1 매질로 채워지는 제 1 매질 공간(104) 및 제 2 매질로 채워지는 제 2 매질 공간(104) 사이에 시일을 제공하는 밀봉 요소(100)로,
밀봉 요소(100)는 주 몸체(132)를 포함하고, 이는 이동가능한 구성요소(106)에 접하거나 접할 수 있는 2 개의 동적 밀봉부(116)를 가지며,
각각의 동적 밀봉부(116)는 밀봉 립(127)을 갖고,
각각의 밀봉 립(127)은 1 개, 2 개 또는 그 이상의 밀봉 에지(128)를 포함하며,
주 몸체(132)는 바람직하게는 부분적으로 플루오르화된 또는 완전히 플루오르화된 열가소성 재료로부터 형성되고, 특히 고압 공정 및/또는 고온 공정에서 그 최종 외측 형상의 적어도 일부분 또는 그 최종 외측 형상의 일부분만을 얻었다.
2. 실시예 1에 따른 밀봉 요소(100)에서, 주 몸체(132)는 사출-성형된 구성요소이고, 및/또는 사출-성형가능한 부분적으로 플루오르화된 또는 완전히 플루오르화된 열가소성 재료로부터 형성된다.
3. 실시예 1 또는 2에 따른 밀봉 요소(100)에서, 축 방향(112)에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)와 축 방향(112)에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 이 밀봉 에지(128)에 인접하는 후퇴부 사이의 간격(A)은 적어도 약 0.5 mm, 바람직하게는 적어도 약 0.6 mm이다.
4. 실시예 1 내지 3 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 축 방향(112)에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)와 축 방향(112)에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 이 밀봉 에지(128)에 인접하는 후퇴부(150) 사이의 간격(A)은 최대 약 1.5 mm, 바람직하게는 최대 약 1.0 mm, 특히 최대 약 0.9 mm, 예를 들어 약 0.8 mm이다.
5. 실시예 1 내지 4 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 축 방향(112)에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)와 축 방향(112)에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 이 밀봉 에지(128)에 인접하는 후퇴부(150) 사이의 간격(A)은 적어도 약 0.5 mm, 바람직하게는 적어도 약 0.6 mm이다.
6. 실시예 1 내지 5 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 축 방향(112)에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)와 축 방향(112)에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 이 밀봉 에지(128)에 인접하는 후퇴부(150) 사이의 간격(A)은 최대 약 2.5 mm, 바람직하게는 최대 약 1.0 mm, 특히 최대 약 0.9 mm, 예를 들어 약 0.8 mm이다.
7. 실시예 1 내지 6 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 밀봉 립(127) 또는 모든 밀봉 립(127)들의 인접한 밀봉 에지(128)들의 2 개의 플랭크 길이들은 최대 약 15 %, 바람직하게는 최대 약 5 %만큼 서로 상이하다.
8. 실시예 1 내지 7 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 축 방향(112)에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)의 플랭크 길이는, 예를 들어 적어도 약 0.05 mm, 특히 적어도 약 0.1 mm만큼, 및/또는 최대 약 0.2 mm, 특히 최대 약 0.15 mm만큼 축 방향(112)에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)의 플랭크 길이보다 작다.
9. 실시예 1 내지 8 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 축 방향(112)에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)의 플랭크 길이는, 예를 들어 적어도 약 0.05 mm, 특히 적어도 약 0.1 mm만큼, 및/또는 최대 약 0.2 mm, 특히 최대 약 0.15 mm만큼 축 방향(112)에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)의 플랭크 길이보다 작다.
10. 실시예 1 내지 9 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 한편으로는 축 방향(112)에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 밀봉 에지(128)에 인접하는 밀봉 에지(128)의 플랭크(148)에 의해, 및 다른 한편으로는 밀봉 요소(100)의 대칭 축(108)에 의해 둘러싸이는 밀봉 에지 각도는 바람직하게는 각각의 밀봉 에지(128)에 대해 적어도 거의 동일한 크기로 이루어지고,
밀봉 립(127) 또는 모든 밀봉 립(127)들의 인접한 밀봉 에지(128)들의 밀봉 에지 각도들은 바람직하게는 최대 약 15 %, 바람직하게는 최대 약 5 %만큼 서로 상이하다.
11. 실시예 1 내지 10 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 이동가능한 구성요소(106)의 직경은 바람직하게는 적어도 약 4 mm, 예를 들어 적어도 약 5 mm, 및/또는 최대 약 18 mm, 예를 들어 최대 약 13 mm이다.
12. 실시예 1 내지 11 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 축 방향(112)에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)의 밀봉 에지 반경 및/또는 축 방향(112)에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)의 밀봉 에지 반경은 적어도 약 0.1 mm, 특히 적어도 약 0.15 mm, 예를 들어 약 0.2 mm이다.
13. 실시예 1 내지 12 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 축 방향(112)에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)의 밀봉 에지 반경 및/또는 축 방향(112)에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)의 밀봉 에지 반경은 최대 약 0.5 mm, 특히 최대 약 0.25 mm이다.
14. 실시예 1 내지 13 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 축 방향(112)에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)의 내면에서 가장 좁은 지점에서의 밀봉 립 두께(d)는 적어도 약 0.4 mm, 바람직하게는 적어도 약 0.5 mm, 예를 들어 약 0.6 mm이다.
15. 실시예 1 내지 14 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 축 방향(112)에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)의 내면에서 가장 좁은 지점에서의 밀봉 립 두께(d)는 최대 약 1.0 mm, 바람직하게는 최대 약 0.7 mm이다.
16. 실시예 1 내지 15 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 축 방향(112)에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)와 축 방향(112)에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128) 사이에서 가장 좁은 지점에서의 밀봉 립 두께(d)는 적어도 약 0.3 mm, 바람직하게는 적어도 약 0.4 mm, 예를 들어 약 0.5 mm이다.
17. 실시예 1 내지 16 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 축 방향(112)에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)와 축 방향(112)에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128) 사이에서 가장 좁은 지점에서의 밀봉 립 두께(d)는 최대 약 0.9 mm, 바람직하게는 최대 약 0.6 mm이다.
18. 실시예 1 내지 17 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 주 몸체(132)의 완성된 상태에서, 하나 또는 두 밀봉 립(127)들의 밀봉 립 각도는 예를 들어 적어도 약 2 °, 바람직하게는 적어도 약 3 °, 특히 약 5 °이다.
19. 실시예 1 내지 18 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 주 몸체(132)의 완성된 상태에서, 하나 또는 두 밀봉 립(127)들의 밀봉 립 각도는 예를 들어 최대 약 12 °, 바람직하게는 최대 약 10 °, 특히 약 8 °이다.
20. 실시예 1 내지 19 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 밀봉 에지(128)와 축 방향(112)에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 상기 밀봉 에지(128)에 인접하는 후퇴부 간의 높이 차이 및/또는 밀봉 립(127)의 저장 깊이는 적어도 약 0.1 mm, 바람직하게는 적어도 약 0.15 mm, 예를 들어 적어도 약 0.2 mm이다.
21. 실시예 1 내지 20 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 밀봉 에지(128)와 축 방향(112)에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 상기 밀봉 에지(128)에 인접하는 후퇴부 간의 높이 차이 및/또는 밀봉 립(127)의 저장 깊이는 최대 약 0.4 mm, 바람직하게는 최대 약 0.3 mm, 예를 들어 최대 약 0.25 mm이다.
22. 이동가능한 구성요소(106) -이는 이동가능한 구성요소(106)의 길이방향 축선(110)을 따라 변위가능하게, 및/또는 길이방향 축선(110)을 따라 회전가능하게 밀봉 요소(100)를 통해 안내되거나 안내가능함- 의 구역에서 제 1 매질로 채워지는 제 1 매질 공간(104) 및 제 2 매질로 채워지는 제 2 매질 공간(104) 사이에 시일을 제공하는, 특히 실시예 1 내지 21 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서,
밀봉 요소(100)는 주 몸체(132)를 포함하고, 이는 이동가능한 구성요소(106)에 접하거나 접할 수 있는 2 개의 동적 밀봉부(116)를 가지며,
각각의 동적 밀봉부(116)는 밀봉 립(127)을 갖고,
각각의 밀봉 립(127)은 1 개, 2 개 또는 그 이상의 밀봉 에지(128)를 포함하며,
주 몸체(132)는 사출-성형가능한 부분적으로 플루오르화된 또는 완전히 플루오르화된 열가소성 재료로 형성된다.
23. 실시예 1 내지 22 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 밀봉 요소(100)의 주 몸체(132)는 터닝 및/또는 기계가공에 의해 그 최종 외측 형상의 적어도 일부분 또는 그 최종 외측 형상의 일부분만 또는 그 전체 최종 외측 형상을 얻었다.
24. 실시예 1 내지 23 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 밀봉 요소(100)의 장착된 상태에서 이동가능한 구성요소(106)를 향하는 주 몸체(132)의 내면 또는 밑면(142)은 형상화 단계 후 마무리 작업을 거친다.
25. 실시예 1 내지 24 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 열가소성 재료의, 그 질량 및/또는 그 부피에 대한, 플루오로폴리머 함량은 적어도 약 85 %, 바람직하게는 적어도 약 90 %, 예를 들어 약 94 %이다.
26. 실시예 1 내지 25 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 열가소성 재료의, 그 질량 및/또는 그 부피에 대한, 플루오로폴리머 함량은 최대 약 99 %, 바람직하게는 최대 약 96 %, 예를 들어 약 94 %이다.
27. 실시예 1 내지 26 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 열가소성 재료의, 그 질량 및/또는 그 부피에 대한, 탄소 섬유 함량은 적어도 약 0.5 %, 바람직하게는 적어도 약 2 %, 예를 들어 약 4 %이다.
28. 실시예 1 내지 27 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 열가소성 재료의, 그 질량 및/또는 그 부피에 대한, 탄소 섬유 함량은 최대 약 10 %, 바람직하게는 최대 약 6 %, 예를 들어 약 4 %이다.
29. 실시예 1 내지 28 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 열가소성 재료의, 그 질량 및/또는 그 부피에 대한, 흑연 함량은 적어도 약 0.5 %, 바람직하게는 적어도 약 1.5 %, 예를 들어 약 2 %이다.
30. 실시예 1 내지 29 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)에서, 열가소성 재료의, 그 질량 및/또는 그 부피에 대한, 흑연 함량은 최대 약 6 %, 바람직하게는 최대 약 4 %, 예를 들어 약 2 %이다.
31. 실시예 1 내지 30 중 어느 하나에 따른 적어도 하나의 밀봉 요소(100)를 포함하는 고압 펌프(102).
32. 내연 기관으로 연료를 주입하기 위한 실시예 31에 따른 고압 펌프(102)의 사용.
33. 특히 연료 펌프 및/또는 피스톤 펌프에서의 로드 시일, 피스톤 시일 및/또는 샤프트 시일로서의, 실시예 1 내지 30 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)의 사용.
34. 밀봉 요소(100), 특히 실시예 1 내지 30 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)를 생성하기 위한, 사출-성형가능한 부분적으로 플루오르화된 또는 완전히 플루오르화된 가소성 재료의 사용.
35. 밀봉 요소(100), 특히 실시예 1 내지 30 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)를 생성하는 방법으로:
부분적으로 플루오르화된 또는 완전히 플루오르화된 열가소성 재료로부터 밀봉 요소(100)의 주 몸체(132)를 생성하는 단계를 포함하고, 주 몸체(132)는 바람직하게는 특히 고압 공정 및/또는 고온 공정에서 그 최종 외측 형상의 적어도 일부분 또는 그 최종 외측 형상의 일부분만을 얻는다.
36. 실시예 35에 따른 방법에서, 고압 공정은 엠보싱 공정, 프레스 성형 공정, 사출 성형 공정 및/또는 압력 다이캐스팅 공정이다.
37. 실시예 35 또는 36에 따른 방법에서, 고온 공정은 핫 엠보싱 공정, 핫 프레스 성형 공정, 사출 성형 공정, 캐스팅 공정, 소결 공정 및/또는 열성형 공정을 포함한다.
38. 실시예 35 내지 37 중 어느 하나에 따른 방법에서, 밀봉 요소(100)의 주 몸체(132)는 고압 공정 및/또는 고온 공정이 수행된 후 부분적으로만 마무리 작업을 거친다.
39. 실시예 35 내지 38 중 어느 하나에 따른 방법에서, 주 몸체(132)는 완전히 또는 부분적으로 기계가공 및/또는 코팅된다.
40. 실시예 35 내지 39 중 어느 하나에 따른 방법에서, 밀봉 요소(100)의 1 이상의 밀봉부들(116, 122), 특히 밀봉 에지(128)들은 주 몸체(132)의 기계적 처리, 특히 기계가공에 의해 생성된다.
41. 실시예 35 내지 40 중 어느 하나에 따른 방법에서, 주 몸체(132)는 사출 성형 단계에서, 동적 밀봉부(116)의 하나 또는 두 밀봉 립(127)의 밀봉 립 각도가 약 3 °이하인 제 1 형상을 얻는다.
42. 실시예 41에 따른 방법에서, 주 몸체(132)는 동적 밀봉부(116)의 하나 또는 두 밀봉 립(127)의 밀봉 립 각도가 약 3 °보다 크게, 예를 들어 적어도 약 5 °로 증가되는 방식으로 후-처리, 특히 열적 및/또는 기계적 후-처리를 거친다.
43. 밀봉 요소(100), 특히 실시예 1 내지 30 중 어느 하나에 따른 밀봉 요소(100)를 생성하는, 특히 실시예 35 내지 42 중 어느 하나에 따른 방법에서,
사출-성형가능한 부분적으로 플루오르화된 또는 완전히 플루오르화된 열가소성 재료로부터 밀봉 요소(100)의 주 몸체(132)를 생성하는 단계를 포함한다.
44. 실시예 35 내지 43 중 어느 하나에 따른 방법에서, 밀봉 요소(100)의 주 몸체(132)는 터닝 및/또는 기계가공에 의해 그 최종 외측 형상의 적어도 일부분 또는 그 최종 외측 형상의 일부분만 또는 그 전체 최종 외측 형상을 얻는다.
45. 실시예 35 내지 44 중 어느 하나에 따른 방법에서, 밀봉 요소(100)의 장착된 상태에서 이동가능한 구성요소(106)를 향하는 주 몸체(132)의 내면 또는 밑면(142)은 형상화 단계 후 마무리 작업을 거친다.
46. 실시예 35 내지 45 중 어느 하나에 따른 방법에서, 1 이상의 밀봉 에지(128) 및/또는 압입부(152) 및/또는 후퇴부(150)가 터닝 및/또는 기계가공에 의해 형성되고, 및/또는 마무리 작업을 거친다.
47. 실시예 46에 따른 방법에서, 터닝 및/또는 기계가공은 축방향 및 반경방향으로 이동가능한 툴을 사용하여 수행되고, 툴은 생성될 상기 주 몸체의 내측 윤곽에 따라서 주 몸체(100)를 따라 축방향 및 반경방향으로 안내된다.
48. 실시예 46 또는 47에 따른 방법에서, 터닝 및/또는 기계가공은 생성될 주 몸체(100)의 내측 윤곽에 상보적인 처리 에지, 특히 처리 블레이드를 포함하는 툴을 사용하여 수행된다.
49. 실시예 48에 따른 방법에서, 툴은 주 몸체(100)에 대해 내부에서 외부로 반경 방향으로, 특히 축방향 이동 없이 처리 단계에서 주 몸체(132)의 원하는 내측 윤곽이 완성되는 방식으로 안내된다.
50. 실시예 35 내지 49 중 어느 하나에 따른 방법에서, 열가소성 재료는 (중량 및/또는 부피에 따라) 약 94 % 플루오로폴리머, 약 4 % 탄소 섬유, 및 약 2 % 흑연으로부터의 화합물 재료로서 생성된다.
51. 실시예 35 내지 50 중 어느 하나에 따른 방법에서, 열가소성 재료는 배합 시설의 가소화 유닛의 연속 구역들에서, 연속적으로 다음 온도들: 80 ± 20 ℃, 340 ± 20 ℃, 360 ± 20 ℃, 365 ± 20 ℃, 350 ± 20 ℃, 340 ± 20 ℃에 이른다.
52. 실시예 35 내지 51 중 어느 하나에 따른 방법에서, 열가소성 재료는 밀봉 요소(100)들을 생성하는 사출 성형 시설의 가소화 유닛의 연속 구역들에서, 연속적으로 다음 온도들: 350 ± 20 ℃, 365 ± 20 ℃, 370 ± 20 ℃, 375 ± 20 ℃, 380 ± 20 ℃에 이른다.

Claims (32)

  1. 이동가능한 구성요소(106)의 구역에서 제 1 매질로 채워지는 제 1 매질 공간(104) 및 제 2 매질로 채워지는 제 2 매질 공간(104) 사이에 시일(seal)을 제공하는 밀봉 요소(sealing element: 100)에 있어서,
    상기 이동가능한 구성요소(106)는 상기 이동가능한 구성요소(106)의 길이방향 축선(longitudinal axis: 110)을 따라 변위가능하게, 및/또는 상기 길이방향 축선(110)을 따라 회전가능하게 상기 밀봉 요소(100)를 통해 안내되거나 안내가능하며,
    상기 밀봉 요소(100)는 주 몸체(main body: 132)를 포함하고, 상기 주 몸체(132)는 상기 이동가능한 구성요소(106)에 접하거나(abut) 접할 수 있는 2 개의 동적 밀봉부(dynamic sealing portion: 116)들을 가지며,
    각각의 동적 밀봉부(116)는 밀봉 립(sealing lip: 127)을 갖고,
    각각의 밀봉 립(127)은 1 개, 2 개 또는 그 이상의 밀봉 에지(sealing edge: 128)를 포함하며,
    상기 주 몸체(132)는 바람직하게는 부분적으로 플루오르화된(partially fluorinated) 또는 완전히 플루오르화된 열가소성 재료로부터 형성되고, 특히 고압 공정 및/또는 고온 공정에서 그 최종 외측 형상의 적어도 일부분 또는 그 최종 외측 형상의 일부분만을 얻은 밀봉 요소.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주 몸체(132)는 사출-성형된 구성요소(injection-moulded component)이고, 및/또는 사출-성형가능한 부분적으로 플루오르화된 또는 완전히 플루오르화된 열가소성 재료로부터 형성되는 밀봉 요소.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    축 방향(axial direction: 112)에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)와 상기 축 방향(112)에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 이 밀봉 에지(128)에 인접하는 후퇴부(recess) 사이의 간격(A)은 적어도 약 0.5 mm, 바람직하게는 적어도 약 0.6 mm인 밀봉 요소.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    축 방향(112)에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)와 상기 축 방향(112)에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 이 밀봉 에지(128)에 인접하는 후퇴부(150) 사이의 간격(A)은 최대 약 1.5 mm, 바람직하게는 최대 약 1.0 mm, 특히 최대 약 0.9 mm, 예를 들어 약 0.8 mm인 밀봉 요소.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    축 방향(112)에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)와 상기 축 방향(112)에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 이 밀봉 에지(128)에 인접하는 후퇴부(150) 사이의 간격(A)은 적어도 약 0.5 mm, 바람직하게는 적어도 약 0.6 mm인 밀봉 요소.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    축 방향(112)에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)와 상기 축 방향(112)에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 이 밀봉 에지(128)에 인접하는 후퇴부(150) 사이의 간격(A)은 최대 약 2.5 mm, 바람직하게는 최대 약 1.0 mm, 특히 최대 약 0.9 mm, 예를 들어 약 0.8 mm인 밀봉 요소.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    밀봉 립(127) 또는 모든 밀봉 립(127)들의 인접한 밀봉 에지(128)들의 2 개의 플랭크(flank) 길이들은 최대 약 15 %, 바람직하게는 최대 약 5 %만큼 서로 상이한 밀봉 요소.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    축 방향(112)에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)의 플랭크 길이는, 예를 들어 적어도 약 0.05 mm, 특히 적어도 약 0.1 mm만큼, 및/또는 최대 약 0.2 mm, 특히 최대 약 0.15 mm만큼 상기 축 방향(112)에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)의 플랭크 길이보다 작은 밀봉 요소.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    축 방향(112)에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)의 플랭크 길이는, 예를 들어 적어도 약 0.05 mm, 특히 적어도 약 0.1 mm만큼, 및/또는 최대 약 0.2 mm, 특히 최대 약 0.15 mm만큼 상기 축 방향(112)에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)의 플랭크 길이보다 작은 밀봉 요소.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    한편으로는 축 방향(112)에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 밀봉 에지(128)에 인접하는 밀봉 에지(128)의 플랭크(148)에 의해, 및 다른 한편으로는 상기 밀봉 요소(100)의 대칭 축(108)에 의해 둘러싸이는 밀봉 에지 각도는 바람직하게는 각각의 밀봉 에지(128)에 대해 적어도 거의 동일한 크기로 이루어지고, 밀봉 립(127) 또는 모든 밀봉 립(127)들의 인접한 밀봉 에지(128)들의 밀봉 에지 각도들은 바람직하게는 최대 약 15 %, 바람직하게는 최대 약 5 %만큼 서로 상이한 밀봉 요소.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동가능한 구성요소(106)의 직경은 바람직하게는 적어도 약 4 mm, 예를 들어 적어도 약 5 mm, 및/또는 최대 약 18 mm, 예를 들어 최대 약 13 mm인 밀봉 요소.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    축 방향(112)에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)의 밀봉 에지 반경 및/또는 상기 축 방향(112)에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)의 밀봉 에지 반경은 적어도 약 0.1 mm, 특히 적어도 약 0.15 mm, 예를 들어 약 0.2 mm인 밀봉 요소.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    축 방향(112)에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)의 밀봉 에지 반경 및/또는 상기 축 방향(112)에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)의 밀봉 에지 반경은 최대 약 0.5 mm, 특히 최대 약 0.25 mm인 밀봉 요소.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    축 방향(112)에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)의 내면에서 가장 좁은 지점에서의 밀봉 립 두께(d)는 적어도 약 0.4 mm, 바람직하게는 적어도 약 0.5 mm, 예를 들어 약 0.6 mm인 밀봉 요소.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    축 방향(112)에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)의 내면에서 가장 좁은 지점에서의 밀봉 립 두께(d)는 최대 약 1.0 mm, 바람직하게는 최대 약 0.7 mm인 밀봉 요소.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    축 방향(112)에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)와 상기 축 방향(112)에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128) 사이에서 가장 좁은 지점에서의 밀봉 립 두께(d)는 적어도 약 0.3 mm, 바람직하게는 적어도 약 0.4 mm, 예를 들어 약 0.5 mm인 밀봉 요소.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    축 방향(112)에서 내측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128)와 상기 축 방향(112)에서 외측 밀봉 에지인 밀봉 에지(128) 사이에서 가장 좁은 지점에서의 밀봉 립 두께(d)는 최대 약 0.9 mm, 바람직하게는 최대 약 0.6 mm인 밀봉 요소.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주 몸체(132)의 완성된 상태에서, 하나 또는 두 밀봉 립(127)들의 밀봉 립 각도는 예를 들어 적어도 약 2 °, 바람직하게는 적어도 약 3 °, 특히 약 5 °인 밀봉 요소.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주 몸체(132)의 완성된 상태에서, 하나 또는 두 밀봉 립(127)들의 밀봉 립 각도는 예를 들어 최대 약 12 °, 바람직하게는 최대 약 10 °, 특히 약 8 °인 밀봉 요소.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    밀봉 에지(128)와 축 방향(112)에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 상기 밀봉 에지(128)에 인접하는 후퇴부 간의 높이 차이 및/또는 상기 밀봉 립(127)의 저장 깊이는 적어도 약 0.1 mm, 바람직하게는 적어도 약 0.15 mm, 예를 들어 적어도 약 0.2 mm인 밀봉 요소.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    밀봉 에지(128)와 축 방향(112)에서 안쪽으로 지향되는 방식으로 상기 밀봉 에지(128)에 인접하는 후퇴부 간의 높이 차이 및/또는 상기 밀봉 립(127)의 저장 깊이는 최대 약 0.4 mm, 바람직하게는 최대 약 0.3 mm, 예를 들어 최대 약 0.25 mm인 밀봉 요소.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 밀봉 요소(100)를 포함하는 고압 펌프(102).
  23. 내연 기관으로 연료를 주입하기 위한 제 22 항에 따른 고압 펌프(102)의 사용.
  24. 특히 연료 펌프 및/또는 피스톤 펌프에서의 로드 시일(rod seal), 피스톤 시일(piston seal) 및/또는 샤프트 시일(shaft seal)로서의, 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 따른 밀봉 요소(100)의 사용.
  25. 밀봉 요소(100), 특히 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 따른 밀봉 요소(100)를 생성하는 방법에 있어서:
    부분적으로 플루오르화된 또는 완전히 플루오르화된 열가소성 재료로부터 상기 밀봉 요소(100)의 주 몸체(132)를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 주 몸체(132)는 바람직하게는 특히 고압 공정 및/또는 고온 공정에서 그 최종 외측 형상의 적어도 일부분 또는 그 최종 외측 형상의 일부분만을 얻는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 고압 공정은 엠보싱(embossing) 공정, 프레스 성형(press moulding) 공정, 사출 성형 공정 및/또는 압력 다이캐스팅(pressure diecasting) 공정인 방법.
  27. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서,
    상기 고온 공정은 핫(hot) 엠보싱 공정, 핫 프레스 성형 공정, 사출 성형 공정, 캐스팅 공정, 소결 공정 및/또는 열성형 공정을 포함하는 방법.
  28. 제 25 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 요소(100)의 주 몸체(132)는 상기 고압 공정 및/또는 상기 고온 공정이 수행된 후 부분적으로만 마무리 작업을 거치는 방법.
  29. 제 25 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주 몸체(132)는 완전히 또는 부분적으로 기계가공(machine) 및/또는 코팅되는 방법.
  30. 제 25 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 요소(100)의 1 이상의 밀봉부들(116, 122), 특히 밀봉 에지(128)들은 상기 주 몸체(132)의 기계적 처리, 특히 기계가공에 의해 생성되는 방법.
  31. 제 25 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주 몸체(132)는 사출 성형 단계에서, 동적 밀봉부(116)의 하나 또는 두 밀봉 립(127)의 밀봉 립 각도가 약 3 °이하인 제 1 형상을 얻는 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 주 몸체(132)는 상기 동적 밀봉부(116)의 하나 또는 두 밀봉 립(127)의 밀봉 립 각도가 약 3 °보다 크게, 예를 들어 적어도 약 5 °로 증가되는 방식으로 후-처리(post-treatment), 특히 열적 및/또는 기계적 후-처리를 거치는 방법.
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