KR20190012223A - 그루브 링 시일 및 그루브 링 시일의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 열가소성 플라스틱으로 제조되는 환형 메인 시일 바디(11; main seal body)를 포함하는 그루브 링 시일(10; groove ring seal)로서, 상기 메인 시일 바디는 밀봉부(12, 13)를 이용하여 U자 형상의 단면 윤곽을 나타내며, 상기 밀봉부는, 밀봉부(12, 13)들 사이에서 연장되는 메인 시일 바디(11)의 연결부(14)와 함께, 그루브(15; groove)를 형성하고, 상기 그루브 링 시일은 또한 밀봉부(12, 13)를 위한 적어도 하나의 지지 요소를 가지며, 각각의 지지 요소(18)는 메인 시일 바디(11)의 일체형 구성요소로서 구성된다.

Description

그루브 링 시일 및 그루브 링 시일의 제조 방법
본 발명은 그루브 링 시일(groove ring seal) 및 이 그루브 링 시일의 제조 방법에 관한 것이다.
DE 198 15 442 A1로부터, 샤프트 시일 혹은 로드 시일(rod seal)로서의 환형 메인 시일 바디(main seal body) 및 지지 요소를 갖춘 그루브 링 시일이 공지되어 있다. 반경방향 단면에 있어서, 상기 메인 시일 바디는 U자 형상의 단면을 가지며, 이때 밀봉부들은 서로에 대해 동심으로 연장되고, 상기 밀봉부는 밀봉부들 사이에서 연장되는 연결부와 함께 그루브(groove)를 형성한다. DE 198 15 442 A1에 따르면, 상기 밀봉부가 예부하를 받도록 하는 상기 지지 요소는 환형 스프링으로서 형성된다.
DE 10 2009 016 552 A1로부터, 플루오르 함유 폴리머 재료로 된, 즉 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)으로 된 환형 밀봉 요소가 공지되어 있다. PTFE는, 공격적인 매체(aggressive media)에 대해 화학적으로 내성을 갖는 밀봉 재료이다. 특히 그루브 링 시일의 환형 메인 시일 바디가 이러한 PTFE 재료로 제조되는 경우, 그루브 링 시일의 환형 메인 시일 바디는 종래 기술에 따라 금속 스프링 요소로서 형성되는 지지 요소를 통해 예부하를 받게 되며, 이때 상기 스프링 요소의 스프링 강이 공격적인 매체와의 접촉을 통해 부식된다는 단점이 있다. 이러한 이유로, 실시로부터, 지지 요소로서의 역할을 하는 그루브 링 시일의 특히 금도금된 금속성 스프링 재료를 코팅하여 스프링 재료의 부식을 방지하는 것이 알려져 있다. 그러나, 이는 고가이며 시간 소모적이다.
이로부터 시작하여, 본 발명은 새로운 유형의 그루브 링 시일 및 이러한 그루브 링 시일의 제조 방법을 제공하려는 목적에 기초한다.
이러한 목적은 청구항 1에 따른 그루브 링 시일을 통해 달성된다. 본 발명에 따르면, 각각의 지지 요소는 메인 시일 바디의 일체형 구성요소로서 형성된다.
본 발명에 따른 그루브 링 시일의 경우에 있어서, 메인 시일 바디의 밀봉부가 예부하를 받게 되도록 하는 각각의 지지 요소는 메인 시일 바디의 일체형 구성요소로서 형성된다. 전술한 금속성 스프링 요소는 더 이상 필요가 없다.
유리한 추가적인 개량에 따르면, 각각의 지지 요소는 메인 시일 바디의 열가소성 플라스틱으로 이루어지며, 상기 열가소성 플라스틱은 바람직하게는 플루오르 함유 폴리머 재료, 특히 PTFE 재료이다. 특히 각각의 지지 요소가 메인 시일 바디의 열가소성 플라스틱으로 이루어질 때, 각각의 지지 요소는 공격적인 매체에 대해 내성을 갖는다.
본 발명의 유리한 추가적인 개량에 따르면, 각각의 지지 요소는 곡선형 지지 아치로서 형성되고, 이 곡선형 지지 아치는, 바람직하게는 서로에 대해 동심으로 연장되는 메인 시일 바디의 밀봉부들 사이에서 연장된다. 바람직하게는, 각각의 지지 아치는, 메인 시일 바디의 둘레방향 연장부의 최대 5 도, 바람직하게는 최대 4 도, 특히 바람직하게는 최대 3 도에 해당하는 두께를 갖는다. 이러한 지지 요소를 이용하면, 메인 시일 바디의 밀봉부는 매우 간단하고 유리한 방식으로 적절한 예부하를 겪게 될 수 있다.
이러한 그루브 링 시일을 제조하는 방법은 청구항 12 및 13에 제시되어 있다.
본 발명의 바람직한 추가 개량은 종속항 및 이하의 설명으로부터 얻을 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예는, 이로써 한정하는 것은 아니지만 도면을 참고로 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 제1 그루브 링 시일을 통한 단면도이다.
도 2는 도 1의 그루브 링 시일의 상세도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제2 그루브 링 시일을 통한 단면도이다.
도 4는 도 3의 그루브 링 시일의 상세도이다.
도 5는 본 발명에 따른 제3 그루브 링 시일을 통한 단면도이다.
도 6은 도 5의 그루브 링 시일의 상세도이다.
본 발명은 그루브 링 시일에 관한 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 제1 그루브 링 시일(10)의 세부도를 도시한 것이다. 그루브 링 시일(10)은 환형 메인 시일 바디(11)를 포함하며, 이 환형 메인 시일 바디는 반경방향 단면에서 볼때 U자 형상의 단면 윤곽을 갖는다. 이러한 메인 시일 바디(11)는 밀봉부(12, 13)들을 포함하는데, 이 밀봉부들은 바람직하게는 서로에 대해 동심으로 연장되며, 연결부(14)를 통해 일측에서 서로에 대해 연결된다. 연결부(14)에 대향하게 위치하는 쪽에서, 메인 시일 바디(11)는 개방되게 구성되어, 그루부(15)를 형성한다. 밀봉부들 사이에서 연장되는 메인 시일 바디(11)의 연결부(14)와 함께, 메인 시일 바디(11)의 밀봉부(12, 13)들은 반경방향 단면에서 U자 형상인, 메인 시일 바디(11)의 단면 윤곽을 형성한다.
그루브(15)를 등지고 있는 밀봉부(12, 13)의 외측 밀봉면(16, 17)은 그루브 링 시일(10)의 밀봉면을 형성하며, 이 밀봉면은, 그루브(15)에서 대응하는 압력이 축적될 때, 도시되지 않은 구성요소의 밀봉면에 대항하여 가압되게 되며, 상기 구성요소의 밀봉면에는 그루브 링 시일(10)이 수용된다. 이때, 반경방향 내측 밀봉부(12)의 반경방향 내측 밀봉면(16)은 내측을 향해 반경방향으로 가압되는 반면, 반경방향 외측 밀봉부(13)의 반경방향 외측 밀봉면(17)은 외측을 향해 반경방향으로 가압된다.
그루브 링 시일(10), 즉 그루브 링 시일(10)의 메인 시일 바디의 밀봉부(12, 13)는 지지 요소(18)에 의해 예부하를 받게 되는데, 상기 지지 요소(18)는 메인 시일 바디(11)의 일체형 구성요소로서 형성된다. 메인 시일 바디(11) 및 메인 시일 바디의 일체형 지지 요소(18)는 열가소성 플라스틱, 바람직하게는 플루오르 함유 폴리머 재료, 특히 바람직하게는 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌 재료)로 제조된다.
이러한 그루브 링 시일(10)은, 특히 그루브 링 시일이 공격적인 매체와 접촉하게 되는 경우에 채용될 수 있다. PTFE 재료로 된 그루브 링 시일의 실시예가 바람직하지만, 그루브 링 시일은 대안으로 POM 재료 또는 PA 재료로도 또한 제조될 수 있다. 이때, 메인 시일 바디(11) 및 메인 시일 바디의 일체형 지지 요소(18)는 항상 동일한 열가소성 플라스틱으로 제조된다.
도 1 및 도 2의 예시적인 실시예에 있어서, 지지 요소(18)는 곡선형 지지 아치로서 구성되고, 이 곡선형 지지 아치는 메인 시일 바디(11)의 정해진 둘레방향 위치에서 메인 시일 바디(11)의 밀봉부(12, 13)들 사이에 연장되며, 도 1 및 도 2에 있어서 각각의 지지 아치는 그루브(15)로부터 외부로 볼록하게 만곡된 지지 아치로서 형성되고, 각각의 경우에 대략적으로 반경 방향으로 연장된다.
여기서, 도 1 및 도 2의 예시적인 실시예와 대조적으로, 지지 요소가 그루브(15) 내로 오목하게 만곡된 지지 아치로서 형성되는 것도 또한 가능하다는 것이 언급되며, 상기 지지 아치는 결국 반경 방향으로 연장된다. 이와 관련해서는, 도 5 및 도 6의 예시적인 실시예를 참고하라.
마찬가지로, 한편으로는 그루브(15)로부터 외부로 만곡된 지지 아치 및 다른 한편으로 그루브 내로 오목하게 만곡된 지지 아치가 서로 조합되어 지지 요소(18)로서 채용되는 것이 가능하다.
도 1 및 도 2의 예시적인 실시예에 있어서, 지지 요소(18)는 반경 방향으로 연장되며, 상기 지지 요소는 반경 방향에 대해 경사지게 설정되지 않는다. 이와 대조적으로, 각각의 지지 요소(18)가 반경 방향과 소정 각도를 갖는 것이 가능하며, 즉 반경 방향에 대해 경사지게 설정되는 것이 가능하고, 상기 각도는 최대 45 도, 바람직하게는 최대 30 도, 특히 바람직하게는 최대 20 도에 해당한다. 이와 관련해서는, 도 3 및 도 4의 예시적인 실시예를 참고하라. 이때, 지지 요소(18)는 반경 방향과 5 도 내지 45 도 사이의 각도를 가지며, 바람직하게는 10 도 내지 30 도의 각도, 특히 바람직하게는 10 도 내지 20 도의 각도를 갖는 것이 가능하다.
또한, 한편으로는 반경 방향으로 연장되는 지지 요소(18) 및 다른 한편으로는 반경 방향에 대해 경사지게 설정되는 지지 요소(18)가 서로 조합되는 것도 가능하다.
이미 설명한 바와 같이, 다수의 지지 요소(18)가 바람직하게는 메인 시일 바디(11)의 둘레에 걸쳐 분포하게 되며, 지지 요소(18)의 이러한 분포는 둘레 방향에서 볼 때 등간격일 수도 있고(이와 관련하여, 도 1 및 도 2, 그리고 도 3 및 도 4의 예시적인 실시예를 참고 바람) 또는 등간격이 아닐 수도 있다(이와 관련하여 도 5 및 도 6의 예시적인 실시예를 참고 바람).
각각의 지지 요소(18)는 정해진 두께를 가지며, 상기 두께는 메인 시일 바디(10)의 둘레방향 연장부의 최대 5 도, 매우 바람직하게는 최대 4 도, 특히 바람직하게는 최대 3 도에 해당한다. 이때, 상기 둘레방향 연장부는 반경방향 내측 밀봉부(12)의 둘레방향 연장부 또는 메인 시일 바디(11)의 반경방향 외측 밀봉부(13)의 둘레방향 연장부와 관련된다.
환형 메인 시일 바디(11)의 그루브 링 시일(10)의 기본 바디 및 일체형 지지 요소(18)는 압축 성형에 의해, 소결에 의해, 또는 3D 프린팅에 의해 제조될 수 있다. 적절한 제조 방법의 선택은, 메인 시일 바디(11) 및 메인 시일 바디의 일체형 지지 요소를 구성하는 열가소성 플라스틱에 따라 좌우된다. 구체적으로, PTFE 재료가 이용될 때에는, 제조 방법으로서 바람직하게는 압축 성형 또는 소결이 이용된다.
바람직하게는, 사출 성형 또는 3D 프린팅 이후에, 그루브 링 시일은, 요구되는 품질의 밀봉면을 제공하기 위해, 구체적으로 터닝(turning)에 의해 밀봉부(12, 13)의 밀봉면(16, 17)의 영역에서 재작업을 거치게 된다.
본 발명은 우선 그루브 링 시일(10)을 제안하며, 그루브 링 시일(10)의 메인 시일 바디(11)의 밀봉부(12, 13)에 예부하를 가하는 역할을 하는 지지 요소(18)는 메인 시일 바디(11)의 일체형 구성요소이고, 메인 시일 바디(11)와 동일한 열가소성 재료로 제조된다. 특히 바람직하게는, 구체적으로 압축 성형 또는 소결에 의해 용이하고 안정하게 처리될 수 있는 PTFE 재료가 재료로서 채용된다.
10 : 그루브 링 시일
11 : 메인 시일 바디
12 : 밀봉부
13 : 밀봉부
14 : 연결부
15 : 그루브
16 : 밀봉면
17 : 밀봉면
18 : 지지 요소

Claims (14)

  1. 열가소성 플라스틱으로 된 환형 메인 시일 바디(11; main seal body)를 구비한 그루브 링 시일(10; groove ring seal)로서,
    상기 메인 시일 바디는 밀봉부(12, 13)를 이용하여 U자 형상의 단면 윤곽을 나타내며, 상기 밀봉부는, 밀봉부(12, 13)들 사이에서 연장되는 메인 시일 바디(11)의 연결부(14)와 함께, 그루브(15; groove)를 형성하고, 상기 그루브 링 시일은 밀봉부(12, 13)를 위한 적어도 하나의 지지 요소를 가지며, 각각의 지지 요소(18)는 메인 시일 바디(11)의 일체형 구성요소로서 형성되는 것을 특징으로 하는 그루브 링 시일.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 지지 요소(18)는 메인 시일 바디(11)의 열가소성 플라스틱으로 이루어지는 것인 그루브 링 시일.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열가소성 플라스틱은 플루오르 함유 폴리머 재료, 특히 PTFE 재료이며, 상기 PTFE 재료에는 재료 특성의 개선을 위한 충전재(filler)가 마련되는 것인 그루브 링 시일.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 각각의 지지 요소(18)는 곡선형 지지 아치로서 형성되며, 상기 곡선형 지지 아치는 메인 시일 바디(11)의 밀봉부(12, 13)들 사이에서 연장되는 것인 그루브 링 시일.
  5. 제4항에 있어서, 각각의 지지 요소(18)는 그루브(15)로부터 외측으로 볼록하게 만곡되는 지지 아치로서 형성되는 것인 그루브 링 시일.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 각각의 지지 요소(18)는 그루브(15) 내로 오목하게 만곡되는 지지 아치로서 형성되는 것인 그루브 링 시일.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 각각의 지지 요소(18)는 반경 방향으로 연장되는 것인 그루브 링 시일.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 각각의 지지 요소(18)는 반경 방향에 대해 경사지게 설정되는 것인 그루브 링 시일.
  9. 제8항에 있어서, 각각의 지지 요소(18)는 반경 방향과 최대 45 도의 각도, 바람직하게는 최대 30 도의 각도, 특히 바람직하게는 최대 20 도의 각도를 갖는 것인 그루브 링 시일.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 각각의 지지 요소(18)는 메인 시일 바디(11)의 둘레방향 연장부의 최대 5 도, 바람직하게는 최대 4 도, 특히 바람직하게는 최대 3 도에 해당하는 두께를 갖는 것인 그루브 링 시일.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 메인 시일 바디(11)의 둘레에 걸쳐 다수의 지지 요소(18)가 서로에 대해 간격을 두면서 분포되어 있는 것인 그루브 링 시일.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 따른 그루브 링 시일(10)의 제조 방법으로서, 압축 성형 또는 소결에 의해 그루브 링 시일이 제조되는 것인 그루브 링 시일의 제조 방법.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 따른 그루브 링 시일(10)의 제조 방법으로서, 3D 프린팅에 의해 그루브 링 시일이 제조되는 것인 그루브 링 시일의 제조 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 그루브 링 시일(10)은, 압축 성형 또는 소결 또는 3D 프린팅에 후속하여, 메인 시일 바디(11)의 밀봉부(12, 13)의 밀봉면(16, 17)의 영역에서 특히 터닝(turning)에 의한 재작업을 거치게 되는 것인 그루브 링 시일의 제조 방법.
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