KR20210058827A

KR20210058827A - 기계적 밀봉부 및 기계적 밀봉부를 갖는 로터리 유니언

Info

Publication number: KR20210058827A
Application number: KR1020217006662A
Authority: KR
Inventors: 귄터 슈벤크
Original assignee: 크리스티안 마이어 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2018-09-17
Filing date: 2019-09-09
Publication date: 2021-05-24
Also published as: PT3853505T; JP7438190B2; EP3853505B1; PL3853505T3; US20210388904A1; WO2020058013A1; DE102018215736A1; EP3853505A1; JP2022501550A; US11885418B2

Abstract

본 발명은 환경으로부터 고정 부품 및/또는 회전 부품 내에서 연장되는 적어도 하나의 유체 운반 채널 및/또는 공간을 밀봉하기 위한 기계적 밀봉부에 관한 것으로서,
정합 링에 대해 축방향으로 밀봉 방식으로 지지되고, 자신의 단부 밀봉면 또는 정합면 상의 마모를 보상하기 위해, 이 밀봉면과 함께 축방향으로 탄성적으로 그리고 이동가능하게 정합 링에 지지되는 밀봉 링을 갖고;
상기 기계적 밀봉 링을 축방향으로 이동가능하게 수용함과 함께, 원주 방향의 원주부에 의해 기계적 밀봉 링을 둘러싸는 하우징을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기계적 밀봉부는, 하우징이, 축방향으로 원주부에 인접하고 원주부와 일체로 형성되거나 재료 본딩에 의해 원주부에 연결되는 플랜지를 가지며, 플랜지가 적어도 하나의 방사상 내향 돌출부를 형성하고, 기계적 밀봉 링이 축방향으로 방사상 내향 돌출부에 대향하는 정지면을 가지며, 기계적 밀봉 링은 축방향으로 최대 허용 가능한 이동 중에 돌출부에 부딪치고, 플랜지는, 하우징을 유지하는 2개의 요소 중 하나에 연결될 수 있거나 회전 불가능하게 연결되는 적어도 하나의 방사상 외향 돌출부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

기계적 밀봉부 및 기계적 밀봉부를 갖는 로터리 유니언

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 환경으로부터 고정 부품 및/또는 회전 부품 내에서 연장되는 적어도 하나의 유체 운반 채널 및/또는 공간을 밀봉하기 위한 기계적 밀봉부, 및 이러한 기계적 밀봉부를 갖는 로터리 유니언(rotary union)에 관한 것이다.

DE 33 01 947 A1은 하우징으로 펌프 샤프트를 밀봉하기 위한 일반적인 기계적 밀봉부를 개시하며, 하우징은 기계적 밀봉 링을 축방향으로 이동가능하게 수용하고, 펌프 하우징의 내벽에 인접한 펌프 하우징 내의 오목부 내로 삽입되는 원통형 원주방향 요소로 기계적 밀봉 링을 둘러싼다. 기계적 밀봉부의 하우징은 기계적 밀봉부를 위한 회전 방지 장치 및 하우징의 바깥쪽으로부터 기계적 밀봉부를 가압하는 스프링 요소가 지지되는 베이스를 갖는다. 하우징의 개방측에는 링형 커버가 제공되며, 이 커버는 하우징의 단부면에 배치되어 밀봉된다. 커버는 단차 방식으로 형성되고, 펌프 하우징의 오목부 내에 하우징을 유지하기 위한 정지부를 형성하는 플랜지를 갖는다. 커버는 또한 기계적 밀봉 링의 축방향 이동을 방해하지 않고 하우징 내에 기계적 밀봉 링을 유지한다.

독일 특허 출원 10 2017 218 689.5는 원주 방향으로 기계적 밀봉 링을 둘러싸는 원통형 하우징을 갖는 기계적 밀봉을 개시하고, 원통형 하우징은, 축방향에 있어서 최대 허용 가능한 이동 동안 플랜지에 접하도록 축방향에 있어서 기계적 밀봉 링의 정지면을 향하는 방사상 방향 내측으로 돌출하는 플랜지를 자신의 개방 측면 상에 갖는다. 또한, 자석 형태의 인코더가 제공되며, 이 인코더는 또한 정지면 상에 지지되거나 정지면에 접하고, 하우징의 외부에 연결된 고정 센서와 함께, 기계적 밀봉 링의 축방향 위치가 검출될 수 있는 위치 센서를 형성하여, 기계적 밀봉부의 마모가 결정될 수 있다.

전술한 기계적 밀봉부의 단점은 기계적 밀봉부 하우징이 고정 부품 내에서 비틀릴 수 있다는 것이며, 고정 부품은 외부 원주에 걸쳐 타이트하게 감싸며 하우징을 수용한다. 위치 센서가 제공되면, 이는 하우징으로부터의 고정 센서의 전단을 초래할 수 있다.

본 발명은 기계적 밀봉부 하우징의 의도하지 않은 회전이 방지되는, 특히 위치 센서를 갖는 기계적 밀봉부를 특정하는 목적에 기초한다. 본 발명에 따른 해결책은 특히 용이하게 통합될 수 있는 콤팩트하고 비용 효율적인 설계를 특징으로 한다.

본 발명에 따른 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 기계적 밀봉부에 의해 해결된다. 종속항들에서, 본 발명에 따른 기계적 밀봉부를 갖는 로터리 유니언 뿐만 아니라 본 발명의 특히 유리하고 실용적인 설계들이 특정된다.

환경으로부터 고정 부품 및/또는 회전 부품에서 연장되는 적어도 하나의 유체 운반 채널 및/또는 공간을 밀봉하기 위한 본 발명에 따른 기계적 밀봉부는 정합 링에 대해 축방향으로 밀봉 방식으로 지지되는 기계적 밀봉 링을 포함한다. 본 발명의 일 구현예에서, 적어도 하나의 유체 운반 채널은 고정 부품으로부터 회전 부품으로 또는 회전 부품으로부터 고정 부품으로, 따라서 로터리 유니언을 통해 연장된다. 로터리 유니언은 유체를 고정 부품의 각각의 채널 섹션으로부터 회전 부품의 각 채널 섹션으로, 즉 회전축을 중심으로 회전하거나 또는 그 반대로 전달하는 역할을 한다. 그러나, 본 발명은 또한 기계적 밀봉에 의한 밀봉이 사용되는 임의의 요소에서 로터리 유니언과는 독립적으로 적용될 수 있다. 이와 관련하여, 유체 운반 채널은 기계적 밀봉부에 의해 환경에 대해 밀봉되는 고정 부품 및/또는 회전 부품 내의 임의의 공간이다. 환경은 요소 및/또는 다른 요소 내의 다른 공간, 또는 하우징 부분들에 의해 더 이상 둘러싸이지 않는 환경일 수 있다. 환경은 가압되지 않거나 가압될 수 있다. 유체는 채널 및/또는 챔버 내에서 유동할 수 있거나 고정될 수 있다. 액체 펌프 또는 가스 펌프, 압축기 및 다른 작업 기계와 같은 펌프 내의 적어도 하나의 유체 운반 채널 및/또는 룸의 밀봉은 단지 예로서 제공된다.

기계적 밀봉 링이 축방향, 즉 회전 부품의 회전축 방향으로 정합 링에 대해 지지되므로, 기계적 밀봉 링은 마모된다. 예를 들어, 기계적 밀봉 링은 탄소로 제조되거나 탄소를 함유한다. 기계적 밀봉 링을 축방향으로 짧게 하는 마모가 예컨대 로터리 유니언에서 누출을 일으키는 것을 방지하기 위해, 기계적 밀봉 링은 축방향으로 이동 가능하고 마모를 보상하기 위해 그 전방 밀봉면이 정합 링에 대해 탄성적으로 지지된다. 따라서, 정합 링의 방향으로 기계적 밀봉 링의 축방향 변위를 증가시킴으로써 점진적인 마모가 보상된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 정합 링은 또한 기계적 밀봉 링의 밀봉면과 접촉하는 정합 면의 영역에서 마멸 또는 마모될 수 있어서, 이를 보상하기 위해 기계적 밀봉 링은 그 탄성 프리텐션에 의해 축방향으로 변위된다.

이미 발생한 기계적 밀봉 링의 마모 또는 축방향 이동의 정도를 평가할 수 있도록, 본 발명의 유리한 구현예에 따라 축방향에 있어서 기계적 밀봉 링의 위치를 검출하기 위한 위치 센서가 제공된다.

본 발명에 따른 기계적 밀봉부는, 기계적 밀봉 링을 수용하고 기계적 밀봉 링이 축방향으로 이동가능한 하우징을 갖는다. 하우징은 원주 방향으로 기계적 밀봉 링을 둘러싸는 원주부를 갖는다. 이 원주부는, 예를 들어, 기계적 밀봉부가 채널 및/또는 공간을 밀봉하는 기계의 고정부에 의해 둘러싸일 수 있다.

본 발명에 따르면, 하우징은, 축방향으로 원주부에 연결되고 원주부와 일체로 설계되거나 재료 본딩으로 원주부에 연결되는 플랜지를 갖는다. 플랜지는 적어도 하나의 방사상 내향 돌출부를 형성하고, 기계적 밀봉 링은 축방향으로 방사상 내측으로 지향된 돌출부에 대향하는 정지면을 가지며, 이 정지면을 이용하여 기계적 밀봉 링이 축방향으로의 최대 허용 가능한 이동 중에 돌출부에 접하며, 플랜지는 또한 적어도 하나의 방사상 외향 돌출부를 형성하며, 이 돌출부를 이용하여 플랜지를 하우징을 수용하는 2개의 요소 중 하나에 연결할 수 있거나 회전 불가능하게 연결한다.

따라서, 본 발명에 따르면, 플랜지는 기계적 밀봉 링이 하우징으로부터 미끄러지는 것을 방지하는 역할을 할 뿐만 아니라, 하우징이 하우징을 둘러싸는 요소 내에서 회전하는 것을 방지하는 역할을 한다. 위치 센서가 또한 제공된다면, 플랜지는 기계적 밀봉 링에 연결된 위치 센서의 인코더와 함께 작동하는 고정 센서를 연결하는 역할을 할 수 있다. 특히, 플랜지만이 직접 고정 센서를 운반하거나, 플랜지에 의해 운반되는 요소, 예를 들어 브래킷을 개재하여 고정 센서를 운반한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 플랜지는 환형으로, 특히 편평한 방식으로 형성되고, 원주 부분을 넘어 방사상 내향 및 방사상 외향으로 돌출한다. 이는 원주 부분이 방사상 내측 가장자리 및 방사상 외측 가장자리로부터 거리를 두고 플랜지에 인접한다는 것을 의미한다.

바람직하게는, 기계적 밀봉 링은 예를 들어 언더컷에 의해 비틀릴 수 없도록 하우징 내에 유지된다. 예를 들어, 축방향 홈이 기계적 밀봉 링 및/또는 하우징에 제공될 수 있고, 다른 부품 - 하우징 또는 기계적 밀봉 링 - 의 대응하는 대응 돌출부가 상기 축방향 홈 내에 확실하게 맞물린다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 2개의 부품 - 고정 부품 또는 회전 부품 - 중 하나 상의 플랜지의 회전 방지 장치는 확실하게, 즉 적어도 하나의 언더컷을 형성함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 플랜지는 방사상 오목부들 및/또는 방사상 방향 돌출부들을 가지며, 상기 부들은, 그 원주 방향으로 하나 뒤에 다른 하나가 위치되고 원주에 걸쳐 분포되며, 부품 내의 대응하는 대응 돌출부들 및/또는 오목부들과 중첩되거나 맞물린다.

본 발명의 유리한 구현예에 따르면, 플랜지는, 원주에 걸쳐 분포된 방식으로 배열되고 플랜지를 부품에 회전 불가능하게 연결하기 위해 원주 방향으로 하나 뒤에 다른 하나가 위치되는 관통 구멍들을 갖는다. 예를 들어, 나사 또는 핀이 관통 구멍을 통해 부품 내로 삽입될 수 있거나, 플랜지가 부품 상의 대응하는 핀 또는 다른 돌출부 위로 가압되어 원주 방향으로 포지티브 결합을 달성할 수 있다.

예를 들어, 하우징은 시트 금속으로 제조되고, 플랜지는 특히 원주부에 용접된다. 전체 원주를 따라 용접 이음매가 필요하지 않지만, 용접의 개별 섹션 또는 지점이 제공될 수 있다. 따라서, 플랜지는 예를 들어 펀칭에 의해 편평한 시트 금속 링으로서 제조될 수 있고, 그 후 원통형 또는 컵 형상의 원주부에 연결될 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 플랜지의 비회전 연결을 위한 관통 구멍에 더하여, 추가의 센터링 홀들이, 플랜지에 제공되고, 원주에 걸쳐 분포되며, 차례로 배열된다. 이들은 플랜지가 원주부에 장착될 때 원주부에 대해 플랜지를 센터링하는 데 사용될 수 있다. 또한, 이러한 센터링 홀은 필요하다면 하우징을 수용하는 요소에서 하우징을 센터링하는 데 사용될 수 있다. 물론, 플랜지를 원주부에 장착할 때 요소에 대한 플랜지의 비회전 연결을 위한 관통 구멍을 센터링 홀로서 사용하는 것도 가능하며, 따라서 필요한 경우 추가적인 센터링 구멍이 생략될 수 있다.

본 발명에 따른 구현예에 따르면, 회전 부품을 지지하기 위한 베어링 - 롤러 베어링 또는 플레인 베어링 - 을 수용하는 베어링 하우징이 제공된다. 이어서, 플랜지는 베어링 하우징에 회전 불가능하게 연결될 수 있고, 특히 플랜지는 예를 들어 도시된 방사상 돌출부 및/또는 방사상 오목부에 의해 그리고/또는 원주 주위에 분포된 관통 구멍에 의해 베어링 하우징에 직접 연결될 수 있으며, 이를 통해 나사 또는 핀과 같은 대응하는 장착 요소가 도입된다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 기계적 밀봉 링의 하우징은 유체 운반 채널 및/또는 공간을 형성하는 고정 부품 또는 회전 부품을 형성할 수 있다. 예를 들어, 이러한 경우에, 원주부는 유체의 공급 또는 배출을 위한 연결부, 예를 들어 유체 호스를 위한 연결 나사산을 가질 수 있다.

축방향으로 기계적 밀봉 링의 위치를 검출하기 위한 위치 센서가 도시된 구현예에서, 적어도 하나의 인코더가, 기계적 밀봉 링에 부착되며, 축방향으로 기계적 밀봉 링과 함께 이동한다. 예를 들어, 인코더는 기계적 밀봉 링의 방사상 보어 내로 삽입되고, 바람직하게는 외측에서 방사상 기계적 밀봉 링과 동일 평면일 수 있다. 또한, 원주부의 방사상 외측에 위치된 고정 센서가 제공되고, 이는 축방향으로 인코더의 위치를 검출하고, 고정 센서는 원주부 및/또는 플랜지에 의해 지지된다.

바람직한 구현예에 따르면, 인코더와 고정 센서 사이의 신호 전송을 개선하기 위해, 원주부는 고정 센서가 대면하는 주변 영역에서 돌파구를 갖는다.

특히 바람직한 구현예에 따르면, 플랜지는 축 방향 및 원주 방향으로 또는 경사 외측 또는 접선 방향으로 연장하는 브래킷을 가지며, 브래킷은 원주부로부터 거리를 두고 위치되고 고정 센서를 지지한다. 예를 들어, 브래킷은 플랜지에 용접된 시트 금속 스트립, 특히 편평한 시트 금속 스트립으로서 설계된다. 고정 센서는 예를 들어 시트 금속 스트립에 접착될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 브래킷은 원주부를 향하는 표면 상에서 고정 센서를 운반한다.

특히, 플랜지는 예를 들어 접선 방향, 원주 방향 또는 대각선 방향 외측으로 연장되는, 플랜지를 관통하는 종방향 홈을 갖는다. 종방향 홈은 바람직하게는 직선형이다. 이 종방향 홈은 고정 센서의 적어도 하나의 연결 케이블을 수용할 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 연결 케이블은 고정 센서의 측면으로부터 플랜지를 통해 고정 센서로부터 멀어지는 쪽을 향하는 플랜지의 측면으로, 그리고 거기에서 예를 들어 하우징을 수용하는 요소의 외부로, 예를 들어 이 요소 내의 누출 채널을 통해 안내될 수 있다.

센서는 적어도 하나의 자석을 포함하거나 이에 의해 형성될 수 있고, 고정 센서는 축 방향으로 적어도 하나의 자석의 위치를 검출하는 홀 센서로서 형성될 수 있다.

바람직하게는, 하우징은 밀봉면으로부터 멀어지는 방향을 향하는 기계적 밀봉 링의 단부면에 대향하는 하우징 베이스를 갖고, 기계적 밀봉 링은 단부면과 하우징 베이스 사이에서 스프링 요소, 특히 주름형 스프링에 의해 하우징 베이스 상에 탄성적으로 지지된다.

기계적 밀봉 링은 특히 중공 원통형 탄소 링을 포함하거나, 밀봉면을 형성하는 단부면을 갖고 특히 하우징 베이스를 향하는 단부면을 갖는 이러한 링으로 형성된다.

특히, 기계적 밀봉 링은 고정되고, 정합 링은 기계적 밀봉 링에 대해 주위로 연장된다.

본 발명의 특징에 따르면, 본 명세서에 제시된 다른 특징들과 독립적으로 구현될 수 있고, 특히 돌출부를 형성하고 회전 방지 장치를 가능하게 하는 하우징 상의 플랜지가 없는 기계적 밀봉부의 경우에, 속도 센서는 정합 링과 연관되고, 정합 링은 정합 링의 속도를 검출하기 위해 정합 링 내의 인코더와 협력한다. 속도 센서는, 예를 들어, 기계적 밀봉부의 하우징 옆에 축방향으로 위치될 수 있고 거기서 고정 부품에 부착될 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 하우징이 재료 본딩 또는 일체형 방식으로 원주부에 연결된 플랜지를 갖도록 설계되고, 이 플랜지는 또한 속도 센서를 운반하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 플랜지는 위치 센서의 고정 센서를 자신의 제1 축방향 측에 수용하거나 지지할 수 있고, 속도 센서를 다른 축방향 측에 수용하거나 지지할 수 있다. 센서는 각각 바람직하게는 도시된 유형의 브래킷 상에, 예를 들어 플랜지 내로 삽입되는 용접된 시트 금속 스트립 상에 위치될 수 있다. 브래킷들은 특히 플랜지 내의 상이한 개구 내로 삽입될 때 플랜지의 원주 방향으로 서로 오프셋되어 제공될 수 있다. 그러나, 플랜지 내의 개구를 통해 브래킷을 삽입하고, 이 브래킷이 플랜지의 일 축방향 측에서 마모 검출을 위한 위치 센서의 고정 센서를 운반하고 다른 축방향 측에서 속도 검출을 위한 속도 센서를 운반하는 방식으로 브래킷을 플랜지에 고정하는 것이 또한 가능하다.

속도 센서를 위한 인코더는, 예를 들어, 적어도 하나의 평탄화된 부분 또는 노치(notch) 또는 다른 마킹(marking)에 의해 외부 원주 상에 또는 또한 정합 링의 일 단부면 상에 설계될 수 있다. 바람직한 설계에 따르면, 인코더는 적어도 하나의 자석에 의해 형성되고, 속도 센서는 홀 센서로서 설계된다.

고정 부품 및 회전 부품, 및 고정 부품과 회전 부품 내에서 연장되는 본 발명에 따른 기계적 밀봉부로 밀봉된 채널을 갖는 본 발명에 따르는 로터리 유니언의 경우, 플랜지는 고정 부품에 회전 불가능하게 또는 회전 부품에 회전 가능하지 않게 연결된다. 예를 들어, 플랜지는 고정 부품에 회전 불가능하게 연결되고, 고정 부품은 특히 하우징에 인접한 하우징의 원주부를 둘러싸는 내벽을 가지며, 적어도 원주 방향으로 제한되고 고정 센서를 수용하도록 배열되고 치수설정되는 홈이 제공된다.

예를 들어, 고정 부품은 또한 요소로부터 기계적 밀봉부를 통과하는 유체를 배출하는 특히 보어 형태의 전술한 누출 채널을 구비할 수 있고, 고정 센서의 적어도 하나의 연결 케이블은 특히 고정 센서로부터 시작하는 종방향 홈을 통해 안내된 후에 누출 채널을 통해 안내될 수 있다.

본 발명은 기계적 밀봉부를 갖는 로터리 유니언에 제한되지 않는다. 오히려, 채널 또는 챔버를 밀봉하기 위해 본 발명에 따른 기계적 밀봉부를 갖는 다른 부품 또는 기계가 설계될 수 있다. 예를 들어, 이러한 기계적 밀봉부를 갖는 펌프를 참조한다.

본 발명은 예시적인 구현예 및 도면들의 도움으로 아래에서 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 기계적 밀봉부의 개략도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 기계적 밀봉부를 갖는 로터리 유니언의 다른 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 기계적 밀봉부의 플랜지의 예시적인 구현예의 평면도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 다른 기계적 밀봉부의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 5는 도 4에 도시된 바와 같은 기계적 밀봉부의 플랜지의 정면 평면도를 도시한다.
도 6은 도 4의 기계적 밀봉부의 하우징을 통한 단면도를 도시한다.
도 7은 추가적인 속도 센서를 갖는 도 2의 단면도와 유사한 단면도를 도시한다.
도 8은 추가적인 속도 센서를 갖는 도 4와 유사한 단면도를 도시한다.

도 1은 원주부(6.1)및 개방 단부에서 축방향으로 상기 하우징의 전방에 연결된 플랜지(6.2)를 갖는 하우징(6)을 포함하는 본 발명에 따라 설계된 기계적 밀봉부를 도시한다. 도시된 바와 같이, 플랜지(6.2)는 예를 들어 원주부(6.1)에 용접된다.

원주부(6.1)는 원통형으로 설계되고 원주 방향으로 기계적 밀봉 링(4)을 둘러싼다. 기계적 밀봉 링(4)은 밀봉부(22)에 의해 하우징(6) 내로 삽입되며, 이 경우에 원주부(6.1)에 대해 밀봉된다.

기계적 밀봉 링(4)은 하우징(6)으로부터 돌출하는 밀봉면(5)을 자신의 단부면 상에 갖는다. 밀봉면(5)으로부터 멀리 향하는 단부면 상에서, 기계적 밀봉 링(4)은 예를 들어 주름형 스프링 형태의 스프링 요소(23)에 의해 압력 탄성을 받는다. 스프링 요소(23)는 하우징(6)의 하우징 베이스(6.3) 상에 지지된다.

기계적 밀봉 링(4)은 스프링 요소(23)에 의해 하우징(6) 바깥쪽으로 가압될 수 있는데, 이는 스프링 요소(23)로부터 멀리 향하는 정지면(8)이 플랜지(6.2)의 방사상 내향 돌출부(7)에 접할 때까지 이루어진다. 이는 기계적 밀봉 링(4)을 축방향으로 단축시키는 밀봉면(5) 상의 마모를 보상한다.

또한, 플랜지(6.2)는 방사상 외향 돌출부(9)를 가지며, 이 돌출부는 한편으로는 하우징(6)을 하우징(6)을 유지하는 부품에 회전 불가능하게 연결하는 역할을 하고, 다른 한편으로는 위치 센서(11)의 고정 센서(13)를 연결하는 역할을 한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 고정 센서(13)는 또한 점선으로 표시된 바와 같이 하우징(6)의 원주부(6.1)에 연결될 수 있다.

고정 센서(13)는 인코더(12)와 상호 작용하며, 이 인코더는 기계적 밀봉 링(4)의 방사상 보어(17) 내에 자석(18)의 형태로 배치된다. 고정 센서(13) 또는 인코더(12)의 영역에서, 개구(24)가 원주부(6.1)에 제공되어, 인코더(12)로부터 고정 센서(13)로 신호 흐름을 방해하지 않는다.

고정 센서(13)는 플랜지(6.2)의 방사상 외향 돌출부(9)에 연결된 브래킷(14)에 의해 지지된다. 특히, 브래킷(14)은 재료 본딩 방식으로 플랜지(6.2)에 연결되거나 플랜지(6.2)와 일체로 설계되며, 고정 센서(13)는 폼 피트 또는 재료 연결로 브래킷(14)에 연결된다.

도 1에 도시되지 않은 정합 링과 함께, 밀봉면(5)을 갖는 기계적 밀봉 링(4)은 물 또는 가스와 같은 유체를 운반하는 채널(1)을 밀봉한다.

도 2는 본 발명에 따른 기계적 밀봉부의 사용의 예를 도시한다. 이는 고정 센서(13)가 브래킷(14)의 방사상 내향 표면에 연결되고, 특히 접착되는 것을 제외하고는 도 1에 도시된 바와 같은 설계에 대부분 대응한다.

도 2에 도시된 로터리 유니언에서, 하우징(6)은 비틀림 방지 방식으로 고정 부품(2)에 삽입된다. 이를 위해, 플랜지(6.2)는 고정 부품(2) 내의 관통 구멍(10)을 통해 나사 결합되거나 핀 고정된다.

하우징(6)은 다시 원주부(6.1)를 포함하고, 원주부는 고정 부품(2)의 내벽(19)에 대해 방사상 방향 내측으로 놓인다. 고정 부품(2)은 또한 고정 센서(13)와 함께 브래킷(14)을 수용하는 오목부(20)를 갖는다. 위치 센서(11)를 형성하기 위해, 고정 센서(13)는, 자석(18)의 형태로 설계되고 개구(24)를 통해 기계적 밀봉 링(4) 내의 방사상 보어(17) 내로 삽입되는 인코더(12)와 대향한다. 기계적 밀봉 링(4)의 밀봉면(5)을 정합 링(25)에 대해 가압하고 하우징 베이스(6.3) 상에 지지되는 스프링 요소(23)가 또한 도시되며, 도 1로부터의 대응하는 참조 번호들은 또한 대응하는 부품들에 대해 사용된다.

정합 링(25)은 회전 부품(3)의 일부이며, 이는 고정 부품(2) 내의 적어도 하나의 베어링(26)에 의해 지지되고 채널(1)을 둘러싼다. 채널(1)은 또한 화살표에 의해 표시된 바와 같이 고정 부품(2)를 통해, 예를 들어 고정 부품(2)의 입구 또는 출구를 통해 연장된다.

누출물이 밀봉면(5)을 통해, 즉 기계적 밀봉 링(4)과 정합 링(25) 사이에서 새어나오면, 점선 화살표로 표시된 바와 같이, 이는 고정 부품(2) 내의 누출 채널(21)을 통해 배출된다. 도시된 예시적인 구현예에서, 이러한 누출 채널(21)은 또한 고정 센서(13)의 적어도 하나의 연결 케이블(16)을 고정 부품(2) 밖으로 안내하는 역할을 한다.

연결 케이블(16)을 플랜지(6.2)를 통해 고정 센서(13)의 측면으로부터 축방향으로 멀어지는 방향으로 향하는 누출 채널(21)의 측면으로 안내하기 위해, 적어도 하나의 개구, 특히 길이 방향 홈이 플랜지(6.2)에 제공될 수 있고, 이를 통해 연결 케이블은 안내된다. 다수의 이러한 종방향 홈(15)이 도 3에 도시되어 있으며, 이는 하우징(6)의 소위 개방 측면, 즉 밀봉면(5)의 측면의 정면 평면도를 도시한다. 다시, 대응하는 참조 번호들은 대응하는 부품들에 대해 사용되며, 이는 도 1 및 도 2의 참조 번호들에 대응한다.

예를 들어, 하우징(6)은 원주부(6.1), 플랜지(6.2), 및 하우징 베이스(6.3)를 포함한다. 플랜지(6.2)는 방사상 내향 돌출부(7) 및 방사상 외향 돌출부(9)를 갖는다. 방사상 외향 돌출부(9)에서, 관통 구멍(10)은 플랜지(6.2)의 비회전 연결을 위해 제공된다.

또한, 도 3은 브래킷(14)이 그것을 고정하기 위해 삽입될 수 있는 개구를 도시한다. 이러한 개구들에 더하여, 접선 방향으로 연장되는 종방향 홈(15)이 고정 센서의 연결 케이블을 위해 본 명세서에 제공된다.

도시된 예시적인 구현예에서, 브래킷(14)을 위한 3개의 개구 및 3개의 종방향 홈(15)이 각각 존재한다. 이는 고정 센서를 위한 적절한 위치의 선택을 가능하게 한다. 복수의 고정 센서가 또한 그에 따라 사용될 수 있다는 것이 이해된다.

도 3에 따라 설계될 때, 플랜지(6.2) 또는 그 방사상 외향 돌출부(9)는 센터링 홀(27)을 가지며, 센터링 홀은 플랜지(6.2)가 재료 본딩에 의해 원주부(1.1)에 연결되기 전 및/또는 그 동안에 원주부(6.1) 상에 플랜지의 중심을 맞추는 역할을 한다. 동시에, 이들 센터링 홀들(27)은 또한 하우징(6)이 수용되는 부품에서 하우징(6)을 센터링하는 데 사용될 수 있다.

도 3에 도시된 예시적인 구현예에서, 하우징(6)은 또한 방사상 내향 돌출부(28)를 가지며, 이 돌출부는 기계적 밀봉 링의 대응하는 오목부와 맞물려 기계적 밀봉 링이 하우징(6)에 대해 원주 방향으로 회전하는 것을 방지한다.

예시적인 구현예에 도시된 바와 같이, 특히 용접에 의해 원주부(6.1)에 재료적으로 본딩되는 플랜지(6.2) 대신에, 플랜지(6.2)는 또한 원주부(6.1) 상에 하우징(6)을 형성함으로써 제조될 수 있다. 예를 들어, 하우징(6)은, 방사상 내향 돌출부(7) 및 방사상 외향 돌출부(9)를 형성하도록 자신의 개방 단부에서 먼저 내향으로 그리고 이어서 외향으로 또는 그 반대로 굴곡될 수 있다.

도 4 내지 도 6에 도시된 구현예에서, 기계적 밀봉부의 하우징(6)은 또한 채널(1)을 에워싸는 고정 부품(2) 또는 고정 부품(2)의 일부를 형성한다. 예를 들어, 원주부(6.1)는 채널(1)을 통과하는 매체를 위한 입구 또는 출구 형태의 연결부(31)를 갖는다. 예를 들어, 유체 호스(또는 매체 호스)를 위한 연결 스레드가 연결부(31)를 위해 제공될 수 있다.

도 4 내지 도 6에 도시된 구현예에서, 특히 방사상 방향으로 정렬된 연결부(31)를 삽입할 수 있도록, 원주부(6.1)는 기계적 밀봉부의 회전축 방향으로 하우징 베이스(6.3)를 넘어 연장된다. 단부면 상에서, 채널(1)은 커버(32)에 의해 폐쇄되고, 이는 완전히 폐쇄되도록 설계될 수 있거나, 선택적으로, 추가적으로 또는 대안적으로 유체를 위한 연결부(31)를 형성한다.

이전의 예시적인 구현예에서와 같이, 스프링 요소(23)는 기계적 밀봉 링(4)의 밀봉면(5)을 정합 링(25)에 대해 가압하기 위해 하우징 베이스(6.3) 상에 지지된다.

정합 링(25)은 베어링(26), 여기서는 롤러 베어링에 의해 베어링 하우징(30)에 장착된 회전 부품(3)과 함께 회전한다. 기계적 밀봉부의 하우징(6)의 플랜지(6.2)는 베어링 하우징(30)에 회전 불가능하게 연결되며, 상기 플랜지는 원주부(6.1)와 일체형으로 형성되거나 재료 본딩에 의해 원주부에 연결된다. 도시된 예시적인 구현예에서, 플랜지(6.2)는 베어링 하우징(30) 내의 대응하는 축방향 홈(33)과 맞물리는 방사상 돌출부(29)를 갖는다. 플랜지(6.2)는 예를 들어 스냅 링으로서 설계될 수 있는 써클립(35)에 의해 축방향으로 고정된다.

도시된 예시적인 구현예에서, 넛트(34)는 회전 부품(3) 상에 나사 결합된다. 그러나, 이것은 필수적인 것은 아니다.

이는 상세히 도시되지 않았지만, 하우징(6)은 도 1 내지 도 3에 따른 설계에 도시된 바와 같이 바람직한 구현예에 따른 위치 센서의 고정 센서를 운반한다. 따라서, 플랜지(6.2)는 도 3의 예시에 따라 설계될 수 있으며, 특히 방사상 돌출부(29)가 추가로 제공되고, 필요하다면 관통 구멍(10)이 생략된다.

도 7에 따라 설계될 때, 플랜지(6.2)는 추가 브래킷(14)에 의해 고정 센서(13)로부터 멀리 향하는 측면 상에서 속도 센서(36)를 운반하고, 속도 센서(36)는, 정합 링(25) 내의 인코더(37)와 협력하여 정합 링 및 그에 따른 회전 부품(3)의 속도를 검출한다. 속도 센서(36)용 브래킷(14)은 예를 들어 고정 센서(13)용 브래킷(14)과 동일한 방식으로 플랜지(6.2) 상에 장착될 수 있다. 대안적으로, 고정 센서(13) 및 속도 센서(36)를 위한 2개의 브래킷(14)이 예를 들어 플랜지(6.2)를 통해 가압되는 시트 금속 요소로서 일체로 설계되는 것이 또한 가능하다.

도 8은 도 4 내지 도 6의 구현예와 유사한 다른 예시적인 구현예를 도시하며, 또한 속도 센서(36)를 추가로 구비하며, 이 속도 센서는 정합 링(25) 또는 회전 부품(3)의 속도를 검출하기 위해 정합 링(25)의 인코더(37)와 상호작용한다.

참조 번호의 목록
1 채널
2 고정 부품
3 회전 부품
4 기계적 밀봉 링
5 밀봉면
6 하우징
6.1 원주부
6.2 플랜지
6.3 하우징 베이스
7 방사상 내향 돌출부
8 정지면
9 방사상 외향 돌출부
10 관통 구멍
11 위치 센서
12 인코더
13 고정 센서
14 브래킷
15 종방향 홈
16 연결 케이블
17 방사상 보어
18 자석
19 내벽
20 오목부
21 누출 채널
22 밀봉부
23 스프링 요소
24 개구
25 정합 링
26 베어링
27 센터링 홀
28 돌출부
29 방사상 돌출부
30 베어링 하우징
31 연결부
32 커버
33 축방향 홈
34 넛트(Nut)
35 써클립
36 속도 센서
37 인코더

Claims

환경으로부터 고정 부품(2) 및/또는 회전 부품(3)에서 연장하는 적어도 하나의 유체 운반 채널(1) 및/또는 공간을 밀봉하기 위한 기계적 밀봉부로서,
기계적 밀봉 링(4)을 갖고, 상기 기계적 밀봉 링은, 정합 링(25)에 대해 축방향으로 밀봉 방식으로 지지되고, 그 단부 밀봉면(5) 또는 정합면 상의 마모를 보상하기 위해, 상기 정합 링(25)에 대해 상기 밀봉면(5)와 함께 축방향으로 탄성적으로 그리고 이동가능하게 지지되고,
축방향으로 상기 기계적 밀봉 링(4)을 이동가능하게 수용하고 원주 방향으로 원주부(6.1)를 갖는 기계적 밀봉 링(4)을 둘러싸는 하우징(6)을 갖되,
상기 하우징(6)은 축방향으로 상기 원주부(6.1)에 인접한 플랜지(6.2)를 갖고, 이 플랜지(6.2)는 원주부(6.1)와 일체로 설계되거나 재료 본딩 방식으로 상기 원주부(6.1)에 연결되고, 상기 플랜지(6.2)가 적어도 하나의 방사상 내향 돌출부(7)를 형성하고, 상기 기계적 밀봉 링(4)은, 축방향으로 방사상 내향 돌출부(7)에 대향되고 축방향으로의 최대 허용 이동 중에 상기 기계적 밀봉 링(4)이 돌출부(7)에 부딪히는 정지면(8)을 포함하고,
상기 플랜지(6.2)는, 상기 하우징(6)을 수용하는 2개의 요소(2, 3) 중 하나에 연결될 수 있거나 회전 가능하지 않게 연결되는 적어도 하나의 방사상 외향 돌출부(9)를 형성하는 것을 특징으로 하는 기계적 밀봉부.
제1항에 있어서, 상기 플랜지(6.2)는 환형이고, 특히 편평하며, 상기 원주부(6.1)를 넘어 방사상 외향뿐만 아니라 방사상 내향으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 기계적 밀봉부.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기계적 밀봉 링(4)은 언더컷에 의해 상기 하우징(6) 내에 회전 불가능하게 유지되는 것을 특징으로 하는 기계적 밀봉부.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플랜지(6.2)는 상기 요소(2, 3)에 상기 플랜지(6.2)를 회전 불가능하게 연결하기 위한 방사상 오목부 및/또는 방사상 돌출부(29)를 가지며, 상기 방사상 오목부 및 또는 돌출부는 원주에 걸쳐 분포되게 배치되고 원주 방향으로 앞뒤로 배치되는 것을 특징으로 하는 기계적 밀봉부.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플랜지(6.2)는 원주에 걸쳐 분포된 관통 구멍(10)을 가지며, 상기 관통 구멍은 상기 요소(2, 3)에 대해 상기 플랜지(6.2)를 회전 가능하지 않게 연결하기 위해 원주 방향으로 앞뒤로 배치되는 것을 특징으로 하는 기계적 밀봉부.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(6)은 시트 금속으로 제조되고, 상기 플랜지(6.2)는 특히 상기 원주부(6.1)에 용접되는 것을 특징으로 하는 기계적 밀봉부.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플랜지(6.2)는 상기 회전 부품(3)을 지지하기 위해 베어링(26), 특히 롤러 베어링을 수용하는 베어링 하우징(30)에 회전 불가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 기계적 밀봉부.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기계적 밀봉부는 축방향에 있어서 상기 기계적 밀봉 링(4)의 위치를 검출하기 위한 위치 센서(11)를 갖고, 상기 위치 센서는 상기 기계적 밀봉 링(4)에 고정되고 축방향으로 상기 기계적 밀봉 링(4)과 함께 이동하는 인코더(12)와, 상기 원주부(6.1)의 방사상 외측에 위치되고 축방향으로 상기 인코더(12)의 위치를 검출하는 고정 센서(13)를 가지며, 상기 센서(13)는 상기 원주부(6.1) 및/또는 상기 플랜지(6.2)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 기계적 밀봉부.
제8항에 있어서, 상기 플랜지(6.2)는 축방향 및 원주 방향, 접선 방향 또는 비스듬히 외부로 연장하는 브래킷(14)을 가지며, 상기 브래킷(14)은 특히 상기 플랜지(6.2)에 용접된 시트 금속 스트립으로서 설계되며, 상기 브래킷(14)은, 상기 원주부(6.1)로부터 거리를 두고 위치되고, 특히 상기 원주부(6.1)를 향하는 자신의 표면 상에서 상기 고정 센서(13)를 운반하는 것을 특징으로 하는 기계적 밀봉부.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 플랜지(6.2)는 자신을 관통하는 적어도 하나의 종방향 홈(15)을 갖고, 상기 홈은 특히 접선 방향으로, 비스듬히 외부로 또는 원주 방향으로 연장되고 상기 고정 센서(13)의 적어도 하나의 연결 케이블(16)을 수용하는 것을 특징으로 하는 기계적 밀봉부.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인코더(12)는 상기 기계적 밀봉 링(4)의 방사상 보어(17) 내로 삽입되고, 특히 방사상 외측에서 상기 기계적 밀봉 링(4)과 동일 평면에 있는 것을 특징으로 하는 기계식 밀봉 장치.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인코더(12)는 적어도 하나의 자석(18)을 포함하거나 상기 자석에 의해 형성되고, 상기 고정 센서(13)는 축방향으로 상기 자석(18)의 위치를 검출하는 홀 센서로서 설계되는 것을 특징으로 하는 기계적 밀봉부.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(6)은 상기 밀봉면(5)으로부터 멀리 향하는 상기 기계적 밀봉 링(4)의 단부면에 대향하는 하우징 베이스(6.3)를 가지며, 상기 기계적 밀봉 링(4)은 상기 단부면과 상기 하우징 베이스 6.3) 사이에서 스프링 요소(23)에 의해, 특히 주름형 스프링에 의해 상기 하우징 베이스(6.3) 상에 탄성적으로 지지되는 것을 특징으로 하는 기계적 밀봉부.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플랜지(6.2)는, 회전 부품(3), 특히 상기 정합 링(25) 내의 인코더(37)와 협동하는 속도 센서(36)를 운반하는 것을 특징으로 하는 기계적 밀봉부.
고정 부품(2) 및 회전 부품(3), 및 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 기계적 밀봉부로 밀봉되고 상기 고정 부품(2) 및 상기 회전 부품(3) 내에서 연장되는 채널(1)을 갖는 로터리 유니언으로서, 상기 플랜지(6.2)는 상기 고정 부품(2) 또는 상기 회전 부품(3)에 회전 불가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 로터리 유니언.
제15항에 있어서, 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 기계적 밀봉 링(4)을 구비하고, 상기 플랜지(6.2)가 상기 고정 부품(2)에 회전불가능하게 연결되며, 상기 고정 부품(2)은 특히 베어링 방식으로 상기 하우징(6)의 원주부(6.1)를 둘러싸는 내벽(19)을 가지며, 상기 고정 센서(13)를 수용하도록 배치되고 치수가 정해지는 오목부(20)가 적어도 원주 방향으로 제공되는 것을 특징으로 하는 로터리 유니언.
제16항에 있어서, 상기 고정 부품(2)에 적어도 하나의 누출 채널(21)이 보어의 형태로 제공되고, 상기 누출 채널(21)은 상기 기계적 밀봉 링(4)을 통과하는 유체를 상기 고정 부품(2)으로부터 배출하고, 상기 고정 센서(13)의 적어도 하나의 연결 케이블(14)은 상기 누출 채널(21)을 통해 안내되며, 특히 상기 고정 센서(13)로부터 시작되는 상기 연결 케이블(14)은 종방향 홈(15)을 통해 사전에 안내되는 것을 특징으로 하는 로터리 유니언.