KR20210073750A - 플로팅 실 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 둘 중 적어도 하나가 회전하는 제1 케이싱과 제2 케이싱 간의 틈으로 윤활유의 유출 및 이물질의 유입을 방지하는 플로팅 실 어셈블리에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 플로팅 실 어셈블리는 상기 제1 케이싱과 대향하며, 일측이 상기 제1 케이싱과 상기 제2 케이싱 간의 틈을 향해 돌출된 제1 밀봉링과, 상기 제2 케이싱과 대향하며, 일측이 상기 제1 케이싱과 상기 제2 케이싱 간의 틈을 향해 돌출하여 상기 제1 밀봉링의 일측과 접촉하는 제2 밀봉링, 그리고 상기 제1 케이싱과 상기 제1 밀봉링 사이 및 상기 제2 케이싱과 상기 제2 밀봉링 사이에 각각 마련된 오링(O-ring)을 포함한다.

Description

플로팅 실 어셈블리{FLOATING SEAL ASSEMBLY}
본 발명은 둘 중 하나가 회전하는 한 쌍의 케이싱 사이의 간극으로 윤활유의 유출 및 이물질의 유입을 방지하는 플로팅 실(floating seal) 어셈블리에 관한 것이다.
건설 기계는 크게 토목 공사나 건축 공사에 사용되는 모든 기계를 말한다. 또한, 건설 기계는 주행 장치의 형태에 따라 크게 무한궤도를 사용하는 크롤러 타입(crawler type)과 바퀴를 사용하는 휠 타입(wheel type)으로 구분될 수 있다.
이 중 크롤러 타입의 건설 기계는 무한궤도를 회전시키기 위해 아이들러(idler) 및 감속기와 같은 구동 기구를 사용하고 있으며, 이러한 구동 기구의 원활한 동작을 위해 윤활유가 공급되고 있다. 그리고 구동 기구로부터 윤활유의 누유를 방지하고 구동 기구에 토사나 진흙과 같은 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 플로팅 실이 사용되고 있다.
그런데, 건설 기계는 통상적으로 열악한 작업 환경에서 동작하므로, 건설 기계의 무한궤도는 토사나 진흙, 기타 오염 물질에 빈번하게 노출된다. 따라서 구동 기구의 틈새로 이물질이 지속적으로 유입되면서 플로팅 실 어셈블리의 오링(O-ring)을 가압하게 되고, 오링이(O-ring)이 압력을 받아 밀리면서 압착력이 감소하여 실링(seal ring)면의 면압이 저하되어 누유가 발생되는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 수명을 향상시킨 플로팅 실 어셈블리를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 둘 중 적어도 하나가 회전하는 제1 케이싱과 제2 케이싱 간의 틈으로 윤활유의 유출 및 이물질의 유입을 방지하는 플로팅 실(floating seal) 어셈블리는 상기 제1 케이싱과 대향하며, 일측이 상기 제1 케이싱과 상기 제2 케이싱 간의 틈을 향해 돌출된 제1 밀봉링과, 상기 제2 케이싱과 대향하며, 일측이 상기 제1 케이싱과 상기 제2 케이싱 간의 틈을 향해 돌출하여 상기 제1 밀봉링의 일측과 접촉하는 제2 밀봉링, 그리고 상기 제1 케이싱과 상기 제1 밀봉링 사이 및 상기 제2 케이싱과 상기 제2 밀봉링 사이에 각각 마련된 오링(O-ring)을 포함한다. 상기 제1 밀봉링 및 상기 제2 밀봉링의 내주면과 상기 제1 밀봉링과 상기 제2 밀봉링이 각각 상기 오링과 접하는 면 간의 교각은 상기 제1 밀봉링 및 상기 제2 밀봉링의 내주면과 상기 제1 케이싱 및 상기 제2 케이싱이 각각 상기 오링과 접하는 면 간의 교각에 2도를 더한 각도보다 작거나 같도록 형성된다.
또한, 상기 제1 케이싱과 상기 제2 케이싱 간의 틈에서 멀어질수록 상기 제1 케이싱과 상기 제1 밀봉링 간의 거리 및 상기 제2 케이싱과 상기 제2 밀봉링 간의 거리가 가까워지는 구간을 포함하며, 상기 오링은 상기 구간에 마련될 수 있다.
또한, 상기 제1 케이싱과 상기 제2 케이싱 간의 틈은 간극 유로를 형성하며, 상기 간극 유로는 4회이상 절곡된 래버린스(labyrinth) 형상을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 플로팅 실 어셈블리는 수명이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플로팅 실 어셈블리의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플로팅 실 어셈블리의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플로팅 실 어셈블리의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 플로팅 실 어셈블리(101)를 설명한다.
예를 들어, 플로팅 실 어셈블리(101)는 건설 기계의 무한궤도를 회전시키기 위한 아이들러(idler) 및 감속기와 같은 구동 기구의 원활한 동작을 위해 공급된 윤활유의 누유를 방지하고 구동 기구에 토사나 진흙과 같은 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 사용될 수 있다.
구체적으로, 플로팅 실 어셈블리(101)는 둘 중 적어도 하나가 회전하는 제1 케이싱(210)과 제2 케이싱(220) 간의 틈으로 윤활유의 유출 및 이물질의 유입을 방지할 수 있다. 일례로, 제1 케이싱(210)은 고정되고, 제2 케이싱(220)은 감속기의 구동축과 함께 회전할 수 있다. 그리고 제1 케이싱(210)과 제2 케이싱(220)은 소정의 간극(G)을 두고 배치될 수 있다.
한편, 제1 케이싱(210)은 무한궤도를 회전시키기 위해 사용되는 아이들러(idler)의 서포트이고, 제2 케이싱(220)은 아이들러의 롤러일 수도 있다. 즉, 아이들러는 윤활유의 누유를 방지하기 위해 본 발명의 제1 실시예에 따른 플로팅 실 어셈블리(101)를 사용할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플로팅 실 어셈블리(101)는 건설 기계에 사용되는 다양한 회전 기구에 설치되어 윤활유를 봉입함과 동시에 진흙 등의 침입을 방지할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플로팅 실 어셈블리(101)는 제1 밀봉링(311), 제2 밀봉링(321), 및 한 쌍의 오링(O-ring)(400)을 포함한다.
제1 밀봉링(311)과 제2 밀봉링(321)은 제1 케이싱(210)과 제2 케이싱(220) 사이에 개재되도록 환형으로 형성되며 제1 케이싱(210) 또는 제2 케이싱(220)의 회전을 위해 제1 케이싱(210)과 제2 케이싱(220) 사이에 공급된 윤활유(OL)의 누유를 방지한다. 이하, 본 명세서에서는 제2 케이싱(220)이 회전하는 것으로 가정하고 설명한다. 하지만, 본 발명의 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 케이싱(210)이 회전하거나 제1 케이싱(210)과 제2 케이싱(220)이 모두 회전할 수도 있다.
구체적으로, 제1 밀봉링(311)과 제2 밀봉링(321)은 좌우대칭형의 단면 형상을 가질 수 있다. 일례로, 제1 밀봉링(311)은 "ㄱ"자 또는 "ㄴ"자 형상의 단면 형성될 수 있으며, 제2 밀봉링(321)은 제1 밀봉링(311)의 형상에서 좌우 반전된 단면 형상으로 형성될 수 있다.
제1 밀봉링(311)은 제1 케이싱(210)과 대향하며, 일측이 제1 케이싱(210)과 제2 케이싱(220) 간의 틈을 향해 돌출된다. 즉, 제1 밀봉링(311)의 일측은 회전하는 제2 케이싱(220)의 회전 중심 축선에 교차하며 멀어지는 방향으로 돌출된다. 그리고 제1 밀봉링(311)의 타측은 회전하는 제2 케이싱(220)의 회전 중심 축선과 평행한 방향으로 연장되어 윤활유와 대향하게 된다.
제2 밀봉링(321)은 제2 케이싱(220)과 대향하며, 일측이 제1 케이싱(210)과 제2 케이싱(220) 간의 틈을 향해 돌출하여 제1 밀봉링(311)의 일측과 접촉한다. 즉, 제2 밀봉링(321)의 일측도 회전하는 제2 케이싱(220)의 회전 중심 축선에 교차하며 멀어지는 방향으로 돌출되고, 제2 밀봉링(321)의 타측은 회전하는 제2 케이싱(220)의 회전 중심 축선과 평행한 방향으로 연장되어 윤활유와 대향하게 된다.
또한, 제1 밀봉링(311)의 일측과 제2 밀봉링(321)의 일측이 서로 접촉하는 접촉 부위는 제1 밀봉링(210)와 제2 밀봉링(220) 자체의 탄성력에 의해 상호 압박됨으로써 지속될 수 있다.
오링(O-ring)(400)은 제1 케이싱(210)과 제1 밀봉링(311) 사이 및 제2 케이싱(220)과 제2 밀봉링(321) 사이에 각각 마련된다.
한 쌍의 오링들(400) 사이에서 상호 마주하도록 배치되는 제1 밀봉링(311)의 일측 끝단과 제2 밀봉링(322)의 일측 끝단은 제1 케이싱(210)과 제2 케이싱(220) 간의 틈을 향해 돌출되는 형상으로 배치된다. 또한, 제1 밀봉링(311) 및 제2 밀봉링(321)의 타측은 제1 케이싱(210)과 제2 케이싱(220) 사이에 공급된 윤활유와 대향한다.
즉, 오링(400)은 제1 밀봉링(311)의 일측과 타측 사이에서 제1 밀봉링(311) 및 제1 케이싱(210)과 각각 접촉하여 윤활유의 유출과 이물질(MD)의 유입을 방지하고, 제2 밀봉링(321)의 일측과 타측 사이에서 제2 밀봉링(321) 및 제2 케이싱(220)과 각각 접촉하여 윤활유의 유출과 이물질(MD)의 유입을 방지한다.
특히, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 제1 밀봉링(311) 및 제2 밀봉링(321)의 내주면과 제1 밀봉링(311)과 제2 밀봉링(321)이 각각 오링(400)과 접하는 면 간의 교각(β)은 상기 제1 밀봉링 및 상기 제2 밀봉링의 내주면과 상기 제1 케이싱 및 상기 제2 케이싱이 각각 상기 오링과 접하는 면 간의 교각(α)에 2도를 더한 각도보다 작거나 같게 형성된다.
이와 같이, 제1 밀봉링(311) 및 제2 밀봉링(321)의 내주면과 제1 밀봉링(311)과 제2 밀봉링(321)이 각각 오링(400)과 접하는 면 간의 교각(β)이 제1 밀봉링(311) 및 제2 밀봉링(321)의 내주면과 제1 케이싱(210) 및 제2 케이싱(220)이 각각 오링(400)과 접하는 면 간의 교각(α)에 2도를 더한 각도보다 작거나 같게 형성되면, 제1 케이싱(210)과 제2 케이싱(220) 사이의 간극(G)으로 유입된 토사나 진흙과 같은 이물질(MD)이 오링(400)에 압력을 가하더라도 오링(400)이 쉽게 밀리지 않게 된다.
반대로, 제1 밀봉링(311) 및 제2 밀봉링(321)의 내주면과 제1 밀봉링(311)과 제2 밀봉링(321)이 각각 오링(400)과 접하는 면 간의 교각(β)이 제1 밀봉링(311) 및 제2 밀봉링(321)의 내주면과 제1 케이싱(210) 및 제2 케이싱(220)이 각각 오링(400)과 접하는 면 간의 교각(α)에 2도를 더한 각도보다 커지면, 제1 케이싱(210)과 제2 케이싱(220) 사이의 간극(G)으로 유입된 이물질(MD)이 가하는 압력에 오링(400)이 쉽게 밀려나 오링(400)의 압착력이 감소하여 제1 밀봉링(311) 및 제2 밀봉링(321)의 면압이 저하되어 누유가 쉽게 발생됨을 실험을 통해 확인할 수 있었다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 플로팅 실 어셈블리(101)가 갖는 주목할 만한 특징을 살펴보면, 해당 기술분야에서 통상의 지식의 가진 사람이라면 제1 케이싱(210)과 제2 케이싱(220) 간의 틈(G)에서 멀어질수록 제1 케이싱(210)과 제1 밀봉링(311) 간의 거리 및 제2 케이싱(220)과 제2 밀봉링(321) 간의 거리가 멀어지는 형상으로 형성되면, 제1 케이싱(210)과 제2 케이싱(220) 사이의 간극(G)으로 유입된 이물질(MD)이 오링(400)을 가압할 때 구조적으로 오링(400)이 쉽게 밀릴 것으로 유추할 수 있다.
하지만, 특이하게도 제1 밀봉링(311) 및 제2 밀봉링(321)의 내주면과 제1 밀봉링(311)과 제2 밀봉링(321)이 각각 오링(400)과 접하는 면 간의 교각(β)이 제1 밀봉링(311) 및 제2 밀봉링(321)의 내주면과 제1 케이싱(210) 및 제2 케이싱(220)이 각각 오링(400)과 접하는 면 간의 교각(α)에 2도를 더한 각도보다 작거나 같으면, 토사나 진흙과 같은 이물질이 오링(400)을 가압할 때 오링(400)이 쉽게 밀리지 않음을 각고의 노력을 들인 실험을 통해 확인하였다. 이는 통상적으로 유추할 수 있는 범위에서 벗어난 임계적 특징으로 볼 수 있다.
가장 바람직하게는, 제1 밀봉링(311) 및 제2 밀봉링(321)의 내주면과 제1 밀봉링(311)과 제2 밀봉링(321)이 각각 오링(400)과 접하는 면 간의 교각(β)은 제1 밀봉링(311) 및 제2 밀봉링(321)의 내주면과 제1 케이싱(210) 및 제2 케이싱(220)이 각각 오링(400)과 접하는 면 간의 교각(α)에 1도를 더한 각도보다 작거나 같도록 형성되는 것이다. 예들 들어, α가 10도라면 β는 11도 일 수도 있고 11도 이하 일 수도 있다.
이 경우에는, 제1 밀봉링(311) 및 제2 밀봉링(321)의 내주면과 제1 밀봉링(311)과 제2 밀봉링(321)이 각각 오링(400)과 접하는 면 간의 교각(β)이 제1 밀봉링(311) 및 제2 밀봉링(321)의 내주면과 제1 케이싱(210) 및 제2 케이싱(220)이 각각 오링(400)과 접하는 면 간의 교각(α)보다 작은 경우와 대비하여도 이물질이 가하는 압력에 대해 오링(400)이 밀리지 않고 버티는 정도에 차이가 없음을 실험을 통해 확인하였다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플로팅 실 어셈블리(101)는 제1 케이싱(210)과 제2 케이싱(220) 사이의 간극(G)으로 유입된 토사나 진흙과 같은 이물질(MD)이 오링(400)에 압력을 가하더라도 오링(400)이 쉽게 밀리지 않고 또한 오링(400)이 밀리더라도 오링(400)의 압착력을 상승시켜 실링면의 면압 저하를 방지함으로써 향상된 수명을 가질 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 플로팅 실 어셈블리(102)를 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 플로팅 실 어셈블리(102)에서는, 제1 케이싱(210)과 제2 케이싱(220) 간의 틈(G)에서 멀어질수록 제1 케이싱(210)과 제1 밀봉링(312) 간의 거리 및 제2 케이싱(220)과 제2 밀봉링(322) 간의 거리가 가까워지는 구간을 포함하며, 오링(400)은 상기 구간에 마련될 수 있다.
즉, 제1 케이싱(210)과 오링(400)이 접촉하는 면과 제1 밀봉링(312)이 오링(400)과 접촉하는 면은 쐐기 형상을 형성한다. 또한, 제2 케이싱(220)과 오링(400)이 접촉하는 면과 제2 밀봉링(322)이 오링(400)과 접촉하는 면도 마찬가지로 쐐기 형상을 형성한다.
이와 같이, 제1 케이싱(210)과 오링(400)이 접촉하는 면과 제1 밀봉링(312)이 오링(400)과 접촉하는 면 그리고 제2 케이싱(220)과 오링(400)이 접촉하는 면과 제2 밀봉링(322)이 오링(400)과 접촉하는 면이 쐐기 형상으로 형성됨으로써, 제1 케이싱(210)과 제2 케이싱(220) 사이의 간극(G)으로 유입된 토사나 진흙과 같은 이물질(MD)이 오링(400)에 압력을 가하더라도 오링이 쉽게 밀리지 않게 될 뿐만 아니라 오링이 밀릴수록 압착력이 상승하게 된다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 플로팅 실 어셈블리(102)도 제1 케이싱(210)과 제2 케이싱(220) 사이의 간극(G)으로 유입된 토사나 진흙과 같은 이물질(MD)이 오링(400)에 압력을 가하더라도 오링(400)이 쉽게 밀리지 않고 또한 오링(400)이 밀리더라도 오링(400)의 압착력을 상승시켜 실링면의 면압 저하를 방지함으로써 향상된 수명을 가질 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 플로팅 실 어셈블리(103)를 설명한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 플로팅 실 어셈블리(103)에 따르면, 제1 케이싱(210)과 제2 케이싱(220) 간의 틈은 간극 유로(230)를 형성한다. 그리고 간극 유로(230)는 4회이상 절곡된 래버린스(labyrinth) 형상을 포함할 수 있다.
이에, 외부의 토사나 진흙과 같은 이물질이 오링(400)까지 유입되는 시간을 최대한 지연시킬 수 있게 되므로, 플로팅 실 어셈블리(103)의 수명을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 밀봉링(311)과 제2 밀봉링(321)의 형상은 앞서 설명한 제1 실시예 또는 제2 실시예 중 어느 하나와 동일하게 형성될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 플로팅 실 어셈블리(103)도 제1 케이싱(210)과 제2 케이싱(220) 사이의 간극(G)으로 유입된 토사나 진흙과 같은 이물질(MD)이 오링(400)에 압력을 가하더라도 오링(400)이 쉽게 밀리지 않고 또한 오링(400)이 밀리더라도 오링(400)의 압착력을 상승시켜 실링면의 면압 저하를 방지함으로써 향상된 수명을 가질 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
101, 102, 103: 플로팅 실 어셈블리
210, 213: 제1 케이싱
220, 223: 제2 케이싱
230: 간극 유로
311, 312: 제1 밀봉링
321, 322: 제2 밀봉링
400: 오링

Claims (3)

  1. 둘 중 적어도 하나가 회전하는 제1 케이싱과 제2 케이싱 간의 틈으로 윤활유의 유출 및 이물질의 유입을 방지하는 플로팅 실(floating seal) 어셈블리에 있어서,
    상기 제1 케이싱과 대향하며, 일측이 상기 제1 케이싱과 상기 제2 케이싱 간의 틈을 향해 돌출된 제1 밀봉링;
    상기 제2 케이싱과 대향하며, 일측이 상기 제1 케이싱과 상기 제2 케이싱 간의 틈을 향해 돌출하여 상기 제1 밀봉링의 일측과 접촉하는 제2 밀봉링; 및
    상기 제1 케이싱과 상기 제1 밀봉링 사이 및 상기 제2 케이싱과 상기 제2 밀봉링 사이에 각각 마련된 오링(O-ring)
    을 포함하며,
    상기 제1 밀봉링 및 상기 제2 밀봉링의 내주면과 상기 제1 밀봉링과 상기 제2 밀봉링이 각각 상기 오링과 접하는 면 간의 교각은 상기 제1 밀봉링 및 상기 제2 밀봉링의 내주면과 상기 제1 케이싱 및 상기 제2 케이싱이 각각 상기 오링과 접하는 면 간의 교각에 2도를 더한 각도보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 플로팅 실 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 케이싱과 상기 제2 케이싱 간의 틈에서 멀어질수록 상기 제1 케이싱과 상기 제1 밀봉링 간의 거리 및 상기 제2 케이싱과 상기 제2 밀봉링 간의 거리가 가까워지는 구간을 포함하며,
    상기 오링은 상기 구간에 마련되는 것을 특징으로 하는 플로팅 실 어셈블리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 케이싱과 상기 제2 케이싱 간의 틈은 간극 유로를 형성하며,
    상기 간극 유로는 4회이상 절곡된 래버린스(labyrinth) 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 플로팅 실 어셈블리.
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