KR20230002185U - 플로팅씰 제조용 원심금형 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 플로팅씰 제조용 원심금형 장치에 관한 것으로서, 특히, 원심 주조 시 한 쌍의 플로팅씰의 상호 마주하는 면 중 접하는 랩핑면 및 상기 랩핑면으로부터 연장되고 상기 한 쌍의 플로팅씰의 상호 이격되는 경사면을 형성하는 하형 및 원심 주조 시 상기 한 쌍의 플로팅씰 중 고무재질의 오링이 장착되는 오링 접촉면이 소정의 기울기로 테이퍼지게 형성하는 상형을 포함하고, 상기 상형은 원심 주조 방식에 의하여 성형되는 상기 한 쌍의 플로팅씰 중 상기 경사면의 내측단과 동일한 내경을 가지는 내주면 일부를 면취하는 면취 부여부가 하향 경사지게 일체로 형성됨으로써, 소형, 중형 씰뿐만 아니라 대형 또는 초대형 씰의 제조 시에도 설계자가 원하는 진원도 확보가 용이한 이점을 제공한다.

Description

플로팅씰 제조용 원심금형 장치{CENTRIFUGAL MOLD APPARATUS FOR MAKING A FLOATING SEAL}

본 고안은 플로팅씰 제조용 원심금형 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 플로팅씰의 진원도를 향상시킬 수 있는 플로팅씰 제조용 원심금형 장치에 관한 것이다.

일반적으로 씰(Seal)은 부품의 이음매와 틈새 사이에 설치되어 액체와 기체 같은 유체가 외부로 누출되거나 또는 내부로 침입하는 것을 방지하기 위한 부재로써, 특히 상대 운동하는 2개의 부품 사이에는 밀봉 성능이 확보될 뿐만 아니라 부품간 상대 운동이 구속되지 않도록 특수하게 제작된 씰이 설치되어야 한다.

도 1은 일반적인 씰의 일예가 도시된 부분 절개 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 씰(1)은 상대 운동하는 2개의 부품에 각각 설치되는 2개의 플로팅 씰(2,4)로 이루어지는 바, 2개의 플로팅 씰(2,4)은 서로 밀착되어 밀봉 기능과 함께 베어링 기능을 수행하게 된다.

즉, 씰(1)은, 상대 운동하는 2개의 부품 중 어느 하나에 설치되는 제1플로팅 씰(2)과, 제1플로팅 씰(2)에 슬라이딩 가능하게 밀착되고 상대 운동하는 2개의 부품 중 다른 하나에 설치되는 제2플로팅 씰(4)로 구성된다.

제1플로팅 씰(2)과 제2플로팅 씰(4)은 2개의 부품이 상대 운동됨에 따라 서로 일부가 밀착된 상태로 동일 회전축(가령, 샤프트의 회전 중심)을 가지도록 슬라이딩 회전된다.

여기서, 제1플로팅 씰(2)과 제2플로팅 씰(4)은 동일한 형상으로 형성되되, 하형(도 2의 도면부호 '52' 참고) 및 상형(도 2의 도면부호 '53' 참고)으로 금형(도 2의 도면부호 '50' 참고)에 의하여 형성되는 캐비티(도 2의 도면부호 '60' 참고)에 의해 제조될 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이, 제1플로팅 씰(2) 및 제2플로팅 씰(4)에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상호 접하는 대향면(2A,4A)의 외측에 서로 밀착될 수 있도록 랩핑면(10)이 가상의 회전축(C)에 대하여 직교되도록 평탄하게 형성되고, 그 랩핑면(10)의 내측에는 소정 기울기로 테이퍼(taper)진 경사면(12)이 형성된다.

여기서, 제1플로팅 씰(2) 및 제2플로팅 씰(4)의 외주면에는, 고무재질의 오링(6)이 장착되는 오링 접촉면(14)이 소정의 기울기로 테이퍼지게 형성되고, 상기 제1플로팅 씰(2)과 제2플로팅 씰(4)의 외경을 이루는 외경면(16)이 대향면(2A,4A)의 외측으로 돌출되게 형성될 수 있다.

랩핑면(10)과 경사면(12)은 플로팅 씰(1)의 기능면으로써, 랩핑면(10)은 밀봉 기능을 수행하고, 경사면(12)은 랩핑면(10)의 밀봉 기능을 보조하는 기능을 수행한다.

그러나, 종래 기술에 따른 플로팅 씰(2,4)은, 금형(50)이 하형(52)과 상형(53)이 동시에 상하 수직축을 중심으로 회전되는 원심 주조 금형으로 구비되고, 플로팅 씰(2,4)의 재질을 구성하는 금속 용탕을 주입하여 경화되는 원심주조 방식으로 제조될 때, 금속 용탕의 냉각 변형의 불균형에 따른 진원도 확보가 용이하지 않은 문제점이 있다.

특히, 제1플로팅 씰(2) 및 제2플로팅 씰(4)의 기능면 중 경사면(12)은, 금형(50) 중 하형(52)의 해당 경사진 면에 의하여 면취되어 자연스럽게 두께부를 줄임으로써 냉각 변형을 최소화함에 따라 설계치의 진원도 확보가 가능하지만, 경사면(12)과 대향되는 단부에 대한 별도의 진원도 확보 구성은 없는 실정이고, 소형 또는 중형의 씰(2)에서는 진원도 문제가 크지 않으나, 대형 씰(2)일수록 자체의 두께가 매우 커서 진원도 문제가 급격하게 상승하는 문제점이 있다.

본 고안은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 특히 대형 씰의 원심 주조 금형을 이용한 제조 시 진원도 확보가 용이한 플로팅씰 제조용 원심금형 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 고안은, 상형의 하형에 대한 분리 시 제조되는 플로팅씰의 간섭이 이루어지지 않도록 면취를 주는 면취 부여부를 구비한 플로팅씰 제조용 원심금형 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

본 고안의 기술적 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 고안의 일 실시예에 따른 플로팅씰 제조용 원심금형 장치는, 원심 주조 시 한 쌍의 플로팅씰의 상호 마주하는 면 중 접하는 랩핑면 및 상기 랩핑면으로부터 연장되고 상기 한 쌍의 플로팅씰의 상호 이격되는 경사면을 형성하는 하형 및 원심 주조 시 상기 한 쌍의 플로팅씰 중 고무재질의 오링이 장착되는 오링 접촉면이 소정의 기울기로 테이퍼지게 형성하는 상형을 포함하고, 상기 상형은 원심 주조 방식에 의하여 성형되는 상기 한 쌍의 플로팅씰 중 상기 경사면의 내측단과 동일한 내경을 가지는 내주면 일부를 면취하는 면취 부여부가 하향 경사지게 일체로 형성된다.

여기서, 상기 면취 부여부는, 상기 한 쌍의 플로팅씰 중 상기 랩핑면 및 경사면이 형성된 측을 내측 단부라고 하고, 그 반대면을 외측 단부라고 정의할 때, 상기 외측 단부에 대하여 소정의 각도로 경사지게 형성될 수 있다.

또한, 상기 면취 부여부의 각도는, 상기 상형을 상기 하형으로부터 직상방으로 분리할 때 상기 한 쌍의 플로팅씰과의 간섭이 회피되게 설정될 수 있다.

또한, 상기 면취 부여부의 각도는, 상기 플로팅씰의 외측 단부에 대하여 15 내지 45도 범위 내로 설정될 수 있다.

본 고안의 일 실시예에 따른 플로팅씰 제조용 원심금형 장치에 따르면, 소형 및 중형 씰 뿐만 아니라 대형 씰을 제조함에 있어서도, 냉각 변형에 따른 진원도의 저감 요인을 제거하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 일반적인 씰의 일예가 도시된 부분 절개 사시도이고,
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 플로팅씰 제조용 원심금형 장치에 의하여 제조된 플로팅씰의 단면도이며,
도 3은 도 2의 플로팅씰 제조용 원심금형 장치를 나타낸 단면도이고,
도 4는 도 3의 구성 중 상형을 나타낸 사시도 및 A-A선을 따라 절개한 부분 확대단면도이다.

이하, 본 고안의 일 실시예에 따른 플로팅씰 제조용 원심금형 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 고안의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 고안의 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 플로팅씰 제조용 원심금형 장치에 의하여 제조된 플로팅씰의 단면도이고, 도 3은 도 2의 플로팅씰 제조용 원심금형 장치를 나타낸 단면도이며, 도 4는 도 3의 구성 중 상형을 나타낸 사시도 및 A-A선을 따라 절개한 부분 확대단면도이다.

본 고안의 일 실시예에 따른 플로팅씰 제조용 원심금형 장치를 본격적으로 설명하기 전, 본 실시예의 원심금형 장치에 의하여 제조되는 플로팅씰의 일반적인 구성을 먼저 상세하게 설명하기로 한다. 아울러, 플로팅씰의 일반적인 구성 설명의 이해를 높이고자, '고안의 배경이 되는 기술' 항목에서 사용한 도 1 및 그 도면부호를 그대로 채용하여 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 한 쌍의 플로팅씰(2,4)은, 환형으로 형성된 것으로서, 본 고안의 일 실시예에 따른 플로팅씰 제조용 원심금형 장치에 의하여 원심 주조 방식을 통해 제조된다.

한 쌍의 플로팅씰(2,4)은, '고안의 배경이 되는 기술' 항목에서 이미 설명한 바와 같이, 내경은 동일하게 형성되어 미도시의 샤프트 외주면에 내주면이 고정될 수 있다. 이 경우, 한 쌍의 플로팅씰(2,4)은 그 일부면이 상기 랩핑면(10)으로서 상호 접하고, 랩핑면(10)의 끝으로부터 두께가 점점 작아지는 형태로 테이퍼(taper)진 형태로 형성된 경사면(12)은 상호 이격되며, 이 이격된 틈을 통해 윤활유가 공급되어 마찰에 의한 마모를 줄일 수 있다.

플로팅씰(1)은, 도 2에 참조된 바와 같이, 랩핑면(10)과 경사면(12)이 형성된 측은 상호 접하는 내측에 위치된 바 "내측 단부"라 정의하고, 그 반대 방향으로써 후술하는 면취 부여부에 의하여 제거된 면취부(18)가 형성된 측은 "외측 단부"라 정의할 수 있다.

또한, 플로팅씰(1)은, 샤프트의 외주면에 가까운 내경은 동일하되, 후술하는 오링(6)이 장착되는 오링 접촉면(14)이 외측 단부 일부를 제외하고는 외측 단부에서 내측 단부로 갈수록 점점 두께가 커지는 형태로 형성될 수 있다.

한편, 본 고안의 일 실시예에 따른 플로팅씰 제조용 원심금형 장치는, 도 2에 참조된 바와 같이, 플로팅씰(2,4)의 원심 주조 시 한 쌍의 플로팅씰(2,4)의 상호 마주하는 면 중 접하는 상기 랩핑면 및 상기 랩핑면으로부터 연장되고 한 쌍의 플로팅씰(2,4)의 상호 이격되는 경사면을 형성하는 하형(52)과, 플로팅씰(2,4)의 원심 주조 시 한 쌍의 플로팅씰(2,4) 중 고무재질의 오링(6)이 장착되는 오링 접촉면(14)이 소정의 기울기로 테이퍼지게 형성하는 상형(53)을 포함할 수 있다.

하형(52)은, 도 2에 참조된 바와 같이, 회전 가능하게 구비된 금형 베이스(51)에 장착되어 금형 베이스(51)의 회전 구동 시 연동하여 고속 회전되게 구비될 수 있다.

하형(52)의 상부에는 상형(53)이 고정되어 하형(52)의 회전과 연동하여 회전되고, 하형(52)과 상형(53) 사이에는 플로팅씰(2,4)의 원재료인 금속 용탕이 주입되는 캐비티(60)가 형성될 수 있다.

캐비티(60)는 상형(53)의 중심부를 관통하여 외부와 연통되게 형성되는 것으로서, 캐비티(60)의 내부에 금속 용탕이 주입되면, 금속 용탕은 금형 베이스(51)의 원심력에 의하여 캐비티(60) 중 원심 방향(즉, 외측)으로 이동되어 플로팅씰(2,4)의 외형을 형성한다.

여기서, 상형(53)은 원심 주조 방식에 의하여 성형되는 한 쌍의 플로팅씰(2,4) 중 경사면(12)의 내측단과 동일한 내경을 가지는 내주면 일부를 면취하여 면취부(18)를 형성하는 면취 부여부(53A)가 하향 경사지게 일체로 형성될 수 있다.

아울러, 면취 부여부(53A)는, 도 4에 참조된 바와 같이, 한 쌍의 플로팅씰(2,4) 중 랩핑면(10) 및 경사면(12)이 형성된 측을 내측 단부라고 하고, 그 반대면을 외측 단부라고 정의할 때, 외측 단부에 대하여 소정의 각도로 경사지게 형성될 수 있다.

바람직하게는, 면취 부여부(53A)의 형성 각도는, 상형(53)을 하형(52)으로부터 직상방으로 분리할 때 한 쌍의 플로팅씰(2,4)과의 간섭이 회피되게 설정될 수 있다. 이는 상형(53)을 하형(52)으로부터 분리하는 순간 간섭에 의한 외형의 파손을 방지하기 위함이다.

이를 위해, 면취 부여부(53A)의 형성 각도는, 플로팅씰(2,4)의 외측 단부에 대하여 15 내지 45도의 범위 내로 설정됨이 바람직하다.

여기서, 상형(53)에 형성된 면취 부여부(53A)는, 하형(52)에 의하여 형성되는 경사면(12)을 형성하는 대응면(이하, '하부 면취 부여부'라 구별하여 칭하되, 도면부호 '52A'로 지시한다)과 비교할 때 플로팅씰(2,4)의 일부가 면취되는 점에서는 유사한 기능을 수행할 수 있다.

보다 상세하게는, 경사면(12)과 면취부(18)는 각각 하형(52)의 하부 면취 부여부(52A)과 상형(53)의 면취 부여부(53A)를 통해 자연스럽게 형성되는 부분으로써, 플로팅씰(2,4)의 하형(52) 및 상형(53)에 대한 열접촉 면적을 증가시켜 줌으로써 냉각 변형에 따른 진원도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.

종래에는, 랩핑면(10)과의 구별 또는 윤활유의 원활한 공급을 위해 하형(52)을 통한 경사면(12)이 형성되어 일종의 진원도 확보를 위한 추가적인 기능을 수행하였으나, 이는 소형 또는 중형의 씰(1) 제조 시에만 효과적인 한계점이 있었다. 특히, 대형 또는 초대형 씰(1)의 경우, 냉각 변형의 정도가 심하여 설계자가 요하는 진원도 확보가 난해한 문제점이 있었기 때문이다.

이와 같이, 본 고안의 일 실시예에 따른 플로팅씰 제조용 원심금형 장치(50)는, 하형(52)의 하부 면취 부여부(52A)에 의하여 형성되는 경사면(12) 뿐만 아니라, 상형(53)의 면취 부여부(53A)에 의하여 형성되는 면취부(18)를 통해 플로팅씰(2,4)의 외형 일부(특히, 내주면의 일부)를 면취함으로써, 소형 또는 중형 씰 뿐만 아니라 대형 또는 초대형 씰을 제조한는 경우에도 설계자가 원하는 진원도를 확보할 수 있는 이점을 제공한다.

이상, 본 고안의 일 실시예에 따른 플로팅씰 제조용 원심금형 장치(50)를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 고안의 실시예가 반드시 상술한 일 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 고안의 진정한 권리범위는 후술하는 청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.

1: 플로팅씰(또는 씰) 2: 제1플로팅 씰
2A: 대향면 4: 제2플로팅 씰
4A: 대향면 6: 오링
10: 랩핑면 12: 경사면
16: 외경면 18: 면취부
51: 금형 베이스 52: 하형
52A: 하부 면취 부여부 53: 상형
53A: 면취 부여부 60: 캐비티
C: 회전축

Claims (4)

1. 원심 주조 시 한 쌍의 플로팅씰의 상호 마주하는 면 중 접하는 랩핑면 및 상기 랩핑면으로부터 연장되고 상기 한 쌍의 플로팅씰의 상호 이격되는 경사면을 형성하는 하형; 및
   원심 주조 시 상기 한 쌍의 플로팅씰 중 고무재질의 오링이 장착되는 오링 접촉면이 소정의 기울기로 테이퍼지게 형성하는 상형; 을 포함하고,
   상기 상형은 원심 주조 방식에 의하여 성형되는 상기 한 쌍의 플로팅씰 중 상기 경사면의 내측단과 동일한 내경을 가지는 내주면 일부를 면취하는 면취 부여부가 하향 경사지게 일체로 형성된, 플로팅씰 제조용 원심금형 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 면취 부여부는, 상기 한 쌍의 플로팅씰 중 상기 랩핑면 및 경사면이 형성된 측을 내측 단부라고 하고, 그 반대면을 외측 단부라고 정의할 때,
   상기 외측 단부에 대하여 소정의 각도로 경사지게 형성된, 플로팅씰 제조용 원심금형 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 면취 부여부의 각도는, 상기 상형을 상기 하형으로부터 직상방으로 분리할 때 상기 한 쌍의 플로팅씰과의 간섭이 회피되게 설정되는, 플로팅씰 제조용 원심금형 장치.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 면취 부여부의 각도는, 상기 플로팅씰의 외측 단부에 대하여 15 내지 45도의 범위 내로 설정되는, 플로팅씰 제조용 원심금형 장치.