KR910008232B1 - 지지구를 갖춘 다단탄성중합체시일 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

지지구를 갖춘 다단탄성중합체시일
제1도는 본 발명에 부합되는 일체식 2-단 탄성중합체시일을 포함하는 자동차 공기조절시스템 압축기의 한쪽 단부를 나타내는 분해사시도.
제2도는 제1도의 라린 2-2를 따르는 확대단면도.
제3도는 제2도에 있어서 하나의 밀봉 연결부재(Sealed Joints)를 나타내는 확대단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
28 : 탄성중합체시일(elastomeric seal)
30 : 견고한 지지구(rigid retainer) 35,36 : 환형부
44, 46 : 원추부 52 : 환형흠(annular groove)
56 : 시일몸체부(seal body)
58 : 제1환형시일부(annular primary sealsection)
64 : 제2환형시일부(annular secondary seal section)
본 발명은 탄성중합체시일(elastomeric seal)에 관한 것으로, 보다 상세히는, 냉매 또는 공기 조절시스템내의 연결부재를 적절하게 밀봉시키는 지지구(retainer)를 포함하는 다단탄성중합체시일에 관한 것이다.
냉매 및 공기조절시스템에 있어서, 압축기, 응축기, 증발기 및 배관연결구(line fitting)에 사용되는 다양한 연결부재를 밀봉시키기 위하여 단순한 O-링을 사용하는 것이 통례로 되어 있다.
그러나, 적어도 자동차의 공기조절시스템의 경우에 있어서는, 금속 또는 플라스틱으로된 지지구에 따라 성형되는 고무등과 같은 탄성중합체 재료로 구성되고 일명 "일체식"(integral)시일로 알려진 단일형 시일(one-piece seal)이 통상의 O-링과 대체될 수 있다고 알려져 있다. 그러나 단일형 시일이 O-링과 대체 될 수 있다고는 하지만 통상의 방법으로 일체식 시일에 대하여 행한 실험결과에 따르면 밀봉표면둘레로의 프레온개스(Freon gas) 누출 및, 확산기구(diffusion mechainsms)을 향하여 탄성중합체를 통한 프레온 개스의 침투(permeation)로 인하여 프레온과 같은 냉매개스의 일봉에 관하여는 불만족한 수행능력을 나타내었다.
이하, 본 발명을 요약하면 다음과 같다.
본 발명은 지지구에 따라 성형되고 저압축율(약 25%)로 로 설계되어 압축 및 부피팽창의 적절한 균형을 유지함으로서 보다 우수한 내구력을 부여하는 제1환형시일부 및, 제1환형시일부의 상부에 일체로 추가 형성되고, 성형된 환형림(annular lip)의 형태인, 제2환형시일부를 포함하는 일체식 2-단 탄성중합체시일을 제공하므로서 상기 문제점을 해결하고자 하는 것이다.
상기 제2환형시일부는, 다음과 같는 효과 즉, (1) 밀봉된 유체, 예를들면 고압프레온과 주위(environment)사이의 거리를 크게 증가시킴으로서 오는 래버린드 밀봉효과(labyrinth seal effect), (2) 매우 높은 압축율(약, 60%)에 기인하여, 주변접촉압력을 증가시키고 침투에 의한 누출현상을 감소시키는 효과, (3) 압력-보조식의 밀봉구조를 형성하므로서, 제2환형시일부의 선단부에 가해지는 압력으로 인하여 탄성중합체가 환형공간내로 압입되는 효과, 및 (4) 제1환형시일부를 밀봉된 유체(예를들면, 밀봉부재가 배출압축기에 사용되는 경우 고온의 프레인 개스 및 내부의 모든 오염물)로부터 물리적으로 차단하는 효과를 부여하도록 구성된 것이다.
따라서, 본 발명의 목적중의 하나의 새롭게 향상된 다단탄성중합체시일을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적는 지지구에 결합되는 제1환형시일부와 제2환형시일부를 갖추어 상기 제2환형시일부가 제1환형시일부보다 근본적으로 높은압력을 받게되고, 밀봉되는 유체로부터 제1환형시일부를 차단하도록 구성되는, 다단탄성중합체시일을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 제1환형시일부가 견고한 지지구(rigid retainier)에 결합되어 전형적인 O-링밀봉효과를 부여하고, 제1환형시일부와 일체로 성형된 제2환형시일부는 제1환형시일부의 상부에서 작용되고 매우 높은 압축율을 가지므로서 및 침투에 의한 누출현상을 감소시키며, 압력-보조식의 구조를 갖추어 상기 제1환형시일부를 환형 공간내에 압입 시키려고 하는 한편, 제1환형시일부를 공기조절 시스템 내부의 개스 및 모든 오염물로부터 물리적으로 차단하도록 구성되어 공기 조절시스템에 사용하기 위한 2-단 탄성중합체시일을 제공함에 있다.
이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명한다.
제1도는 미국 특허 제4,360,321호에 제시된 자동차공기조절용 압축기(10)를 나타낸 것이다. 알려진 바와 같이, 상기 압축기(10)는 흡입구(14)와 배출구(16)를 구성하는 후방헤드(rear head)(12)를 포함하고 냉매가 흡입구(14)를 통해 압축기로 이동되고, 압축기로 이동된 냉매는 배출구(16)를 통해 차량 공기조절 시스템의 다른 구성부재로 배출된다.
압축기와 상기 공기조절 시스템과의 연결은, 볼트(20)에 의해 후방헤드(12)에 고정되고, 후방헤드내의 흡입구(14) 및 배출구(16)에 각각 밀봉된 상태로 연결되는 흡인파이프(22) 및 배출파이프(24)가 갖춰진 연결구(18)에 의해서 이루어진다.
본 발명에 부합되는 일체식 2-단 탄성중합체시일(28)은 연결구의 흡입구(14)와 배출구(16)에 밀봉수단을 제공하도록 금속 또는 플라스틱으로 만들어진 견고한 지지구(30)를 포함한다.
이중밀봉기능(dual sealing function)을 위하여, 상기 지지구(30)는, 연결구(18)를 후방헤도(12)에 고정하는 볼트(20)가 수용되는 관통홀(34)을 갖춘 편평한 중앙부(32)가 갖춰진 일반적인 8자형구조(generally figure-eight configuration)을 갖는다. 편평한 환형부(35) 및 (36)는 중앙부(32)의 양측으로 각각 연장되어 흡입구(14) 및 배출구(16)둘레로 확장되고 제2도 및 제3도에 도시된 바와 같이 연결부재에 의해 적절하게 직접접촉되고 결합된다. 즉, 후술될 시일몸체부에 의해 덮혀지지 않는 지지구(30)의 편평한 중앙부(32)는 연결구(18)의 편평한 내측면(38)과, 상기 볼트(20)가 삽입되는 암나사구멍(42)과 흡입구(14) 및 배출구(16)를 갖춘 후방헤드(12)의 보스(Boss)(41)에 형성된 평편한 표면(40)사이에서 연결부재에 의해 고정되는 것이다.
또한, 견고한 상기 지지구(30)는, 각각 평편한 환형부(35) 및 (36)의 축에 대하여 방사상으로 내부를 향해 일체로 확장되는, 균일한 두께의 원추부(44) 및 (46)를 포함한다.
상기 지지구(30)의 원주부(44) 및 (46)는 흡입구(14) 및 배출구(16)를중심으로 후방헤드(12)의 보스 (41)에 형성된 편평한 저면을 갖춘 환형 홈(annular groove)(50) 및 (52)내로 적절하게 연장된다.
고무등과 같은 탄성중합체재료로 형성된 시일몸체부(54) 및 (56)는 각각 지지구(30)의 원추부(44) 및 (46)에 밀착되어 결합된다.
각각의 시일몸체부는 각각의 원추부의 내주연으로 확장되고, 제3도(한쪽 시일몸체부(56)의 확대도)에 도시된 바와 같이, 흡입구(14) 및 배출구(16)둘레로 적절하게 확장되고 환형홈(52)내에 수용되며, 상기고 환형홈(52)의 편평한 저면(59)과 연결구(18)의 편평한 내측면(38)에 집접접촉되어 압착되는 반난형(semi-oval) 제1환형시일부 (58)를 갖추게 된다.
또한, 각각의 시일몸체부는 흡입구(14) 및 배출구(16)둘레로 적절하게 확장되고 연결부재에 압착되는 제2환형시일부(64)를 포함한다.
제1환형시일부(58)는 제2환형시일부의 두께 Ts보다 근본적으로 큰두께 Tp를 가지므로 제1환형시일부보다 제2환형시일부가 근본적으로 큰 비율의 압축을 받게되어 연결부재에 의해 시일몸체부(56)가 압착될 때 향상된 밀봉능력을 얻게 되며, 상기 압축은 편평한 중앙부(32)와 연결부재의 직접접촉에 의해 제한되고 조절되며(Tp 및 Ts 크기), 따라서, 지지수(30)의 두께는 시일몸체부에 대한 내측면(38)과 표면(40)사이의 소정공간을 효과적으로 제공하게 된다.
대략 25%의 압축율을 갖는 제1환형시일부를 제공하므로서 압축세트와 부피팽창의 적절한 균형응 유지하여 우수한 내구력을 갖추게 된다는 것이 확인되었다.
한편, 제2환형시일부에는 거의 60%의 압축률이 부여됨으로, 종래의 O-링 밀봉구조에 비하여 주변접촉압력이 증가되고 침투에 의한 누출현상이 감소된다.
또한, 제2환형시일부의 구조는 밀봉된 유체(예를들면, 배출구에서의 고압프레온)와 주위사이의 거리가 보다 증가되고, 제2환형시일부의 내단부(60)에 가해지는 압력에 의해 환형홈(52)을 포함하는 환형공간내로 탄성중합체를 압입하려고 하는 압력보조식 시일의 구조를 형성하게 된다.
그러나, 제2환형시일부와 환형홈은 상호작용하여 제1환형시일부를 냉매 및, 모든 오염물에 대하여 밀봉작용을 하도록 하고, 이는 고온의 프레온가스가 상기 배출구를 통해 이송되기 때문에 특히 중중요하다.
본 발명의 추가적인 특징은 각각의 제1환형시일부의 외부직경둘레로 일정한 간격을 가지고 형성되어 각각의 환형홈(50) 및 (52)의 외부직경과 맞물려 연결구(18)를 볼트(20)로 부착시키기 전에 적절하게 2중 밀봉구조를 유지하는 다수의 스프라인형 돌출부(spline-like projections)(70)를 제공하는데 있다.
이러한 특징구조는 두 개의 시일부재가 별개의 지지구 또는 조립고정구가 필요없이 연결구(18)의 최종조립시에 적절한 위치에 확고하게 유지되기 때문에 자동조립에서 특히 이점을 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 상기 설명은 본 발명을 보다 명확하게 이해하도록 2중구조에 대하여 행한 것이다.
본 발명이 하나 또는 둘 이상의 출입구 및 통로를 밀봉시키는데 동일하게 이용되는 경우, 본 발명이 상기와 동일한 형태로 한정되는 것은 아니다. 다양한 변형이 상기 기술을 근거로 하여 가능하다.
상기 실시예는 본 발명의 원리 및 적절한 응용을 보다양호하게 설명하기 위하여 선정된 것으로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

Claims (3)

  1. 후방헤드(12)의 배출구(16)와 연결구(18)의 배출파이프(24)가 연결되어 형성하는 통로를 밀봉하기 위하여 상기 통로 둘레로 적절하게 확장되어 연결구(18)의 내측면(38)과 보스(41)의 표면(40)사이에서 직접 접촉되어 압착되고, 소정공간을 형성하는 환형부(36)를 구비한 견고한 지지구(30)를 포함하는 탄성중합체시일(28)에 있어서, 상기 견고한 지지구(30)가 상기 환형부(36)와 일체로 내부를 향해 방사상으로 돌출하여 보스(41)에 형성된 환형홈(52)내로 확장되는 원추부(46)를 포함호고; 상기 원주부(46)를 감싸서 결합하는 시일몸체부(56)가 2-단 탄성중합체로 구성되며; 상기 시일몸체부(56)가 상기 통로둘레에 적절하게 확장되어 상기 환형홈(52)내에 수용되고, 상기 환형홈(52)의 저면(59)과 과 상기 연결구(18)의 내측면(38)에 직접접촉되어 압착되는 제1환형시일부(58) 및, 상기배출구(16)와 배출파이프(24) 둘레로 확장되고 상기 연결구(18)의 내측면(38)과 보스(41)의 표면(40)에 의해 압착되는 제2환형시일부(64)를 포함하고; 상기 제1환형시일부(58)가 상기 제2환형시일부(64)의 두께(Ts)보다 근본적으로 큰 두께(Tp)를 가지므로서 상기 시일몸체부(56)가 압착될 때 상기 제1환형시일부(58)의 압축율 보다 상기 제2환형시일부(64)의 압축율이 더 크게 얻어지도록 구성됨을 특징으로 하는 지지구를 갖춘 다단탄성 중합체시일.
  2. 제1항에 있어서, 상기 견고한 지지구(30)는 균일한 두께를 갖추어 환형부(36)가 편평한 원형형상을 갖추고, 원추부(46)는 상기 편평한 환형부(36)와 일체로 형성되며; 상기 시일몸체부(56)가 반-난형단면을갖추고, 상기 환형홈(52)의 편평한 저면(59)과 연결구(18)의 편평한 내측면(38)에 직접접촉되어 압착되며; 상기 제2환형시일부(64)는 반-난형단면의 편평한 원형을 갖춤을 특징으로 하는 지지구를 갖춘 다단탄성중합체시일.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 시일몸체부(56)가 냉매시스템내의 배출구(16)와 배출파이프(24)를 통하여 확장하는 냉매통로를 밀봉하기 위한 2-단탄성중합체의 구조를 갖추고; 상기 제2환형시일부(64)의 내단부(60)에 작용하는 통로내의 냉매압력에 의해 시일몸체부(56)가 상기 환형홈(52)내에 압입되며, 상기 제2환형시일부(64) 및 환형홈(52)은 상호 작용하여 상기 냉매 및 어떠한 오염물에 대하여 상기 제1환형시일부(58)가 물리적 밀봉수단을 제공하도로그리고 구성됨을 특징으로 하는 지지구를 포함하는 다단탄성중합체시일.
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