KR930002055B1 - 활동부 결합체 - Google Patents

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시꾸오 고이데
쇼다로 미죠부지
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가부시기가이샤 에바라 세이사꾸쇼
하다야마 세이지
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Abstract

내용 없음.

Description

활동부 결합제
제1도는 종래의 기술에 의하여 제작된 활동부(베어링장치) 결합체를 사용하는 수직축형 펌프를 도시한 개략도.
제2도는 각종의 활동부 결합체를 여러가지 시험조건하에서 평가하기 위한 시험장치를 보여주는 개략도.
제3도는 제2도에 도시한 시험장치로 시험한 각종 활동부 결합체에 대한 마찰계수의 곡선을 보여주는 그래프.
제4도는 본 발명에 따른 활동부결합체를 베어링장치로서 사용한 수직축형 펌프를 보여주는 개략도.
제5도는 제4도에 도시한 상부 베어링의 부분단면도.
제 6도는 케이싱속에 결합되어있는 제1활동부를 도시한 횡단면도.
제7a도 및 제7b도는 케이싱속에 착설된 다수의 세그멘트(segment)를 보여주는 수평단면도와 수직단면도
제8도는 제7a도 및 제7b도에 도시한 구조를 사용한 베어링장치를 설치하는 한 실시태양의 예시도.
제9도는 제8도의 IX-IX선을 따른 횡단면도.
제10a,10b 및 제10c도는 상기한 세그멘트의 각종 형태를 보여주는 횡단면도.
제11a도 및 제11b도는 상기 베어링의 다른 설치방법을 보여주는 예시도.
본 발명은 활동부의 결합체에 관한 것으로서, 좀더 자세히 말해서 건조상태 뿐만아니라 습윤상태하에서 하나의 구성부분과 다른 구성부분의 원활한 활동(活動)동을 가능케하여 주는 결합체에 관한 것이다.
어떤 기계장치에 있어서는 두개의 구성부분이 윤활유를 주유한 상태에서 뿐만아니라 윤활유를 주유하지않은 상태하에서, 또는 건조상태 뿐만아니라 습윤상태와 같은 상이한 조간하에서 서로 활동운동을 해야할 필요가 있는 경우가 있다.
그러한 장치의 전형적인 예로서는 수직축형 또는 경사축형 펌프에 사용되는 베어링장치를 들수 있다. 이러한 형태의 펌프에 있어서는 모우터가 통상 수면보다 높은 장소에 위치하여 기다란 구동축이 모우터로부터 연장되어 물속에 잠겨 있는 펌프에 연결되어 있다. 상기 기다란 구동축은 중간이 베어링에 의하여 지지되어있고, 그 베어링이 축을 회전가능하게 지지할 수 있도록 하기 위하여 윤활액을 주입하여 주어야 하며, 이때 통상 자력흡상한 물 또는 외부의 보조급수원으로부터 공급된 물이 윤활액의 역할을 하게 된다. 따라서 펌프를 운전하지 않을때에는 베어링이 건조상태에 있게 된다. 한편 펌프를 가동시키고자 할때는 모우터를 작동시키기전에 물을 베어링에 공급하여줄 필요가 있게 되며, 그렇지 않으면 보통고무로 만들어진 베어링이 늘어붙게 된다.
따라서 건조상태에 있어서나 습윤상태에 있어서도 서로 원활한 활동운동을 가능케하는 새로운 활동부결합체를 개발할 필요성이 대두되었다.
지금까지 흑연으로만든 베어링 또는 흑연을 함유하는 소결합금 또는 불소-함유 폴리머(상표 : Teflon)등으로 만든 베어링들이 있었으며, 이 베어링들은 윤활유를 주유하지 않고 시동이 가능하였다. 그러나 이러한 베어링들은 전술한 바와같은 형태의 펌프에 사용된 종래의 고무베어링에 비하여 쉽게 그리고 빨리 마모된다.
또한 외부로부터 윤활유를 공급함이 없이 회전을 가능케하는 함유(含油)베어링과 같은 다른 종류의 베어링들이 있다. 그러나 이러한 형태의 베어링은 위에서 언급한 펌프의 건조 및 습윤상태에서 사용하기에는 적합치 않다.
게다가 마모문제외에도 상기 펌프에 사용되는 베어링에 있어서는 부식문제가 존재한다. 부식현상은 상이한 금속들 사이의 접촉 전위차에 기인한다.
또한 종래의 롤러베어링은 건조 및 습윤상태에서의 사용에 견디지 못한다는 것은 명백한 것이다.
따라서 기계장치의 구성부분으로 하여금 건조상태와 습윤상태에 있어서 모두 원활한 활동운동을 가능케하여주고 긴수명을 갖는 새로운 활동부결합체를 얻는 것이 요망되었다.
따라서 구성부분들이 건조할때나 습윤상태에 있어서 모두 서로 원활하게 활동운동을 할 수 있게하는 새로운 활동부의 결합체를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명의 또 하나의 목적은 내마모성 및 내부식성을 가지며 긴 수명을 보장하는 새로운 활동부 결합체를 제공하는데 있다.
또한 상기 구조를 베어링 형식으로 산업에 이용가능한 형태로 구체화 하는 것도 본 발명의 목적의 하나이다.
본 발명의 또다른 목적은 이상물(泥狀物) 또는 해수속에서 작동할 수 있고 내마모성 및 내부식성의 특성을 갖는 새로운 활동부 결합체를 제공하는데 있다.
상기 목적은 본 발명에 의하여 달성될 수 있다. 본 발명에 따른 활동부 결합체는 세라믹으로 되는 제1활동부와 주로 75중량% 이상의 초경합금을 함유하는 경질합금으로 되는 제2활동부로 구성된다. 상기 결합체는 건조 및 습윤상태에 있어서 모두 제1활동부와 제2활동부 사이의 원활한 활동운동을 가능케하여 준다.
따라서 그러한 결합체는 수직축형 또는 경사축형 펌프에 베어링장치로서 사용하는데 편리하다.
상기 새로운 결합체를 베어링으로서 사용되는 경우에는 이와 관련한 기계적 특성과 제작의 용이도 때문에 세라믹활동부를 고정부로서, 그리고 경질합금을 가동 또는 회전부로서 사용하는 것이 바람직하다.
베어링으로서의 상기 새로운 결합체의 특별한 형태로는 제1활동부(즉 세라막으로 만들어진것)가 황상케이스속에 원형으로 위치한 다수의 원주형 세그멘트로 만들어져서 그 원주형 세그멘트들은 환상케이스의 축방향으로 배열되고, 각 원주형 세그멘트들의 가장안쪽의 모선은 제2활동부의 원주표면과 선접촉을 이루도록 할 수 있다.
본 발명의 목적과 장점들은 첨부된 도면을 이용하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 설명하기전에 종래의 활동부 결합체에 관하여 언급하는 것이 바람직할 것이다. 편의상 수직축형 펌프에 관하여 설명을 하면 다음과 같다.
제1도에 있어서 물을 높은 위치로 끌어올리기 위한 종래의 수직축형 펌프의 단면도가 도시되어 있다.
펌프의 임펠러(2')가 수면(31')아래에 위치하고 있다. 펌프의 임펠러를 구동시키는 모터(3')가 높은 위치에 설치되어 있어서 정비를 용이하게 할 수 있게 되어있다. 모우터(3')의 회전력은 기다란 축(5')에 의하여 임펠러(2')에 전달되며, 상기 축(5')은 제1도에서와 같이 축연결장치(6')에 의해 서로 연결되는 상부축(5'A)과 하부축(5'B)과 같은 다수의 축으로 이루어질 수 있다. 축(5')에 의하여 임펠러(2')가 회전하면 물이 흡입구(7')를 통하여 흡입되어 토출판(8')을 통과하여 지지관(9',10')을 거쳐서 토출관을 통하여 배출된다. 상기 축(5')은 상부 베어링(14')과 하부 베어링(15')에 의하여 지지되어 회전하며, 한편 상기 상부 및 하부베어링(14',15')들은 각각 베어링받침(16')과 리브(17'a,17'b)에 의하여 지지되어 있다. 축(5')(5'A,5'B)의 주위에 보호관(12',13')이 설치되어 있다. 상기 보호관(12',13')은 베어링들이 늘어붙는 것을 방지하기 위하여 모우터(3')를 작동시키기전에 보조펌프 및 물탱크로 이루어지는 보조급수기에 연결된 외부급수관"E"으로부터 물을 유입구(20')를 통하여 베어링(14',15')에 공급하여 주도록 되어있다. 유입구(20')의 상류에는 플로우 릴레이(flow relay)를 설치하여 윤활급수관(E)을 통하여 급수가 시작된 후 일정한 시간이 경과한 다음에 모우터(3')를 작동시키고 물의 유량이 베어링(14',15')에 윤활주수를 충분히 하지 못할 때에는 모우터(3')를 정지시키도록 할 수 있다. 임펠러(2')가 작동하기 시작하면 흡상된 펌프물을 자동공급관(S)을 통하여 분기시켜 여과기와 세방향밸브를 통하여 유입구(20')로 공급하므로서 윤활급수관(E)의 작동을 정지시킬수 있다.
베어링(14',15')에 대응하는 축(5')의 각 부분에서 스텐레스강으로 되는 슬리브가 축(5')에 부착되며 이부분은 베어링(14',15')에 의하여 지지된다.
상기 베어링(14',15')들은 종래의 방법으로 관모양으로 성형된 고무로 만들어지며, 이때 베어링의 내측구멍에는 다수의 축방향홈들이 만들어진다.
납을 함유하는 청동과 같은 기타 재료가 사용될 수도 있다.
고무는 내마모성 및 내구기간의 관점에서 볼때 제1도에 도시된 펌프에 사용되는 베어링에 적합한 재료로 간주되어 왔다. 그러나 베어링은 건조상태와 습윤상태에서 동시에 작동시키는 것은 불가능하며, 모우터(3')를 작동시키기전에 미리 베어링에 물을 주입할 필요가 있다. 제1도에 도시된 펌프에는 단지 두개의 베어링(14',15')만이 예시되었지만 보다 긴 수직축을 사용할 경우에는 보다 많은 수의 베어링들이 필요하다.
이와같이 기다란 축은 또한 기다란 보호관을 필요로 하여, 이때 펌프의 전체 크기와 무게를 증가시켜 결과적으로 설치 및 유지비용을 증가시킨다.
이와같은 문제들은 역시 경사식 축으로 되는 펌프에도 제기될 수 있다.
위에서 설명한 바와같이 건조상태 및 습윤상태에서 동시에 상호활동을 가능케하는 적절한 활동부 결합체가 지금까지는 없었다. 따라서 제1도에 도시한 것과 같은 펌프는 작동시키기전에 번거로운 운전단계를 필요로 한다.
또한 제1도에 도시한 베어링과 같이 종래 기술에 의한 활동부 결합체는 완전히 만족할 만한 것이 못되었다. 예를들어 고무베어링과 스텐레스강 슬리브, 또는 탄소함유 테프론 베어링과 스텐레스강 슬리브등과 같은 결합체들은 깨끗한 물속에서의 습윤상태에서 만족할 만하게 작동하지만, 그러나 건조상태에서는 작동시킬수 없다. 또한 탄소베어링과 스텐레스강 슬리브, 또는 탄소함유 동합금베어링과 스텐레스 강슬리브등과같은 다른 결합체에 있어서도 물속에 포함되어 있는 모래 또는 알루미나 알갱이에 의하여 쉽게 마모되어 활동면의 수명을 단축시키기 때문에 완전히 만족할만한 것은 못된다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명인들은 경질합금(초경합금)과 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로하는 새로운 결합체를 착안하기에 이르렀다. 이러한 새로운 결합체의 특징을 확인하기 위하여 본 발명인들은 제2도에 예시된 시험장치를 만들어서 실제의 운전조건에 유사하게 시험조건을 변경하면서 여러가지의 활동부결합체에 대하여 비교실험을 실시하였다.
시험을 위한 활동부 결합체로서 제2도에 도시한 바와같이 하나의 베어링과 그 베어링에 의하여 지지되어 회전하는 하나의 축의 모형으로서 각각 하나의 외측링(26)과 하나의 내측회전자(25)를 준비하였다. 제2도에 예시한 시험장비는 다음과 같은 구조로 만들어졌다. 하나의 수직축(23)은 토오크미터(22)를 통해 장치되어 유압모우터(21)에 의하여 구동되게 되어 있다.
상기 회전축(23)의 하단부는 내측 회전자(25)를 고정시켜 유압모우터(21)에 의하여 축(23)과 함께 회전하도록 설계되었다. 외측링(26)은 베어링하우징(27)속에 결합하여 고정되어 유압모우터(21)가 작동하면 외측링(26)의 내측면과 내측회전자(25)의 외측면 사이에 활동회전이 이루어 지도록 구조되어 있다. 베어링하우징(27)을 지지하고 있는 지지기(31)에 대하여 화살표(30)방향으로 반경방향의 시험압력을 로드 셀(28), 봉(29)에 의하여 가하여 주도록 되어 있다. 하나의 신축성 호스(33)를 베어링하우징(27)에 연결하여 윤활액탱크(32)로부터 베어링하우징(27)에 액체를 공급하여 주도록 되어 있다. 하나의 회전속도계(34)를 장치하여 축(23)의 회전속도를 측정하도록 하였다. 외측링(26)를 지지하는 베어링하우징(27), 로드셀(28), 봉(29), 지지기(31) 및 호스(33)등은 시험욕조(35)에 의하여 지지되어 있고, 그 시험욕조(35)는 상승하강장치의 봉(37)에 의하여 지지되어 상기 외측링(26)이 상하로 움직이게 되어있고, 내측회전자가(25)가 회전하고, 액체가 상기 외측링(26)과 회전자(25)사이에 침투한다.
제2도에 도시한 시험장치를 이용하여 각종재료로 만든 여러가지의 활동부 결합체들은 시험하여 그 결과를 제1표에 열거하였다.
[제 1표]
Figure kpo00001
상기 시험에 관한 자료는 다음과 같다.
활동부의 치수 :
외측링(베어링)
내경 60.3mm
축방향길이 10mm
내측회전자(축)
외경 60.0mm
축방향길이 〉10mm
사용된 재로:
경질합금 : JIS-H-550l G-3로 표시되는 초경합금를 함유하는 경질합금
스텐레스강 : SU 304
경질 패딩 재료 : 35% WC함유 패팅 재료
시험용 액체 :
이상(泥狀)물(slurry water) : 평균입자크기가 80μ이고, 최대입자 크기가 100μ인 SiO20.3중량%를 함유하는물
강물과 슬러리 : 평균입자크기가 80μ이고, 최대입자크기가 100μ인 Al2O30.3중량%와 강모래 0.3중량%를 함유하는 물
해수와 슬러리 : 평균입자크기가 80μ이고, 최대입자 크기가 100μ인 SiO20.3중량%를 함유하는 해수
평가기호:
α:만족할만한 내구성
16,000 시간 이상의 수명이 기대됨
β : 실용에 유익함
8,000 시간 이상의 수명이 기대됨
γ : 상황에 따라 사용가능
상황은 마모, 부식등 여러가지면에서 달라진다.
δ : 사용불가
상기 평가는 마모량, 부식정도 및 마찰계수등을 기초로하여 행해졌다.
예를들어 "α"는 상대마모가 10-9mm3/kgfㆍmm보다 작으며, 습윤상태하에서 마찰계수가 0.05이하인 경우에 주어졌다.
상대마모는 다음과 같이 정의하였다.
"마모량(부피) 대 (단위활동거리) ×(단위면적당하중)"
시험자료는 또한 마찰계수에 관하여 제3도에 도시하였다. 마찰계수는 종좌표로 도시하였고, 경과시간은 횡좌표로 도시하였다. 제3도의 좌측부분(I)은 베어링에 물이 공급된 경우(습윤상태)의 데이타에 관한 것이고, 우측부분(II)은 베어링에 물이 공급되지 않은 경우(건조상태)에 얻어진 데이타에 관한 것이다. 제3도에 제I부와 제II부의 각횡좌표에 있어서 적용된 단위시간은 상이하다는 것에 주의하여야 한다. 제3도에 표시한 수치들은 제1표에 열거된 수치와 일치한다. 상기 시험은 상대활동속도 2.5m/sec하에서 제6번에 대하여는 6.3kgf의 반경방향 하중[제2도에서 화살표(30)방향]을 가하고, 제1번, 제2(a), 제3번 및 제4(a)번에 대해서는 67kgf를 가하며, 제2(b)번 및 제4(b)번에 대해서는 42kgf를 가하여 시험하였다(제6번은 종래의 기술을 나타낸다). 제4(a)번 및 제4(b)번은 위에서 언급한 바와 같이 제4번에 상이한 하중이 가해진 경우를 말한다.
제1표와 제3도에서 명백한 바와 같이 중량으로 75% 이상의 텅스텐카바이드(WC)를 함유하는 경질합금과 세라믹(Si3N4이거나 SiC)과의 구성은 건조 및 습윤상태(깨끗한 물, 슬러리, 강물+슬러리, 해수+슬러리)에 있어서 모두 매우 안정된 활동특성을 나타내었다. 제1번부터 제5번까지의 구성은 본 발명의 본질로서 간주된다. 본 시험에 사용된 경질합금은 JIS-H-550lG-3로 표시되는 텅스텐 카바이드이었지만 본 명세서와 일치하도록 제한되는 것은 아니며, 본질적인 것은 중량으로 75% 이상의 WC를 함유하는 것이다. 또한 TiC, Cr3C2등과 같은 다른 경질합금도 본 발명에 사용될 수 있다.
새로운 결합구조의 실제적인 응용에 있어서 세라믹 부재는 인장강도 및 선팽창계수등과 같은 독특한 기계적 특성의 관점에서 설치가 용이한 쪽에 활동부로서 설치할 수 있다. 예를들어 제1도에 도시한 것과 유사한 수직축형 펌프에 사용할때는 세라믹부분을 베어링쪽에 설치하고, 경질합금 또는 초경합금부분은 베어링속에서 회전하는 회전부로서 사용하는 것이 바람직하다,
제4도에서 본 발명에 따른 새로운 활동부 결합체를 이용한 수직축형펌프가 도시되어 있다. 편의상 제1도에 사용된 참조번호와 동일한 번호를 제4도에서 제1도와 유사한 부분에 대하여 프라임표시를 생략하고 사용하였다.
제4도에서 명백한 바와 같이 제1도의 보호관(12',13')에 해당하는 보호관은 본 발명의 펌프에서는 필요없으며, 제1도의 유입구(20')에 해당하는 급수구를 장치할 필요가 없다. 따라서 보조물탱크와 급수관(S) 또는 (E)은 본 발명의 펌프에는 필요없다. 또한 제3도에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 새로운 활동부의 조합은 종래의 기술에 있어서 보다 10배나 더큰 반경방향의 하중을 지탱할 수 있다. 따라서 베어링의 크기를 작게만들 수 있기 때문에 하부베어링(15)의 지지부(17)는 제1도에 도시한 리브(17'a,17'b)에 비하여 훨씬 간단하고 작게 만들 수 있으며, 또한 지지부(16)도 역시 소형화 할 수 있다.
제5도는 제4도에 도시한 상부 베어링(14)부분의 부분확대도이다. 상기 베어링(14)은 초경합금으로 되는 하나의 슬리브(38)와 세라믹으로 되는 하나의 링(39)으로 구성되어 있다. 상기 링(39)은 예를들어 수축결합방법을 이용하여 베어링케이스(40)속에 결합되어 있다. 그 베어링케이스(40)는 일단의 지지간으로 이루어지는 지주(16)에 의하여 고정되어 있다. 상기 슬리브(38)는 예를들어 세트스크류(도시되지 않았음)를 이용하여 축(5A)에 고정된다. 또한 상기 슬리브(38)의 축방향길이는 외측링(39)의 축방향 길이보다 길게 도시되어 있지만, 똑같은 길이로 만들수도 있다.
본 발명에 따른 새로운 활동부 결합체를 사용하면 활동부들 사이의 접촉전위치에 기인하는 접촉전류가 작거나 무시할 수 있을 정도여서 그러한 접촉전류로 인한 부식은 무시할만하다. 따라서 본 발명에 따른 상기결합체를 제4도에 도시한 것과 같은 수직축형 펌프 또는 경사축형 펌프에 적용할 경우에는 펌프의 구조가 간단해지며, 해수속에서도 장기간 운전이 가능해질 것이다. 또한 본 발명에 따른 활동부 결합체를 이용한 펌프는 건조상태에서 작동될 수 있고 그 다음 흡상된 액체가 활동부를 위한 윤활제로서의 역할을 하게되어 설사 액체가 고체입자들을 포함하고 있을때에나 또는 펌프를 해수속에서 운전할때 일지라도 긴수명을 보장하여 준다. 따라서 건조상태와 습윤상태하의 반복운전도 가능하다.
제6도는 외측링(39)과 베어링하우징(40)을 보여주는 횡단면도이다. 상기 외측링(39)은 통상 수축결합방법에 의하여 케이스 속에 결합된다.
이와 같이 하여 여러가지 크기의 축에 사용하기 위해서는 각종 크기의 내경(∮D)을 갖는 외측링들을 준비할 필요가 있다. 몇개의 상이한 크기를 갖는 세라믹링들을 준비하는 방법은 외측링들을 제조하기 위하여 각종 크기의 적합한 몇가지의 주형을 준비하여야 하기 때문에 비용이 많이든다.
또한 지금까지는 요망하는 정밀도를 갖는 큰 세라믹링을 제작하는 어려웠다.
이러한 문제를 해결하고 경제적인 방법을 제공하기 위하여 원형으로 배치한 세라믹구성부분들을 사용하는 방법이 본 발명자들에 의하여 착안되었다,
위에서 설명한 바와 같이 각각의 기계적 특성때문에 본 발명인들은 외측의 고정부, 즉 외측링을 세라믹으로 만들고, 내측회전부, 즉 회전축의 슬리브는 경질합금으로 만드는 방법을 택하였다. 그러나 나사와 같은것을 사용하는 것과 같은 그 어떤 기계적인 결착을 위하여 세라믹에 기계적으로 구멍을 뚫거나 절단하는 방법을 사용하는 작업을 수행한다는 것은 어렵다.
따라서 본 발명인들은 이러한 작업을 위하여 수축결합방법을 이용하는 것을 착안하였으며, 한편 접착제의 사용방법도 이용하였다.
제7A도 및 제7B도에 있어서 다수의 세라믹세그멘트(42)들로 구성되는 베어링케이스(40a)의 실시예가 각각 횡단면도 및 종단면도로 도시하고 있다. 상기 각 세라믹 세그멘트(42)들은 원주형의 세라믹으로 만들어진다.
상기 환상케이스(40a)에 있어서 다수의 구멍(41)들이 피치원을 연하여 똑같은 간격을 두고 뚫려있다. 상기 피치원은 직경 PCD을 가지고 있고, 상기 구멍(41)들의 직경 ød은 세라믹 세그멘트(42)들을 수축결합방법으로 결합할 수 있도록 설계된다. 또한 제7A 및 7B도에 도시한 바와 같이 직경 PCD와 ød 사이의 관계는 상기 세라믹 세그멘트(42)들이 상기 케이스(40a)내의 제위치에 내장될때 각 세라믹 세그멘트(42)의 일부가 상기 케이스(40a) 내경의 안쪽으로 노출되어 원주형 세라믹 세그멘트(42)들의 맨 안쪽의 각 모선에 내접하는 소망직경 øD의 원을 형성하도록 결정된다. 위에서 설명한 바와 같은 구조를 갖게하면 세라믹 세그멘트를 갖는 케이스(40a)는 직경 PCD와 ød 사이의 관계를 변화시켜 직경 øD를 다양하게 변화시키는것이 용이하다.
제8도는 원주형 세라믹 세그멘트(42)와 함께 상기 케이스(40)를 펌프에 설치하는 것을 도시하고 있으며, IX-IX선을 연하는 수평단면도는 제9도에 도시하였다. 경질합금으로 되는 슬리브(38)와 각 세라믹 세그멘트(42) 사이의 접촉은 선접촉을 이룬다.
상기 세라믹 세그멘트(42)는 원주형으로 설명하였으나, 제10A도, 제10B도 및 제10C도에 도시된 바와 같이 여러가지의 형태로 만들 수 있다. 즉 원주형 세라믹세그멘트(42) 대신에 사다리꼴 기둥형 세라믹 세그멘트(42d), 내측면이 아아치형을 이루는 직사각기둥형 세라믹 세그멘트(42c) 및 정사각기둥형 세라믹 세그멘트(42b)를 만들 수 있다. 이들 세라믹 세그멘트는 수축결합방법 또는 접착제를 이용하여 결합시킬 수 있다. 상기 원주형 세라믹 세그멘트(42)는 또한 접착제로 결합하여 고정시킬 수 있다.
이상과 같이 원주형 세라믹세그멘트(42)의 여러가지 변형을 예시하였지만, 캐이스(40)의 제작과 원주형 세라믹세그멘트(42)의 결합이 다른 형태의 세라믹세그멘트들보다 비교적 용이하기 때문에 원주형 세라믹세그멘트(42)들이 유리하다는 것은 명백하다.
제6도 내지 제10C도에서 설명한 세라믹세그멘트를 사용하므로서 다음과 같은 장점을 달성할 수 있다.
(1) 대형베어링 및 각종 규격의 베어링을 경제적으로 제작할 수 있다.
만약 대형세라믹부품을 단일체로 제작할 경우 재질의 균일성을 달성하기 어려우며 대형세라믹부품의 기계적 강도의 신뢰도가 의문시된다. 그러나 세라믹세그멘트들로 구성시키므로 그러한 불확실성을 제거할 수 있다. 또한 PCD와 세라믹 세그멘트들의 결합구멍 또는 홈들간의 관계를 고려하므로서 여러가지 크기로 제작하기 용이하다.
(2) 축(슬리브)과 세라믹세그멘트들 사이의 접촉은 선접촉을 하기 때문에 건조상태에서 운전중 열발생을 최소화시킬 수 있다. 단위면적당 부분 하중은 높지만 본 발명에 따른 활동부 구성장치는 제3도에서 설명한 바와 같이 종래기술에 의한 베어링에 가해지는 하중보다 약 10배이상의 하중을 지탱할 수 있다.
(3) 서로 인접된 세라믹 세그멘트들 사이에는 간격이 생기기 때문에 위로 흡상된 액체가 상기 간격을 통과하게 되고, 따라서 모래와 같은 액체속에 함유된 이물질이 활동면으로 들어가는 것을 최소화시켜서 내마모 특성을 향상시켜준다.
본 발명에 의한 활동부결합체의 변형된 설치를 제11A도 및 제11B도에 도시하였다.
상기 도면에서 다수의 원주형 세라믹세그멘트(42x)들을 갖는 케이싱(40x)의 외측원주면을 고무와 같은 재료로 만든 탄력성피복부(51)로 싸여있다.
상기 결합체는 지지부(16a)속에 결합되며, 이때 단부(52)에 맞닿는다. 그다음 환상뚜껑(53)을 상기 탄력성피복부(51)의 상부에다가 나사(54)를 이용하여 고정시키면 탄력성 때문에 뚜껑(53)을 약간 반경방향으로 이동시킨다. 상기 탄력성피복부(51)를 삽입하여 특별한 상태하에서 부서지기 쉬운 세라믹 세그멘트를 보완하여 주므로서 진동을 흡수시킬 수 있다. 세라믹세그멘트들이 장치되지 않은 결합구조에 대하여도 탄력성피복부를 사용할 수도 있다.
상기 탄력성피복부는 케이싱(40x)과는 별도로 만들수도 있으며, 또는 케이싱(40x)에 피복시켜 만들수도있다.
본 발명의 특정한 실시예에 관하여 상세히 설명하였으나 본 발명은 위에서 설명한 실시예에 국한되는 것은 아니며 여기 첨부된 청구범위에 명기한 본 발명의 정신과 범위내에서 당업자에 의하여 변경 또는 변형할수 있다.

Claims (16)

  1. 세라믹으로 만들어진 제1활동부와 경질합금으로 만들어진 제2활동부로 구성되어 건조상태와 습윤상태에서 모두 작동가능한 것을 특징으로 하는 활동부결합체.
  2. 청구범위 1에서, 상기 세라믹은 Si3N4및 SiC 등과 같은 세라믹으로부터 선택되며, 상기 경질합금은 텅스텐카바이드(WC), 티타늄카바이드(TiC), 크롬 카바이드(Cr3C2) 등과 같은 재료로부터 선정된 초경합금을 함유하는 것을 특징으로 하는 활동부 결합구조.
  3. 청구범위 2에서, 상기 경질합금은 적어도 75중량%의 초경합금을 함유하는 것을 특징으로 하는 활동부결합체.
  4. 청구범위 3에서, 상기 제1활동부는 고정시키고, 한편 제2활동부는 상기 제1활동부에 접촉하여 활동할 수 있게 만들어지는 것을 특징으로 하는 활동부결합체.
  5. 청구범위 4에서, 상기 활동부 결합체는 환상링으로서의 제 1활동부와 제 1활동부 내에서 회전하는 회전축으로서의 제2활동부로 구성되는 베어링으로 실시되는 것을 특징으로 하는 활동부결합체.
  6. 청구범위 5에서, 상기 베어링은 수직축형 또는 경사축형 펌프에 설치되며, 상기 제2활동부는 펌프의 축에 고정된 슬리브로서 만들어지는 것을 특징으로 하는 활동부결합체.
  7. 청구범위 6에서, 상기 제1활동부는 수축결합방법에 의하여 하나의 케이스 속에 착설되는 것을 특징으로 하는 활동부결합체.
  8. 청구범위 7에서, 상기 케이스는 지지부속에 결합되며, 이때 상기 케이스와 지지부 사이에는 탄력부가 삽입되는 것을 특징으로 하는 활동부결합체.
  9. 청구범위 5에서, 상기 제1활동부는 환상링 속에 착설된 다수의 원주형 세그멘트들로 이루어져 있으며, 상기 제 2 활동부는 축에 고정된 슬리브로 되어 있어서 제 2 활동부의 외측원주면을 상기 각 원주형 세그멘트들의 가장 안쪽의 모선에서 선접촉을 이루는 것을 특징으로 하는 활동부결합체.
  10. 청구범위 9에서, 상기 원주형 세그멘트들은 환상링 속의 내측면 가까이 만들어진 다수의 종방향구멍속에 노출하는 것을 특징으로 하는 활동부결합구조.
  11. 청구범위 10에서, 상기 활동부 결합체는 수직축형 또는 경사축형 펌프에 설치되며, 상기 슬리브 모양의 제 2 활동부는 펌프의 축에 고정되는 것을 특징으로 하는 활동부결합체.
  12. 청구범위 11에서, 다수의 원주형 세그멘트들을 갖고 있는 상기 환상링은 수축결합방법에 의하여 하나의 케이싱 속에 결합되는 것을 특징으로 하는 활동부결합구조.
  13. 청구범위 11에서, 상기 각 원주형 세그멘트는 원주형으로 만들어져서 수축결합방법에 의하여 각각 종방향 구멍에 결합되는 것을 특징으로 하는 활동부결합체.
  14. 청구범위 11에서, 상기 각 원주형 세그멘트는 다각형 기둥모양으로 만들어져서 수축결합방법 또는 접착제를 이용하여 상기 환상링의 종방향 구멍속에 착설되는 것을 특징으로 하는 활동부결합체.
  15. 청구범위 12에서, 상기 케이싱은 지지부 속에 수축결합방법에 의하여 결합되는 것을 특징으로 하는 활동부결합체.
  16. 청구범위 12에서, 상기 케이싱은 지지부 속에 결합되며, 그 케이싱과 지지부 사이에는 탄력부가 삽입되는 것을 특징으로 하는 활동부결합체.
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