KR980701203A

KR980701203A - 밀봉장치

Info

Publication number: KR980701203A
Application number: KR1019970704379A
Authority: KR
Inventors: 로이 에드런드; 홀게르 조르단; 롤프 포에티그
Original assignee: 칼 피터 슐테르; 부삭+샴반 게엠베하 앤드 컴퍼니
Priority date: 1991-04-30
Filing date: 1992-04-15
Publication date: 1998-04-30
Also published as: EP0582593A1; JPH06508673A; ES2109744T3; DK0582593T3; JP2799367B2; DE4140833C3; DE59208801D1; EP0670444A1; ATE156899T1; DE59204771D1; EP0582593B1; WO1992019893A1; ES2085009T3; EP0670444B1; ATE131917T1; US5433452C1; US5433452A; GR3019027T3; GR3025024T3; KR100213689B1

Abstract

상호 이동가능한 두 개의 동심의 기계부품 (11, 12) 사이에 밀봉장치는 강성의 탄성 플라스틱재로 만들어진 밀봉링(15)과 고무 탄성재로 만들어지며 상기 밀봉링(15)을 방사상으로 바이어스시키는 바이어스링(16)을 포함한다. 제 1 기계부품(11)은 상기 밀봉링(15)과 바이어스링(16)을 수용하는 그루브(24)를 갖는다. 무압력 및/또는 정상상태에서, 상기 밀봉링(15)은 제 2 기계부품(12)의 외주면(21)상의 밀봉링표면(23)에 안착된다. 제 2 기계부품(12)의 축(14)에 대하여 방사상으로 도시된 바와 같이 상기 밀봉링(15)은 그루브(24)의 저압측부(19)로부터 적어도 부분적으로 이격된다. 상기 밀봉링(15)은 축(14)에 평행한 외주면(25)를 갖는다. 상기 밀봉링(15)과 외주면(21) 사이에 압력 및/또는 마찰력이 작용될 때, 상기 밀봉링(15)은 상기 저압축부(N)쪽으로 피벗될 수 있으므로 상기 밀봉링(15)은 그루브(24)의 저압축부(19)상에 안착되고 외주면(21)에 대하여 밀봉에지(22)를 형성한다. 여기에서 상기 밀봉에지는 상기 밀봉링 (15)의 피벗방향 및/또는 압력과는 무관하게 항상 동일한 위치에 배열된다. 이러한 방식으로, 밀봉이 개선되고 밀봉장치(10)의 수명이 연장된다.

Description

밀봉장치

본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음

도1은 제1기계부품(11) 및 제2기계부품(12)을 갖는 밀봉장치(10)을 도시한다.

본발명은 서로를 향하여 이동가능한 두 개의 동심의 기계부품들 사이에 있으며 강성의 탄성 플라스틱으로 만들어진 밀봉링과 탄성재로 된 상기 밀봉링을 방사상으로 바이어스시키는 바이어스 밀봉링을 갖는 밀봉장치에 관한 것으로, 제 1 기계부품은 상기 밀봉링과 상기 바이어스 밀봉링을 수용하는 그루브를 가지며, 무압력 상태 및/또는 정상상태 또는 무압력 상태에서, 상기 밀봉링은 제 2 기계부품의 외주면상의 밀봉표면에 위치하며 제 2 기계부품의 축에 대하여 방사상 방향으로 도시된 바와 같이, 상기 그루브의 저압측부로부터 적어도 부분적으로 이격되도록 발명된 것이다.

이러한 형태의 밀봉장치는 DE-C- 35 21 525 호에 공지되어 있다.

상기 공지된 밀봉장치는 기계부품의 그루브내에 배열된 밀봉링과 바이어스링으로 구성된다. 밀봉될 샤프트를 마주보는 밀봉링의 외주면은 서로 교차하는 두 개의 원뿔형 표면에 의하여 형성되며, 상기 원뿔형 표면의 교차면을 통하여 밀봉에지가 미리 제공되어 있다. 무압력 상태에서 상기 밀봉링은 두 원뿔형 표면 중하나와 함께 밀봉될 샤프트위에 위치한다. 가압하에 샤프트로부터 이러한 제 1 원뿔형 표면을 들어올리면, 고압측부쪽으로 개방된 제 1 쐐기형 갭이 형성된다. 그루브의 저압측부를 마주보는 밀봉링의 축방향 전면이 그루브의 저압측부에 평행하게 안착되면 상승과정이 종료된다.

종래의 밀봉장치에서는 상기의 마지막 위치에서, 밀봉링의 저압 원뿔형 표면이 샤프트에 안착될 수 없으므로, 가압하에 밀봉 에지가 형성된다, 그러나, 밀봉링의 고압 원뿔형 표면을 더 상승되는 것을 방지하는 한편, 밀봉될 샤프트위에 상기 밀봉 에지에 필요한 압력을 발생시키기 위하여 이러한 방법으로, 바이어스링은 비대칭적으로 형성되어야 한다.

밀봉장치는 DE-OS 24 58 529호에 공지되어 있으며, 이 밀봉장치의 밀봉링은 설치되지 않은 상태에서는 뚜렷한 밀봉에지를 갖지 않는다. 상기 밀봉 에지는 설치된 상태에서 경사이동에 의해 형성되는데, 즉, 밀봉링상에 작용하는 바이어스링의 방사상 힘에 의해 밀봉링이 회전축 주위로 기울어진다. 따라서, 무압력 상태에서는 방사상으로 향하는 힘만이 밀봉링에 작용한다. 공지된 밀봉링에 압력이 가해지면, 밀봉 에지부분에 가해지는 압력이 약해지고 밀봉링은 저압측부를 향하여 기울어져서 밀봉될 표면의 일부분에 안착된다.

또한, DE-AS 23 25 000 호에 공지된 밀봉장치는 누출률이 극도로 적으며 수명이 매우 길다. 그러나, 어떤 경우에는 증가된 누출이 관찰되기도 했다.

본 발명의 근본 목적은 공지된 밀봉장치의 밀봉효과를 향상시키고 그 수명을 연장시키는데 있다.

이러한 목적은 가압하에 및/또는 밀봉링과 외주면 사이의 마찰력에 의해 밀봉링이 상기 축에 평행한 외주면을 가지며 상기 밀봉링이 그루브의 저압측부에 안착되도록 피벗될 수 잇고, 상기 밀봉링의 피벗방향 및/또는 밀봉링에 적용된 압력과는 무관하게 상기 외주면에 대하여 항상 같은 위치에 배열되는 밀봉에지를 형성하는 본 발명에 의하여 달성된다.

따라서, 본 발명에 의한 밀봉장치는 돌출한 밀봉에지가 없이도 장착될수 있다는 장점을 갖는다. 본 발명에 의한 밀봉링은 한 그루브 측부로부터 나머지그루브 축부로 압력 변경이 일어나도록 응용하는데 있어서 간단하고 용이하게 이용할 수 있다.

밀봉장치가 무압력 상태에서 상호 전후이동되는 기계부품에 이용되는 경우, 밀봉링은 설치된 위치에서 작동 위치로 피벗되어 항상 그루브 에지위에서 기울어지며, 상기 그루브에지는 동적 기계부품의 이동방향에 반대이며 정적 기계부품위에 형성된다. 이러한 경우에 있어서, 저압측부N은 밀봉림이 피벗되는 측부에 대응한다.

밀봉링은 바이어스링에 의하여 바이어스되고, 그루브측부를 향하는 면과 함께 예각을 이루며, 그 각은 무압력 상태에서 10°- 40°로 추정될 수 있다.

샤프트와 피스톤 밀봉장치로서의 본 발명에 의한 밀봉 구조의 특별한 장점은 장기간에 걸친 실험을 통해 입증되었다. 누출률을 감소시키기 위해 개발되었던 종래의 밀봉장치와 비교해 볼 때, 본 발명의 밀보장치는 내구성이 실제로 증가되었다.

밀봉링이 폴리테트라프루오르에틸렌으로 제조되는 경우, 무압력 상태에서 대칭형인 밀봉링은 압력상태에서는 비대칭형으로 형성될 수 잇다. 따라서, 밀봉링재는 대각선표면에 의해 형성된 자유공간으로 흐르고, 상기 자유공간은 그루브내에서 기계부품이 피벗팅함으로써 형성된다.

플리우레탄으로 만들어진 밀봉링은 상이한 방향으로부터 교대로 압력을 받으며 압력이 가해진 상태에서 매우 안정된 형태를 나타내므로 피스톤 밀봉에 특히 적합하다. 본 발명에 의한 밀봉장치는 회전 밀봉장치로서 응용할 수도 있다. 이러한 목적을 위해 움직이는 기계부품으로 인한 회전이동이 그루브의 저압측부상의 밀봉링의 넓은 설치위치를 상쇄한다.

본 발명에 의한 밀봉구조는 또한 무압력 상태에서 샤프트 밀봉장치로서 응용할 수도 있다. 작동 위치로의 피벗운동은 밀봉에지와 밀봉될 주변영역 사이의 마찰에 의하여 일어난다.

명백하게는, 반대쪽에 위치한 밀봉링의 앞면과 엇갈려서 놓여있는 그루브 축부는 무압력 상태에서 편향될수 있다. 그러나, 상기 밀봉링과 상기 그루브의 저 압측부 사이의 각도는 외주면(설치위치)을 향하여 항상 개방되어 있다. 그루브의 측부와 마주보는 본 발명의 밀봉링의 앞면은 다르게 편향되거나 변형될 수도 있다.

또 다른 장점은 첨부된 도면에 대한 설명으로부터 명백해진다. 또한, 상술된 특징들 및 후술될 특징들은 개별적으로 혹은 임의적으로 상호 결합하여 이용될 수 있다. 제안된 실시예는 한정적인 것이 아니며 단지 예로써 설명된 것이다.

도1은 밀봉링표면에 평행하게 도시된 본 발명에 의한 밀봉장치의 횡단면도이다. 상기 밀봉링표면은 제 2 기계부품의 대칭축에 대하여 편향되어 있으며, 상기 대칭축을 따라 이 대칭축을 향하여 그루브 축부에 직각으로 놓여있다.

도면은 부분적으로 본 발명을 크게 도식화한 도면으로서 일정한 비율로 도식화한 것은 아니다. 본 발명의 도면은 구조를 보다 용이하게 설명하기 위하여 부분적으로 확대도시하였다.

도1은 제 1 기계부품(11) 및 제 2 기계부품(12)을 갖는 밀봉장치(10)를 도시한다. 상기 밀봉장치(10)는 상기 기계부품들(11, 12) 사이의 갭(13)을 밀봉한다. 상기 제 2 기계부품(12)은 축(14)에 대하여 회전할 수 있는 반면 상기 제 1 기계부품(11)은 고정되어 있다. 다른 실시예에서, 상기 제 2 기계부품(12)은 이동하고 제 1 기계부품(11)은 고정된다. 반대로, 상기 밀봉장치(10)에서 제 2 기계부품(12)은 고정되고 제 1 기계부품(11)은 이동될 수도 있다. 이러한 목적을 위해 상기 제 1 기계부품(11)은 축(14)에 대하여 회전이동하거나 축(14)을 따라 축이동할 수 있다.

도1에서 고압측부는 H, 저압측부는 N으로 표시되어 잇다. 밀봉링(15)의 외주면(25)은 상기 제 2 기계부품(12)의 축(14)에 평행하게 배열된다.

도1에서, 밀봉장치(10)는 무압력 상태에 있다. 강성의 탄성 밀봉재, 바람직하게는 폴리테트라플루오르에틸렌이나 폴리우레탄으로 만들어진 밀봉링(15) 및 고무탄성재로 만들어진 바이어스 요소(16)는 상기 제 1 기계부품(11)의 그루브(24)내에 배열된다. 저압측부쪽으로부터 압력이 가해지면, 상기 밀봉장치(10)는 밀봉링 (15) 및 바이어스 요소(16′)로 형성된다. 압축응력(Pre-stressing)을 가한 부품(16)은 바람직하게는 0-링이거나 4-면 밀봉링이다. 필요에 따라 무압력 상태에서, 상기 바이어스 요소(16)는 상기 밀봉링(15)의 밀봉장치(10)를 상기 제 2 기계부품(12)의 외주면(21)에 대하여 소정의 힘으로 다소 강하게 또는 다소 약하게 밀봉링(15)의 밀보장치(10)를 압박한다.

밀봉링(15)은 축(14)에 대하여 방사상으로 향햐여진 제 1 밀봉링표면(17)과 함께 그루브(19)의 저압축부와 각도()를 이룬다.

결과적으로, 쐐기형 갭은 외주면(21)쪽으로 개방되어 있다. 무압력 상태에서, 상기 밀봉장치는 10 °내지 40 °의 각도()를 갖는다. 도시된 밀봉장치(10)가압력을 받는 경우, 상기 밀봉링(15)은 피벗되어 각도 ()는 감소된다. 따라서 밀봉에지(22)는 상기 외주면(21)을 향하는 밀봉링(15)의 측부에 형성된다.

밀봉링(15, 15′)은 제 1 밀봉링표면(17) 및 제 2 밀봉링표면(18)을 가지며, 상기 밀봉링표면(17, 18)은 상기 대칭축(14)의 평면에 평행하게 편향된다.

무압력 상태에서 상기 밀봉링(15)은 제 1 그루브 측부(19)와 접촉하며 제 2 그루브 측부(20)로부터 분리된다. 상기 지압측부(N)로부터 압력이 가해지면, 밀봉링(15′)은 상기 제 1 그루브 측부(19)로부터 분리되어 상기 제 2 그루브 측부(20)상의 영역에 안착된다. 무압력 상태에서 상기 밀봉링(15)은 상기 제 2 기계부품(12)의 외주면(21)상의 표면영역에 안착된다. 저압측부(N)로부터 압력이 가해지 상태에서, 상기 밀봉링(15′)은 도시된 위치로 피벗되어 링형상의 밀봉에지(22)를 형성한다. 무압력 상태에서, 상기 밀봉링(15)의 안착표면(23)은 압력이 가해진 상태에서는 외주면(21)으로부터 이격되어 저압측부(N)쪽으로 개방된 쐐기형 각도를 형성한다. 상기 안착표면(23)과 외주면(21)사이의 개방각도는 저압력영역(N)에서 고압력영역(H)로 상기 기계부품들(11, 12)이 전후이동함으로써 액체가 서서히 유동 될 수 있도록 충분히 크게 선택될 수 있다. 이는 고압측부(N)상의 작동압력보다 더 큰 견인력이나 중간압력이 저압력영역(N)에 있을 경우에도 가능하다. 상기 밀봉장치(10)에서, 밀봉링(15, 15′)은 밀봉링(15, 15′)의 피벗방향이나 압력과는 무관한 하나의 밀봉에지(22)를 갖는다. 상기 밀봉에지(22)는 항상 같은 하나의 자리에 위치한다. 상호이동하는 두 개의 동심기계부품(11, 12)사이의 밀봉구조는 강성의 탄성 플라스틱재로 만들어진 밀봉링(15)과 고무탄성재로 만들어지며 상기 밀봉링(15)을 방사상으로 바이어스하는 바이어스링(16)을 포함한다. 제 1 기계부품(11)은 상기 밀봉림(15)과 상기 바이어스링(16)을 수용하는 그루브(24)를 갖는다. 무압력 및/또는 정상상태에서, 상기 밀봉링(15)은 제 2 기계부품(12)의 외주면(21)상의 밀봉링표면(23)에 안착된다. 제 2 기계부품(12)의 축 (14)에 대하여 방사상 방향으로 도시된 바와같이, 밀봉링(15)은 그루브(24)의 저압측부(19)로부터 적어도 부분적으로 이격된다. 상기 밀봉링(15)은 축(14)에 평행한 외주면(25)을 갖는다. 상기 밀봉링(15)은 밀봉링(15)과 외주면(21) 사이에서 압력 및/ 또는 마찰력이 작용될 때, 저압측부(N)쪽으로 피벗될 수 있으므로, 상기 밀봉링(15)은 그루브(24)의 저압측부(19)상에 안착되고 상기 외주면(21)에 대하여 밀봉에지(22)를 형성한다. 여기에서, 상기 밀봉에지(22)는 상기 밀봉링(15)의 피벗방향 및/또는 압력과는 무관하게 항상 같은 위치에 배열된다.

이러한 방법으로, 밀봉이 향상되고, 밀봉장치(10)의 수명이 연장된다.

Claims

강성의 탄성 플라스틱으로 된 밀봉링(15)과 연성의 탄성재로 된 바이어스링(16)을 가지며, 상호 이동가능한 두 개의 동심기계부품(11, 12) 사이에 있고, 제 1 기계부품(11)은 상기 밀봉링(15)과 상기 바이어스링(16)을 수용하는 그루브(24)를 가짐으로써 상기 바이어스링(16)이 상기 밀봉링(15)과 상기 그루브(24) 저면부와의 사이에 배치되어 상기 밀봉링(15)을 방사상으로 압박하며, 상기 밀봉링(15)은 무압력 및/또는 정상상태에서 밀봉링표면이 제 2 기계부품(12)의 외주면 (21)상에 안착되고 상기 그루부(24)의 제 1 측부(19)로부터 적어도 부분적으로 이격되어 있는 밀봉장치로서, 상기 밀봉링(15)의 외주면(25)은 축(14)에 평행하고, 밀봉링(15)과 외주면(21)사이에 압력 및/또는 마찰력이 가해진 상태에서 상기 그루브(24)의 제 2 측부(20)쪽으로 편향됨으로써 상기 그루부(24)의 제 2 측부(20)상에 안착되어 상기 밀봉링(15)의 피벗방향 및/또는 압력이 가해진 방향과는 무관하게 항상 동일한 위치에 배열되는 밀봉에지(22)를 상기 외주면(21)에 대하여 형성하는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
제 1 항에 있어서, 무압력 상태에서, 상기 그루브의 제 1측부(19)는 반대쪽에 방사상으로 배치된 제 1 밀봉링표면(17)에 대하여 예각()을 형성하는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
제 2 항에 있어서, 상기 예각()은 10°내지 30°사이의 각도인 밀봉장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉링(15)은 폴리테트라플루오르에틸렌으로 된 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉링(15)은 폴리우레탄으로 된 것을 특징으로 하는 밀봉장치.

※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.