KR101028112B1 - Bellows type mechanical seal assembly - Google Patents

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Abstract

회전자와 고정자 사이의 접동 밀봉면에서 유체가 누설하는 것을 방지하기 위한 벨로우즈 타입의 메카니컬 실링 조립체를 개시한다. 메카니컬 실링 조립체는 상기 하우징에 장착된 한 쌍의 밀봉 링과, 상기 한 쌍의 밀봉 링 사이에 배치되어 상기 한 쌍의 밀봉 링 중 적어도 어느 하나를 탄성적으로 가압하는 벨로우즈와, 상기 샤프트 상에 체결 수단에 의하여 고정되어 샤프트와 함께 회전하며, 상기 한 쌍의 밀봉 링 중 어느 하나와 접동식으로 접촉하는 회전자를 포함한다.A bellows type mechanical sealing assembly is disclosed for preventing fluid from leaking in the sliding sealing surface between the rotor and the stator. The mechanical sealing assembly includes a pair of sealing rings mounted to the housing, a bellows disposed between the pair of sealing rings to elastically press at least one of the pair of sealing rings, and fastening on the shaft. And a rotor fixed by the means and rotating with the shaft and in slidable contact with any one of the pair of sealing rings.

실링, 밀봉, 회전자, 고정자, 진공 펌프 Sealing, sealing, rotor, stator, vacuum pump

Description

벨로우즈 타입의 메카니컬 실링 조립체{BELLOWS TYPE MECHANICAL SEAL ASSEMBLY}Bellows type mechanical sealing assembly {BELLOWS TYPE MECHANICAL SEAL ASSEMBLY}

본 발명은 높은 압력 또는 변동하는 압력의 유체를 밀봉하기 위한 메카니컬 실링 조립체에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면, 회전자와 고정자 사이의 접동 밀봉면에서 유체가 누설하는 것을 방지하기 위한 벨로우즈 타입의 메카니컬 실링 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to a mechanical sealing assembly for sealing fluids of high pressure or fluctuating pressure, and more specifically, to a bellows type mechanical to prevent leakage of fluid in the sliding sealing surface between the rotor and the stator. A sealing assembly.

비교적 고압의 공정 유체가 펌프 샤프트를 따라 펌프를 구동시키는 모터까지 유체가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위하여 밀봉 장치, 특히 벨로우즈 타입의 메카니컬 실링 조립체를 사용하는 경우가 있다. Sealing devices, in particular bellows-type mechanical sealing assemblies, are sometimes used to prevent the outflow of relatively high pressure process fluid to the motor driving the pump along the pump shaft.

이러한 메카니컬 실링 조립체는 대향하는 접동면을 갖는 한 쌍의 밀봉 링과, 샤프트를 에워싸는 메탈 벨로우즈를 구비한다. 벨로우즈는 일단부가 한 쌍의 밀봉 링 중 하나에 결합되고, 타단부가 샤프트에 연결되는 원통형 부재와 결합된다. 벨로우즈는 고압 챔버를 저압 챔버와 분리시킬 뿐만 아니라, 이와 결합된 밀봉링을 대향하는 밀봉 링을 향하여 탄성적으로 가압한다.This mechanical sealing assembly has a pair of sealing rings having opposing sliding surfaces and a metal bellows surrounding the shaft. The bellows is coupled with a cylindrical member having one end coupled to one of the pair of sealing rings and the other end connected to the shaft. The bellows not only separates the high pressure chamber from the low pressure chamber, but also elastically presses against the sealing ring opposite the sealing ring associated therewith.

벨로우즈 타입의 메카니컬 실링 조립체는 미국 특허 제3,372,939호, 제 3,776,560호, 제4,163,563호, 제4,365,816호, 및 제4,453,722호에 개시된 바와 같이 당업계에 널리 공지되어 있다. 상기 특허에서는 다수의 환형 부재 또는 다이어프램이 적층되고 그 단부가 상호 용접되어 있는 메탈 벨로우즈가 도시되어 있으며, 상기 메탈 벨로우즈는 실링 조립체에 결합되어 있다.Bellows-type mechanical sealing assemblies are well known in the art as disclosed in US Pat. Nos. 3,372,939, 3,776,560, 4,163,563, 4,365,816, and 4,453,722. The patent shows a metal bellows in which a plurality of annular members or diaphragms are stacked and the ends of which are welded to each other, the metal bellows being coupled to a sealing assembly.

도 1을 참조하여 종래 벨로우즈 타입의 메카니컬 실링 조립체에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 도 1은 하우징(11) 내부에 배치되며 상기 하우징(11)을 통과하는 샤프트(14)를 에워싸는 메카니컬 실링 조립체를 도시하고 있다. Referring to Figure 1 will be described in more detail with respect to the conventional bellows type mechanical sealing assembly. 1 shows a mechanical sealing assembly disposed inside a housing 11 and enclosing a shaft 14 passing through the housing 11.

이러한 메카니컬 실링 조립체는 고정자(또는 인써트)(16)과 회전자를 구비하며, 상기 고정자와 회전자는 상호 미끄럼 접촉하는 접동 밀봉면(20 및 22)을 갖고 있다. 회전자는 베어링(36)에 의하여 지지되는 어댑터(42)에 의하여 단단히 고정되어 샤프트(14)와 함께 회전하도록 구성되어 있다. This mechanical sealing assembly has a stator (or insert) 16 and a rotor, the stator and the rotor having sliding sealing surfaces 20 and 22 in sliding contact with each other. The rotor is secured by an adapter 42 supported by a bearing 36 and is configured to rotate with the shaft 14.

회전자는 어댑터(42)에 의하여 고정되는 금속제 원통형 지지 부재(collar; 24)와, 일단부가 지지 부재(24)에 결합된 벨로우즈(28)와, 벨로우즈(28)의 타단부가 결합되는 메탈 페룰(metal ferrule; 30)과, 상기 메탈 페룰(30)과 결합되는 밀봉 링(18)을 구비한다. 밀봉 링(18)은 고정자(16)의 접동 밀봉면(20)과 미끄럼 접촉하는 접동 밀봉면(22)을 갖는다. 벨로우즈(28)는 밀봉 링(18)을 고정자(16)를 향하여 탄성적으로 가압한다.The rotor includes a metal cylindrical support member 24 fixed by an adapter 42, a bellows 28 having one end coupled to the support member 24, and a metal ferrule having the other end of the bellows 28 coupled thereto. a metal ferrule 30 and a sealing ring 18 coupled with the metal ferrule 30. The sealing ring 18 has a sliding sealing surface 22 in sliding contact with the sliding sealing surface 20 of the stator 16. The bellows 28 elastically presses the sealing ring 18 toward the stator 16.

벨로우즈(28)는 복수개의 적층되고 잔물결처럼 주름진 금속의 환형 다이어프램을 구비하는바, 상기 환형 다이어프램은 내부 및 외부 말단부에서 용접으로 결합되어 일련의 내부 및 외부 조인트를 형성한다. 단부 다이어프램은 조인트가 없는 내부 말단부를 구비하며, 단부 조인트는 일단부에서 용접에 의하여 지지 부재(24)와 결합되고 타단부에서 페룰(30)의 일단부에 결합된다. 따라서, 단부 다이어프램은 벨로우즈 구조에서 상호 작용하는 형태로 또는 상호 작동하지 않는 형태를 취한다.The bellows 28 has a plurality of laminated and rippled corrugated annular diaphragms which are welded at the inner and outer ends to form a series of inner and outer joints. The end diaphragm has an inner distal end without a joint, which is joined to the support member 24 by welding at one end and to one end of the ferrule 30 at the other end. Thus, the end diaphragms take the form of interacting or non-operating in the bellows structure.

메카니컬 실링 조립체는 고압의 피밀봉 유체가 샤프트(14)를 따라 누설되는 것을 방지하기 위한 제1 O-링(32)과, 하우징(11)과 메카니컬 실링 조립체 사이에 저장된 윤활유가 도면에서 우측으로 누설되는 것을 방지하기 위한 제2 O-링(34)을 구비한다.The mechanical sealing assembly includes a first O-ring 32 to prevent high pressure sealed fluid from leaking along the shaft 14, and lubricant stored between the housing 11 and the mechanical sealing assembly leaks to the right in the drawing. A second o-ring 34 is provided to prevent it from becoming.

전술한 구조는 벨로우즈의 가장 인접한 다이어프램에 대하여 지지부를 제공하여, 벨로우즈의 압력 캐패시티를 증가시킨다. 이러한 구조에 의하면, 벨로우즈의 모든 다이어프램은 실질적으로 동일한 기계적 지지 기능을 수행한다.The above structure provides support for the closest diaphragm of the bellows, increasing the pressure capacity of the bellows. With this structure, all diaphragms of the bellows perform substantially the same mechanical support function.

그러나, 회전자의 벨로우즈가 샤프트의 고속 회전에 의하여 상하 방향으로 이동하기 때문에, 벨로우즈가 일정한 반경으로 회전하지 않고, 불규칙한 반경으로 회전하게 된다. 그 결과, 회전자의 접동 밀봉면(22)이 고정자(16)의 접동 밀봉면(20)과 일정한 트랙으로 접촉하지 않고 불규칙한 패턴으로 접촉하여, 고정자의 접동 밀봉면(20)의 코팅이 파손되는 경우가 종종 발생한다.However, since the bellows of the rotor moves in the vertical direction by the high speed rotation of the shaft, the bellows does not rotate at a constant radius but rotates at an irregular radius. As a result, the sliding sealing surface 22 of the rotor does not come into contact with the sliding sealing surface 20 of the stator 16 in an irregular pattern, but in an irregular pattern, whereby the coating of the sliding sealing surface 20 of the stator is broken. Cases often occur.

특히, 이러한 메카니컬 실링 조립체가 스크류식 고진공 펌프에 적용되는 경우에, 다음과 같은 문제점이 발생한다.In particular, when such a mechanical sealing assembly is applied to a screw type high vacuum pump, the following problems arise.

스크류식 고진공 펌프는 상호 맞닿아 회전하도록 병렬로 설치된 한 쌍의 스크류를 구비하므로, 펌프가 작동할 때, 그 내부에 약 270 내지 370℃의 고온이 발 생한다. 따라서, 진공 펌프의 입력축 측에 장착된 메카니컬 실링 조립체의 고정자(16)는 진공 펌프의 내부에서 발생된 고온에 그대로 노출된다.Since the screw type high vacuum pump has a pair of screws installed in parallel to rotate in contact with each other, when the pump is operated, a high temperature of about 270 to 370 ° C is generated therein. Therefore, the stator 16 of the mechanical sealing assembly mounted on the input shaft side of the vacuum pump is exposed to the high temperature generated inside the vacuum pump as it is.

보다 구체적으로 설명하면, 고정자(16)는 금속으로 제조되기 때문에, 진공 펌프에서 발생된 고온의 열이 고정자(16)에 그대로 전달된다. 따라서, 고정자(16)의 접동 밀봉면(20)이 고온의 열에 의하여 변형되어, 접동 밀봉면의 조도가 떨어지는 문제점이 발생한다. 접동 밀봉면의 조도가 떨어지면, 메카니컬 실링 조립체의 수명이 단축된다.More specifically, since the stator 16 is made of metal, the high temperature heat generated by the vacuum pump is transferred to the stator 16 as it is. Therefore, the sliding sealing surface 20 of the stator 16 is deformed by the heat of high temperature, and a problem arises that the roughness of the sliding sealing surface falls. If the roughness of the sliding sealing surface falls, the life of the mechanical sealing assembly is shortened.

게다가, 진공 펌프가 작동하면, 고정자(16)와 샤프트 사이의 간극으로 유체가 유입된다. 이 때, 유체가 벨로우즈(26)의 다이어프램을 후방(도면에서 좌측)으로 밀면서 진입하기 때문에, 밀봉 링(18)을 고정자(16)를 향하여 가압하고 있던 벨로우즈(28)가 압축된다. 따라서, 밀봉 링(18)과 고정자(16) 사이에 간극이 생겨서, 메카니컬 실링 조립체의 윤활유가 상기 간극을 통해 진공 펌프 내부로 유입되는 문제점이 발생한다.In addition, when the vacuum pump is operated, fluid flows into the gap between the stator 16 and the shaft. At this time, the fluid enters while pushing the diaphragm of the bellows 26 to the rear (left side in the drawing), so that the bellows 28 which has pushed the sealing ring 18 toward the stator 16 is compressed. Thus, a gap is created between the sealing ring 18 and the stator 16, so that the lubricant of the mechanical sealing assembly is introduced into the vacuum pump through the gap.

이러한 스크류식 고진공 펌프는 약 20년 전에 개발되었으나, 이러한 고진공 펌프에 사용되는 메카니컬 실링 조립체가 전술한 문제점을 가지고 있음에도 불구하고, 별다른 해결책이 제시되지 못하였다. 특히, 이러한 스크류식 고진공 펌프에 사용되는 고가의 메카니컬 시일 조립체를 약 6개월의 주기로 교체하고 있다.Although such a screw type high vacuum pump was developed about 20 years ago, although the mechanical sealing assembly used in such a high vacuum pump has the above-mentioned problems, no solution has been proposed. In particular, the expensive mechanical seal assemblies used in such screwed high vacuum pumps are being replaced at a cycle of about six months.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결코자 하는 것으로, 벨로우즈에 원심력이 작용하는 것을 방지하여 접동 밀봉면의 조도를 일정하게 유지할 수 있는 벨로우즈 타입의 메카니컬 실링 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a bellows type mechanical sealing assembly which can maintain the roughness of the sliding sealing surface by preventing centrifugal force from acting on the bellows.

본 발명의 다른 목적은 벨로우즈에 유압이 인가되면, 회전자와 고정자 간의 접동 밀봉면의 접촉력이 증가할 수 있는 벨로우즈 타입의 메카니컬 실링 조립체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a bellows type mechanical sealing assembly in which the contact force of the sliding sealing surface between the rotor and the stator can be increased when hydraulic pressure is applied to the bellows.

본 발명의 또 다른 목적은 메카니컬 실링 조립체를 스크류식 고진공 펌프에 적용할 경우에 펌프 내부에서 발생하는 고온의 열이 회전자와 고정자 간의 접동 밀봉면에 전달되는 것을 방지할 수 있는 벨로우즈 타입의 메카니컬 실링 조립체를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is a bellows type mechanical seal that can prevent the transfer of high temperature heat generated inside the pump to the sliding sealing surface between the rotor and the stator when the mechanical sealing assembly is applied to a screw type high vacuum pump. It is to provide an assembly.

상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일태양에 따르면, 하우징 내부에 배치되어 하우징과 샤프트 사이의 갭을 밀봉하는 메카니컬 실링 조립체에 있어서, 상기 하우징에 장착된 한 쌍의 밀봉 링과, 상기 한 쌍의 밀봉 링 사이에 배치되어 상기 한 쌍의 밀봉 링 중 적어도 어느 하나를 탄성적으로 가압하는 벨로우즈와, 상기 샤프트 상에 체결 수단에 의하여 고정되어 샤프트와 함께 회전하며, 상기 한 쌍의 밀봉 링 중 어느 하나와 접동식으로 접촉하는 회전자를 포함하는 메카니컬 실링 조립체가 제공된다.In order to achieve the above and other objects of the present invention, according to one aspect of the present invention, a mechanical sealing assembly disposed inside a housing to seal a gap between the housing and the shaft, the pair of sealing rings mounted to the housing And a bellows disposed between the pair of sealing rings to elastically press at least one of the pair of sealing rings, and fixed by the fastening means on the shaft to rotate together with the shaft. A mechanical sealing assembly is provided that includes a rotor in slidable contact with any one of its sealing rings.

메카니컬 실링 조립체는 상기 한 쌍의 밀봉 링 중에서 회전자와 접촉하는 밀봉 링과 벨로우즈 사이에 배치된 메탈 페룰을 또한 포함한다.The mechanical sealing assembly also includes a metal ferrule disposed between the bellows and the sealing ring in contact with the rotor of the pair of sealing rings.

벨로우즈는 복수개의 환형 다이어프램을 구비하며, 환형 다이어프램의 내부 및 외부 말단부는 각각 용접으로 결합되고, 최외측에 배치된 다이어프램은 메탈 페룰과 한 쌍의 밀봉 링 중의 다른 하나와 용접된다. 벨로우즈는 압축 스프링 기능을 수행하여, 밀봉 링을 어느 한 방향으로 가압한다.The bellows has a plurality of annular diaphragms, the inner and outer end portions of the annular diaphragm being joined by welding, respectively, and the outermost disposed diaphragm is welded with the metal ferrule and the other of the pair of sealing rings. The bellows functions as a compression spring to press the sealing ring in either direction.

상기 회전자와 접동하는 밀봉 링의 밀봉면은 카본으로 코팅되고, 상기 밀봉 링의 밀봉면과 대향하는 회전자의 밀봉면은 텅스텐 카바이드로 코팅되는 것이 바람직하다. 카본은 열을 흡수하는 특성이 있고, 텅스텐 카바이드는 열을 방출하는 특성이 있어서, 접동 밀봉면 사이에 발생하는 열을 효과적으로 제어할 수 있다.Preferably, the sealing surface of the sealing ring sliding with the rotor is coated with carbon, and the sealing surface of the rotor facing the sealing surface of the sealing ring is coated with tungsten carbide. Carbon has a property of absorbing heat, and tungsten carbide has a property of dissipating heat, so that heat generated between sliding sealing surfaces can be effectively controlled.

상기 회전자와 접동하는 밀봉 링은 샤프트 상에서 샤프트의 축방향으로 이동 가능하며, 상기 회전자는 샤프트에 대하여 이동 불가능하다. 따라서, 밀봉 링은 벨로우즈에 의하여 회전자를 향하여 가압될 수 있다.The sealing ring sliding with the rotor is movable in the axial direction of the shaft on the shaft, the rotor being immovable relative to the shaft. Thus, the sealing ring can be pressed against the rotor by the bellows.

전술한 구성에 따르면, 벨로우즈가 고정자에 배치되어, 벨로우즈에 원심력이 작용하는 것을 방지하여 접동 밀봉면의 조도를 일정하게 유지할 수 있다. According to the above-described configuration, the bellows is disposed on the stator to prevent centrifugal force from acting on the bellows, thereby maintaining the roughness of the sliding sealing surface constantly.

벨로우즈에 유압이 인가되면, 회전자와 고정자 간의 접동 밀봉면의 접촉력이 증가할 수 있다.When hydraulic pressure is applied to the bellows, the contact force of the sliding sealing surface between the rotor and the stator may increase.

메카니컬 실링 조립체를 스크류식 고진공 펌프에 적용할 경우에, 펌프 내부에서 발생하는 고온의 열이 회전자와 고정자 간의 접동 밀봉면에 전달되는 것을 방 지할 수 있.When the mechanical sealing assembly is applied to a screw type high vacuum pump, it is possible to prevent the high temperature heat generated inside the pump from being transferred to the sliding sealing surface between the rotor and the stator.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벨로우즈 타입의 메카니컬 실링 조립체를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a bellows type mechanical sealing assembly according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 벨로우즈 타입의 메카니컬 실링 조립체를 도시하는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a bellows type mechanical sealing assembly according to the present invention.

본 발명의 메카니컬 실링 조립체는 하우징(111) 내부에 배치되며, 상기 하우징(111)을 통과하는 회전 샤프트(114)를 에워싸므로, 하우징(111)과 샤프트(114) 사이의 갭을 밀봉한다. The mechanical sealing assembly of the present invention is disposed inside the housing 111 and surrounds the rotating shaft 114 passing through the housing 111, thereby sealing a gap between the housing 111 and the shaft 114.

메카니컬 실링 조립체는 고정자와 회전자(124)를 구비한다. 고정자는 하우징(111)에 장착되는 제1 밀봉 링(116)과, 복수개의 적층되고 잔물결처럼 주름진 금속의 환형 다이어프램을 갖는 벨로우즈(128)와, 다이어프램의 일부와 용접되는 메탈 페룰(130)과, 상기 메탈 페룰(130)과 고정된 제2 밀봉 링(118)을 구비한다.The mechanical sealing assembly includes a stator and a rotor 124. The stator includes a first sealing ring 116 mounted to the housing 111, a bellows 128 having a plurality of laminated and rippled corrugated metal annular diaphragms, a metal ferrule 130 welded to a portion of the diaphragm, And a second sealing ring 118 fixed to the metal ferrule 130.

제1 밀봉 링(116)은 샤프트(114)에 대하여 축방향으로 이동 불가능하게 배치되고, 제2 밀봉 링(118)은 샤프트(114)에 대하여 축방향으로 이동 가능하게 배치되어 있다. 제1 밀봉 링(116)은 원통형 벨로우즈(128)와 원통형 메탈 페룰(130)에 의하여 제2 밀봉 링(118)과 결합된다. The first sealing ring 116 is axially displaceable with respect to the shaft 114, and the second sealing ring 118 is axially movable with respect to the shaft 114. The first sealing ring 116 is coupled with the second sealing ring 118 by a cylindrical bellows 128 and a cylindrical metal ferrule 130.

벨로우즈(128)는 복수개의 적층되고 잔물결처럼 주름진 금속의 환형 다이어프램을 구비한다. 환형 다이어프램은 내부 및 외부 말단부에서 용접으로 결합되어 일련의 내부 및 외부 조인트를 형성하며, 다수의 환형 다이어프램 중에서 선단 다 이어프램(128a)는 제1 밀봉 링(116)의 플랜지부에 용접에 의하여 결합되고, 말단 다이어프램(128b)은 메탈 페룰(130)의 플랜지부에 용접에 의하여 결합된다. 벨로우즈는 압축 스프링과 같은 기능을 수행할 뿐만 아니라, 회전자와 고정자 간의 편심을 보상하는 기능도 수행한다. Bellows 128 includes a plurality of laminated and rippled corrugated annular diaphragms. The annular diaphragm is welded at the inner and outer distal ends to form a series of inner and outer joints, and of the plurality of annular diaphragms, the leading diaphragm 128a is joined by welding to the flange portion of the first sealing ring 116. The end diaphragm 128b is joined to the flange portion of the metal ferrule 130 by welding. The bellows not only functions like a compression spring, but also compensates for the eccentricity between the rotor and the stator.

메탈 페룰(130)은 제2 밀봉 링(118)의 외주면 일부에 고정되고, 제2 밀봉 링(118)을 회전자(124)를 향하여 가압한다. 회전자(124)는 어댑터(142)에 의하여 샤프트(114)에 단단히 고정되어, 샤프트(114)와 함께 회전한다.The metal ferrule 130 is fixed to a part of the outer circumferential surface of the second sealing ring 118 and presses the second sealing ring 118 toward the rotor 124. The rotor 124 is firmly fixed to the shaft 114 by the adapter 142 and rotates with the shaft 114.

본 발명의 일특징에 따르면, 제2 밀봉 링(118)과 회전자(124)는 샤프트(114)에 대하여 직각으로 배향된 접동 밀봉면(120 및 122)에서 상호 접촉식으로 접촉하도록 배치되어 있다. 제2 밀봉 링(118)은 샤프트에 대하여 축방향으로 이동 가능하지만, 회전자(124)는 샤프트에 대하여 축방향으로 이동 불가능하다.According to one aspect of the invention, the second sealing ring 118 and the rotor 124 are arranged to contact each other at sliding sealing surfaces 120 and 122 oriented at right angles to the shaft 114. . The second sealing ring 118 is axially movable relative to the shaft while the rotor 124 is not axially movable relative to the shaft.

제2 밀봉 링(118)의 밀봉면(120)은 흡열성을 갖는 카본으로 코팅되고, 회전자(124)의 밀봉면(122)은 발열성을 갖는 텅스텐 카바이드로 코팅되는 것이 바람직하다. The sealing surface 120 of the second sealing ring 118 is coated with carbon having endothermic properties, and the sealing surface 122 of the rotor 124 is coated with tungsten carbide having exothermic properties.

또한, 메카니컬 실링 조립체는 고압의 피밀봉 유체가 샤프트(114)를 따라 누설하는 것을 방지하기 위한 제1 O-링(132)과, 하우징(111)과 제1 밀봉 링(116) 사이에서 피밀동 유체 또는 윤활유가 누설되는 것을 방지하기 위한 제2 O-링(134)을 구비한다.In addition, the mechanical sealing assembly includes a first O-ring 132 to prevent high pressure sealed fluid from leaking along the shaft 114, and a sealed joint between the housing 111 and the first sealing ring 116. A second o-ring 134 is provided to prevent leakage of the fluid or lubricant.

본 발명의 메카니컬 실링 조립체에는 고압의 내부 압력이 동시에 인가되는 것이 일반적이다. 메카니컬 실링 조립체에 인가되는 내부압력에 의하여, 제2 밀봉 링(118)은 벨로우즈(128)에 의하여 회전자(124)를 향하여 가압된다. It is common for the mechanical sealing assembly of the present invention to simultaneously apply a high pressure internal pressure. Due to the internal pressure applied to the mechanical sealing assembly, the second sealing ring 118 is pressed towards the rotor 124 by the bellows 128.

이하, 본 발명에 따른 메카니컬 실링 조립체가 스크류식 고진공 펌프의 샤프트에 적용된 경우를 예로 들어 조립체의 작동에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the assembly will be described taking as an example the case where the mechanical sealing assembly according to the present invention is applied to a shaft of a screw type high vacuum pump.

본 발명의 메카니컬 실링 조립체는 고정자로서 제1 밀봉 링(116), 벨로우즈(128), 메탈 페룰(130) 및 제2 밀봉 링(118)과, 회전자(124)를 구비하며, 상기 회전자는 진공 펌프의 샤프트 상에 장착되어 있다.The mechanical sealing assembly of the present invention comprises a first sealing ring 116, a bellows 128, a metal ferrule 130 and a second sealing ring 118, and a rotor 124 as a stator, the rotor having a vacuum It is mounted on the shaft of the pump.

본 발명의 메카니컬 실링 조립체가 진공 펌프의 샤프트 상에 장착되는 경우에, 제1 밀봉 링(116)이 진공 펌프의 입력축 측에 장착된다. 따라서, 진공 펌프가 작동할 때, 벨로우즈(128)가 회전하지 않기 때문에, 회전력이 벨로우즈(128)에 작용하지 않는다. 그러므로, 제2 밀봉 링(118)의 접동 밀봉면(120)이 일정한 궤도로 회전자(124)의 접동 밀봉면(122)과 접촉하므로, 회전자(124)의 접동 밀봉면의 조도가 일정하게 유지될 수 있다.In the case where the mechanical sealing assembly of the present invention is mounted on the shaft of the vacuum pump, the first sealing ring 116 is mounted on the input shaft side of the vacuum pump. Thus, since the bellows 128 does not rotate when the vacuum pump is operating, no rotational force acts on the bellows 128. Therefore, since the sliding sealing surface 120 of the second sealing ring 118 is in contact with the sliding sealing surface 122 of the rotor 124 in a constant orbit, the roughness of the sliding sealing surface of the rotor 124 is constant. Can be maintained.

또한, 회전자(124)가 링으로 구성되어 있으므로, 회전자(124)가 샤프트(114)와 함께 고속 회전하더라도 접동 밀봉면(120 및 122)에 별다른 영향을 주지 않는다. 게다가, 접동 밀봉면(120 및 122)이 일정한 직경의 원을 이루면서 접촉하기 때문에, 메카니컬 실링 조립체에 노이즈가 발생하지 않아, 정숙성이 유지될 수 있다.In addition, since the rotor 124 is constituted by a ring, even if the rotor 124 rotates at a high speed with the shaft 114, the sliding sealing surfaces 120 and 122 have no influence. In addition, since the sliding sealing surfaces 120 and 122 contact each other while forming a circle of a constant diameter, no noise is generated in the mechanical sealing assembly, so that quietness can be maintained.

고정자와 하우징(111) 사이에 O-링(134)이 설치되어 있으므로, 진공 펌프에서 발생된 진동이 벨로우즈(128)에 전달되지 않고 O-링(134)에 의하여 흡수된다. 그러므로, 벨로우즈 자체의 진동이 최소화되어, 메카니컬 실링 조립체의 안정성이 극대화된다.Since the O-ring 134 is installed between the stator and the housing 111, the vibration generated in the vacuum pump is absorbed by the O-ring 134 without being transmitted to the bellows 128. Therefore, vibration of the bellows itself is minimized, maximizing the stability of the mechanical sealing assembly.

게다가, 스크류식 고진공 펌프의 내부에는 작동시에 약 270 내지 370℃의 고열이 발생되는바, 밀봉 접동면(20 및 22)이 진공 펌프로부터 먼 위치에 배치된다. 그러므로, 밀봉 접동면이 고열로부터 보호되므로, 고온에 의하여 변형되는 등의 문제를 겪지 않는다. In addition, a high heat of about 270 to 370 ° C. is generated inside the screw type high vacuum pump, so that the sealing sliding surfaces 20 and 22 are disposed at a position far from the vacuum pump. Therefore, since the sealing sliding surface is protected from high heat, there is no problem such as deformation by high temperature.

또한, 고진공 펌프 내부를 흐르는 유체가 제1 밀봉 링(116)과 샤프트(114)의 외주면 사이의 갭을 통해 벨로우즈(128)에 유압이 인가되면, 회전자와 고정자 간의 접동 밀봉면의 접촉이 증가하여, 유체의 누설을 방지한다.In addition, when fluid flowing inside the high vacuum pump is applied to the bellows 128 through a gap between the first sealing ring 116 and the outer circumferential surface of the shaft 114, the contact of the sliding sealing surface between the rotor and the stator increases. To prevent leakage of the fluid.

본 발명을 상기 실시예를 참조하여 설명하였지만, 보호 받고자 하는 보호범위가 전술한 실시예에 의하여 한정되지 않는다. 본 발명의 보호 범위는 하기의 청구범위에 의하여 결정된다.Although the present invention has been described with reference to the above embodiments, the protection scope to be protected is not limited by the above embodiments. The protection scope of the present invention is determined by the following claims.

도 1은 종래 벨로우즈 타입의 메카니컬 실링 조립체의 단면도.1 is a cross-sectional view of a conventional bellows type mechanical sealing assembly.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벨로우즈 타입의 메카니컬 실링 조립체의 단면도.2 is a cross-sectional view of a bellows type mechanical sealing assembly according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

111: 하우징111: housing

114: 회전 샤프트114: rotating shaft

116: 제1 밀봉 링116: first sealing ring

118: 제2 밀봉 링118: second sealing ring

124: 고정자124: stator

128: 벨로우즈128: bellows

130: 메탈 페룰130: metal ferrule

Claims (6)

하우징 내부에 배치되어 하우징과 샤프트 사이의 갭을 밀봉하는 메카니컬 실링 조립체에 있어서, A mechanical sealing assembly disposed inside a housing to seal a gap between the housing and the shaft, 상기 하우징에 장착된 한 쌍의 밀봉 링과,A pair of sealing rings mounted to the housing, 상기 한 쌍의 밀봉 링 사이에 배치되어 상기 한 쌍의 밀봉 링 중 적어도 어느 하나를 탄성적으로 가압하는 벨로우즈와,A bellows disposed between the pair of sealing rings to elastically press at least one of the pair of sealing rings; 상기 샤프트 상에 고정되어 샤프트와 함께 회전하며, 상기 한 쌍의 밀봉 링 중 어느 하나와 접동식으로 접촉하는 회전자를 포함하되,A rotor fixed on the shaft and rotating with the shaft, the rotor being in slidable contact with any one of the pair of sealing rings, 상기 회전자와 접동하는 밀봉 링의 밀봉면은 카본으로 코팅되고, 상기 밀봉 링의 밀봉면과 대향하는 회전자의 밀봉면은 텅스텐 카바이드로 코팅되는 것을 특징으로 하는 메카니컬 실링 조립체.And the sealing surface of the sealing ring sliding with the rotor is coated with carbon, and the sealing surface of the rotor opposite the sealing surface of the sealing ring is coated with tungsten carbide. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 한 쌍의 밀봉 링 중에서 회전자와 접촉하는 밀봉 링과 벨로우즈 사이에 배치된 메탈 페룰을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 메카니컬 실링 조립체.And a metal ferrule disposed between the bellows and the sealing ring in contact with the rotor of the pair of sealing rings. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 벨로우즈는 복수개의 환형 다이어프램을 구비하며, 환형 다이어프램의 내부 및 외부 말단부는 각각 용접으로 결합되고, 최외측에 배치된 다이어프램은 메탈 페 룰과 한 쌍의 밀봉 링 중의 다른 하나와 용접으로 결합되는 것을 특징으로 하는 메카니컬 실링 조립체.The bellows has a plurality of annular diaphragms, wherein the inner and outer ends of the annular diaphragm are each welded, and the outermost diaphragm is welded to the other of the metal ferrule and the pair of sealing rings. Mechanical sealing assembly. 삭제delete 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 회전자와 접동하는 밀봉 링은 샤프트 상에서 샤프트의 축방향으로 이동 가능하며, 상기 회전자는 샤프트에 대하여 이동 불가능한 것을 특징으로 하는 메카니컬 실링 조립체.And the sealing ring sliding with the rotor is movable in the axial direction of the shaft on the shaft, the rotor being immovable relative to the shaft. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 한 쌍의 밀봉 링 중에서 하우징과 접촉하는 밀봉 링에 설치된 밀봉 부재와, 상기 회전자와 샤프트 사이의 인터페이스를 밀봉하기 위하여 회전자에 설치된 밀봉 부재를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 메카니컬 실링 조립체.And a sealing member provided in the sealing ring in contact with the housing of the pair of sealing rings, and a sealing member provided in the rotor for sealing an interface between the rotor and the shaft.
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