KR20110013277A - 밀봉장치 - Google Patents

Abstract

경도를 저하시켜도 양호한 밀봉성의 발휘하고 파는 밀봉장치를 제공하기 위한 것으로, 경도(Hs)가 90인 고무상 탄성체로 구성된 밀봉장치로서, 환상 홈(20)의 홈 바닥면(21)에 접촉하는 제 1 립(11)의 선단(11a)에서의 직경을 R1, 축(3)의 외주면(30)에 자유로이 슬라이드 이동할 수 있게 접촉하는 제 2 립(12)의 선단(12a)에서의 직경을 R2, 홈 바닥면(21)의 직경을 r1, 축 외주면(30)의 직경을 r2로 했을 때,
｜R1 - R2｜/2 = (｜r1 - r2｜/2) × 1.3 (±0.03)
을 만족시키고, 수압 홈(13)의 홈 바닥에서의 외경을 R3, 수압 홈(13)의 홈 바닥에서의 내경을 R4로 했을 때,
4 ≤ ((R3 - R4)/｜r1-r2｜- 1) × 100 ≤ 8
을 만족시키고, 기부(10)의 내주면(14)이, 저압 측을 향해 기부(10)의 직경 방향 단면 폭을 서서히 감소시키도록 경사진 테이퍼 면이고, 당해 테이퍼 면의 축 방향에 대해 이루는 경사각도(α)가,
3°≤ α ≤ 7°
를 만족시키는 것을 특징으로 한다.

Description

밀봉장치 {SEALING APPARATUS}

본 발명은, 유압 실린더 등에 사용되는 밀봉장치에 관한 것이다.

도 8 ~ 도 10을 참조해서, 종래의 기술에 따른 밀봉장치에 대해 설명한다. 도 8은, 종래의 기술에 따른 밀봉장치의 모식적 반단면도이다. 도 9는, 종래의 기술에 따른 밀봉장치의 사용시의 모습을 나타내는 모식적 반단면도로서, (a)는 무압시, (b)는 가압시를 각각 나타낸다. 도 10은, 종래의 기술에 따른 밀봉장치의 접촉 면압 분포를 나타낸 그래프이고, (a)는 저압시, (b)는 고압시를 각각 나타낸다.

유압실린더의 로드(rod)용 밀봉장치로서, 종래부터, 도 8에 나타나 있는 것과 같은 립 패킹(rib packiing; 100)이 사용되고 있다. 립 패킹(100)은, 환상의 밀봉부재로서, 실린더 내주면에 형성된 환상 홈에 장착되어 사용된다.

립 패킹(100)은, 내경방향으로 돌출하는 내주 립(101)과, 외경 방향으로 돌출하는 외주 립(102)과, 립 패킹(100)이 압력을 받아들이는 고압 측의 단면에서 축 방향으로 움푹 파인 단면 대략 U자형의 환상 홈(이하, U홈이라 함; 103)을 구비하고 있다.

립 패킹(100)은 내주측 및 외주측이 각각 로드 외주면 및 환상 홈의 홈 바닥면에 밀착함과 더불어, 내주 립(101) 및 외주 립(102)이 설치되어 있는 부분에서, 접촉 면압이 높아짐으로써, 유압실린더 내의 작동유가 외부로 누설되는 것을 방지하고 있다.

립 패킹(100)의 재료는, 사용조건에 대응해서 여러 가지 것으로부터 선택되는바, 대표적으로는, 흑색고무재료와 우레탄 재료의 어느 한쪽이 선택된다. 흑색고무재료는, 내유성·내압축 영구왜곡성이 뛰어나도록 되어 있다. 한편, 우레탄 재료는, 내압·내마모성이 뛰어나도록 되어 있다.

사용조건으로서는, 압력이 높고, 윤활이 나쁜 조건인 경우, 우레탄 재료가 선정된다. 그러나 우레탄 재료는 일반적으로 경도(硬度)가 높기 때문에, 장착 홈에의 장착이 곤란하게 되는 경우가 있다. 그와 같은 경우에는, 비교적 저경도의 우레탄 재료(Hs(JIS A)90 정도)가 선정된다. 특히, 일반적인 립 패킹에 사용하는 우레탄 재료의 경도는 Hs94 정도, 흑색고무재료의 경도는 Hs90 정도이다.

립 패킹(100)은, 접촉 상대 면에 가해지는 접촉 면압 기울기에 의해 립 패킹(100)을 통과하는 유막의 두께를 콘트롤함으로써(밖으로 나오는 유막의 두께보다도 내부로 되돌려지는 유막의 두께를 두껍게 한다) 뛰어난 밀봉성을 발휘하게 된다. 그리고 저경도의 우레탄 재료로 된 립 패킹(100)인 경우, 가압시의 변형량이 커지게 된다(도 9 참조). 또, 이에 수반해서, 립 측의 면압 구배가 완만해져 밀봉성이 저하되어버리는 경우가 있다(도 10 참조).

그리고 재료를 저경도로 하면 립 패킹(100)의 내압성도 저하되기가 쉽다. 예컨대, 가압시의 변형량이 크기 때문에 환상 간극으로 비어져 나오는 일이 생겨 파손 등을 생기기 쉽게 한다. 그 때문에, 립 패킹(100)의 형상을, 내압성을 고려한 설계로 해야만 하게 된다.

일본국 특허공개 2008-128377호 공보

본 발명은 상기의 종래기술의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 경도를 저하시켜도 양호한 밀봉성을 발휘하고 파는 밀봉장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서의 밀봉장치는,

상대적으로 왕복동하는 축과 당해 축이 삽입되는 축 구멍을 가진 하우징 중의 한쪽 부재에 형성된 환상 홈에 장착되어, 이들 2 부재 사이의 환상 간극을 밀봉하는 밀봉장치로서,

상기 환상 홈에 수용되는 환상의 기부(基部)와,

상기 기부의 고압 측이면서 한쪽 원주 측에 설치되어 상기 환상 홈의 홈 바닥면에 접촉하는 제 1 립과,

상기 기부의 고압 측이면서 다른 쪽의 원주 측에 설치되어 다른 쪽 부재의 주면에 자유로이 슬라이드 이동할 수 있게 접촉하는 제 2 립과,

상기 제 1 립과 상기 제 2 립 사이에서 고압 측으로 개구되어, 고압 측으로부터 작용하는 압력을 받아 상기 제 1 립 및 상기 제 2 립의 밀착성을 높이는 수압 홈을 구비하되,

경도(Hs)가 90인 고무상 탄성체로 구성된 밀봉장치에서,

상기 제 1 립의 선단에서의 직경을 R1,

상기 제 2 립의 선단에서의 직경을 R2,

상기 환상 홈의 홈 바닥면의 직경을 r1,

상기 다른 쪽 부재의 주면의 직경을 r2

로 했을 때,

｜R1 - R2｜/2 = (｜r1 - r2｜/2) × 1.3 (±0.03) - - - (1)

을 만족시키고,

상기 수압 홈의 홈 바닥에서의 외경을 R3,

상기 수압 홈의 홈 바닥에서의 내경을 R4,

로 했을 때,

4 ≤((R3 - R4)/｜r1 - r2｜- 1) × 100 ≤ 8 - - - - (2)

를 만족시키고,

상기 기부의 상기 다른 쪽 외주 측의 원주면이, 저압 측을 향해 상기 기부의 직경 방향 단면폭을 서서히 감소시키도록 경사진 테이퍼 면이고, 당해 테이퍼 면의 축 방향에 대해 이루는 경사각도(α)가,

3°≤ α ≤ 7° - - - - (3)

을 만족시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기(1), (2)의 관계식을 만족시키도록 립 패킹의 R1 ~ R4의 치수가 설정되게 됨으로써, 립 선단 측에서의 면압 구배가 높은 상태로 유지되어, 립 선단에서 접촉 면압의 피크를 발생시킬 수가 있다. 이에 의해, 접촉 면압의 면압 구배가 고압 측에서 높은 상태로 되어, 고압 측으로 통과하는 유막의 두께가 얇아져, 작동유의 누설이 저감된다. 따라서, 안정된 밀봉성이 확보될 수 있게 된다.

또, 본 발명에 의하면, 상기(2), (3)의 관계식을 만족시키도록 립 패킹의 R3, R4, α의 치수가 설정됨으로써, 가압시의 기부 변형이 억제됨과 더불어, 기부의 저압측 단부에서의 다른 쪽의 원주 측 가장자리가 환상 간극으로부터 벗어난 구성으로 된다. 이에 의해, 환상 간극으로 비어져 나옴에 따른 파손 등이 억제되어, 내압성이 향상되게 된다.

본 발명에 의하면, 경도를 저하시켜도 양호한 밀봉성을 발휘하도록 할 수 있게 된다.

도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 밀봉장치의 모식적 반단면도이다.
도 2는, 본 발명의 실시예에 따른 밀봉장치의 모식적 반단면도이다.
도 3은, 본 발명의 실시예에 따른 밀봉장치의 접촉 면압 분포를 나타낸 그래프이다.
도 4는, 평가시험의 결과를 나타낸 도표이다.
도 5는, 내압성 확인시험의 시험장치의 모식도이다.
도 6은, 제품 저온 편심추수성 확인시험의 시험장치의 모식도이다.
도 7은, 밀봉장치의 접촉 면압 분포를 나타낸 그래프이다.
도 8은, 종래의 기술에 따른 밀봉장치의 모식적 반단면도이다.
도 9는, 종래의 기술에 따른 밀봉장치의 사용시의 모습을 나타내는 모식적 반단면도이다.
도 10은, 종래의 기술에 따른 밀봉장치의 접촉 면압 분포를 나타낸 그래프이다.

이하 도면을 참조해서, 본 발명을 실시하기 위한 형태를, 실시예에 기해 예시적으로 상세히 설명한다. 단, 이 실시예에 기재되어 있는 구성부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 특히 특정적인 기재가 없는 한은, 본 발명의 범위를 그들만으로 한정한다는 취지는 아니다.

(실시예)

도 1 ~ 도 3을 참조해서, 본 발명의 실시예에 따른 밀봉장치에 대해 설명한다. 도 1은, 본 실시예에 따른 밀봉장치의 모식적 반단면도이다. 도 2는, 본 실시예에 따른 밀봉장치의 모식적 반단면도로서, (a)는 립의 조임 값의 치수설정, (b)는 U홈에 있어서의 우그러짐의 치수설정, (c)는 기부의 테이퍼 면의 경사각도 설정을 각각 설명하고 있다. 도 3은, 본 실시예에 따른 밀봉장치의 접촉 면압 분포를 나타낸 그래프로서, (a)는 저압시, (b)는 고압시를 각각 나타낸다. 한편, 도 2(a), (b)에서는, 치수설정을 알기 쉽게 나타내기 위해, 밀봉장치가 변형을 생기게 하지 않은 상태로 나타내고 있다.

＜ 밀봉장치의 개요 및 구성 >

본 실시예에 따른 밀봉장치는, 유압실린더에서의 로드용 밀봉장치로서, 로드의 왕복동에서 유압실린더 내의 작동유가 외부로 누설되는 것을 방지하기 위해 설치되는 립 패킹이다.

도 1에 도시된 것과 같이, 본 실시예에 따른 립 패킹(1)은, 환상의 밀봉부재로서, 환상의 기부(10)와, 제 1 립으로서의 외주 립(11)과, 제 2 립으로서의 내주 립(12)과, 수압(受壓) 홈으로의 U홈(13)을 구비하고 있다. 립 패킹(1)의 재료로는, 경도(Hs)가 90인 비교적 저경도의 우레탄고무가 쓰이게 된다.

도 2에 도시된 것과 같이, 립 패킹(1)은, 축 구멍을 가진 하우징(실린더; 2)과 당해 축 구멍에 삽입되는 축(로드; 3)와의 사이의 환상 간극을 밀봉한다. 립 패킹(1)은, 기부(10)의 축 방향 한쪽 편(고압(H) 측) 영역에, 외주 립(11), 내주 립(12), U홈(13)이 형성된 구성으로 되어 있다. 립 패킹(1)은, 하우징(2)의 축 구멍의 내주면에 형성된 환상 홈(20)에 장착된다.

기부(10)는, 고압(H) 측에서 외주 립(11) 및 내주 립(12)을 지지하도록 된 구조로 되어 있다. 또, 기부(10)의 내주면(다른 쪽 원주 측의 주면; 14)은, 저압(L) 측을 향해 기부(10)의 직경 방향 단면 폭이 서서히 감소되도록 경사진 테이퍼 면으로 되어 있다. 이에 의해, 기부(10)의 저압측 단면에서의 내주 가장자리가 환상 간극으로부터 벗어나게 되는 구성으로 되어 있다.

외주 립(11)은, 기부(10)의 외주 측으로부터 축 방향이면서 외경 방향으로 돌출한 것과 같은 구조로 되어 있는바, 립 선단이 외경 방향으로 돌출해 있다. 외주 립(11)은, 립 선단(11a)의 직경이 환상 홈(20)의 홈 바닥면(21)의 직경보다도 크게 설정되어 있고, 립 패킹(1)의 외주 측 영역에서 가장 높은 면압으로 환상 홈(20)의 홈 바닥면(21)에 접촉하게 된다.

내주 립(12)은, 기부(10)의 내주 측으로부터 축 방향 또한 내경 방향으로 돌출한 것과 같은 구조로 되어 있고, 립 선단이 내경 방향으로 돌출해 있다. 내주 립(12)은 립 선단(12a)의 직경이 축(3)의 외주면(30)의 직경보다 작게 설정되어 있어, 립 패킹(1)의 내주측의 영역에서 가장 높은 면압에서 축(3)의 외주면(30)에 자유로이 슬라이드 이동할 수 있게 접촉하게 된다.

U홈(13)은, 기부(10)의 외주를 따라 환상으로 형성되어 있고, 외주 립(11)과 내주 립(12) 사이에서 고압(H) 측으로 개구되어 있다. U홈(13)은, 고압(H) 측에서부터 작용하는 압력(유압; p)을 받쳐줌으로써, 환상 홈(20)의 홈 바닥면(21) 및 축(3)의 외주면(30)에 대한 외주 립(11) 및 내주 립(12)의 밀착성을 높이도록 구성되어 있다.

< 밀봉장치의 치수설정 >

다음에는, 본 실시예에 따른 립 패킹(1)에서의 각종 치수설정에 대해 설명한다.

≪ 립의 조임 값 ≫

도 2(a)에 도시된 것과 같이, 본 실시예에 따른 립 패킹(1)은,

외주 립(11)의 선단에서의 직경을 r1 [mm],

내주 립(12)의 선단에서의 직경을 r2 [mm],

환상 홈(20)의 홈 바닥면(21)의 직경을 r1 [mm],

축(3)의 외주면(30)의 직경을 r2 [mm],

로 했을 때,

｜R1 - R2｜/2 = (｜r1 - r2｜/2) × 1.3 (±0.03) - - - (1)

을 만족시키도록 구성되어 있다.

즉, 립 패킹(1)의 립 단면 폭(｜R1 - R2｜/2)이, 립 패킹(1)의 장착 스페이스의 폭(｜r1 - r2｜/2)에 대해, 127 ~ 133%로 되도록 R1 및 R2가 설정된다.

≪ U홈에서의 우그러짐 ≫

도 2(b)에 도시된 것과 같이, 본 실시예에 따른 립 패킹(1)은,

U홈(13)의 홈 바닥(13a)에서의 외경을 R3 [mm],

U홈(13)의 홈 바닥(13a)에서의 내경을 R4 [mm]

으로 했을 때

4 ≤ ((R3 - R4)/｜r1 - r2｜- 1) × 100 ≤ 8 - - - (2)

를 만족시키도록 구성되어 있다.

즉, U홈 바닥부에서의 립 패킹(1)의 단면 폭((R3-R4)/2)의, 립 패킹(1)의 장착 스페이스의 폭(｜r1-r2｜/2)에 대한 우그러짐이 4 ~ 8%로 되도록 R3 및 R4가 설정된다.

≪ 기부 테이퍼 면의 경사각도 ≫

도 2(c)에 도시된 것과 같이, 본 실시예에 따른 립 패킹(1)은,

테이퍼 면인 기부(10)의 내주면(14)이 축 방향에 대해 이루는 경사각도(α)가,

30° ≤ α≤ 70° - - - - (3)

을 만족시키도록 구성되어 있다.

≪ 접촉 면압 분포 ≫

도 3을 참조해서, 본 실시예에 따른 립 패킹(1)의 접촉 면압 분포에 대해 설명한다. 한편, 비교예로서, 종래의 기술에 따른 립 패킹의 접촉 면압 분포를 파선으로 나타내고 있다.

여기서, 접촉 면압 분포를 조사한 본 실시예에 따른 립 패킹(1)의 구체적인 치수 설정은 다음과 같다.

립 패킹(1)의 축 방향 폭 : 10mm

기부(10)의 외경 : Φ88.7mm

기부(10)의 가장 작은 내경(내주 립(12)의 밑둥 부분에서의 내경) : Φ76.5mm,

외주 립(11)의 립 선단(11a)의 직경 : Φ91.2mm

내주 립(12)의 립 선단(12a)의 직경 : Φ74.3mm

U홈(13)의 깊이 : 3.2mm

외주 립(11)의 축 방향 단면으로부터 기부(10)의 외주면과의 경계선까지의 축 방향의 폭 : 3.9mm

내주 립(12)의 축 방향 단면으로부터 기부(10)의 내주면(14)과의 경계선까지의 축 방향의 폭 : 3.7mm

또, 립 패킹(1)의 장착 스페이스의 각 치수는 다음과 같다.

축(3)의 외주면(3a)의 직경 : Φ75mm

환상 홈(20)의 홈 바닥(31)의 직경 : Φ88mm

환상 홈(20)의 축 방향 폭 : 11mm

도 3에 도시된 것과 같이, 본 실시예에 따른 립 패킹(1)에서는, 립 패킹(1)에 대해 고압(H) 측에서부터 작용하는 압력이 비교적 저압(10MPa)일 때(도 3(a))에도, 압력을 높여 고압(H) 측에서부터 작용하는 압력이 비교적 고압(21MPa)으로 되었을 때(도 3(b))에도, 립 선단 측에서의 면압 구배가 높은 상태로 유지되어 있음을 알 수 있다. 또, 그 결과, 도면 중의 화살표 X로 나타낸 것과 같이, 본 실시예에 따른 립 패킹(1)에서는, 립 선단(12a)에서 접촉 면압의 피크가 발생하고 있음을 알 수 있다.

이 효과는, 주로, 상기(1), (2)의 관계식을 만족시키도록 립 패킹(1)의 R1 ~ R4의 치수가 설정됨에 따라 얻어지는 것이라고 생각된다. 이 효과에 의해, 접촉 면압의 면압 구배가 고압(H) 쪽에서 높은 상태로 되어, 고압(H) 측(즉, 대기 측)으로 통과하는 유막의 두께가 얇아지게 되어, 외부로 작동유가 누설되는 것이 저감된다. 따라서, 안정된 밀봉성을 확보할 수가 있게 된다.

한편, 종래의 예에서는, 립 선단측에서의 면압 구배가 완만하게 이루어지고, 또 본 실시예와 같은 접촉 면압의 피크가 형성되어 있지 않음을 알 수 있다.

또, 도 3 중의 화살표 Y로 나타낸 것과 같이, 종래의 예와 비교해서, 기부(10)의 저압(L) 측 부위의 접촉 면압이 감소되어 있는 것을 알 수 있다. 이 효과는, 주로, 상기(2), (3)의 관계식을 만족시키도록 립 패킹(1)의 R3, R4, α의 치수가 설정됨에 따라 얻어지는 것이라고 생각할 수 있다. 이에 의해, 가압시의 기부(10)의 변형이 억제됨과 더불어, 기부(10)의 저압(L) 측 단부의 내주가장자리가 환상 간극으로부터 비어져 나온 구성으로 됨에 따라, 환상 간극으로 비져 나옴에 의한 파손 등이 억제된다. 따라서, 립 패킹(1)의 내압성이 향상된다.

한편, 종래의 예에서는, 기부의 저압 측 부위의 접촉 면압이 높기 때문에, 가압시에 기부가 변형을 일으키기 쉬워, 기부의 저압측 단부의 내주 가장자리가 환상 간극으로 비어져 나오기 쉽게 된다. 따라서, 환상 간극으로의 비어져 나옴에 의한 파손 등이 염려된다.

< 평가시험 >

상기 (1), (2), (3)의 관계식을 만족시키는 실시예에 따른 립 패킹의 성능 평가에 대해, 상기 (1), (2), (3)의 관계식 중 어느 것을 만족시키지 않는 립 패킹을 비교예로서 평가시험을 하였다. 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4는, 평가시험의 결과를 나타낸 도표이다. 평가는 5개의 항목(편심 추수성, 마모, U홈 바닥 부의 파손, 비어져 나옴, 접촉 면압)에 대해 행하였다.

평가항목 중 마모, 비어져 나옴, U홈 파손에 대해서는, 내압성 확인 시험의 실시 결과에 따라 판정하였다. 당해 시험은 도 5에 도시된 시험장치를 이용해서 실행하였다. 도 5는, 내압성 확인 시험에 이용한 시험장치의 구성을 나타낸 모식도이다.

이 시험에서는, 시험 대상인 2개의 립 패킹을, 실린더(200)의 내주면에 설치된 2개의 환상 홈(201)에 각각 장착하고, 장착된 2개의 시험 대상품 사이의 밀봉공간에 가압 포트(202)로부터 소정의 압력을 도입하여, 로드(203)를 실린더(200)에 대해 왕복동시켰다. 가압 포트(202)로부터 도입하는 압력은 21MPa로 하고, 압력의 ON/OFF를 2초/2.5초로 절환하였다. 또, 온도는 100℃, 로드(203)의 스트로크는 ±40mm, 주파수는 1Hz로 하고, 10만 회 가압을 행하였다. 204는 비어져 나옴 간극을 조정하기 위한 스페이서이다.

또, 평가항목 중 편심 추수성(偏心 追隨性)에 대해서는, 제품 저온 편심 추수성 확인 시험의 실시 결과에 의해 판정하였다. 당해 시험은 도 6에 도시된 시험장치를 이용해서 실행하였다. 도 6은, 제품 저온 편심 추수성 확인 시험에 이용한 시험장치의 구성을 나타낸 모식도이다.

이 시험에서는, 시험 대상의 2개의 립 패킹을, 실린더(300)의 내주면에 설치된 2개의 환상 홈(301)에 각각 장착하고, 장착된 2개의 시험 대상품 사이의 밀봉공간에 가압 포트(302)로부터 소정의 압력을 도입하여, 로드(303)를 실린더(300)에 대해 편심운동시켰다(도면 중의 화살표의 방향). 가압 포트(302)로부터 도입하는 압력을 1MPa, 주파수를 1Hz, 온도를 -10℃, -15℃, -20℃, 진폭(mm)을 ±0.1, ±0.2, ±0.3, ±0.4, ±0.5의 조건에서 시험을 행하여, 저온용 작동유(Mobil Oil MIL-H-5606)의 누설 등을 관찰하였다.

여기서, 각 실시예 및 각 비교예의 구성은 이하와 같다.

실시예 1: (1) ~ (3)의 관계식에 대해, 각각 중심값으로 되도록 설계된 립 패킹이다.

실시예 2: (1) ~ (3)의 관계식에 대해, 각각 하한값으로 되도록 설계된 립 패킹이다.

실시예 3: (1) ~ (3)의 관계식에 대해, 각각 상한값으로 되도록 설계된 립 패킹이다.

비교예 1: (1)에 대해 하한값을 넘어 있고, (2), (3)에 대해서는 각각 중심값으로 되도록 설계된 립 패킹이다.

비교예 2: (1)에 대해 상한치를 넘어 있고, (2), (3)에 대해서는 각각 중심값으로 되도록 설계된 립 패킹이다.

비교예 3: (2)에 대해 하한값을 넘어 있고, (1), (3)에 대해서는 각각 중심값으로 되도록 설계된 립 패킹이다.

비교예 4: (2)에 대해 상한치를 넘어 있고, (1), (3)에 대해서는 각각 중심값으로 되도록 설계된 립 패킹이다.

비교예 5: (3)에 대해 하한값을 넘어 있고, (1), (2)에 대해서는 각각 중심값으로 되도록 설계된 립 패킹이다.

비교예 6: (3)에 대해 상한치를 넘어 있고, (1), (2)에 대해서는 각각 중심값으로 되도록 설계된 립 패킹이다.

도 4의 시험결과에 나타나 있듯이, (1) ~ (3)의 관계식의 어느 것을 만족하지 않는 비교예 1 ~ 6의 경우, 5개의 평가항목 중 어느 하나에 있어 어딘가에 문제가 발생하는 것을 알았다. 한편, 실시예 1 ~ 3의 경우, 5개의 평가항목 모두에서, 제품으로서의 합격기준을 만족시키는 평가를 얻을 수 있었다. 여기서, 각 평가항목에서의 평가기준은, 제품으로서의 사용할만한 것이 될 수 없는 어떤 문제가 생긴 경우에는 ×로 하고, 문제가 생기지 않았다 경우에는 ○으로 하고, 문제가 생기지 않으면서 특히 뛰어난 성능을 나타내는 결과가 얻어진 경우에는 ◎으로 하였다.

(1)의 관계식에 대해, 립 패킹의 조임 값이 127%보다 작은 경우(비교예 1), 편심 추수성에 의한 밀봉성이 저하되는(편심되었을 때에 밀봉이 줄어든다) 결과로 되었다. 한편, 립 패킹의 조임 값이 133% 보다 큰 경우(비교예 2), 우그러짐이 커져, 립이 항상 강한 힘으로 밀려지는 때문에, 유막에 끊김이 생기기 쉬워, 마모가 커지게 되었다.

(2)의 관계식에 대해, U홈 바닥부의 우그러짐이, 4%보다 작은 경우(비교예 3), U홈 바닥부에 균열이 발생하였다. 한편, 우그러짐이 8%보다 큰 경우(비교예 4), 우그러짐이 커지게 됨으로써 립이 항상 강한 힘으로 밀려지는 때문에, 유막의 끊어짐이 생겨, 마모가 커지게 되었다.

(3)의 관계식에 대해, 립 패킹 요부(腰部)의 테이퍼 면의 경사각도가, 3°보다 작은 경우(비교예 5), 비어져 나옴에 의한 파손이 생겼다. 한편, 테이퍼 면의 경사각도가, 7°보다 큰 경우(비교예 6), 면압 구배가 완만하게 이루어져 밀봉성이 저하되었다.

여기서, (3)의 관계식에 대해, 테이퍼 면의 경사각도의 변화에 의한 면압 구배의 변화에 대해, 도 7에 나타내었다. 도 7은, 가압시에서의 립 패킹의 접촉 면압 분포를 나타낸 그래프이고, (a)는 테이퍼 면의 경사각도가 2°인 경우, (b)는 테이퍼 면의 경사각도가 3°인 경우, (c)는 테이퍼 면의 경사각도가 5°인 경우, (d)는 테이퍼 면의 경사각도가 7°인 경우, (e)는 테이퍼 면의 경사각도가 8°인 경우를 각각 나타낸다.

도 7에 도시된 것과 같이, 테이퍼 면의 경사각도가 작아질수록 립 선단의 면압이 커져 가게 간다. 립 선단의 면압이 지나치게 커지게 되면, 립 선단의 마모에 의한 씰 내구성의 저하가 염려된다. 한편, 테이퍼 면의 경사각도가 커질수록, 립 선단의 면압이 서서히 작아져 가, 면압 구배가 완만해져 가게 된다. 면압 구배가 너무 완만해져 립 선단의 면압이 소실되어버리면(도 7(e)), 밀봉성의 저하가 염려된다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 경도를 저하시켜도 양호한 밀봉성을 발휘시킬 수가 있게 된다.

한편, 상기 설명에서는, 립 패킹이 로드용 밀봉장치인 경우, 즉, 실린더에 형성된 환상 홈에 장착되는 구성에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명이 적용될 수 있는 구성은 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 립 패킹이 피스톤용의 밀봉장치인 경우, 즉 로드의 왕복동에서 유압을 유지하기 위해, 피스톤 외주에 형성된 환상 홈에 장착되어 실린더·피스톤 사이의 환상 간극을 밀봉하는 경우라 하더라도 적절히 적용될 수 있다.

1 - - - 립 패킹(밀봉장치)
10 - - - 기부
11 - - - 외주 립(제 1 립)
12 - - - 내주 립(제 2 립)
13 - - - U홈(수압 홈)
2 - - - 하우징
20 - - - 환상 홈
21 - - - 홈 바닥면
3 - - - 축
30 - - - 외주면

Claims (1)

1. 상대적으로 왕복동하는 축과 당해 축이 삽입되는 축 구멍을 가진 하우징 중의 한쪽 부재에 형성된 환상 홈에 장착되어, 이들 2 부재 사이의 환상 간극을 밀봉하는 밀봉장치로서,
   상기 환상 홈에 수용되는 환상의 기부와,
   상기 기부의 고압 측이면서 한쪽 원주 측에 설치되어 상기 환상 홈의 홈 바닥면에 접촉하는 제 1 립과,
   상기 기부의 고압 측이면서 다른 쪽의 원주 측에 설치되어 다른 쪽 부재의 주면에 자유로이 슬라이드 이동할 수 있게 접촉하는 제 2 립과,
   상기 제 1 립과 상기 제 2 립 사이에서 고압 측으로 개구되어, 고압 측으로부터 작용하는 압력을 받아 상기 제 1 립 및 상기 제 2 립의 밀착성을 높이는 수압 홈을 구비하되,
   경도(Hs)가 90인 고무상 탄성체로 구성된 밀봉장치에서,
   상기 제 1 립의 선단에서의 직경을 R1,
   상기 제 2 립의 선단에서의 직경을 R2,
   상기 환상 홈의 홈 바닥면의 직경을 r1,
   상기 다른 쪽 부재의 주면의 직경을 r2
   로 했을 때,
   ｜R1 - R2｜/2 = (｜r1 - r2｜/2) × 1.3 (±0.03)
   을 만족시키고,
   상기 수압 홈의 홈 바닥에서의 외경을 R3,
   상기 수압 홈의 홈 바닥에서의 내경을 R4,
   로 했을 때,
   4 ≤((R3 - R4)/｜r1 - r2｜- 1) × 100 ≤ 8
   를 만족시키고,
   상기 기부의 상기 다른 쪽 외주 측의 원주면이, 저압 측을 향해 상기 기부의 직경 방향 단면폭을 서서히 감소시키도록 경사진 테이퍼 면이고, 당해 테이퍼 면의 축 방향에 대해 이루는 경사각도(α)가,
   3°≤ α ≤ 7°
   을 만족시키는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.

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