KR20200117322A - 축적압력 릴리프 기능을 갖는 실링장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축적압력 릴리프 기능을 갖는 실링장치에 관한 것이다. 이는, 내주면에 릴리프홈이 형성되어 있는 샤프트통로를 가지며 유체가 수용된 하우징과; 상기 샤프트통로의 내부에, 일정 스트로크 범위내에서 직선운동 가능하도록 설치된 샤프트의 링홈내에 장착된 상태로 샤프트통로를 실링 하는 것으로서, 상기 링홈내에 고정되는 링형 바디, 상기 바디에 일체를 이루며 샤프트통로의 내주면에 밀착하여 유체의 누설을 억제하는 패킹립, 상기 바디에 일체를 이루고 패킹립으로부터 평행하게 이격되며 패킹립과의 사이에 패킹립을 통과해 누설된 유체를 수용하며 샤프트의 직선운동시 상기 릴리프홈과 만나 외부로 개방되는 밀폐공간을 제공하는 측면돌기를 포함하는 시일링이 구비된다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 축적압력 릴리프 기능을 갖는 실링장치는, 패킹립과 평행한 다수 열의 측면돌기를 이용해 미세누유를 효과적으로 차단할 수 있으며, 패킹립과 측면돌기 사이의 밀폐 공간에 축적되는 압력을 신속히 배출할 수 있어, 상대면에 대한 시일링의 밀착이 안정적으로 유지된다.

Description

축적압력 릴리프 기능을 갖는 실링장치{Sealing device with accumulation pressure relief function}

본 발명은 실링장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세 누유를 효과적으로 차단하고, 하우징과 시일링 사이에서의 압력 상승을 막아 하우징에 대한 시일링의 벌어짐 현상을 방지하는 축적압력 릴리프 기능을 갖는 실링장치에 관한 것이다.

수송기계는 물론 산업현장에서 사용하는 각종 동력 장비에는, 동력원으로부터 출력된 회전 토크를 통과시키며 변속하는 변속장치가 적용되기 마련이다. 대표적인 변속장치로서 기어박스가 있는데, 기어박스의 하우징 내부에는 다수의 기어가 치합 상태로 오일과 함께 봉입되어 있다. 상기 오일은 기어박스 내부의 윤활을 위한 것으로서, 기어의 회전에 따른 마찰을 완화하고 열을 냉각하며 이물질을 씻어내는 역할을 한다.

그런데, 상기 오일은 하우징과 샤프트 사이의 틈새를 통해 케이싱 외부로 누설될 수 있다. 샤프트는 기어의 회전력을 외부로 전달하는 전동축이다. 이에 따라, 샤프트와 하우징의 사이에는, 오일의 누설을 방지하고, 외부 이물질이 하우징 내부로 침투하는 것을 차단하는 시일링이 반드시 장착된다.

장착된 시일링이 성능을 제대로 발휘하지 못하는 경우에는, 케이싱 내부의 오일이 외부로 누설되거나, 또는 외부 미세 먼지나 이물질이 케이싱 내부로 유입하여 하우징의 내부 환경을 오염시키게 된다.

도 1은 종래 실링장치의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와 같이, 하우징(10)의 샤프트통로(11)내에 샤프트(13)가 장착되어 있고, 샤프트(13)의 링홈(13a)에는 시일링(15)이 끼워져 있다. 링홈(13a)은 시일링(15)을 설치하기 위해 미리 형성한 끼움홈이다. 또한, 샤프트(13)는 그 외주면(13c)이 샤프트통로(11)의 내주면에 최대한 근접한 상태로 화살표 a방향으로 직선운동 한다.

시일링(15)은 고무로 성형 제작된 것으로서 패킹립(15a)을 구비한다. 패킹립(15a)은, 도면상, 시일링(15)의 상부와 하부 공간을 격리하여, 가령, 오일이나 누설을 차단하는 부분으로서, 샤프트통로(11)의 내주면을 탄력 가압한다.

그런데, 상기한 종래의 시일링(15)은, 패킹립(15a)으로 하우징 내벽면을 탄력 가압한다 하더라도, 샤프트(13)의 반복적 왕복운동에 따른 누유나 미세먼지의 침투를 완벽히 차단하는데 한계가 있었다. 가령, 샤프트통로(11)와 시일링(15) 사이의 틈새(14)를 통해 화살표 b방향으로 유입하는 미세먼지를 효과적으로 차단하지 못하는 것이다.

국내 공개실용신안공보 제20-2014-0000251호 (기밀유지가 용이한 실링) 국내 등록특허공보 제10-0191852호 (밀봉 링)

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 패킹립과 평행한 다수 열의 측면돌기를 이용해 미세누유를 효과적으로 차단할 수 있으며, 상대면에 대한 시일링의 밀착이 안정적으로 유지되는 축적압력 릴리프 기능을 갖는 실링장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 축적압력 릴리프 기능을 갖는 실링장치는, 내주면에 릴리프홈이 형성되어 있는 샤프트통로를 가지며 유체가 수용된 하우징과; 상기 샤프트통로의 내부에, 일정 스트로크 범위내에서 직선운동 가능하도록 설치된 샤프트의 링홈내에 장착된 상태로 샤프트통로를 실링 하는 것으로서, 상기 링홈내에 고정되는 링형 바디, 상기 바디에 일체를 이루며 샤프트통로의 내주면에 밀착하여 유체의 누설을 억제하는 패킹립, 상기 바디에 일체를 이루고 패킹립으로부터 평행하게 이격되며 패킹립과의 사이에 패킹립을 통과해 누설된 유체를 수용하며 샤프트의 직선운동시 상기 릴리프홈과 만나 외부로 개방되는 밀폐공간을 제공하는 측면돌기를 포함하는 시일링이 구비된다.

또한, 상기 릴리프홈은, 상기 샤프트통로 내주면의 원주방향을 따라 다수 개가 일렬로 등각 배치된다.

아울러, 상기 각 릴리프홈은, 샤프트통로 내주면의 원주방향으로 연장된 장홈이다.

또한, 상기 패킹립은, 샤프트가 길이방향 이동하여 사점(死點)에 도달했을 때 그 원주방향 일부가 상기 릴리프홈과 마주하며 상기 밀폐공간을 릴리프홈을 통해 하우징으로 개방시킨다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 축적압력 릴리프 기능을 갖는 실링장치는, 패킹립과 평행한 다수 열의 측면돌기를 이용해 미세누유를 효과적으로 차단할 수 있으며, 패킹립과 측면돌기 사이의 밀폐 공간에 축적되는 압력을 신속히 배출할 수 있어, 상대면에 대한 시일링의 밀착이 안정적으로 유지된다.

도 1은 종래 실링장치의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 축적압력 릴리프 기능을 갖는 실링장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 실링장치의 절제 사시도이다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 축적압력 릴리프 기능을 갖는 실링장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실링장치는, 하우징에 형성되어 있는 샤프트통로를 통한 유체의 누설을 억제함과 동시에 누설되기 시작한 미세 오일을 모아 하우징으로 되돌려 보내는 기본 구성을 갖는다.

본 발명에서의 하우징은 오일 등의 유체가 수용되어 있는 밀폐 케이스이다. 또한 샤프트통로는 하우징에 형성되며 샤프트가 작동 가능하게 끼워지는 일정 내경의 통로이다. 하우징과 샤프트의 구조나 형태가 어떻든 본 발명의 실링장치를 적용할 수 있는 것이다.

이러한 본 발명의 실링장치의 기본 구성은, 내주면에 릴리프홈이 형성되어 있는 샤프트통로를 가지며 유체가 수용된 하우징과; 상기 샤프트통로의 내부에, 일정 스트로크 범위내에서 직선운동 가능하도록 설치된 샤프트의 링홈내에 장착된 상태로 샤프트통로를 실링 하는 것으로서, 상기 링홈내에 고정되는 링형 바디, 상기 바디에 일체를 이루며 샤프트통로의 내주면에 밀착하여 유체의 누설을 억제하는 패킹립, 상기 바디에 일체를 이루고 패킹립으로부터 평행하게 이격되며 패킹립과의 사이에 패킹립을 통과해 누설된 유체를 수용하며 샤프트의 직선운동시 상기 릴리프홈과 만나 외부로 개방되는 밀폐공간을 제공하는 측면돌기를 포함하는 시일링으로 이루어진다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 축적압력 릴리프 기능을 갖는 실링장치를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시한 실링장치의 절제 사시도이다.

상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리킨다.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 실링장치(30)는, 샤프트통로(31a)를 갖는 하우징(31)과, 샤프트(13)에 고정되는 시일링(35)을 포함한다. 샤프트(13)는 하우징의 샤프트통로(31a)에 끼워진 상태로 축회전 및 길이방향으로 일정스트로크 범위내에서 왕복운동이 가능하다.

상기 하우징(31)은 가령 기어박스의 하우징일 수 있다. 기어박스의 경우 내장된 다수의 기어에 샤프트가 연결되며 샤프트는 하우징의 외부로 연장된다. 당연히 하우징에는 샤프트통로가 형성되어 있어야 한다. 또한 하우징(31)에는 기어의 윤활을 위한 오일이 채워져 있다.

한편, 상기 샤프트통로(31a)의 내주면에는 다수의 릴리프홈(31b)이 형성되어 있다. 릴리프홈(31b)은 도 3에 도시한 바와 같이, 샤프트통로(31a) 내주면(31c)에 원주방향을 따라 일렬로 배치된 장홈이다. 특히, 각 릴리프홈(31b)의 폭(w2)은, 패킹립(35a)이 내주면(31c)에 밀착한 상태에서의 밀착면의 폭(w1)보다 크다. 따라서, 패킹립(35a)이, 릴리프홈(31b)을 연결하는 가상의 직선상에 맞추어질 경우, 도 4b에 도시한 바와 같이, 릴리프홈(31b)은 외부로 오픈된다.

상기 샤프트통로(31a)에 끼워지는 샤프트(13)는, 일정 스트로크 범위내에서 화살표 z방향 및 그 반대방향으로 직선운동 하는 부재로서, 그 외주면에 링홈(13a)을 갖는다. 링홈(13a)은 시일링(35)을 수용 고정하는 역할을 한다. 샤프트(13)가 축회전 할 수도 있음은 물론이다.

시일링(35)은 링홈(13a)에 고정된 상태로, 상대면, 즉, 샤프트통로(31a) 내주면(31c)에 탄력적으로 가압하여 유체의 누설을 최대한 억제하는 역할을 한다.

이러한 시일링(35)은, 링홈(13a)내에 고정되는 링형 바디(35c), 바디(35c)에 일체를 이루며 샤프트통로의 내주면(31c)에 밀착하여 유체의 누설을 억제하는 패킹립(35a), 패킹립(35a)으로부터 평행하게 이격되는 2열의 측면돌기(35b)로 이루어진다. 바디(35c)와 패킹립(35a)과 측면돌기(35b)가 일체를 이루며 원주방향으로 일정 단면 형상을 가짐은 물론이다.

측면돌기(35b)도 내주면(31c)에 탄력적으로 접하여, 패킹립(35a)과 더불어 유체의 누설을 차단하는 역할을 한다. 말하자면, 오일의 누유를, 패킹립(35a)이 1차로 차단하고, 측면돌기(35b)가 2차로 차단하는 것이다.

상기와 같이, 패킹립(35a)과 측면돌기(35b)가 내주면(31c)에 탄력적으로 접하고 있으므로, 패킹립(35a)과 측면돌기(35b)의 사이에는 밀폐공간(35d)이 형성된다. 밀폐공간(35d)은, 하우징 내부의 누설 오일이나 압력이 들어차는 공간이다.

말하자면, 샤프트(13)가 화살표 z방향으로 이동하는 동안, 샤프트통로(31a)의 내주면(31c)에 얇게 도포되어 있던 오일이 밀폐공간(35d)으로 유입하거나, 하우징 내부의 기체가 밀폐공간을 채우게 되는 것이다. 패킹립(35a)의 차단율이 100% 라면 상기한 상황이 발생하지 않겠지만, 차단율 100%의 시일링은 현실에는 있을 수 없다.

결국 상기한 바와 같이, 오일의 누설을 2차로 차단하기 위한 측면돌기(35b)를 적용함에 따라, 밀폐공간(35d) 내부의 압력이 상승하는 현상이 새롭게 발생하는 것이다. 밀폐공간(35d)의 내부 압력이 상승하는 것을 방치할 경우, 패킹립(35a)과 측면돌기(35b)가 내주면(31c)으로부터 벌어져, 누유가 급격히 진행됨로, 밀폐공간(35d)의 내부 압력을 수시로 낮춰야 한다.

상기한 릴리프홈(31b)이, 밀폐공간(35d) 내부의 압력을 낮추고, 밀폐공간(35d)에 모여 있는 오일을 하우징으로 되돌리는 경로의 역할을 하는 것이다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 축적압력 릴리프 기능을 갖는 실링장치(30)의 작동을 설명하기 위한 도면이다. 도 4a는 시일링(35)이 하사점에, 도 4b는 상사점에 위치한 모습이다.

설명의 편의상 하사점과 상사점이라고 하였으나, 하사점은 샤프트(13)가 하우징으로부터 최대한 외부로 빠진 지점이고, 상사점은 샤프트가 하우징 내부로 최대한 진입한 지점이다. 위에 언급한 바와 같이, 샤프트(13)는 일정 스트로크 범위 내에서 화살표 z방향 및 그 반대 방향으로 반복적 직선운동이 가능하므로 두 개의 사점(死點)을 가질 수 있다.

여하튼, 도 4a를 참조하면, 시일링(35)이 내주면(31c)에 접한 상태로 하사점에 위치하고 있다. 또한 밀폐공간(35d)은 패킹립(35a)과 측면돌기(35b)에 막혀 밀폐되어 있다.

이 상태에서 샤프트(13)가 화살표 z방향으로 회전하여 상사점에 도달하면, 패킹립(35a)이 릴리프홈(31b)과 마주하게 된다. 위에 언급한 바와 같이, 패킹립(35a)의 폭(w1)이 릴리프홈(31b)의 폭(w2) 보다 좁으므로, 결국 밀폐공간(35d)은 릴리프홈(31b) 측으로 개방된다.

밀폐공간(35d)에 채워져 있던 오일이 도 4b의 화살표 m방향으로 빠져 하우징으로 되돌아가고, 또한 밀폐공간(35d) 내부의 기체도 빠진다. 밀폐공간(35d)이 완전히 비워지므로, 시일링(35)에 가해지던 화살표 p방향 압력도 제거된다.

상기한 과정은 샤프트(13)의 왕복운동에 따라 계속적으로 반복된다. 즉, 밀폐공간(35d) 내부에 오일이 조금이라도 모일 경우, 오일은 하우징으로 바로 바로 되돌려 보내어지는 것이다. 이러한 작용에 의해 하우징 내부의 오일 소모량은 매우 작아진다. 오일 보충이 거의 필요 없을 정도이다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

10:하우징 11:샤프트통로
13:샤프트 13a:링홈
14:틈새 15:시일링
15a:패킹립 30:실링장치
31:하우징 31a:샤프트통로
31b:릴리프홈 31c:내주면
35:시일링 35a:패킹립
35b:측면돌기 35c:바디
35d:밀폐공간

Claims (4)

1. 내주면에 릴리프홈이 형성되어 있는 샤프트통로를 가지며 유체가 수용된 하우징과;
   상기 샤프트통로의 내부에, 일정 스트로크 범위내에서 직선운동 가능하도록 설치된 샤프트의 링홈내에 장착된 상태로 샤프트통로를 실링 하는 것으로서, 상기 링홈내에 고정되는 링형 바디, 상기 바디에 일체를 이루며 샤프트통로의 내주면에 밀착하여 유체의 누설을 억제하는 패킹립, 상기 바디에 일체를 이루고 패킹립으로부터 평행하게 이격되며 패킹립과의 사이에 패킹립을 통과해 누설된 유체를 수용하며 샤프트의 직선운동시 상기 릴리프홈과 만나 외부로 개방되는 밀폐공간을 제공하는 측면돌기를 포함하는 시일링이 구비된 축적압력 릴리프 기능을 갖는 실링장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 릴리프홈은,
   상기 샤프트통로 내주면의 원주방향을 따라 다수 개가 일렬로 등각 배치된 축적압력 릴리프 기능을 갖는 실링장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 각 릴리프홈은, 샤프트통로 내주면의 원주방향으로 연장된 장홈인 축적압력 릴리프 기능을 갖는 실링장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 패킹립은, 샤프트가 길이방향 이동하여 사점(死點)에 도달했을 때 그 원주방향 일부가 상기 릴리프홈과 마주하며 상기 밀폐공간을 릴리프홈을 통해 하우징으로 개방시키는 축적압력 릴리프 기능을 갖는 실링장치.
   
   
   

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