KR20220116260A - 스포크 로터리 시일 - Google Patents

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KR20220116260A
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마크 시. 시트코
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트렐레보르크 씰링 솔루션즈 저머니 게엠베하
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Abstract

본 발명은 시일 본체에 내측 부재, 외측 부재, 및 내측 부재와 외측 부재를 연결하는 연결부재가 있는 축 밀봉용 시일에 관한 것이다. 이 시일의 본체에 적어도 하나의 스포크가 연결된다. 이 스포크는 시일 본체를 강화한다.

Description

스포크 로터리 시일
본 발명은 실링장치에 관한 것으로, 구체적으로는 회전축과 고정하우징을 밀봉하는 로터리 시일에 관한 것이다.
고정 하우징과 회전축 사이에 유체 기밀 시일을 설정하기 위한 다양한 축 시일이 당업계에 알려져 있다. 일반적으로, 축 시일은 축과 밀봉결합해 시일의 시일 립을 유지하는 것을 용이하게 하기 위해 본체와 가터 스프링을 포함한다. 이런 시일은 효과적이지만 제조비가 많이 든다. 또, 이런 시일은 비교적 크고 무거우며, 일반적으로 더 큰 영역을 차지하고 축 어셈블리의 전체 중량을 증가시키기 때문에 축의 작동에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
본 발명은 종래의 이런 문제를 감안하여, 당업계에서 요구되는 축과 고정 하우징 사이에 유체 기밀 시일을 생성하는 경제적인 시일을 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 요약
본 발명은 축를 밀봉하기 위한 로터리 시일을 제공한다. 시일의 본체에 내부 가동부재, 외부 정지부재, 내측 및 외측 부재 사이의 연결부재가 있다. 시일의 본체 내부나 상부에 적어도 하나의 스포크가 배치된다. 시일은 휘어지되 축과 함께 회전하지 않도록 구성된다.
본 발명은 축를 밀봉하기 위한 시일에 관한 것으로, 이 시일은 내측 부재, 외측 부재, 및 내측 부재와 외측 부재를 연결하는 연결부재를 갖는 시일 본체를 포함한다. 시일 본체에 적어도 하나의 스포크가 연결되기도 하는데, 이 스포크는 시일 본체를 강화시킨다.
본 발명은 축를 밀봉하는 방법에 관한 것이기도 하다. 이 방법은 밀봉을 제공하는 초기 단계를 포함합니다. 이 시일은 내측 부재, 외측 부재, 및 내측 부재와 외측 부재를 연결하는 연결부재를 갖는 시일 본체를 포함한다. 이 시일은 적어도 하나의 스포크를 더 포함한다. 이 방법은 또한 연결부재와 스포크가 협력해 내측 부재는 휘어지되 외측 부재는 회전하지 않도록 스포크를 시일 본체에 끼우는 단계를 포함한다. 이 방법이 시일을 축에 연결하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 장점은 시일이 가요성 연결부재 및 비교적 강성인 스포크로 인해 가요성과 강성 모두를 갖는다는데 있다.
본 발명의 다른 장점은 밀봉 조립체에 과도한 중량을 추가하거나 밀봉의 구조적 무결성을 희생하지 않으면서 시일이 회전축과 고정 하우징 사이의 영역을 효과적으로 밀봉하는데 있다.
도. l은 스포크가 내부에 배치된 방사상 시일의 일례의 사시도;
도 2는 도 1의 시일의 다른 사시도;
도 3은 도 2의 3-3선 단면도;
도 4는 스포크가 내부에 배치된 방사상 시일의 일례의 사시도;
도 5는 도 4의 5-5선 단면도;
도 6은 스포크가 일체로 형성된 방사상 시일의 사시도;
도 7은 싱글 스포크 인서트를 포함하는 방사상 시일의 사시도;
도 8은 슬롯 안으로 돌출부가 뻗어있는 방사상 시일의 사시도;
도 9는 슬롯 안으로 피라미드형 돌출부가 뻗어있는 방사상 시일의 사시도;
도 10은 방사상 시일안에 끼울 수 있는 스포크의 사시도;
도 11은 방사상 시일안에 끼울 수 있는 멀티파트 스포크의 사시도;
도 12는 방사상 시일안에 끼울 수 있는 다른 멀티파트 스포크의 사시도;
도 13은 방사상 시일안에 끼울 수 있는 또다른 멀티파트 스포크의 사시도; 및
도 14는 외부 스포크를 포함하는 방사상 시일의 개략도.
종축선에 수직인 반경운동과 같은 움직임을 위한 시일(10)과 같은 스포크 로터리의 일례가 도 1~3에 도시되어 있다. 시일(10)은 회전운동을 방지하기도 하는데, 그렇지 않으면 시일(10)이 축과 함께 회전하게 된다. 시일(10)은 축과 축공 사이의 틈새를 밀봉할 수 있다. 시일(10)의 본체(12)는 일반적으로 내부 가동부재(14), 외부 정지부재(16) 및 중간 연결부재(18)를 갖는다. 시일(10) 본체 안에 스포크(20)와 같은 인서트가 하나 이상 있을 수 있다.
시일 본체(12)는 환형이고, 중합체와 같은 원하는 재료를 포함할 수 있다. 내부 가동부재(14)는 시일(10)의 내부에서 시일(10)의 내경을 형성하며, 축에 맞물려 축의 움직임에 따라 움직이거나 휘어지기 때문에, 축흔들림, 요동, 각운동, 진동, 회전 및/또는 다른 축운동이나 오정렬을 수용해 동적인 것으로 간주된다. 내부 가동부재(14)가 시일 본체(12)의 다른 부분에 부착되거나 시일 본체(12)의 일부로인 별도의 밀봉요소일 수도 있다.
또, 내부 가동부재(14) 상부에 별도의 밀봉요소(26)를 배치할 수도 있다. 내부 가동부재(14)는 어떤 단면 형상도 가질 수 있다. 외부 고정부재(16)는 시일(10)의 외부에서 외경을 형성하고, 시일(10)이 위치한 축공에 맞물리며, 금속링과 같은 내부 보강부재로 강화될 있고, 어떤 단면형상도 가질 수 있다.
시일 본체(12)의 중간 연결부재(18)는 가동, 정지부재(14,16)를 연결하거나 결합해 양 재(14,16)를 연결하면서 방사상으로 이격시키는 이중역할을 할 수 있다. 중간 연결부재(18)는 과도한 강성을 일으키지 않고 원하는 유체밀봉을 할 수 있는 약한 연결부 형태를 취할 수 있는데, 그렇지 않으면 가동부재(14)가 축과 함께 움직이지 않게 된다. 이에 의해, 시일(10)은 축과 함께 회전하지 않고 동적으로 구부러지거나 붕괴되거나 휘어지거나 부분적으로 회전할 수 있다. 중간 연결부재(18)도 어떤 단면 형상도 가질 수 있어, 예컨대 C-형 단면 형상을 가질 수 있다. 이때문에, 중간 연결부재(18)가 개방 공동(22)을 형성하는 한쪽의 오목면과 가동-정지 부재들(14,16) 사이에서 외측으로 휘어진 반대쪽의 볼록면을 가질 수 있다.
시일 본체(12)의 공동(22)에, 구체적으로는 시일 본체(12)의 홈(24)에 스포크(20)가 각각 배치된다. 스포크(20)는 내부 가동부재(14)와 외부 고정부재(16) 사이로, 즉 중간 연결부재(18)로 형성된 공동(22)을 통해 뻗는다. 스포크들(20)은 원주 방향으로 서로간에 떨어져 있고, 측단부들과 각각의 결합면들 사이에 약간의 분리가 있을 수 있다. 스포크(20)의 측단부와 결합면 사이의 이런 분리로 인해, 축에 대한 밀봉 로딩 프로파일에 큰 영향을 주지 않으면서 축의 오정렬을 허용할 수 있다. 스포크(20)는 2개 이상, 예컨대 4개일 수 있다. 스포크(20)도 어떤 원하는 형상과 재료도 포함할 수 있어, 예컨대 강성 플라스틱 및/또는 금속 C-채널형 빔의 형태를 취할 수 있다. 또, 스포크(20)가 시일 본체(12)에 부착되는 별도의 요소일 수도 있다.
중간 연결부재(18)와 스포크(20)는 함께 약간의 반경운동을 하여, 예컨대 가동부재(14)의 내경이 휘어지면서 중간 연결부재(18)의 C형 부위를 휘어지거나 무너질 수 있도록 하면서도 전체 본체(12)가 회전하지는 않게 한다. 즉, 스포크(20)와 연결부재(18)의 구조적 연결로 인한 양쪽 부재들(14,16) 사이의 견고하지만 일부 동적인 관계로 본체(12) 내경의 제한된 회전을 포함해 일부 운동은 가능하지만 시일(10)의 외경이 회전하는 것은 방지한다. 이때문에, 시일(10)은 회전은 금지되지만 축회전 방향으로 약간의 동적 굴곡을 겪어 브레이크아웃 토크를 제한할 수 있다.
도 4~5는 스포크 시일(10A)의 본체 형상이 다르고 내부 정지부재(14A)에 밀봉요소(26A)를 끼울 홈이 있으며 외부 정지부재(16A)가 요철 형상을 갖는 것을 제외하고는 시일(10)과 거의 비슷한 스포크 시일(10A)을 보여준다. 여기서 같은 요소의 도면부호는 A를 붙인 것 외에 동일하다.
도 6은 로터리 시일(30)의 다른 예를 보여준다. 로터리 시일(30)은 스포크(40)가 일체로 형성된 일체형 시일(30)로, 가동부재(34)와 정지부재(36) 사이로 중간 연결부재(38) 안에 스포크들(40)이 성형되거나 달리 형성된 점을 제외하거는 시일(10)과 거의 비슷하다.
스포크(40)는 시일 본체(32)와 일체로 형성되고, 직사각형 단면을 포함해 원하는 어떤 형상과 재료도 가질 수 있으며, 본체와 같은 재료일 수도 있다. 스포크의 수는 2, 4, 10 또는 그 이상으로 몇개라도 가능하다.
도 7의 또다른 방사상 시일(50)은 전술한 시일(10,10A,30)과 거의 비슷하다. 이 시일의 본체(52)는 작동, 정지 부재들(54,56) 및 중간 연결부재(58)를 갖고, 본체(52)의 해당 홈(64)에 결합되는 여러 스포크(62)를 갖는 스포크 인서트(60)를 더 포함한다.
스포크 인서트(60)는 중간 연결부재(58)에 끼워지고, 중간 연결부재(58)내 공동을 채우는 대응 C-형상을 갖거나 아닐 수 있다. 스포크 인서트(60)에 있는 돌출 스포크(62)의 수는 1, 2, 4, 8 또는 그 이상의 몇개라도 가능하다. 스포크(62)는 인서트(60)의 한쪽면, 예컨대 내면에만 있을 수 있다. 스포크는 대응하는 형상과 크기를 갖는 홈(64) 안에서 축를 향해 반경방향 내측으로 뻗는 직사각형 돌출부 형태를 가질 수 있고, 원하는 어떤 재료로도 될 수 있다.
도 8의 방사상 시일(70)은 전술한 시일(10,10A,30,50)과 비슷하고, 시일 본체(72)에 가동-정지 부재들(74,76) 및 중간 연결부재(78)가 있고, 본체(72)의 외면에 슬롯(80)이 있다.
이 시일(70)의 스포크 인서트(82)의 양측에 다수의 돌출부나 스포크(84)가 있다. 이들 스포크(84)는 시일 본체(72)의 대응 홈(80)에 끼워진다. 스포크 인서트(82)는 중간 연결부재(78)에 끼워지고, 원하는 수의 스포크(84)를 가질 수 있다. 스포크(84)는 축를 향한 안쪽과 본체(72)의 외면을 향한 바깥쪽으로 뻗는 직사각형 돌출부 형태일 수 있다. 인서트(82)는 원하는 어떤 재료도 포함할 수 있다.
도 9의 시일(90)은 전술한 시일(10,10A,30,50,70)과 비슷하고, 시일 본체(92)에 양쪽 부재들(94,96)과 중간 연결부재(98)가 있으며, 시일 본체(92)의 외면에 슬롯(100)이 있다.
이 시일(90)의 스포크 인서트(102)의 양측에 다수의 돌출부인 스포크(104,106)가 있고, 제1 세트의 스포크(104)가 제2 세트의 스포크(106)보다 작을 수 있다. 제1 세트의 스포크(104)는 직사각형이고, 제2 세트의 스포크(106)는 피라미드 형상일 수 있다. 즉, 제2 세트의 스포크(106)는 치형일 수 있다. 스포크 인서트(102)는 중간 연결부재(98)에 끼워지고, 임의의 원하는 수의 돌출 스포크(104, 106)와, 임의의 원하는 재료를 가질 수 있다.
도 10의 멀티파트 스포크 인서트(110)는 시일 본체(72)에 끼워지고, 다수의 스포크(114)를 갖는 제1 내륜(112)과 다수의 스포크(118)를 갖는 제2 외륜(116)을 갖는다. 내외륜들(112,116)은 적어도 하나의 륜 연결부재(120,122)에 의해 서로 연결될 수 있다. 연결부재(120,122)는 연결 아암 형태일 수 있다. 예를 들어, 인서트(110)가 양방향으로 뻗는 한쌍의 연결 아암(120,122)을 가질 수 있다. 연결 아암(120,122)으로 인해 내외륜들(112,116)이 서로에 대해 휘어질 수 있다. 인서트(110)은 어떤 재료도 가능하다. 내륜(112), 외륜(116) 및 연결부재(120)는 재료가 같거나 아닐 수 있다.
도 11의 멀티파트 스포크 인서트(130)도 시일 본체(72)에 끼워지고, 다수의 스포크(134)를 갖는 제1 내륜(132)과 다수의 스포크(138)를 갖는 제2 외륜(136)을 갖는다. 내외륜들(132,136)은 직접 연결되지 않고, 대응 결합부(140,142)에 의해 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 인서트(130)는 다수의 대응하는 결합부(140,142)를 가질 수 있다. 내륜(132)의 결합부(140)는 U자형 홈이고, 외륜(134)의 결합부(142)는 돌출부 형태일 수 있다. 주지하는 바와 같이, 그 형태가 서로 반대로 될 수도 있다. 적어도 한 쌍의 결합부(140,142)로 인해 내외륜들(132,136)이 서로에 대해 움직일 수 있다. 인서트(130)도 어떤 재료도 가능하다. 내외륜들(132,136)의 재료도 같거나 아닐 수 있다.
도 12의 멀티파트 스포크 인서트(150)는 인서트(130)와 거의 비슷하여, 내외륜들(152,156) 각각에 스포크(154,158)와 적어도 한쌍의 대응 결합부(160,162)가 있다. 내륜(152)의 각각의 결합부(160)가 홈 형태이고, 결합부(162)는 홈에 부분적으로 끼워맞춤되어 맞물리는 기다란 돌출부나 단턱 형태일 수 있다. 주지하는 바와 같이, 이들 결합부의 형상들이 반대로 될 수도 있다.
도 13의 멀티파트 스포크 인서트(170)는 시일 본체(72)에 끼워지고, 제1 내륜(172)과 제2 외륜(174)에 각각 다수의 스포크(174,178)가 있다. 내외륜들(172,176)은 서로 직접 연결되거나 않을 수 있다. 예를 들어, 내외륜들(172,176)이 적어도 한쌍의 대응 결합부(180,182)에 의해 서로 연결될 수 있다. 외륜(176)에 홈(180)이 있고 이 홈이 내륜(172)의 몸체 안으로 일부 뻗거나, 외륜에 아암(182)이 있고 이 아암이 내륜의 홈(180)에 끼워질 수도 있다.
도 14의 방사형 오일 시일(200)의 본체(202)에 내경부를 이루는 내측 부재(204)와 외경부를 이루는 외측 부재(206)가 있다. 외측 부재(206)에 하나 이상의 스포크(208)와 외경 시일(210)이 설치된다. 이 시일(200)은 축과 하우징(212) 사이의 틈새를 밀봉할 수 있다.
외측 부재(206)의 스포크(208)는 시일(200)의 회전을 방지한다. 시일(200)에 스포크가 하나뿐이거나 여러개일 수 있다. 시일 본체(202)의 외ㅊ측 부재(206) 전체 외주변 둘레로 뻗는 스포크 부재가 시일(200)에 있을 수도 있다. 스포크(208)가 시일(200)에 강성을 추가해 시일이 축과 같이 회전하지 않게 된다. 각각의 스포크(208)는 원하는 어떤 형상과 재료도 취할 수 있다.
외경 시일(210)은 하우징(212)의 보어나 홈(214)과 시일 본체(202) 사이를 밀봉한다. 외경 시일(210)로 인해 시일(200)이 약간 움직일 수 있는바, 예컨대 축이 시일 본체(202)의 내측 부재(204)를 압박할 때 시일(200)이 어느정도 반경운동을 할 수 있다. 외경 시일(210)은 원하는 어떤 형상과 재료도 취할 수 있어 예를 들어 단면이 X형인 X-링 시일의 형태를 취할 수 있다.
이들 시일(10,10A,30,50,70,90)은 사전 조립되거나 않을 수 있어, 시일의 시일 본체와 스포크를 하나로 사전 조립하거나 축이나 다른 부품에 시일을 설치할 때 사용자가 조립할 수 있다. 물론, 제조업자 및/또는 설치자가 시일(10,10A,30,50,70,90)의 시일에 스포크를 조립하고 축에 시일을 설치하는 것을 포함해 축을 밀봉하는 방법을 수행할 수 있다.

Claims (20)

  1. 축를 밀봉하기 위한 시일에 있어서:
    내측 부재, 외측 부재, 및 내측 부재와 외측 부재를 연결하는 연결부재를 갖는 시일 본체; 및
    시일 본체에 연결되는 적어도 하나의 스포크;를 포함하고,
    상기 스포크가 시일 본체를 강화하는 역할을 하며, 상기 시일은 방사상 축을 형성하고, 상기 스포크가 방사상 최내부와 방사상 최외부를 가지며 이런 최내부에서 최외부까지 방사상 축을 따라 뻗는 것을 특징으로 하는 시일.
  2. 제1항에 있어서, 내측 부재는 움직이는 가동 부재이고 외측 부재는 정지 상태를 유지하는 정지 부재인 것을 특징으로 하는 시일.
  3. 제2항에 있어서, 연결부재와 스포크가 협력해 내측 부재는 휘어질 수 있도록 하고 시일은 회전하지 못하게 하는 것을 특징으로 하는 시일.
  4. 제3항에 있어서, 시일 본체는 축과 함께 완전히 회전하지 않고 축의 회전 방향으로 휘어지는 것을 특징으로 하는 시일.
  5. 제1항에 있어서, 연결부재가 공동을 형성하고, 스포크는 공동 안에서 내측 부재와 외측 부재 사이로 뻗는 것을 특징으로 하는 시일.
  6. 제5항에 있어서, 연결부재는 C-형 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 시일.
  7. 제1항에 있어서, 상기 스포크가 다수인 것을 특징으로 하는 시일.
  8. 제1항에 있어서, 상기 스포크가 적어도 하나의 빔을 갖는 것을 특징으로 하는 시일.
  9. 제1항에 있어서, 상기 스포크가 시일 본체에 통합되는 것을 특징으로 하는 시일.
  10. 제1항에 있어서, 상기 스포크가 연결부재 안에 배치되는 스포크 인서트를 포함하는 것을 특징으로 하는 시일.
  11. 제10항에 있어서, 상기 스포크 인서트가 제1 륜과 제2 륜을 갖는 멀티파트 스포크 인서트인 것을 특징으로 하는 시일.
  12. 제11항에 있어서, 상기 멀티파트 스포크 인서트가 제1 륜을 제2 륜에 연결하는 적어도 하나의 륜 연결부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시일.
  13. 제11항에 있어서, 상기 멀티파트 스포크 인서트가 제1 륜을 제2 륜에 결합하기 위한 적어도 한쌍의 결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시일.
  14. 제1항에 있어서, 상기 스포크가 외측 부재에 연결된 하나의 스포크를 포함하는 것을 특징으로 하는 시일.
  15. 축를 밀봉하는 방법에 있어서:
    내측 부재, 외측 부재, 및 내측 부재와 외측 부재를 연결하는 연결부재를 갖는 시일 본체, 및 적어도 하나의 스포크를 포함하면서 방사상 축을 형성하는 시일을 제공하는 단계;
    연결부재와 스포크가 협력해 내측 부재는 휘어질 수 있도록 하고 시일은 회전하지 못하도록 시일 본체에 스포크를 삽입하되, 상기 스포크가 방사상 최내부와 방사상 최외부를 가지며 이런 최내부에서 최외부까지 방사상 축을 따라 뻗는 단계; 및
    시일을 축에 연결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 시일 본체가 축과 함께 완전히 회전하지 않고 축의 회전 방향으로 휘어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제15항에 있어서, 연결부재는 공동을 형성하고, 스포크가 공동 안에서 내측 부재와 외측 부재 사이로 뻗는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 스포크가 다수인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제15항에 있어서, 상기 스포크가 적어도 하나의 빔을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제15항에 있어서, 상기 스포크가 시일 본체에 통합되는 것을 특징으로 하는 방법.
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