KR100699005B1

KR100699005B1 - 쿨런트펌프의 메커니컬 씰 구조

Info

Publication number: KR100699005B1
Application number: KR1020050098931A
Authority: KR
Inventors: 장춘상
Original assignee: 아륭기공(주)
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2007-03-23
Anticipated expiration: 2025-10-20

Abstract

본 발명은 제작이 용이하고 그에 따른 제작비가 저렴함은 물론, 누수방지용 씰과 씰 스톱퍼간의 접촉이 균일하고 안정적이며, 상기 누수방지용 씰의 재질을 테프론으로하여 사용수명이 연장됨과 동시에 쿨런트펌프의 고장발생이 없고 사용수명 또한 연장되게 한 쿨런트펌프의 메커니컬 씰 구조에 관한 것으로서,

그 구성은 쿨런트펌프의 모터샤프트(50)가 관통 설치되는 바디(51)의 모터샤프트체결공(52) 입구에 설치되는 테프론재질의 누수방지 씰(10)과, 그 누수방지 씰과 일측면이 면 접촉되어 습동이 이루어지게 모터샤프트에 끼워 결합되는 씰 스톱퍼(20)와, 상기 모터샤프트에 끼워지며 일측단이 상기 씰 스톱퍼의 타측면에 고정 설치되는 스프링(30)과, 그 스프링을 소정의 압으로 압압하도록 모터샤프트에 끼워 고정되며 일측면에 상기 스프링의 타측단이 고정되는 스프링스톱퍼(40)로 이루어진다.

쿨런트펌프, 메커니컬 씰, 습동, 누수방지 씰

Description

쿨런트펌프의 메커니컬 씰 구조{Structure of mechanical seal for coolant pump}

도1은 일반적인 쿨런트펌프의 구조를 나타낸 설명하기 위한 단면도,

도2는 종래의 쿨런트펌프 메커니컬 씰 구조를 나타낸 결합 단면도,

도3은 본 발명의 메커니컬 씰 구조를 적용한 쿨런트펌프의 단면도,

도4는 본 발명의 쿨런트펌프 메커니컬 씰 구조를 나타낸 사시도,

도5는 본 발명의 쿨런트펌프 메커니컬 씰 구조 발췌 확대 사시도,

도6은 본 발명의 쿨런트펌프 메커니컬 씰 구조 결합 단면도,

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10 : 누수방지 씰 20 : 씰 스톱퍼

21,41 : 스프링안착부 22,42 : 삽입공

23 : 오링안착홈 24 : 오링

25,45 : 관통공 30 : 스프링

40 : 스프링스톱퍼

본 발명은 구조가 간단하여 제작이 용이하고 그에 따른 제작비가 저렴함은 물론, 누수방지용 씰과 씰 스톱퍼간의 접촉이 균일하고 안정적이며, 상기 누수방지용 씰의 재질을 테프론으로 하여 그 사용수명이 연장됨과 동시에 쿨런트펌프의 고장발생이 없고 사용수명을 연장시킬 수 있도록 한 쿨런트펌프의 메커니컬 씰 구조에 관한 것이다.

쿨런트펌프는 절삭유(이하 유체라 통칭함)를 순환시켜 재사용하는 장치로서, 그의 개략적인 구성은 도1 및 도2에 나타낸 바와 같이 모터(M) 상단에 바디(51)가 설치되고 그 바디(51)는 모터샤프트(50)가 관통 설치되며 상기 바디(51)의 입구에는 상기 모터샤프트(50)가 중앙을 관통하는 누수방지용 씰(61)이 설치되어 모터부로 유체가 유입되지 못하게 하였다.

그리고, 상기 모터샤프트(50)상에는 메커니컬씰장치(60)가 설치되고 그 메커니컬씰장치(60)의 상부 모터샤프트(50)상에는 다수개의 임펠러(54)가 다단계로 설치되며 상기 임펠러(54)의 상부 모터샤프트(50)상에는 유체의 이물질 즉 일정 입경 크기의 절착 칩이나 찌꺼기를 걸러주는 필더(55)가 설치된다. 그리고, 상기 임펠러(54)와 메커니컬씰장치(60)는 케이스(56)로 감싸여진다.

상술한 바와 같은 본 발명은 쿨런트펌프의 모터(M)가 구동되면 모터샤프트(50)가 회전하게 되고 그 회전되는 모터샤프트(50)와 함께 임펠러(54)는 물론, 상기 메커니컬씰장치(60)가 회전되면서 메커니컬씰장치(60)의 선단면과 누수방지용 씰(61)간에는 습동이 이루어진다.

한편, 상기 임펠러(54)가 회전하면 흡입력이 발생하여 유체흡입구(도면 미도 시)로부터 유체를 흡입하여 필터(55)에서 유체의 이물질 즉 일정 입경 크기의 절착 칩이나 찌꺼기를 걸러주고 이와 같이 필터링 된 유체는 배출구(57)로 배출되는데, 이때, 유체가 쿨런트펌프의 모터로 유입되는 것을 방지하기 위해 누수방지용 씰(61)이 바디(51)의 입구에 순차적으로 설치되는 것이다.

그러나, 상기 누수방지용 씰(61)은 고가의 실린콘카바이드(Silicon Carbide) 또는 초경합금(Tungsten Carbide)으로 형성되기 때문에 제조원가의 상승은 물론, 마모가 본 발명에서 사용되는 테프론 재질의 누수방지용 씰 보다 쉽게 일어나 상기 실린콘카바이드 또는 초경합금으로 된 누수방지용 씰(61)을 자주 교환해주어야 하는 문제점이 발생하였다.

한편 상기 쿨런트펌프에 적용되는 종래의 메커니컬씰장치(60)는 도2에 나타낸 바와 같으며 그를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저 바디(51)에 설치되는 실린콘카바이드 또는 초경합금으로 된 누수방지용 씰(61)은 원형의 케이싱(61a)이 마련되고 그 케이싱의 내부에 링(61b)이 도면상 하방으로 약간 돌출되게 설치하는 것으로 이루어진다.

또, 상기 모터샤프트(50)에는 상기 링(61b)의 돌출된 표면과 면 접촉되어 습동되는 씰 스톱퍼(62)가 설치되는데, 그 씰 스톱퍼(62)는 케이싱(62a)이 마련되고 그 케이싱(62a)의 내부에는 도면상 상부로 약간 돌출되어 상기 링(61b)과 면 접촉되어 습동되는 원형의 링(62b)이 설치된다.

그리고, 상기 씰 스톱퍼(62)와 일정거리 유지되는 모터샤프트(50)에는 스프링스톱퍼(64)가 고정 설치되고 그 스프링스톱퍼(64)와 씰 스톱퍼(62) 사이에는 스 프링(63)이 소정의 탄성력을 유지하게 압축된 상태로 개재된다.

상기와 같은 구성의 종래 메커니컬씰장치(60)는 그 구성의 복잡하고 난해하여 제작비가 많이 발생하는 문제점이 있음은 물론, 상기 상호 면 접촉되어 습동되는 실린콘카바이드 또는 초경합금으로 된 링(61b,62b)이 고가이기 때문에 그에 따른 원가상승의 원인이 되었으며, 내마모성, 내화학성, 내열성, 윤활성, 비 접착성이 테프론재질에 비해 떨어짐으로 자주 교체하여 사용해야 하는 문제점이 있었다.

또, 상기 스프링스톱퍼(64)와 씰 스톱퍼(62) 사이에는 소정의 탄성력을 유지하게 압축된 상태로 개재되는 스프링(63)의 양단은 그와 결합되는 각 개소(스프링스톱퍼(64)의 일측면 및 씰 스톱퍼(62)의 타측면)에 고정되는 것이 아니고 의지되는 형태로 설치된다.

따라서, 상기 모터샤프트(50)가 구동되면 그와 함께 스프링스톱퍼(64) 및 스프링(63)과 씰 스톱퍼(62)가 각자 연동되면서 소음이 발생함과 동시에 스프링의 탄성력이 씰 스톱퍼(62)에 균일하며 안정적으로 전달되지 못해 씰 스톱퍼(62)와 누수방지용 씰(61)간의 균일하고 안정적인 면 접촉 및 습동이 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 이를 해소하고자 발명한 것으로서, 그 목적은, 첫째 구성품을 최소화하여 제작의 용이함과 원가를 절감하고, 둘째, 누수방지용 씰과 씰 스톱퍼간의 접촉을 균일하고 안정적이 되게 하며, 셋째, 누수방지용 씰의 재질을 테프론으로 하여 그 사용수명을 연장하며, 넷째, 쿨런트펌 프의 고장발생이 없고 사용수명을 연장시킬 수 있도록 한 쿨런트펌프의 메커니컬 씰 구조를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 쿨런트펌프 메커니컬 씰 구조의 특징적인 기술적 구성은. 쿨런트펌프의 모터샤프트(50)가 관통 설치되는 바디(51)의 모터샤프트체결공(52) 입구에 설치되는 테프론재질의 누수방지용 씰(10)과, 그 누수방지 씰과 일측면이 면 접촉되어 습동이 이루어지게 모터샤프트에 끼워 결합되는 씰 스톱퍼(20)와, 상기 모터샤프트에 끼워지며 일측단이 상기 씰 스톱퍼의 타측면에 고정 설치되는 스프링(30)과, 그 스프링을 소정의 압으로 압압하도록 모터샤프트에 끼워 고정되며 일측면에 상기 스프링의 타측단이 고정되는 스프링스톱퍼(40)로 이루어진 쿨런트펌프의 메커니컬 씰 구조에 있어서,
상기 쿨런트펌프의 모터샤프트가 관통 설치되는 바디의 모터샤프트체결공 입구에는 리테이너(12)가 설치되고 그 리테이너는 상기 누수방지용 씰(10)내에 수용되게 설치되며, 상기 스프링의 각 양단이 고정되는 씰 스톱퍼의 타측면과 스프링스톱퍼의 일측면에는 상기 모터샤프트가 관통되는 관통공보다 큰 직경의 스프링안착부(21,41)가 형성되고 그 스프링안착부의 선택된 곳에는 스프링의 끝단을 삽입 고정하는 삽입공(22,42)이 형성된 것으로 이루어진다.

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상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 쿨런트펌프 메커니컬 씰 구조를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 쿨런트펌프 메커니컬 씰 구조는 도3에 나타낸 바와 같이 쿨런트펌프의 모터샤프트(50)가 관통 설치되는 바디(51)의 모터샤프트체결공(52) 입구에 테프론재질의 누수방지용 씰(10)이 설치되는데, 그 누수방지 씰(10)은 소정의 두께를 갖는 원형의 링 형태로 이루어지고 중앙부는 모터샤프트(50)가 관통되는 관통공(11)이 형성되며, 이와 같은 구조의 상기 누수방지용 씰(10)은 바디(51)의 모터샤프트체결공(52) 입구에 그 모터샤프트체결공(52)의 직경보다 큰 직경을 갖도록 형성된 씰 안착부(53)에 긴밀히 안착된다.

한편 본 발명은 다른 실시예로 바디(51)의 모터샤프트체결공(52) 입구에 리테이너(12)를 설치하고, 그 리테이너(12)는 누수방지용 씰(10)이 수용하도록 하여 사용할 수도 있는데, 상기 리테이너(12)를 설치하는 이유는, 모터샤프트(50)의 변형을 방지함은 물론, 모터(M)로 유체가 유입되는 것을 방지하기 위함이다.

그리고, 상기 리테이너(12)의 설치는 바디(51)의 모터샤프트체결공(52) 입구에 리테이너안착부가 형성되고 이에 리테이너(12)가 안착 설치되는데, 상기 리테이너안착부에 안착 설치되는 리테이너(12)는 중앙을 모터샤프트(50)가 관통하고 외부는 누수방지용 씰(10)이 수용한다.

단 상기 리테이너(12)의 설치는 본 발명에서 필수사항이 아니고 선택사항으로서 필요에 따라 누수방지용 씰(10)과 리테이너(12)를 동시에 설치하여 사용할 수도 있고, 상기 누수방지용 씰(10)만 설치하여 사용할 수 도 있다.

또한, 상기 누수방지용 씰(10)을 테프론(Teflon)재질로 한 이유는, 테프론은 그 재질의 특성상 내마모성, 내화학성, 내열성, 윤활성, 비 접착성이 우수하기 때문에 강산, 강알칼리, 염소가스, 유기용제 등의 내약품성 오염을 피하는 유체에 사용됨은 물론, 열가소성수지의 내마모성을 향상시키기 위한 훌륭한 역할을 하며, 윤활제로서는 가장 낮은 내마모율을 나타내며, 제품의 표면에 막을 형성하게 되어 금속제품과 상대 역활을 할 경우 높은 내마모의 특성을 지니게 된다. 그리고, 상기 테프론은 주변에 분자 보호막을 형성하기 때문에 수성 오염물질과 유성오영물질 및 기타 오염물질 등이 스며들지 않고 표면에 구처럼 뭉쳐 굴러 떨어지는 장점이 있기 때문이다.

상기와 같이 누수방지 씰(10)이 모터샤프트체결공(52)의 입구에 설치되면 그 다음에는 상기 모터샤프트(50)에 씰 스톱퍼(20)가 끼워 결합되는데, 그 씰 스톱퍼(20)의 일측면은 상기 누수방지 씰(10)과 면 접촉되게 설치되며 이와 같이 설치되는 씰 스톱퍼(20)는 중앙에 모터샤프트(50)가 관통되는 관통공(25)이 형성되고 그 관통공(25)이 형성된 상기 씰 스톱퍼(20)의 타측단면에는 상기 관통공(25)보다 큰 직경의 스프링안착부(21)가 형성되고 그 스프링안착부(21)의 선택된 곳에는 스프링(30)의 끝단을 삽입 고정하는 삽입공(22)이 형성되며, 상기 관통공(25)에는 모터샤프트(50)와 긴밀한 접촉이 이루어지는 오링(24)이 삽입 안착되는 오링안착홈(23)이 형성된다.

상기 씰 스톱퍼(20)의 타측단면에 형성된 스프링안착부(21)는 내측을 향하도록 형성되는데, 그 이유는, 하기에서 설명되는 스프링(30)의 일측 끝부분을 수용하 여 스프링(30)의 탄성력을 상기 씰 스톱퍼(20)가 균일하게 받도록하기 위함이고, 상기 스프링안착부(21)의 선택된 곳에 삽입공(22)을 형성시킨 이유는, 스프링(30)의 일측 끝단을 삽입하여 스프링(30)과 씰 스톱퍼(20)를 일체화시키기 위함이며, 상기 관통공(25)에 오링안착홈(23)을 형성하고 이에 오링(24)을 삽입 설치한 이유는, 모터샤프트(50)와의 긴밀한 접촉이 이루어지도록 하기 위함이다.

또, 상기 씰 스톱퍼(20)의 타측단면에 일측 끝부분이 고정 설치되는 스프링(30)은, 그 압축된 탄성력에 의해 상기 씰 스톱퍼(20)를 밀어내어 누수방지 씰(10)과 긴밀한 접촉이 이루어지도록 하는 역할을 한다. 그리고, 상기 스프링(30)의 양단은 90°절곡하였는데, 그 이유는, 상기 씰 스톱퍼(20)에 형성된 스프링안착부(21)의 삽입공(22)과 하기에서 설명되는 스프링스톱퍼(40)에 형성된 스프링안착부(41)의 삽입공(42)에 간편하고 용이하며 견고하게 삽입 체결하기 위함이다.

상기와 같이 스프링(30)의 설치가 완료되면 그 다음에는 상기 스프링(30)을 소정의 압으로 압압 하도록 모터샤프트(50)에 스프링스톱퍼(40)를 끼워 고정하는데, 그 고정방법은, 상기 스프링스톱퍼(40)의 몸체에 형성된 볼트공(43)에 볼트(44)를 끼워 나사결합 하게 되면 그 볼트(44)의 끝단이 모터샤프트(50)와 긴밀히 접촉되면서 고정되는 것이다.

단, 상기 스프링스톱퍼(40)의 중앙에는 모터샤프트(50)가 관통되는 관통공(45)이 형성되고 그 관통공(45)이 형성된 상기 스프링스톱퍼(40)의 일측단면에는 상기 관통공(45)보다 큰 직경의 스프링안착부(41)가 형성되고 그 스프링안착부(41)의 선택된 곳에는 상기 스프링(30)의 끝단을 삽입 고정하는 삽입공(42)이 형성된 다.

상기 스프링스톱퍼(40)의 일측단면에 형성된 스프링안착부(41)는 내측을 향하도록 형성되는데, 그 이유는, 상기에서 설명된 스프링(30)의 타측 끝부분을 수용하여 스프링(30)의 탄성력을 균일하게 발생시키도록 하기 위함이고, 상기 스프링안착부(41)의 선택된 곳에 삽입공(42)을 형성시킨 이유는, 스프링(30)의 일측 끝단을 삽입하여 스프링(30)과 스프링스톱퍼(40)를 일체화시키기 위함이다.

이상과 같은 구조의 본 발명에 따른 쿨런트펌프 메커니컬 씰 설치위치는, 쿨런트펌프의 바디(51) 상부 즉 모터샤프트(50)에 설치되며 그 쿨런트펌프 메커니컬 씰의 상부 모터샤프트(50)상에는 다수개의 임펠러(54)가 다단계로 설치되고 상기 임펠러(54)의 상부 모터샤프트(50)상에는 유체의 이물질 및 찌꺼기를 걸러주는 필더(55)가 설치된다. 그리고, 임펠러(54)와 본 발명의 쿨런트펌프 메커니컬 씰은 케이스(56)로 감싸여진다.

상술한 바와 같은 본 발명은 쿨런트펌프의 모터가 구동되면 모터샤프트(50)가 회전하게 되고 그 회전되는 모터샤프트(50)와 함께 임펠러(54)는 물론, 본 발명의 씰 스톱퍼(20), 스프링(30), 스프링스톱퍼(40)도 같이 연동하게 되는데, 이때 상기 씰 스톱퍼(20)의 일측면과 바디(51)에 설치된 누수방지 씰(10)간에는 습동이 이루어진다.

한편, 상기 임펠러(54)가 회전하면 흡입력이 발생하여 유체흡입구(도면 미도시)로부터 유체를 흡입하여 필터(55)에서 유체의 이물질은 물론, 찌꺼기를 걸러주고 이와 같이 필터링 된 유체는 배출구(57)로 배출되는데, 이때, 유체가 쿨런트펌 프의 모터로 유입되는 것을 방지하기 위해 누수방지용 씰(10)이 바디(51)의 입구에 설치되는 것이다.

그리고, 상기 누수방지용 씰(10)의 표면은 상기 모터샤프트(50)의 회전과 함께 회전되는 씰 스톱퍼(20)의 일측면과 긴밀히 접촉되어 습동이 이루어짐으로 상기 누수방지용 씰(10)은 내화학성, 내열성, 윤활성, 비 접착성이 우수하여야 그 수명이 연장되는 것이며, 그에 따라 본 발명에서는 상기 누수방지용 씰(10)의 재질을 테프론으로 하였다.

또, 상기 누수방지용 씰(10)의 표면과 상기 씰 스톱퍼(20) 일측면과의 긴밀한 접촉을 위하여 스프링(30)을 소정의 압으로 압압하는 스프링스톱퍼(40)를 모터샤프트(50)에 고정 설치하였다. 따라서, 상기 누수방지용 씰(10)이 마모되어도 상기 압축된 스프링(30)의 탄성력이 씰 스톱퍼(20)를 지속적으로 밀어줌으로 상기 누수방지용 씰(10)의 표면과 상기 씰 스톱퍼(20) 일측면과의 긴밀한 접촉을 계속적으로 유지되고 그 상태에서 습동이 이루어지는 것이다.

또한, 상기 스프링(30)의 각 양단이 씰 스톱퍼(20) 및 스프링스톱퍼(40)에 형성된 각 스프링안착부(21,41)의 삽입공(22,42)에 삽입 고정되기 때문에 그들이 상호 일체가 되어 모터샤프트(50)와 함께 안정적으로 연동되는 것이며, 상기 스프링(30)의 상하부분 일부는 씰 스톱퍼(20) 및 스프링스톱퍼(40)에 형성된 각 스프링안착부(21,41)에 안착되기 때문에 스프링(30)의 압압력 및 그 압압력으로 인해 발생하는 탄성력은 어느 일측으로 편중됨이 없이 균일하고 안정적으로 발생됨으로 상기 누수방지용 씰(10)의 표면과 상기 씰 스톱퍼(20) 일측면과의 접촉 또한 균일하 고 안정적으로 이루어진다.

이상과 같은 본 발명의 쿨런트펌프 메커니컬 씰 구조는, 그 구성품이 종래 쿨런트펌프 메커니컬 씰 구조의 구성품 보다 간단하고 간결하여 제작이 용이하고 그에 따른 제작비가 저렴함은 물론, 누수방지용 씰과 씰 스톱퍼간의 접촉이 균일하고 안정적이며, 상기 누수방지용 씰의 재질을 테프론으로하여 사용수명이 연장됨과 동시에 쿨런트펌프의 고장발생이 없고 사용수명 또한 연장되는 효과가 있는 것이다.

Claims

쿨런트펌프의 모터샤프트(50)가 관통 설치되는 바디(51)의 모터샤프트체결공(52) 입구에 설치되는 테프론재질의 누수방지용 씰(10)과, 그 누수방지 씰과 일측면이 면 접촉되어 습동이 이루어지게 모터샤프트에 끼워 결합되는 씰 스톱퍼(20)와, 상기 모터샤프트에 끼워지며 일측단이 상기 씰 스톱퍼의 타측면에 고정 설치되는 스프링(30)과, 그 스프링을 소정의 압으로 압압하도록 모터샤프트에 끼워 고정되며 일측면에 상기 스프링의 타측단이 고정되는 스프링스톱퍼(40)로 이루어진 쿨런트펌프의 메커니컬 씰 구조에 있어서,

상기 쿨런트펌프의 모터샤프트가 관통 설치되는 바디의 모터샤프트체결공 입구에는 리테이너(12)가 설치되고 그 리테이너는 상기 누수방지용 씰(10)내에 수용되게 설치되며, 상기 스프링의 각 양단이 고정되는 씰 스톱퍼의 타측면과 스프링스톱퍼의 일측면에는 상기 모터샤프트가 관통되는 관통공보다 큰 직경의 스프링안착부(21,41)가 형성되고 그 스프링안착부의 선택된 곳에는 스프링의 끝단을 삽입 고정하는 삽입공(22,42)이 형성된 것을 특징으로 하는 쿨런트펌프의 메커니컬 씰 구조.
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제1항에 있어서, 상기 스프링의 양 끝단은 상기 각 스프링안착부의 삽입공에 삽입되도록 90°절곡하여 된 것을 특징으로 하는 쿨런트펌프의 메커니컬 씰 구조.
제1항에 있어서, 상기 씰 스톱퍼의 모터샤프트가 관통되는 관통공에는 모터샤프트와 긴밀한 접촉이 이루어지는 오링(24)이 삽입 안착되는 오링안착홈(23)이 형성된 것을 특징으로 하는 쿨런트펌프의 메커니컬 씰 구조.