KR20030032900A - 실링 장치 - Google Patents

Abstract

본 실링장치는 감합공(嵌合孔)을 가지는 하우징과 상기 하우징의 감합공에 삽입되어 장착되는 축과의 사이에서 피밀봉유체를 밀봉하는 실링장치에 있어서, 상기 하우징의 감합공에 밀봉되도록 끼워져 결합되는 감착부(嵌着部)로부터 경사진 환상을 이루고, 피밀봉유체측의 상기 축방향으로 신장하여, 그 선단 내측의 모서리면을 중심으로 하여 상기 축원주면과 밀봉접촉하는 실링면을 갖는 고무형상의 탄성재질인 시일립; 및 상기 감착부에 일단부가 지지되어 상기 시일립의 내주면을 따라 원통상으로 신장되고, 상기 실링면의 내측 단부 근방에 형성된 확장내주면에 끼워져 결합하는 지지부를 갖는 상기 고무탄성 재질보다 경질의 지지환을 가지며, 상기 실링면의 모서리면의 내경은 상기 축의 외주 직경보다 작게 형성되며, 상기 지지환 지지부의 외경치수는 상기 확장내주면의 내경치수보다 크게 형성되어 끼움결합시 시일립을 확장함과 동시에 상기 실링면의 모서리면 내경도 확장해서 상기 실링면의 모서리면이 상기 축과 밀접하는 것을 포함한다.

Description

실링 장치{sealing device}

본 발명은 시일립(seal lip)에 의해서 축을 실링(sealing)하는 실링장치에관한 것으로서, 보다 상세하게는 고압의 피밀봉유체를 시일립에 의해 고압에 견디도록 실링함과 동시에 축을 시일립(seal lip)에 삽입하여 실링면이 이상변형되지 않도록 구성하여 실링면이 최대 면압(面壓)으로 실링할 수 있도록 하는 실링 장치에 관한 것이다.

본 발명의 실링 장치에 관한 제 1 선행기술로서 도 7에 립(lip)형 실링장치가 개시되어 있다. 도 7은 선행기술에 따른 립형 실링장치(100)의 단면도이다.

상기 립형 실링장치(100)는 자동차 에어콘 압축기에서 사용되는 립형 실링장치이다. 이 때문에 환경에 끼치는 영향을 고려하여 프레온가스에서 이산화탄소가스로 바뀐 피밀봉유체를 실링하고 있다.

이를 위한 립형 실링장치(100)는 도 7에 도시된 것과 같이 구성되어 있다. 도 7에 있어서, 보강고리(補講環)(103)를 매설한 베이스부(102)에 형성되어 있는 시일립(101)은 피밀봉유체측에 경사지게 연장된 단부(104)에 회전축(113)의 외주면과 밀접(密接)하는 실링면(104a)을 가진다. 또한, 상기 실링면(104a)을 압박하는 가터스프링(garter spring)(105)이 단부(104)의 외주면에 설치된 환상홈에 장착되어 있다. 이때, 상기 가터스프링(105)을 장착하는 환상홈은 실링면(104a)의 축방향에 대해 위치를 정확하게 설정되어야 한다.

또한, 시일립(101)의 내주면과 대기측(大氣側)의 회전축(113) 사이에는 환상을 형성하는 금속재질의 백업링(106)이 시일립(101)에 근접하거나 가볍게 접촉하는 상태로 배치되어 있다. 또한, 백업링(106)의 대기측에는 수지재질의 환상 립부(107)가 백업링(106)과 같은 형상으로 배치되어 있다. 또한, 환상립부(107)의대기측에는 링형상의 서포트플레이트(support plate)(109)가 배치되어 있다. 그리고, 백업플레이트(106), 환상 립부(107) 및 서포트플레이트(109)는 외주 단면이 'ㄷ' 형인 지지링(110)에 의해 협지(挾持)되어 전체가 시일립(101)을 서포트하는 실링부(108)를 구성하고 있다.

상기 실링부(108)는 시일립(101)과 병렬로 배열되어 피밀봉유체의 압력에 대하여 시일립(101)을 이중으로 실링하는 형태로 지지하고 있다.

이를 위해, 실링부(108)는 시일립(101)과 분리된 채로 병렬로 배치되어 시일립(101)을 지지하고 있기 때문에, 상기 시일립(101)과 실링부(108) 양자의 짝을 정확히 맞추지 않으면 가터스프링(105)의 조임력과 백업링(106)의 지지력의 관계로 부터 충분한 실링능력을 발휘하도록, 실링면(104a)의 면압을 유지하는 것이 곤란하다. 또한, 상기 시일립(101)과 실링부(108)는 분리되어 있어서, 각각을 별도로 제작하는 것은 많은 비용을 요한다.

한편, 시일립(101) 선단부의 실링면(104a)과 환상홈의 축방향 거리치수도 정확하게 설정해야 하는데, 고무재질의 시일립(101)은 모양이 변형되기 쉽기 때문에 상기 거리치수를 일정하게 유지하는 것은 곤란하다. 더욱이, 백업링(106)과 시일립(101)의 결합도 정확해야 할 뿐만 아니라 시일립(101)에 대해 백업링(106)을 가압하면 시일립(101)의 외형치수(축방향 거리치수)가 회전축의 외주면 보다 커지기 때문에 실링능력을 악화시키게 된다.

또 다른 제 2 선행기술로서, 축밀봉장치(200)가 도 8에 개시되어 있다. 이 축밀봉장치(200)는 도 8에 도시된 바와 같이 구성되어 있다. 도 8은 이 축밀봉장치(200)의 일부 단면도이다. 축밀봉장치(200)는 자동차의 압축기에 사용되는 것으로 상기 압축기의 피밀봉유체는 이산화탄소가스이다. 제 2 선행기술의 전체구성은 제 1 선행기술과 유사하지만 백업링(206)의 기능이 다르다. 즉, 제 2 선행기술은 피밀봉유체의 투과를 방지하려는 목적으로 시일립(201)과 실링부(208)를 일체화한 것이다.

상기 축밀봉장치(200)는 외주에 파상(波狀)의 홈(207)이 형성된 감착부(嵌着部)(202)를 가진 원통형의 시일립(201)을 포함한다. 또한, 시일립(201)의 대기측에는 수지재질의 실링부(208)가 설치되어 있다.

상기 고무재질의 시일립(201)과 수지재질의 실링부(208) 사이에는 금속박판 의 백업링(206)이 배치되어 있다. 이산화탄소 가스는 고무재질의 시일립(201)을 쉽게 투과하기 때문에 상기 금속박판의 백업립(206)으로 이산화탄소의 투과를 방지하는 것이다. 이를 위해서 금속박판의 백업링(206)은 시일립(201)과 실링부(208)의 사이에서 시일립의 대기측에 부착되도록 개재되어 있다.

하지만, 상술한 금속박판의 백업링(206)으로는 시일립(201)을 회전축(213)에 항상 밀접하게 지지시키는 것이 구성적으로나 강도적으로 곤란하다. 다시 말하면, 시일립(201)의 실링부(204a)가 탄성력에 의하여 회전축(213)에 강하게 압접(壓接)되어 있는 것을 백업링(206)에 의하여 확장시키는 것은 가스의 불투과를 목적으로 하는 구성에서는 적합하지 않다. 그것은 시일립(201)을 신장시켜서 확장하면 가스가 급속으로 투과하기 쉽게 되기 때문이다.

더욱이, 피밀봉유체의 압력에 의하여 실링부(204a)가 가압되어 회전축(213)전면에 압접하는 것을 상기 백업링(206)으로 방지하는 것도 곤란하다.

또한, 백업링(206)은 금속박판이기 때문에 시일립(206)의 실링부(204a)를 회전축(213)에 최적상태로 압접하도록 하여, 견고하게 확장하도록 지지하는 것도 구성상 곤란하다.

상술한 바와 같이 선행기술에는 실링장치에 축을 끼워 삽입할 때, 시일립의 실링부 내경을 축의 외경과 최대 면압으로 밀접시키지 않으면 피밀봉유체가 누출되게 된다. 이 때문에 실링부의 내경을 축보다 작게 형성하여 가압하면서 축을 삽입하고 있다.

그러나, 고무재질인 시일립의 실링부에 축을 압입(壓入)하여도 고무의 마찰저항이 크기 때문에 축에 실링면을 최적으로 밀접시키는 것은 곤란하다. 더욱이, 마찰저항에 의해 실링부는 축의 삽입방향으로 신장되어 실링면이 축에 감긴 것처럼 비정상적으로 결합된다. 따라서, 실링부와 축원주면 사이의 각도가 작게 되도록 탄성변형 되어 끼워진 결합 상태에서는 축과 실링부의 접합면이 비교적 넓다. 이러한 상태는 축원주면과의 접촉면적이 커지기 때문에 실링능력을 악화시켜 피밀봉유체가 누출된다.

또한, 실링부가 축에 강하게 압접되면 접촉면적이 증가하기 때문에 면압이 경감되어 실링 능력이 악화된다. 동시에 면적을 증가시킨 실링면의 마찰에 의해 실링면에 침전물(sludge)이 생성되어 마모를 촉진시키게 된다. 따라서, 실링 능력을 저하시키는 결과가 초래된다.

나아가, 상술한 상태로 피밀봉유체의 압력이 고압이 되면 실링부의 축원주면의 마찰이 커지게 되고, 실링면의 마모를 더욱 촉진하게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점에 해결하기 위하여 창안된 것으로서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 실링장치의 실링부에 축을 삽입함에 있어서 실링부가 축과 최대 면압 상태로 밀접되는 것이다. 또한, 실링부를 축에 대하여 최대 면압 상태로 밀접시켜서 실링능력을 향상시키는 것과 동시에 실링부가 피밀봉유체로부터 압력을 받아도 축원주면에 대한 접촉면적이 커지지 않도록 유지하고, 실링부의 마모를 방지할 수 있는 실링장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따라 실링장치에 회전축이 장착되지 않은 상태의 일부단면도이다.

도 2는 도 1 에 도시한 실링장치에 회전축을 장착한 상태의 회전축요부의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시 형태에 따라 실링장치에 회전축이 장착된 상태의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제 3 실시 형태에 따라 실링장치에 회전축이 장착된 상태의 요부 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제 4 실시 형태에 따라 실링장치에 회전축이 장착된 상태의 요부 단면도이다.

도 6은 본 발명의 제 5 실시 형태에 따라 실링장치에 회전축이 장착된 상태의 요부 단면도이다.

도 7은 제 1 선행기술에 따른 실링장치의 단면도이다.

도 8은 제 2 선행기술에 따른 실링장치의 단면도이다.

<도면 주요부호에 대한 간단한 설명>

1 : 실링장치3 : 시일립

3A : 원형 시일립4 : 확장 내주면

5 : 실링부5A : 실링면

5A1 : 대기측 실링면5A2 : 피밀봉유체측 실링면

5A3 : 모서리면7 : 감착부(嵌着部)

7A : 실링부분8 : 보강고리

10 : 지지환11 : 외주지지부

12 : 지지부13 : 링부분

14 : 내측 단부면15 : 제 2 시일립

16 : 협지부(挾持部)17 : 립부

20 : 백보드링25 : 오링

50 : 회전축60 : 하우징

61 : 감합공(嵌合孔)

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실링장치는 감합공(嵌合孔)을 가지는 하우징과 상기 하우징의 감합공에 삽입되어 장착되는 축과의 사이에서 피밀봉유체를 밀봉하는 실링장치에 있어서, 상기 하우징의 감합공에 밀봉되도록 끼워져 결합되는 감착부(嵌着部)로부터 경사진 환상을 이루고, 피밀봉유체측의 상기 축방향으로 신장하여, 그 선단 내측의 모서리면을 중심으로 하여 상기 축원주면과 밀봉접촉하는 실링면을 갖는 고무형상의 탄성재질인 시일립; 및 상기 감착부에 일단부가 지지되어 상기 시일립의 내주면을 따라 원통상으로 신장되고, 상기 실링면의 내측 단부 근방에 형성된 확장내주면에 끼워져 결합하는 지지부를 갖는 상기 고무탄성 재질보다 경질의 지지환을 가지며, 상기 실링면의 모서리면의 내경은 상기 축의 외주 직경보다 작게 형성되며, 상기 지지환 지지부의 외경치수는 상기 확장내주면의 내경치수보다 크게 형성되어 끼움결합시 시일립을 확장함과 동시에 상기 실링면의 모서리면 내경도 확장해서 상기 실링면의 모서리면이 상기 축과 밀접하는 것을 포함한다.

바람직하게, 본 발명의 실링장치에서는, 실링장치의 시일립에 있어서 실링면의 내측 단부에 위치하는 확장내주면을 지지환의 지지부에 의해 확장함으로서, 압박 상태의 실링면이 축의 외주면과 최대 면압이 되는 접촉면적으로 접촉하여 실링효과를 발휘하게 된다. 이와 동시에 실링면이 축외주면과 최대 면압으로 밀봉 접촉하고 있기 때문에 실링장치를 축에 삽입해도 실링면이 축에 의해 축의 삽입방향으로 신장되지 않고, 실링면이 항상 최대 면압으로 접촉하는 상태를 유지할 수 있다.

더욱이, 상기 실링면이 지지환의 지지부에 의해 최대 면압으로 접촉하는 상태로 유지하는 것은 고압의 피밀봉유체가 시일립에 작용하여도 실링면의 축원주면에 대한 면적이 커지지 않기 때문에, 실링면의 마찰은 작아지고 그에 따른 마모를 방지하는 것이 가능하다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 실링장치에 있어서, 상기 지지환 지지부의 외경치수는 상기 실링면의 내경을 0.1 mm ~ 2.2 mm 확장하는 정도로 형성되어 있으며, 동시에 상기 실링면의 모서리면 내경을 축의 외경에 대해 0.6 mm ~ 2.2 mm 작도록 형성하는 것을 포함한다.

바람직하게, 본 발명의 실링장치에서는 지지환의 지지부에 의해 실링면의 모서리면 내경이 0.1 mm ~ 2.2 mm 확장되고, 0.4 mm 이상의 조임을 가진 밀봉력이 유지되고 있기 때문에 최적의 밀접상태로 실링 효과가 발휘된다. 또한, 실링면의 모서리면의 직경은 0.1 mm ~ 2.2 mm 확장된 상태로 축외주면과 조임력을 가지고 밀접하고 있기 때문에 피밀봉유체의 압력을 받아도 실링면은 압착 상태로 인해 축외주면과 큰 면적으로 접면(接面)하는 것이 방지된다. 이 때문에 실링면의 마찰은 감소되고 마모가 방지된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 실링장치에 있어서 상기 실링면은 대기측 실링면, 피밀봉유체측 실링면, 그 사이에 모서리면으로 형성되어 있으며 상기 확장내주면에 상기 지지환의 지지부가 끼워져 결합될 때 상기 대기측 실링부면과 축의 각도가 작아지는 것을 포함한다.

바람직하게, 본 발명의 실링장치에서는 시일립의 확장내주면이 지지부에 의해 확장되면, 실링면의 직경이 커짐과 동시에 실링면의 축을 삽입하는 측(대기측)의 실링면의 각도가 삽입하기 쉬운 경사진 각도로 탄성변형되기 때문에, 축을 삽입할 때에 실링면이 축의 삽입방향으로 신장되어 이상변형 되는 것이 방지된다. 이 때문에 모서리면이 축원주면과 최대 면압으로 밀봉 접촉함과 동시에, 접촉면적을 증가시키지 않고 상기 실링면의 마모를 방지하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 실링장치는 상기 지지환이 수지재질로 제조되고, 상기 지지부의 단면은 원호 형상으로 형성되어 상기 확장내주면에 끼워져 결합되는 것을 포함한다.

바람직하게, 본 발명의 실링장치에서는 지지환이 수지재질로 구성되어 있기 때문에 지지환의 지지부가 시일립의 확장내주면에 압착되어 고무재질의 실링부와 수지재질의 지지부에 의해 탄성적으로 복합 특성을 가지는 고무탄성재 역할을 함으로서 실링능력을 발휘하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 확장내주면에 지지부를삽입하여도 양자가 탄성 변형 가능하여 마찰도 작아 진다. 게다가, 양자가 탄성 변형이 가능하여 축을 실링면에 삽입해도 실링면이 축의 삽입방향으로 신장되는 것도 방지된다. 또한, 실링면 근방에서 지지부에 의해 지지될 수 있기 때문에 피밀봉유체의 압력을 받아도 실링면이 축에 압접되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 실링장치는 상기 지지부의 선단이 직경 방향의 링부분에 형성되어 있으며, 링부분의 내측 단부면은 상기 축에 접동하는 것을 포함한다.

바람직하게, 본 발명의 실링장치에서는 지지환 지지부의 내측 단부면을 축에 접촉해도 지지환은 수지재질이기 때문에 마찰저항이 작아서 실링면을 효과적으로 지지하는 것이 가능하다. 이로 인해 지지부를 실링면에 근접해서 지지하는 것이 가능하기 때문에 피밀봉유체의 압력을 받아도 실링면이 압접되어 마모되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명에 관한 바람직한 실시 형태의 실링장치를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 관한 제 1 실시 형태의 실링장치를 도시하는 것으로 축에 장착되지 않은 상태의 일부단면도이다. 또한, 도 2는 도 1에 있어서 실링장치에 축이 장착된 상태의 실링부 요부를 나타내는 단면도이다.

도 1에 있어서 참조부호(1)은 실링장치이다. 실링장치(1)에는 하우징(60)의 감합공(嵌合孔)(61)에 끼워져 결합하는 고무재질의 감착부(7)가 설치되어 있다. 상기 감착부(7)의 외부면에는 돌기(凸)형의 실링부분(7A)이 형성되어 있다. 또한, 감착부(7)에는 보강고리(8)가 매설되어 있어서, 하우징(60)과의 결합을 견고하게 하는 동시에 감착부(7)와 지지환(10) 및 제 2 시일립(15) 등의 결합부품을 지지한다.

또한, 상기 보강고리(8)에 접착된 고무재질의 시일립(3)은 감착부(7)로부터 회전축(50)을 향하여 경사진 원통(筒)상으로 형성되어 있다. 상기 시일립(3)의 일단에는 실링부(5)가 형성되어 있고, 이 실링부(5)의 내주면에는 실링면(5A)의 단면이 삼각형 형태를 이루어 모서리면(5A3)을 형성하고 있다. 상기 모서리면(5A3)의 양측에는 대기측 실링면(5A1)과 피밀봉유체측 실링면(5A2)이 형성되어 있다. 다시말하면, 상기 대기측 실링면(5A1), 피밀봉유체측 실링면(5A2) 및 모서리면(5A3)에 의하여 실링면(5A)이 형성된다. 따라서, 회전축(50)에 밀접하는 상기 모서리면 (5A3)은 면압의 분포에 있어서 최대 면압(Pmax)을 형성하고, 이에따라 실링능력을 발휘한다.

한편, 상기 시일립(3)의 실링부(5) 내측에는 확장내주면(4)이 원호 형상의단면으로 형성되어 있다.

또한, 시일립(3)의 대기측 내주면에는 대략 시일립(3)의 내주면과 동일한 형태의 지지환(10)이 설치되어 있으며, 상기 지지환(10)의 외주지지부(11)는 감착부 (7)에 의해 협지(挾持)되어 있다. 예컨대, 상기 지지환(10)은 딥드로우(deep draw)가공된 금속판으로서 플렌지(flange) 형상의 상기 외주지지부(11)가 형성된 원통형상을 가진다. 여기서, 상기 지지환(10)은 시일립(3)에 피밀봉유체의 압력이 인가되어도 변형되지 않고 이를 지지할 수 있을 정도의 내압성을 가진 두께로 형성되어 있다.

아울러, 상기 지지환(10)의 내주 일단에는 지지부(12)에 형성되어 있고, 이 지지부(12)는 원호형상의 단면을 이루어 시일립(3)의 확장내주면(4)을 압입(壓入)하면서 결합하도록 형성되어 있다. 또한, 상기 시일립(3)의 내주 일단에는 링부분 (13)이 형성되어 있으며, 상기 링부분(13)의 단부면(14)은 회전축(50)에 접촉하지 않을 정도의 내경을 가지고 있다.

또한, 지지환(10)의 대기측 내주면에는 수지재질의 제 2 시일립(15)이 설치되어 있다. 상기 제 2 시일립(15)에는 외주가 축과 직경방향을 이루는 링형태의 협지부(挾持部)(16)가 형성되어 있고, 내주에 상기 협지부(16)로부터 경사진 립부 (17)가 형성되어 있다. 따라서, 립부(17)의 내측 일단이 회전축(50)에 압입결합됨으로서 원통형상을 이룬채, 회전축(50)을 실링한다.

나아가, 본 실링장치에는 지지환(10)의 외주지지부(11)와 제 2 시일립(15)의 협지부(16)를 대기측으로부터 지지하는 백보드링(backboard ring)(20)이 설치되어있다. 상기 백보드링(20)은 금속재질로 내주 일단이 제 2 시일립(15)의 절곡부를 지지하도록 곡부를 형성하고 있다.

정리하면, 상기 지지환(10)의 외주지지부(11), 제 2 시일립(15)의 협지부(16) 및 백보드링(20)의 외주부는 보강고리(8)에 의해 양측에서 압착되도록 하여 감착부(7) 내부에 견고하게 끼워져 있다. 또한, 상기 보강고리(8)은 감착부 (7)의 고무에 의해 감싸여져 있다.

도 2는, 도 1의 실링장치(1)에 회전축(50)을 장착한 상태의 요부단면도이다.

상기 도 2에 도시된 가상선의 시일립(3A)은 원래 상태를 나타내며, 시일립 (3A)의 확장내주면(4) 및 실링면(5A)은 회전축(50)의 치수에 따라 확장될 수 있도록 작은 직경으로 형성되어 있다. 또한, 지지환(10)의 지지부(12)를 시일립(3)의 확장내주면(4)에 압입해서 실링부(5)를 확장하면 도 2에 나타낸 실선과 같이 시일립(3)은 탄성변형 한다. 상기 확장내주면(4)은 지지부(12)의 압입확장에 의해 확장되고, 확장된 직경에 의해 실링면(5A)의 내경 치수는 0.1mm ~ 2.2 mm 까지 원래의 치수에 비해 확장된다.

상기 실링면(5A)의 직경이 커지는 비율은 회전축(50)의 직경 크기에 대응해서 결정된다. 바람직하게, 실링면(5A)의 내경은 1 mm ~ 2 .2 mm 까지의 범위로 확장하는 것이 좋다. 또한, 실링면(5A)의 내경은 회전축(50) 직경보다 0.6 mm ~ 2.2 mm 정도로 작게 형성되는 것이 좋으며, 더욱 바람직하게 실링면(5A)의 내경은 0.8 mm ~ 1.6 mm 의 범위만큼 작게 하는 것이 좋다.

또한, 확장내주면(4)에 지지부(12)를 압입하면, 대기측 실링면(5A1)의 회전축(50) 원주면에 대한 축방향 각도는 압입하기 전 상태인 가상선의 대기측 실링면(5A1)의 경사각도보다 작게 된다. 따라서, 회전축(50)을 실링면(5A)에 용이하게 삽입할 수 있게 된다. 그 결과, 실링면(5A)으로 회전축(50)이 삽입되더라도 실링부(5)는 회전축(50) 삽입방향으로 신장되지 않아서, 모서리면(5A3)과 회전축 (50)의 밀접(密接)은 최대 면압으로 되어 실링효과를 발휘한다.

더욱이, 확장내주면(4)에 지지부(12)를 압입하면, 실링면(5A)의 모서리면 (5A3)은 회전축(50)에 대하여 압입설치한만큼 직경이 확장되기 때문에, 모서리면 (5A3)의 면압은 압력분포(P)에 있어서 최대 면압(Pmax)을 형성해서 실링능력을 발휘한다.

나아가, 실링부(5)는 확장된 만큼 강하게 조이고 있을 뿐 아니라, 지지부 (12)에 의해 실링면(5A1)의 근방이 지지되고 있기 때문에 피밀봉유체의 압력이 실링부(5)의 외주면에 강하게 작용해도 내압성을 발휘한다. 더욱이, 제 2 시일립(15)에 의해 시일립(3)으로부터 누출된 피밀봉유체는 실링되기 때문에, 실링부(5)의 대기측은 압력이 올라가게 되어 실링부(5)는 피밀봉유체로부터의 압력에 대하여 내압성을 발휘한다.

도 3은 제 2 실시 형태를 나타내는 실링장치(1)의 일부단면도이다. 도 3에 있어서, 도 2의 실링장치(1)와 다른 점은 감착부(7)가 하우징(60)의 감착공(61)에 대하여 오링(25)이 개재된 채로 실링하고 있으며, 지지환(10)이 수지재질로 구성되어 있는 점이다.

지지환(10)을 고무탄성 재질보다 경질의 수지재질로 하면, 금속재질에 비해탄력성이 있어서 고무재질의 시일립에 대하여 복합적인 탄력성을 부여하기 때문에 우수한 실링능력이 발휘된다. 또한, 지지환(10)이 수지재질이면 회전축(50)과 접촉 또는 접동(摺動)이 발생하더라도 마찰저항이 작게 되어 접촉면의 마모를 방지하며, 지지환(10)의 내측 단부면(14)을 회전축(50)에 대하여 미끄럼 이동하도록 결합 시키는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 지지환(10)의 링부분(13)에 의해 실링부(5)는 효과적으로 지지되며, 피밀봉유체의 압력에 대하여 실링부(5)는 내압성을 발휘한다.

도 4 는 본 발명의 제 3 실시 형태를 나타내는 실링장치(1)의 요부를 나타내는 일부단면도이다.

도 4 에 있어서 가상선은 시일립(3A)의 원래 상태를 나타낸다. 지지환(10)의 지지부(12)를 시일립(3)의 확장내주면(4)에 압입하면 실선으로 나타낸 것과 같은 형상으로 시일립(3)은 탄성 변형된다. 또한, 지지환(10)을 확장내주면(4)에 압입함으로서 실링면(5A)의 모서리면(5A3)도 확장되기 때문에, 모서리면(5A3)의 회전축 (50)에 대한 접촉면은 도 4 의 최대 면압(Pmax)과 같은 면압분포(P)가 형성된다. 이 때문에 최대 면압(Pmax)에 의해 실링능력이 향상된다. 반면에, 가상선 상태의 시일립(3)에서 모서리면(5A3)이 회전축(50)에 접촉하면, 큰 힘으로 압접(壓接)되기 때문에 압접된 접촉면적이 커지게 되고, 면압분포(P)가 완만하게 되어 실링능력이 저하된다.

또한, 실링면(5A)의 대기측 실링면(5A1)은 가상선으로 대기측 실링면(5A1)에 비하여 회전축(50)에 대해 경사각도가 작게 되기 때문에, 회전축(50)의 삽입에 의해 회전축(50)의 삽입방향으로 신장되는 모서리면(5A3)의 이상변형이 방지된다. 이 때문에 실링면(5A)의 실링능력이 향상된다.

또한, 지지환(10)은 수지재질이어서 링부분(13)의 내측 단부면(14)을 회전축 (50)에 끼워 결합하는 것이 가능하고, 나아가 내측 단부면(14)은 회전축(50)의 삽입을 쉽게 하기 위하여 또는 접촉면적을 작게 하기 위하여 삽입방향이 테이퍼 (taper)면으로 형성되어 있다. 따라서, 피밀봉유체의 압력이 고압이 되어도 링부분(13)에 의해 실링부(5)를 지지하는 것이 가능하게 된다. 예를 들면, 피밀봉유체의 압력에 의해 내측 단부면(14)이 회전축(50)에 접촉해도 수지재질의 내측 단부면(14)은 접동저항을 작게 유지할 수 있다. 그 결과, 실링면(5A)의 피밀봉유체 압력에 대한 내압성이 향상된다.

도 5는, 본 발명의 제 4 실시 형태를 나타내는 실링장치의 요부를 나타내는 일부단면도이다. 상기 도 5에 나타낸 가상선은 시일립(3A)의 원래 상태를 도시한 것이다. 또한, 도 5에 표시되는 실선은 회전축(50)에 장착된 시일립(3)의 상태도이다. 그리고, 도 5에 표시된 시일립(3)은 확장내주면(4)이 테이퍼면으로 형성되어 있는 것이다.

지지환(10)의 지지부(12)는 단면이 원호 형상으로 형성되어 있으므로, 지지환(10)을 확장내주면(4)에 압입함으로서 실링면(5A)의 직경을 회전축(50)에 대하여 확대하는 것도 가능하다. 상기 지지환(10)은 수지재질이지만 금속재, 예를 들면 스테인리스 스틸, 알루미늄, 강 등으로 제작하는 것도 가능하다.

상기 확장내주면(4)을 테이퍼 형으로 형성하면 모서리면(5A3)의 접촉면적을임의로 설정하는 설계가 용이해 진다. 즉, 상기 모서리면(5A3)의 접촉면적 설정에 의해 모서리면(5A3)의 면압분포(P)를 최대 면압(Pmax)으로 형성하는 것이 가능해진다.

또한, 대기측 실링면(5A1)을 대략 경사면으로 함으로서 회전축(50)의 삽입에 의한 이상변형을 방지하는 것이 가능하게 된다. 이 때문에 실링면(5A)의 실링능력이 향상된다.

도 6은 본 발명의 제 5 실시 형태를 나타내는 실링 장치(1)의 요부를 표시하는 일부단면도이다. 도 6에 있어서 가상선은 시일립(3A)의 원래 상태를 나타내는 것이다. 또한, 실선은 회전축(50)에 장착된 시일립(3)의 상태도를 나타낸다. 도 6은 도 5와 동일한 형태의 시일립(3)에 대하여 지지환(10)의 지지부(12) 외주면을 일부 테이퍼면 형상으로 형성하고, 상기 테이퍼면 형상의 양측은 원호형상으로 구부러져 있다. 또한, 일단에는 링부분(13)이 형성되어 있다.

이와 같이 지지부(12)를 형성함으로서 회전축(50)에 대한 실링면(5A)의 대기측 실링면(5A1)을 정확한 각도로 설정하는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기 지지환(10)은 수지재질이기 때문에 내측 단부면(14)을 회전축(50)에 근접시키는 것이 가능하다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명의 실링장치에 의하면, 이하에 기술하는 것과 같이 우수한 효과를 보인다.

본 발명의 실링장치에 의하면, 실링장치의 시일립에 있어서 시일립의 확장내주면에 지지환의 지지부를 압입하여 실링면을 확장하고, 압박된 상태의 실링면의 모서리면이 축의 외주면과 최대 면압으로 밀접하여 실링면의 우수한 효과를 나타낸다. 동시에, 실링면이 축과 작은 접촉면적으로 접촉할 수 있기 때문에 실링장치를 축에 삽입하여도 실링면이 축의 삽입방향으로 신장되지 않고, 실링면이 이상변형되는 것을 방지할 수 있을뿐만 아니라, 모서리면이 최대 면압으로 접촉하는 상태를 유지하여 우수한 실링 효과를 나타낸다.

더욱이, 상기 실링면의 모서리면이 지지환의 지지부를 개재함으로 인해 직경이 확대되서 최대 면압으로 접촉하는 상태로 유지할 수 있기 때문에, 고압의 피밀봉유체가 시일립에 작용해도 실링면이 축 원주면에 대하여 면적을 크게 하도록 하는 접촉상태로는 되지 않고, 실링면의 마찰저항은 작고, 상기 마찰에 의한 마모를 방지하는 효과를 보여준다.

본 발명의 실링장치에 의하면, 지지환의 지지부에 의해 실링면의 내경이 0.1 mm ~ 2.2 mm 까지 확장되어 0.4 mm 이상의 조이는 힘으로 유지되고 있기 때문에 최적의 밀접상태로 실링효과가 발휘된다. 또한, 실링면은 0.1 mm ~ 2.2 mm 까지 직경이 확장된 상태로 축외주면과 조임을 가지면서 밀접하고 있기 때문에, 피밀봉유체의 압력을 받아도 실링면은 조임 상태로 있으므로 축외주면과 큰 면적으로 접하는것을 방지할 수 있다. 이 때문에 실링면은 마찰저항을 작게 해서 마모를 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실링장치에 의하면 시일립의 확장내주면이 지지부에 의해 확장되면, 실링면의 직경이 확장됨과 동시에 축을 끼우는 방향의 대기측 실링면의 각도가 삽입하기 쉬운 경사각도로 탄성 변형되기 때문에, 축을 삽입할 때에 실링면이 축의 삽입방향으로 신장되어 발생하는 모서리면의 이상 변형이 방지되는 효과가 있다. 이 때문에 축과 대향하는 실링면의 모서리면이 축원주면과 최대 면압으로 밀봉 접촉하고 향상된 실링능력을 보인다. 또한, 피밀봉유체의 고압력을 받더라도 실링면의 접촉면적을 증가시키지 않는 구성이기 때문에, 상기 실링면의 마모를 방지할 수 있는 효과를 보인다.

본 발명의 실링 장치에 의하면, 지지환이 수지재질로 구성되어 있기 때문에, 지지환의 지지부가 시일립의 확장내주면에 가압하면서 끼워져서 고무재질의 실링부와 수지재질의 지지부에 의해 탄성적 복합 특성을 가지는 고무탄성재로서 실링면의 실링능력을 발휘할 수 있는 효과를 보인다. 또한, 확장내주면에 수지재질의 지지부를 삽입함으로서 양 부품이 탄성변형될 수 있으며, 피밀봉유체의 고압력을 받아도 지지환에 의해 시일립, 특히 실링부가 마모, 손상되는 것을 방지하는 것이 가능하다.

또한, 지지환이 수지재질이면 축과 접동하더라도 마찰저항이 작아져 실링면의 근방까지 지지부로 지지하는 것이 가능하기 때문에, 피밀봉유체의 압력을 받아도 실링면이 축에 압접되는 것을 방지하고, 피밀봉유체에 대한 내압성을 발휘하는효과가 있다.

본 발명의 실링장치에 의하면, 지지환의 실링부분의 내측 단부면을 축에 접동하더라도 지지환은 수지재질이기 때문에, 예를 들어 내측 단부면이 축과 접촉하여도 마찰저항이 작아서 피밀봉유체의 압력에 대하여 대기측 실링면을 지지하는 내압성의 효과가 있다. 또한, 피밀봉유체의 압력을 받아도 실링면이 압접되어 마모되는 것도 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 감합공을 가지는 하우징과 상기 하우징의 감합공에 삽입되어 장착되는 축과의 사이에서 피밀봉유체를 밀봉하는 실링장치에 있어서,

   상기 하우징의 감합공에 밀봉되도록 끼워져 결합하는 감착부로부터 경사진 환상을 이루고, 피밀봉유체측의 상기 축방향으로 신장하여 선단 내측의 모서리면을 중심으로 하여 상기 축원주면과 밀봉접촉하는 실링면을 갖는 고무형상의 탄성재질인 시일립;및

   상기 감착부에 일단부가 지지되어 상기 시일립의 내주면을 따라 원통상으로 신장되고, 상기 실링면의 내측 단부 근방에 형성된 확장내주면에 끼워져 결합되는 지지부를 갖는 상기 고무탄성 재질보다 경질의 지지환;을 가지며,

   상기 실링면의 모서리면의 내경은 상기 축의 외주 직경보다 작게 형성되며, 상기 지지환 지지부의 외경치수는 상기 확장내주면의 내경치수보다 크게 형성되어 끼움결합시 확장함과 동시에 상기 실링면의 모서리면 내경도 확장해서 상기 실링면의 모서리면이 상기 축과 밀접하는 것을 특징으로 하는 실링장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 지지환 지지부의 외경치수는,

   상기 실링면의 내경을 0.1 mm ~ 2.2 mm로 확장하는 정도로 형성되어 있으며, 동시에 상기 실링면의 모서리면의 내경을 축의 외경보다 0.6 mm ~ 2.2 mm 작도록형성하는 것을 특징으로 하는 실링장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 실링면은,

   상기 축방향에 대해서 대기측 실링면, 피밀봉유체측 실링면 및 모서리면으로 형성되어 있으며, 동시에 상기 확장내주면에 상기 지지환의 지지부가 끼워져 결합될때 상기 대기측 실링면과 축의 각도가 작아지도록 변형하는 것을 특징으로 하는 실링장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 지지환은 수지재질이며, 상기 지지부는 단면이 원호 형상으로 형성되어 상기 확장내주면에 끼워져 결합되는 것을 특징으로 하는 실링장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 지지부의 선단은 직경방향의 링부분에 형성되어 있으며, 동시에 링부분의 내측 단부면은 상기 축에 대해 접동하는 것을 특징으로 하는 실링장치.