KR100970466B1 - 메카니컬 씰용 보호커버 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 임펠러가 장착된 펌프의 샤프트에 외삽된 상태로 펌프 하우징에 고정 결합되는 고정자, 샤프트에 장착되는 한 쌍의 원통형상을 가지는 밀봉링 및 한 쌍의 밀봉링 사이에 배치되어 적어도 어느 하나의 밀봉링을 탄성 가압하여 고정자와 접촉되게 하는 탄성부재로 구성된 회전자를 구비하는 메카니컬 씰에 있어서, 탄성부재를 감싸도록 회전자에 외삽 장착되는 원통형상의 본체, 본체를 밀봉링에 고정상태로 결합시키는 체결부재를 포함하며, 본체의 외주면에는 샤프트의 원주방향에 대해 상호 일정간격 이격된 상태로 동일한 휨 방향을 가지는 복수의 배출압발생홈이 요입 형성되며, 배출압발생홈들의 휨 방향은 임펠러의 휨 방향에 반대되는 메카니컬 씰용 보호커버를 제공한다.
이와 같은, 메카니칼 씰용 보호커버는, 원통형상의 본체가 메카니칼 씰의 탄성부재를 감싸면서 밀폐하도록 회전자에 외삽된 상태로 체결부재에 의해 고정 결합된다. 그리고, 본체의 외주면에는 임펠러의 휨 방향에 반대되도록 복수의 배출압발생홈)을 요입 형성하여, 본체의 회전시, 임펠러에 의한 유체의 유입압에 반대되는 방향으로 배출압을 발생시키게 하여, 하우징 내부로의 유체 유입을 억제시키게 된다.

Description

메카니컬 씰용 보호커버{Protected cover of the mechanical seal}

본 발명은 메카니컬 씰용 보호커버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 펌프 등의 회전체에 조립되는 메카니컬 씰의 탄성부재에 유체가 유입되지 않게 하는 메카니컬 씰용 보호커버에 관한 것이다.

일반적으로, 펌프는 모터의 동력을 이용하여 임펠러를 고속으로 회전시켜 유체를 펌핑하는 장치이다. 이러한, 상기 펌프는 크게 유체의 흡입구와 토출구가 형성된 하우징, 상기 하우징 일측에 구비되는 모터, 및 상기 모터의 샤프트에 결합되어 고속회전하는 임펠러로 구성되며, 상기 샤프트가 상기 하우징을 관통하는 곳에서는 상기 샤프트와 상기 하우징 사이에 작은 간격이 형성된다. 따라서, 상기 펌프로 유입된 유체는 토출구로 나가는 과정에서 상기 샤프트와 상기 하우징 사이의 틈을 통해 누수될 수 있는데, 이러한 누수를 막기 위하여 축봉장치가 설치된다. 상기 축봉장치에는 대표적으로 글랜드 패킹(Gland packing)과 메카니컬 시일(Mechanical Seal)이 있다.

상기 글랜드 패킹은 패킹과 샤프트 간에 상대운동이 있어 마찰과 마모가 발생한다. 유체의 누출을 고려하여 글랜드를 강하게 조일 때에는 일시적으로 누출은 정지하지만 마찰 때문에 기계적 동력 손실은 증가하여 샤프트와 패킹은 모두 발열 및 마모를 일으키고, 이렇게 하여 패킹의 조임을 더욱 강하게 조이는 것을 반복하게 되어 수명을 단축시키게 된다. 반대로 마찰을 줄이기 위하여 글랜드를 덜 조일 때는 누출이 허용한도를 넘어 패킹의 기능이 발휘되지 않는다. 따라서 상기 글랜드 패킹으로는 유체의 누출을 완전히 방지하기는 불가능하다.

상기 메카니컬 시일은 면 접촉식 밀봉장치로, 샤프트와 함께 회전하는 회전자와 하우징에 고정된 고정자를 밀착시켜 유체의 누출을 방지한다. 상기 회전자와 고정자의 접촉면, 즉, 시일면(Seal face)은 마찰이 생겨도 항상 밀착되도록 회전자의 일 단부가 샤프트의 길이방향으로 이동가능하게 설치되며, 그 뒤쪽에서 탄성부재가 탄성 가압하게 된다. 도 1을 참조하면, 종래의 메카니컬 씰은, 펌프의 샤프트(2)에 외삽된 상태로 펌프 하우징(1) 내부에 고정 결합되는 고정자(10)와, 상기 샤프트(2)에 고정되게 외삽설치하여 상기 샤프트(14)에 대응되게 회전하는 회전자(20)로 구성된다.

여기서, 상기 회전자(20)는 상기 샤프트(2)에 장착되는 한 쌍의 원통형상을 가지는 밀봉링(21)과, 상기 한 쌍의 밀봉링(21) 사이에 배치되어 적어도 어느 하나의 상기 밀봉링(21)을 탄성 가압하는 탄성부재(30)를 구비한다. 여기서, 상기 밀봉링(21) 중 하나는 상기 샤프트(2)에 대하여 축방향으로 이동가능하게 설치되며, 이러한, 상기 샤프트(2)에 축방향으로 이동가능하게 설치되는 상기 밀봉링(21)은 상기 고정자(10)와 미끄럼가능하게 면접촉하게 된다. 이때, 상기 밀봉링(21)을 탄성 가압하는 탄성부재(30)는 스프링이나 벨로우즈로 적용할 수 있다.

그러나, 종래의 메카니컬 씰은, 상기 하우징(1) 내부에 유입된 유체가 상기 탄성부재(30)와 접촉하면서, 상기 유체의 압력이 상기 탄성부재(30)에 가해지면서 상기 탄성부재(30)에 의한 상기 고정자(10)와 상기 회전자(20)의 균일한 면접촉상태를 방해하여 안정적인 씰링이 어렵게 된다. 더불어, 상기 유체에 포함된 각종 슬러지가 상기 탄성부재(30)에 부착될 경우, 상기 회전자(20)를 안정적으로 탄성 가압할 수 없게 되면서 씰링효과가 반감되는 문제점이 있다.

본 발명은, 펌프의 하우징 내부로 유입되는 유체가 메카니컬 씰의 탄성부재와 접촉되지 않게 막아주는 메카니컬 씰용 보호커버를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 임펠러가 장착된 펌프의 샤프트에 외삽된 상태로 펌프 하우징에 고정 결합되는 고정자, 상기 샤프트에 장착되는 한 쌍의 원통형상을 가지는 밀봉링 및 상기 한 쌍의 밀봉링 사이에 배치되어 적어도 어느 하나의 상기 밀봉링을 탄성 가압하여 상기 고정자와 접촉되게 하는 탄성부재로 구성된 회전자를 구비하는 메카니컬 씰에 있어서, 상기 탄성부재를 감싸도록 상기 회전자에 외삽 장착되는 원통형상의 본체와, 상기 본체를 상기 밀봉링에 고정상태로 결합시키는 체결부재를 포함하며, 상기 본체의 외주면에는 상기 샤프트의 원주방향에 대해 상호 일정간격 이격된 상태로 동일한 휨 방향을 가지는 복수의 배출압발생홈이 요입 형성되며, 상기 배출압발생홈들의 휨 방향은 상기 임펠러의 휨 방향에 반대되는 메카니컬 씰용 보호커버를 제공한다.

또한, 각각의 상기 배출압발생홈은, 길이방향 일 단부가 상기 본체의 길이방향 일 단부로 개방되도록 연결 형성되며, 상기 본체의 길이방향 일 단부에서 타 단부로 갈수록 깊이가 얕아지는 기울어진 단면 형상일 수 있다.

또한, 상기 본체의 내주면에는 상호 이격되게 복수의 삽입홈이 요입 형성되며, 각각의 상기 삽입홈에 삽입 장착되어, 상기 밀봉링과 상기 본체 사이를 밀폐시키는 연성을 가지는 씰링부재를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 메카니칼 씰용 보호커버는, 원통형상의 본체가 메카니칼 씰의 탄성부재를 감싸면서 밀폐하도록 회전자에 외삽된 상태로 체결부재에 의해 고정 결합된다. 그리고, 본체의 외주면에는 임펠러의 휨 방향에 반대되도록 복수의 배출압발생홈을 요입 형성하여, 본체의 회전시, 임펠러에 의한 유체의 유입압에 반대되는 방향으로 배출압을 발생시키게 하여, 하우징 내부로의 유체 유입을 억제시키게 된다.

도 1은 종래의 메카니컬 씰이 설치된 펌프의 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 메카니컬 씰용 보호커버의 사시도이다.
도 3은 도 2의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 메카니컬 씰용 보호커버가 설치된 펌프의 부분단면도이다.
도 5는 도 2의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 메카니컬 씰용 보호커버의 사시도이며, 도 3은 도 2의 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 메카니컬 씰용 보호커버가 설치된 펌프의 부분단면도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 메카니컬 씰용 보호커버(100)는, 본체(110), 체결부재(120)를 구비한다.

먼저, 일실시예에 따른 상기 메카니컬 씰용 보호커버(100)가 설치되는 메카니컬 씰(200)에 대해 살펴보면, 상기 메카니컬 씰(200)은 상기 펌프의 하우징(10) 내부에 배치되며, 상기 하우징(10) 내부를 통과하는 샤프트(20)를 감싸면서, 상기 하우징(10)과 상기 샤프트(20) 사이의 공간을 밀폐시킨다. 이러한, 상기 메카니컬 씰(200)은 상호 면접촉되는 고정자(210)와 회전자(220)를 구비한다.

상기 고정자(210)는 상기 샤프트(20)에 외삽된 상태로 상기 하우징(10) 내부에 고정 결합된다. 이러한, 상기 고정자(210)의 외주면에는 적어도 하나의 오링(211)을 장착하여 상기 하우징(10)의 내측과 상기 고정자(210) 사이를 통해 유체가 누설되는 것을 방지할 수 있다.

상기 회전자(220)는 상기 샤프트(20)에 고정되게 외삽설치되어, 상기 샤프트(20)에 대응되게 회전한다.

상기 회전자(220)는 어댑터(221)에 의해 상기 샤프트(20) 상에 외삽된 상태로 고정 결합되는 원통형상의 제1밀봉링(222)과, 일 단부가 상기 제1밀봉링(222)에 결합되는 탄성부재(223)와, 상기 탄성부재(223)의 타 단부에 결합되는 제2밀봉링(225)을 구비한다. 여기서, 상기 제2밀봉링(225)은 메탈 페룰(Metal ferrule; 224)을 구비하여, 상기 탄성부재(223)의 타 단부에 결합할 수 있다. 여기서, 상기 제1밀봉링(222)의 내주면에는 적어도 하나의 오링(226)을 장착하여 상기 샤프트(20) 외측과 상기 제1밀봉링(222) 사이를 통해 유체가 누설되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 상기 제1밀봉링(222)은 상기 샤프트(140)에 대하여 축방향으로 이동되지 않도록 고정상태로 장착되며, 상기 제2밀봉링(225)은 상기 샤프트(140)에 대하여 축방향으로 이동가능하게 장착된다. 여기서, 상기 제2밀봉링(225)은 상기 메탈 페룰(224)과 상기 탄성부재(223)에 의해 상기 제1밀봉링(222)과 결합된다.

상기 메탈 페룰(224)은 상기 제2밀봉링(225)의 외주면에 고정 결합되며, 상기 탄성부재(223)의 탄성 가압력을 상기 제2밀봉링(225)으로 전달하여, 상기 제2밀봉링(225)이 상기 고정자(210)와 면접촉되도록 가압되게 한다.

상기 탄성부재(223)는 상기 제1밀봉링(222)과 상기 제2밀봉링(225) 사이에 장착되어, 상기 제2밀봉링(225)을 상기 고정자(210)와 면접촉되도록 탄성 가압한다. 이러한, 상기 탄성부재(223)의 양 단부는 각각 상기 제1밀봉링(222) 및 상기 메탈 페눌(224)에 결합되며, 상기 탄성부재(223)는 스프링이나 벨로우즈로 적용할 수 있다.

이와 같이 구성된 상기 메카니컬 씰(200)에 상기 메카니컬 씰용 보호커버(100)가 설치되어, 상기 탄성부재(223)로 유체가 유입되는 것을 방지하게 된다.

상기 본체(110)는 상기 회전자(220)의 탄성부재(223)를 감싸도록 상기 회전자(220)에 외삽 장착되는 원통형상의 부재이다. 여기서, 상기 본체(110)의 내주면에는 길이방향으로 상호 이격되게 복수의 삽입홈(112)이 요입 형성될 수 있으며, 이러한, 각각의 상기 삽입홈(112)에 연성을 가지는 씰링부재(130)가 삽입 장착될 수 있다. 이같이, 상기 씰링부재(130)는 상기 본체(110)와 상기 회전자(220)의 각 밀봉링(222)(225) 사이를 통해 유체가 유입되지 않도록 밀폐시키게 된다.

그리고, 상기 본체(110)의 외주면에는 상기 샤프트(20)의 원주방향에 대해 상호 일정간격 이격되게 복수의 배출압발생홈(111)을 길이방향으로 요입 형성한다. 여기서, 각각의 상기 배출압발생홈(111)은 상기 임펠러(30)의 휨 방향에 반대되는 휨 방향을 가지도록 상호 동일한 휨방향으로 형성된다. 따라서, 상기 샤프트(20)에 대응되게 상기 본체(110)가 회전시, 상기 배출압발생홈(111)에 의해 상기 하우징(10) 내부에서는 상기 임펠러(30)에 의한 유체의 유입압에 반대되는 방향으로 배출압을 발생시키게 된다. 그러면서, 상기 하우징(10)과 상기 메카니컬 씰(200) 사이로 유체가 유입되는 것을 억제시켜, 상기 회전자(220)의 탄성부재(223)로 유체가 유입되는 것을 원천적으로 방지할 수 있게 된다. 이러한, 상기 배출압발생홈(111)의 일 단부는 상기 본체(110)의 길이방향 일 단부로 개방되도록 연결 형성되어, 배출압이 발생시 상기 배출압발생홈(111) 내부에 유체가 유입되더라도 상기 본체(110) 상에서 용이하게 배출될 수 있게 한다. 더불어, 도 5를 참조하면, 상기 배출압발생홈(111)은 상기 본체(110)의 회전시, 상기 배출압발생홈(111) 상에 유입된 유체의 배출 및 상기 임펠러(30) 방향으로 배출압이 용이하게 발생될 수 있게, 길이방향 일 단부에서 타 단부, 즉 상기 임펠러(30)에 인접한 단부로 갈수록 깊이가 얕아지는 기울어진 단면 형상을 가지도록 형성할 수 있다.

상기 체결부재(120)는 상기 본체(110)를 상기 회전자(220)에 고정 상태로 장착되게 한다. 이러한, 상기 체결부재(120)는 볼트와 같은 부재를 복수개 이용하여 상기 본체(110)를 관통한 상태로 상기 회전자(220) 중 적어도 하나의 밀봉링(222)(225), 또는 메타 페룰(224)에 단부가 체결되게 한다. 이같은 상기 체결부재(120)에 의해 상기 본체(110)가 상기 회전자(220)에 고정상태로 장착되어, 상기 샤프트(20)에 회전시, 상기 본체(110)가 대응되게 하면서 상기 배출압발생홈(111)에 의한 배출압을 안정적으로 발생할 수 있게 된다.

이와 같이, 일실시예의 메카니칼 씰용 보호커버(100)는, 원통형상의 상기 본체(110)가 상기 메카니칼 씰(200)의 탄성부재(223)를 감싸면서 밀폐하도록 상기 회전자(220)에 외삽된 상태로 체결부재(120)에 의해 고정 결합된다. 그리고, 상기 본체(110)의 외주면에는 상기 임펠러(30)의 휨 방향에 반대되도록 복수의 배출압발생홈(111)을 요입 형성하여, 상기 본체(110)의 회전시, 상기 임펠러(30)에 의한 유체의 유입압에 반대되는 방향으로 배출압을 발생시키게 하여, 상기 하우징(10) 내부로의 유체유입을 억제시키게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

110: 본체 111: 배출압발생홈
112: 삽입홈 120: 체결부재
130: 씰링부재 200: 메카니컬 씰
210: 고정자 220: 회전자
221: 어댑터 222: 제1밀봉링
223: 탄성부재 224: 메탈 페룰
225: 제2밀봉링

Claims (3)

1. 임펠러가 장착된 펌프의 샤프트에 외삽된 상태로 펌프 하우징에 고정 결합되는 고정자, 상기 샤프트에 장착되는 한 쌍의 원통형상을 가지는 밀봉링 및 상기 한 쌍의 밀봉링 사이에 배치되어 적어도 어느 하나의 상기 밀봉링을 탄성 가압하여 상기 고정자와 접촉되게 하는 탄성부재로 구성된 회전자를 구비하는 메카니컬 씰에 있어서,
   상기 탄성부재를 감싸도록 상기 회전자에 외삽 장착되는 원통형상의 본체와;
   상기 본체를 상기 밀봉링에 고정상태로 결합시키는 체결부재를 포함하며,
   상기 본체의 외주면에는 상기 샤프트의 원주방향에 대해 상호 일정간격 이격된 상태로 동일한 휨 방향을 가지는 복수의 배출압발생홈이 요입 형성되며,
   상기 배출압발생홈들의 휨 방향은 상기 임펠러의 휨 방향에 반대되는 메카니컬 씰용 보호커버.
2. 청구항 1에 있어서,
   각각의 상기 배출압발생홈은,
   길이방향 일 단부가 상기 본체의 길이방향 일 단부로 개방되도록 연결 형성되며, 상기 본체의 길이방향 일 단부에서 타 단부로 갈수록 깊이가 얕아지는 기울어진 단면 형상을 가지는 메카니컬 씰용 보호커버.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 본체의 내주면에는 상호 이격되게 복수의 삽입홈이 요입 형성되며,
   각각의 상기 삽입홈에 삽입 장착되어, 상기 밀봉링과 상기 본체 사이를 밀폐시키는 연성을 가지는 씰링부재를 포함하는 메카니컬 씰용 보호커버.

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