KR19990022872A - 쵸크 장치와 상기 쵸크 장치의 조작에 관한 방법 - Google Patents

Abstract

본 초크장치는 분할조인트(2d)에 의한 갭을 가지는 하나의 조각으로 구성된 탄성초크링(2)을 포함한다. 또한 상기 초크장치는 축 방향으로 상기 초크링과 바로 인접하여 배열되어 초크링(2)의 분할조인트(2d)를 덮는 역할을 하는 지지링(1)을 포함한다. 탄력적이고 복원력 있는 초크링을 가지는 초크장치의 장점은 초크링이 상기 초크링이 다이나믹한 압력 변화에 반응하여 밀봉 성능을 향상 시키는 것에 있다. 압력정점은 초크장치에서 증가된 압력차를 만든다. 그래서 탄성초크링은 피스톤 로드의 비끄럼면에 대하여 압력을 받아서 밀봉작용의 증가에 효과가 있다. 그래서 압력정점은 초크장치의 뒤에 있는 밀봉링으로 전파되지 않는다. 그러므로 초크장치는 전자공학에서 알려진 주파수 선택필터와 유사한 거동을 하므로 천천히 변하는 압력요소에서는 밀봉작용을 하지 못하지만 고주파수를 가진 압력요소에 대해서는 밀봉효과를 나타낸다.

Description

쵸크 장치와 상기 쵸크 장치의 조작에 관한 방법

밀봉링들은 어느 한 링 뒤에 다른 링이 연속적으로 놓이는 형태의 쌍으로 배열되고 보통 패킹이라고 불리는 방법으로 구성된다. 각각의 밀봉링에 작용하는 압력 차 때문에 밀봉면은 밀봉되는 몸체, 한 예로 피스톤로드의 슬라이딩면에 대하여 압력을 받게 된다. 또한 최소한 하나의 초크링을 포함하는 초크장치는 패킹의 한쪽 면에 배열된다. 초크링과 밀봉링을 가지는 이런 종류의 패킹은 특허 CH 439 897에 예로 나타나 있다. 이렇게 알려진 초크링의 배열은 고동치듯 하는 압력요소를 단지 불충분하게 감쇠시키는 단점이 있다. 이것은 그 뒤에 배열 되어있는 밀봉링의 급속한 마멸을 초래한다.

본 발명의 목적은 이러한 알려진 초크링의 손실을 극복하기 위한 것이다.

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 초크장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 청구항 14의 전제부에 따른 초크장치의 조작방법에 관한 것이다.

본 발명은 다음의 몇 개의 실시예를 참조하여 설명될 것이다.

도 1a 는지지링의 평면도;

도 1b 는 초크링의 평면도;

도 1c 지지링의 더욱 모범적인 실시예;

도 1d 는 도 1의 선분 A-A를 따르는 초크링의 단면도;

도 1e 는 초크링의 기본예;

도 1f 는 초크장치의 투시도와 단면도;

도 2 는 본 발명에 따라 장착된 초크장치의 반경 방향 단면도;

도 2a 는 도 2의 선분 B-B를 따르는 단면도;

도 2b 는 본 발명에 따라 장착된 초크장치의 반경 방향 단면도;

도 3 은 시간에 따른 압력 곡선;

이러한 목적은 청구항 1의 특징에 의해서 만족된다. 더욱이 종속항 2에서 11까지는 이로운 실시예에 관한 것이다.

바람작한 실시예에 있어서 본 발명에 따른 초크장치는 상기 높이(H)의 일부분(2b)까지 갭(gap)을 형성하는 분할조인트를 가진 하나의 조각으로 구성된 초크링을 포함한다. 또한 초크링은 탄성거동을 한다. 또한 초크장치는 축 방향으로 초크링과 바로 인접하여 놓이게 되는 지지링을 포함한다. 상기 지지링은 특히 초크링의 분할조인트를 덮어씌우는 역할을 하여 초크장치가 분할조인트 지역에서 불침투성이 되게한다. 초크링은 더 많은 요소, 즉 링의 주위를 둘러싸는 호스 스프링과 같은 요소를 요구하지 않는다. 초크링은 피스톤로드와 같이 밀봉되는 몸체의 슬라이딩면에 직접적으로 대향하여 놓이게 된다. 탄성적이고 복원력 있는 분할조인트를 가진 초크링을 포함하는 초크장치의 장점은 상기 초크링이 밀봉특성을 변화시키는 압력의 다이나믹한 변화에 반응한다는 사실에서 인식될 수 있다. 본 발명에 따르는 초크장치는 특히 윤활유 공급 없이 구동되는 피스톤 압축기의 피스톤로드에서 나타날 수 있는 압력정점의 댐핑에 적절하다. 압력정점은 초크장치에서 증가된 압력차를 야기시켜 탄성 초크링이 피스톤로드의 슬라이딩면에 대해서 압력을 받게 되어 압력정점이 초크장치의 뒤에 놓여 있는 밀봉링에 전파되지 않도록 고도의 밀봉면을 만들게 된다. 본 발명에 따르는 초크링은 일정한 압력 요소는 전혀 밀봉시키지 못하고 대부분 누설시키는 링으로 만들어진다. 그러나 그것의 탄성적인 성질의 결과로 본 발명에 따르는 초크장치는 피스톤로드에 대한 형상으로 다이나믹 압력 요소에 대하여 상당한 적응성을 가지므로 상기 초크링은 다이나믹 압력의 상승의 결과로 피스톤로드와 접촉하는 상태가 되어 증가하는 범위까지 밀봉한다. 고도의 형상 적응성은 원주방향으로 갭이 만들어진 분할조인트를 가지는 초크링에 의하여 특히 가능하다. 초크링이 피스톤로드에 대해서 다이나믹한 압력을 받고 있을 때라도 분할조인트는 닫히지 않도록 하여 가능한 많은 이득이 되는 형상적인 적합성이 달성되도록 만들어진다. 본 발명을 따르는 초크장치는 초크링의 기하학적 성형을 통해서 넓은 범위에서 다양하게 반응하게 하는 초크장치의 능력, 탄성에 대한 성질 및 재료의 선택과 같은 다양한 매개변수들로 단지 다이나믹하게 변하는 압력요소를 밀봉하는 이득을 가진다. 그러므로 초크장치는 전자공학에서 알려진 주파수 선택필터와 유사한 거동을 하므로 천천히 변하는 압력요소에서는 밀봉작용을 하지 못하지만 고주파수를 가진 압력요소에 대해서는 밀봉효과를 나타낸다.

본 발명에 따르는 쵸크장치는 축방향으로 맞붙어 있는 지지링(2)뿐만 아니라 초크링(1)도 포함한다.

도 1f뿐만 아니라 도 1a에 도시된 지지링(1)은 고정핀(2c)의 가이드 역할을 하는 컷-아웃(1c), 피스톤로드의 표면과 맞닿는 표면에 있는 리세스(1b)와 링 표면(1a)을 갖는다. 리세스(1b)는 지지링의 전체폭에 분포한다. 게다가, 지지링은 축 방향으로, 혹은 피스톤링의 운동방향으로 분할조인트(2d)를 밀봉하기 위하여 쵸크링(2)의 분할조인트(2d)에 걸쳐져 놓이게 되는 원주방향으로 연장되는 덮개 지역(1d)을 가진다. 지지링(1)은 소위 이음매 없는 링으로 제작되며 언커트링(uncut ring)으로 불린다. 이것은 링이 분할조인트가 없거나 원주 방향으로 어떠한 불연속이 없다는 것을 의미한다.

도 1b는 반경방향으로 연장되는 그루브(2b)와 실린더 모양으로 돌출 되어 있는 고정핀(2c), 고정핀(2c)의 반대편의 분할조인트(2d)와 링 몸체(2a)를 가지는 쵸크링을 보여준다. 상기 쵸크링은 탄성이 있으며 복원되고자하는 성질이 있다. 상기 분할조인트 혹은 링 갭(ring gap)(2d)의 폭은 초크링(2)이 링 몸체(2a)의 분할조인트(2d)의 상호 접촉 없이 완벽하게 피스톤로드(4)를 감싸 안을 수 있는 크기이다. 그러므로 초크링(2)는 피스톤로드(4)에 대해서 형상적으로 유리한 적합성을 가지는 것을 보장한다. 만약 분할조인트(2d)에 있는 2개의 분할조인트면(2h)의 상호 접촉이 서로 이들 접촉에 기인하여 초래된다면 이것은 초크링(2)이 분할지역(partial region)에서 피스톤로드(4)와 접촉하고 있지 않는 효과를 가질 것이다.

지지링(1)과 초크링(2)은 초크링(2)에 돌출 되어 있는 고정핀(2c)이 지지링의 컷-아웃(1c)에 삽입되는 방법으로 결합되어 초크링(2)에 대해서 정확한 위치를 취하게 하고 덮개지역(1d)이 분할조인트(2d)에 걸쳐서 놓이게 된다.

도1c는 링 표면(1a), 컷-아웃(1c)과 리세스(1b)를 가지는 또 다른 모범적인 실시예를 보여준다. 도1d는 도1b에서 A-A를 따르는 초크링(2)의 단면의 모범적인 실시예를 보여준다. 링 몸체(2a)는 사각형으로 만들어졌거나 혹은 현재의 모범적인 실시예와 같이, 피스톤로드 4와 맞닿는 링의 몸체(2a)의 표면(2i)은 밀봉역할을 하는 표면(2e)과 피스톤로드(4)의 표면에서 거리가 늘어나는 쪽으로 발산해 가는 부분 (2g)를 가진다. 링 몸체(2a)는 축방향으로 높이(H)를 가진다.

도 1e는 반경방향의 폭이 고정핀(2c)의 지역에서 가장 크고 간격(2d)을 향해서 연속적으로 폭이 줄어드는 초크링(2)을 보여준다. 이렇게 제작된 초크링(2)은 피스톤로드를 매우 균일하게 둘러 쌀 수 있다. 초크링(2)에 의하여 둘러싸인 피스톤로드(4)는 초크링의 외곽 원주선에 대해서 편심되어 연장된다. 분할조인트(2d) 혹은 분할조인트 표면(2h)는 각각 반경방향으로 연장되고, 이렇게 하여 피스톤링의 표면에 수직으로 연장된다. 소위 말하는 이러한 맞대기 조인트(butt joint)는 본 발명에 따르는 초크링에 매우 적합하다. 왜냐하면, 두 개의 분할조인트의 표면(2h)이 구속 없이 서로의 상대적으로 움직일 수 있으므로 초크링(2)은 분할조인트(2d)에 의한 구속 없이 피스톤링(4)과 접촉하는 상태로 놓이기 때문이다.

도2는 피스톤 압축기 안애 정렬 된 초크장치의 반경방향의 단면을 보여준다. 초크장치는 실린더 공간(15) 안으로 열려 있는 패킹(6)의 한 부분인 챔버 링(5)안에 정렬되어져 있다. 초크링(2)과 지지링(1)을 포함하는 초크장치는 챔버(14)안에 정렬되어 있다.

도2a는 B-B를 통해서 본 단면을 나타낸 것이다. 이것으로부터 챔버(14) 안의 초크링(2)과 지지링(1)을 가지는 초크장치의 배치를 알 수 있다. 게다가 반경방향으로 연장되는 초크링(2)의 그루브(2b)의 궤도를 볼 수 있다.

도2b는 도2의 초크장치를 확대하여 보여준다. 압력정점은 압력차가 반경방향(G1)으로 작용하는 험으로서 초크링(2)에 작용하는 효과를 가진다. 그래서 상기 힘은 피스톤 로드(4)에 대해서 그의 밀봉면(2e)을 압박하여 상기 밀봉면(2e)에 증가된 압력을 초래한다. 챔버(14)는 챔버링(5) 위에 놓이는 상기 밀봉링(1)과 상기 지지링(2)에 의하여 축방향으로 밀봉되어 압력정점은 연속으로 이어지는 패킹 지역 안으로 전파되지 않는다.

도3은 실린더 공간(15)의 방향에서 초크장치로 가해지는 압력곡선을 보여준다. 상기 압력곡선은 거의 정압력(Ps)을 가지며 그위에 압력 상승값(Dp)을 가지는 다이나믹 압력 정점과 최고 압력(Pe)은 겹쳐 놓이게 된다. 초크장치는 압력상승값(Dp)을 가지는 다이나믹 압력 요소의 밀폐를 가능하게 한다. 그래서 거의 일정한 압력이 그 뒤의 패킹(6)의 밀봉배열에서 나타나게 된다.

초크링(2) 또는 지지링(1)에 사용되는 적절한 재료는, 플라스틱, 즉 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 변형된 고온 폴리머, 즉 폴리(에테르 에테르 케톤)(PEEK), 폴리(에테르 케톤)(PEK), 폴리이미드(PI), 폴리(페닐렌 설파이드)(PPS), 폴리벤즈이미다졸(PBI), 폴리아미드이미드(PAI) 또는 변형된 에폭시수지이다.

Claims (14)

1. 분할 조인트(2d)를 가지는 초크링(2)과 상기 분할 조인트(2d)의 덮개를 위한 상기 초크링(2)의 근처에 인접하여 배열되는 지지링(1)을 포함하는 초크장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 지지링(1)은 상기 분할 조인트(2d)가 반경방향으로 완전히 덮이도록 하는 방법으로 배열되는 세그먼트 부분(1d)을 가지는 것을 특징으로 하는 초크장치.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 초크링(2)은 탄성이 있는 플라스틱으로 된 것을 특징으로 하는 초크장치.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초크링(2)은 반경방향으로 일정한 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 초크장치.
5. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초크링(2)의 반경방향 폭은 상기 갭(2d)과 마주보는 면에서 가장 크고 상기 갭(2d)을 향하여 작아지는 것을 특징으로 하는 초크장치.
6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초크링(2)은 반경방향으로 연장되는 그루브(2b)를 가지는 것을 특징으로 하는 초크장치.
7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지링(1)뿐만 아니라 상기 초크링(2)은 상호 고정된 지점에서 상기 링(1,2)들을 고정시키기 위한 공통 연결 수단(1c, 2c)을 가지는 것을 특징으로 하는 초크장치.
8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지링(1)은 무한링으로서 만들어지는 것을 특징으로 하는 초크장치.
9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지링(1)은 내부 원을 둘러 싸고, 상기 내부 원과 면하는 측면상에 관통하는 컷-아웃(1b)을 가지는 것을 특징으로 하는 초크장치.
10. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지링(1)은 축 방향 높이(H)를 가지고; 그리고 상기 지지링의 중심에 면하는 표면(2i)은 실린더 형상으로 높이(H)의 부분(2e)까지 연장되고, 또 다른 부분(2g)은 발산하는 것을 특징으로 하는 초크장치.
11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초크링(2) 및/또는 상기 지지링(1)은, 플라스틱, 즉 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 변형된 고온 폴리머, 즉 폴리(에테르 에테르 케톤)(PEEK), 폴리(에테르 케톤)(PEK), 폴리이미드(PI), 폴리(페닐렌 설파이드)(PPS), 폴리벤즈이미다졸(PBI), 폴리아미드이미드(PAI), 또는 변형된 에폭시수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 초크장치.
12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항의 초크장치를 구비한 밀봉 패킹.
13. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항의 초크장치를 구비한 피스톤 압축기
14. 밀봉될 몸체(4)의 슬라이딩면과 접촉하는 상태로 놓이는 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항의 초크장치로 다이나믹 압력요소를 댐핑 또는 밀봉하는 방법으로서, 반경방향으로 슬라이딩면으로 향하여 작용하는 힘은 압력 최고점에 의하여 탄성 초크링(2) 상에서 만들어져 초크링(2)의 밀봉표면(2e)이 슬라이딩면에 대향하여 압력을 받고, 이로써 축방향으로 초크장치의 증가된 밀봉작용이 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.