기계적 씰은 제대로 작동하려면 아주 작은 누출이 필요합니다. 이 작은 누출은 실제로 윤활 및 냉각에 도움이 됩니다. 물개 얼굴그래서 더 오래 지속됩니다.

기본 누출률 공식

기계적 씰 누출률을 계산하는 가장 일반적인 공식은 다음과 같습니다.

Q = (π × h³ × ΔP) / (6 × eta × ln(r²/r₁))

어디:

• 큐 = 누출률(m³/초 또는 in³/초)
• r₁ = 내부면 반경(mm 또는 인치)
• r₂ = 외면 반경(mm 또는 인치)
• 시간 = 면 사이의 간격 높이(μm 또는 μin)
• ΔP = 씰 전체의 압력 차이(Pa 또는 psi)
• η = 유체의 동적 점도(Pa·s 또는 lbf-sec/in²)
• 인 = 자연로그

이 공식은 씰 표면이 최소한의 접촉으로 얇은 액체 필름 위를 움직일 때 가장 효과적입니다.

계산 예시

실제 예를 살펴보겠습니다.

주어진 값:

• 내경(r₁) = 26.98mm
• 외부 반경(r₂) = 31.75mm
• 갭 높이(h) = 0.254 μm
• 압력차(ΔP) = 1.8MPa(1,800,000Pa)
• 점도(η) = 0.001 Pa·s(20°C의 물)

1단계: ln(r₂/r₁)을 계산합니다.

ln(31.75/26.98) = ln(1.177) = 0.163

2단계: h³ 계산

(0.254 × 10⁻⁶)³ = 1.638 × 10⁻²⁰ m³

3단계: 모두 합치기

Q = (3.14159 × 1.638 × 10⁻²⁰ × 1,800,000) / (6 × 0.001 × 0.163)

Q = 9.26 × 10⁻¹⁵ / 9.78 × 10⁻⁴

Q = 9.47 × 10⁻¹² m³/초

더 실용적인 단위로 변환:

9.47 × 10⁻¹² m³/초 = 0.34 mL/시간

특수한 경우를 위한 대체 공식

외부 압력 씰의 경우 다음과 같은 더 복잡한 공식이 표시될 수 있습니다.

Q = 7.5 × 10⁻¹⁵ × (1 + 0.0013 × D)³ × n¹·⁹ × h⁻⁰·¹ × (k + pf)⁻⁰·⁹ × Dp⁰·¹

이 공식에는 샤프트 직경(D), 속도(n), 면압(pf)과 같은 추가 요소가 포함됩니다.

정상 누출 대 과도한 누출

정상으로 간주되는 것은 무엇일까요? 대부분의 기계적 씰은 정상 작동 시 시간당 5~10cc(시간당 세제곱센티미터)의 누출이 발생합니다. 이는 시간당 약 1~2티스푼 정도입니다.

계산 또는 측정된 누출률이 훨씬 높은 경우 다음을 의미할 수 있습니다.

• 손상된 씰 표면
• 부적절한 설치
• 유체에 잘못된 재료가 사용되었습니다.
• 과도한 진동 또는 정렬 불량

수식이 작동하지 않을 때

때로는 다음과 같은 이유로 누출률을 정확하게 계산할 수 없습니다.

• 씰 표면이 손상되었거나 고르지 않게 마모되었습니다.
• 면 사이에 안정적인 액체 필름이 없습니다.
• 씰이 건조하거나 반건조 상태입니다.
• 여러 누출 경로가 존재합니다

이런 경우에는 실제 누출을 측정하거나 씰을 교체해야 합니다.

실제 누출률 측정

계산을 검증해야 하는 경우:

1. 설정된 기간 동안 누출을 수집합니다.
2. 수집된 볼륨을 측정합니다
3. 비율 계산 = 부피 / 시간

휘발성 유체를 다루는 경우 증발을 고려해야 합니다.