샤프트 씰의 종류

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접촉 씰은 많은 회전 응용 분야에서 인기 있는 선택으로, 씰링 표면과 회전 샤프트 사이의 직접 접촉을 통해 효과적인 씰링을 제공합니다. 이러한 씰은 일정한 씰링 인터페이스를 유지하면서 샤프트 처짐, 런아웃 및 열 팽창을 수용하도록 설계되었습니다. 가장 일반적인 유형의 접촉 씰에는 방사형 립 씰, 기계적 씰 및 압축 패킹이 있습니다.

레이디얼 립 씰

레이디얼 립 씰은 회전 샤프트 씰 또는 오일 씰이라고도 하며, 가장 널리 사용되는 샤프트 씰 유형입니다. 샤프트 표면과 접촉을 유지하여 유체 누출을 방지하는 유연한 씰링 립이 특징입니다. 씰링 립은 일반적으로 NBR, FKM 또는 PTFE와 같은 탄성체 재료로 만들어지며, 일관된 씰링 압력을 보장하기 위해 가터 스프링을 통합할 수 있습니다.

레이디얼 립 씰은 싱글 립, 더블 립, 멀티 립 구성을 포함한 다양한 디자인으로 제공되며, 다양한 애플리케이션 요구 사항에 부합합니다. 이들은 일반적으로 엔진 크랭크 샤프트, 변속기 샤프트, 펌프 샤프트와 같은 자동차, 산업 및 해양 애플리케이션에 사용됩니다.

기계적 밀봉

기계적 씰은 스프링 압력과 유체 압력에 의해 접촉하는 두 개의 평평한 씰링 표면(고정 표면과 회전 표면)으로 구성된 고도로 엔지니어링된 씰링 솔루션입니다. 씰링 표면은 일반적으로 실리콘 카바이드, 텅스텐 카바이드 또는 세라믹과 같은 단단하고 내마모성 소재로 만들어집니다.

기계적 씰은 립 씰에 비해 우수한 밀봉 성능을 제공하므로 고압, 온도 및 회전 속도가 필요한 까다로운 응용 분야에 적합합니다. 이들은 일반적으로 석유 및 가스, 화학 처리 및 발전과 같은 산업의 펌프, 압축기, 믹서 및 기타 회전 장비에 사용됩니다.

압축 패킹

압축 패킹은 PTFE, 흑연 또는 아라미드 섬유와 같은 땋거나 꼬인 패킹 재료 가닥으로 구성된 전통적인 밀봉 솔루션입니다. 패킹 재료는 스터핑 박스로 압축되어 회전 샤프트와 하우징 사이에 밀봉을 생성합니다.

압축 패킹은 대체로 더 진보된 밀봉 기술로 대체되었지만, 여전히 특정 응용 분야에서 사용되고 있으며, 특히 오래된 장비나 유지 관리의 용이성과 낮은 비용이 우선시되는 상황에서 사용되고 있습니다. 그러나 압축 패킹은 효과적인 밀봉을 유지하기 위해 자주 조정하고 교체해야 합니다.

비접촉 씰

이름에서 알 수 있듯이 비접촉 씰은 씰링 구성 요소와 회전 샤프트 사이의 직접 접촉에 의존하지 않습니다. 대신 미로 경로, 유체 역학 또는 자기장을 사용하여 씰링 효과를 만듭니다. 비접촉 씰은 낮은 마찰, 높은 회전 속도 또는 최소한의 마모가 필요한 응용 분야에서 선호됩니다. 가장 일반적인 유형의 비접촉 씰에는 미로 씰, 플로팅 링 씰 및 자기 유체 씰이 있습니다.

미로의 물개

미로 씰은 일련의 좁은 간극과 복잡한 통로로 구성되어 유체의 구불구불한 경로를 만들어 누출이 발생하기 어렵게 만듭니다. 밀봉 효과는 원심력, 유체 역학 및 씰 전체의 압력 강하를 결합하여 달성됩니다.

미로형 씰은 고속 응용 분야에 적합하며 광범위한 온도와 압력을 처리할 수 있습니다. 이들은 일반적으로 가스터빈, 압축기, 증기 터빈에 사용되며, 비접촉 설계로 마찰과 마모를 최소화합니다.

플로팅 링 씰

플로팅 링 씰은 부싱 씰 또는 환형 씰이라고도 하며, 회전 샤프트와 고정 하우징 사이에 위치한 플로팅 링으로 구성됩니다. 링은 일반적으로 탄소 흑연 또는 PTFE와 같은 내마모성 소재로 만들어지며 반경 방향으로 자유롭게 떠다니도록 설계되었습니다.

밀봉 효과는 원심력과 유체 역학의 조합을 통해 달성되며, 플로팅 링은 유체 누출에 대한 장벽 역할을 합니다. 플로팅 링 씰은 고속 응용 분야에 적합하며 샤프트 처짐 및 정렬 불량을 수용할 수 있습니다.

자기 유체 씰

자성 유체 씰은 캐리어 액체에 자성 입자를 현탁한 페로플루이드를 사용하여 샤프트 주위에 액체 O-링을 만듭니다. 페로플루이드는 영구 자석으로 고정되어 누출을 방지하는 단단한 씰을 형성합니다.

자기 유체 씰은 낮은 마찰, 높은 밀봉 효율, 샤프트 오정렬 및 런아웃을 견딜 수 있는 능력을 포함한 여러 가지 장점을 제공합니다. 이는 반도체 제조 장비 및 우주 기술과 같은 고진공 응용 분야에서 일반적으로 사용됩니다.

씰 선택 고려 사항

작동 조건

• 압력: 씰은 시스템에서 발생하는 정적, 동적 최대 압력을 처리할 수 있어야 합니다.
• 온도: 씰 재료는 작동 온도 범위와 호환되어야 하며, 특성과 성능을 유지해야 합니다.
• 속도: 씰 설계는 원심력 및 열 발생과 같은 요소를 고려하여 샤프트의 회전 속도에 적합해야 합니다.
• 런아웃: 씰은 밀봉 효율성을 떨어뜨리지 않고 샤프트 런아웃이나 정렬 불량을 수용해야 합니다.

유체 특성

• 점도: 씰은 유체의 점도를 처리할 수 있어야 하며, 적절한 윤활 및 밀봉 성능을 보장해야 합니다.
• 청결: 씰 설계는 입자 오염 및 여과 요구 사항과 같은 요소를 고려하여 유체의 청결을 고려해야 합니다.
• 마모성: 유체에 연마 입자가 포함되어 있는 경우 과도한 마모와 누출을 방지하기 위해 씰 재료는 내마모성이 있어야 합니다.
• 화학적 반응성: 씰 재료는 분해를 방지하고 장기적인 성능을 보장하기 위해 유체와 화학적으로 호환되어야 합니다.

환경적 요인

• 먼지: 먼지가 많은 환경에서는 입자 침투와 조기 마모를 방지하기 위해 추가 먼지 입구나 미로형 디자인의 씰이 필요할 수 있습니다.
• 습기: 습기나 물에 노출된 씰은 부식을 방지하고 습한 환경에서도 씰링 효과를 유지하도록 설계해야 합니다.
• 진동: 진동 수준이 높은 환경에서는 씰 설계가 접촉을 유지하고 누출을 방지할 만큼 충분히 견고해야 합니다.

샤프트 및 하우징 인터페이스

• 표면 마감: 샤프트 표면 마감은 씰 유형에 적합해야 하며 적절한 접촉을 보장하고 마모를 최소화해야 합니다.
• 동심성: 씰 하우징과 샤프트는 고르지 못한 마모와 누출을 방지하기 위해 동심이어야 합니다.
• 열 팽창: 씰 설계는 밀봉 효과를 유지하기 위해 샤프트와 하우징 재료 사이의 열 팽창 차이를 수용해야 합니다.

누설률 및 수명 기대치

• 누출률: 원하는 누출률을 달성하려면 유체 특성 및 작동 조건과 같은 요소를 고려하여 씰 유형과 재료를 선택해야 합니다.
• 예상 수명: 씰 설계 및 재료는 마모, 성능 저하, 유지 보수 간격 등의 요소를 고려하여 예상 사용 수명을 제공하도록 선택해야 합니다.

설치 및 유지 관리의 용이성

• 설치: 씰 설계는 최소한의 특수 도구나 교육으로 쉽고 정확하게 설치할 수 있어야 합니다.
• 유지관리: 씰은 검사, 청소, 교체가 용이하도록 설계되어야 하며, 가동 중지 시간과 유지관리 비용을 최소화해야 합니다.

씰 재료 옵션

엘라스토머

엘라스토머는 유연성, 탄력성 및 밀봉 특성으로 인해 샤프트 씰에 널리 사용됩니다. 밀봉 응용 분야에서 가장 일반적으로 사용되는 엘라스토머는 다음과 같습니다.

• 니트릴 부타디엔 고무(NBR): NBR은 오일, 연료 및 유압 유체에 대한 내성이 뛰어난 다용도 엘라스토머로 일반적인 용도의 밀봉 용도에 적합합니다.
• 불소고무(FKM): FKM은 고온, 화학물질 및 공격적인 유체에 대한 뛰어난 내성을 제공하여 화학 및 석유 산업의 까다로운 응용 분야에 이상적입니다.
• 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM): EPDM은 오존, 풍화 및 고온에 대한 저항성이 뛰어나 야외 및 고온 응용 분야에 적합합니다.
• 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE): PTFE는 내화학성이 뛰어나고 마찰이 적은 소재로, 밀봉 성능을 높이고 마모를 줄이기 위해 엘라스토머와 함께 사용되는 경우가 많습니다.

열경화성 폴리머

열경화성 폴리머는 샤프트 씰에 사용되는 또 다른 종류의 소재로, 높은 강도, 내마모성 및 열 안정성을 제공합니다. 일반적인 열경화성 폴리머는 다음과 같습니다.

• 폴리우레탄: 폴리우레탄 씰은 뛰어난 내마모성, 인열 강도, 오일 및 용매에 대한 내성을 제공하여 까다로운 산업용 응용 분야에 적합합니다.
• 폴리아크릴레이트: 폴리아크릴레이트 씰은 열, 오일 및 화학물질에 대한 내성이 뛰어나며 고온 및 공격적인 유체 환경에서 자주 사용됩니다.

열가소성 플라스틱

열가소성 소재는 뛰어난 내화학성, 낮은 마찰 및 고온 안정성으로 인해 샤프트 씰에 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 씰링 응용 분야에서 가장 일반적으로 사용되는 열가소성 소재는 다음과 같습니다.

• 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE): PTFE는 내화학성이 뛰어나고 마찰이 적은 소재로, 엘라스토머와 함께 사용하거나 까다로운 응용 분야에서 견고한 밀봉재로 사용되는 경우가 많습니다.
• 폴리에테르에테르케톤(PEEK): PEEK는 뛰어난 기계적 강도, 내마모성, 내화학성을 제공하여 고온 및 공격적인 유체 환경에 적합합니다.
• 폴리페닐렌 설파이드(PPS): PPS는 높은 강도, 강성, 내화학성으로 유명하여 화학 및 자동차 산업의 까다로운 응용 분야에 적합합니다.

표면소재

기계적 씰에서 표면 재료는 효과적인 밀봉과 장기적 성능을 보장하는 데 중요합니다. 기계적 씰에 사용되는 가장 일반적인 표면 재료는 다음과 같습니다.

• 탄소: 탄소 흑연은 뛰어난 윤활성, 내화학성, 광범위한 유체와의 호환성으로 인해 널리 사용되는 표면 재료입니다.
• 탄화규소: 탄화규소는 높은 경도, 내마모성, 내화학성을 제공하여 연마 유체나 높은 압력을 사용하는 까다로운 응용 분야에 적합합니다.
• 텅스텐 카바이드: 텅스텐 카바이드는 높은 경도, 내마모성, 광범위한 유체와의 호환성으로 유명하여 고압 및 고속 응용 분야에 적합합니다.
• 다이아몬드 코팅: 다이아몬드 코팅 표면은 뛰어난 경도, 내마모성 및 낮은 마찰을 제공하므로 연마 유체나 높은 압력을 사용하는 가장 까다로운 적용 분야에 적합합니다.

자주 묻는 질문

선박용 샤프트 씰에는 어떤 유형이 있나요?

해양 샤프트 씰은 프로펠러 샤프트를 통해 물이 선박으로 유입되는 것을 방지하도록 설계되었습니다. 가장 일반적인 유형의 해양 샤프트 씰은 다음과 같습니다.

1. 립 씰: 샤프트 표면과의 접촉을 유지하고 물 유입을 방지하는 유연한 립이 있는 방사형 립 씰입니다.
2. 기계적 씰: 고정된 면과 회전하는 면으로 구성되어 스프링 압력과 유체 압력으로 접촉하는 면 씰입니다.
3. 미로형 물개: 일련의 좁은 틈새와 복잡한 통로를 활용해 유체가 통과할 수 있는 구불구불한 경로를 만드는 비접촉 물개로, 물이 침투하기 어렵습니다.
4. 벨로우즈 씰: 밀봉 효과를 유지하면서 샤프트 움직임과 정렬 오류를 수용하는 유연한 벨로우즈 요소가 있는 기계적 씰입니다.

오일 씰에는 어떤 종류가 있나요?

오일 씰은 방사형 립 씰이라고도 하며, 다양한 응용 분야에서 유체 누출을 방지하고 오염 물질로부터 보호하도록 설계되었습니다. 가장 일반적인 유형의 오일 씰은 다음과 같습니다.

1. 단일 립 씰: 샤프트 표면과 접촉을 유지하면서 유체 누출을 방지하는 단일 씰링 립이 있는 씰입니다.
2. 더블립 씰: 두 개의 밀봉 립이 있는 씰로, 향상된 밀봉 성능과 오염 물질에 대한 보호 기능을 제공합니다.
3. 카세트 씰: 금속 케이싱, 실링 립, 가터 스프링으로 구성된 사전 조립형 씰로 설치 및 교체가 쉽습니다.
4. 축 씰: 축 방향 운동을 방지하도록 설계된 씰로, 일반적으로 왕복 운동하는 샤프트나 막대가 있는 용도에 사용됩니다.

회전 씰에는 어떤 유형이 있나요?

회전 씰은 유체 누출을 방지하고 회전 장비의 시스템 압력을 유지하도록 설계되었습니다. 가장 일반적인 유형의 회전 씰은 다음과 같습니다.

1. 레이디얼 립 씰: 회전하는 샤프트 표면과 접촉을 유지하면서 유체 누출을 방지하는 유연한 씰링 립이 있는 씰입니다.
2. 기계적 씰: 고정된 면과 회전하는 면으로 구성되어 스프링 압력과 유체 압력으로 접촉하는 면 씰로, 까다로운 응용 분야에서 효과적인 씰링을 제공합니다.
3. 미로형 씰: 일련의 좁은 간극과 복잡한 통로를 활용하여 유체의 구불구불한 경로를 만드는 비접촉 씰로, 고속 응용 분야에서 누출을 최소화합니다.
4. 플로팅 링 씰: 회전 샤프트와 고정 하우징 사이에 위치한 플로팅 링으로 구성된 비접촉 씰로, 원심력과 유체 역학을 통해 밀봉을 제공합니다.