동적 씰이란 무엇입니까?

동적 씰은 기계의 필수 구성 요소로, 누출을 방지하고 최적의 성능을 보장합니다. 그러나 응용 분야에 잘못된 유형의 씰을 선택하면 조기 고장, 비용이 많이 드는 가동 중지 시간, 심지어 안전 위험으로 이어질 수 있습니다. 동적 씰은 다양한 유형, 재료 및 디자인으로 제공되어 다양한 압력, 온도, 속도 및 기타 까다로운 작동 조건을 처리합니다.

이 가이드에서는 중요한 기계 자산의 안정적인 작동을 유지하는 데 필요한 씰을 선택하는 데 도움이 되는 주요 유형의 동적 씰, 재료 및 성능 요소를 설명합니다.

동적 씰이란 무엇입니까?

동적 씰은 부품 간에 상대 운동이 있는 시스템에서 누출이나 오염을 방지하도록 설계된 특수 기계 구성 요소입니다. 정적 씰 고정된 표면 사이에서 작동하는 동적 씰은 선형, 회전 또는 진동 운동을 포함하는 응용 분야에서 사용됩니다. 동적 씰의 주요 기능은 시스템 내에 유체(액체 또는 가스)를 담는 동시에 외부 오염 물질로부터 보호하는 것입니다.

동적 씰의 종류

동적 씰은 대체로 두 가지 주요 유형으로 분류됩니다.

• 접촉 씰: 접촉 씰은 씰링 요소와 이동 표면 사이에 직접적인 물리적 접촉을 유지하여 작동합니다. 이러한 지속적인 접촉은 유체 누출과 오염 물질의 유입을 방지하는 데 도움이 됩니다.
• 클리어런스 씰: 클리어런스 씰은 비접촉 씰이라고도 하며, 씰링 요소와 이동 표면 사이에 작은 간격을 유지합니다. 이 설계는 효과적인 씰링을 제공하는 동시에 마찰과 마모를 최소화합니다.

피스톤 씰

피스톤 씰은 왕복 응용 분야에서 피스톤과 실린더 벽 사이의 인터페이스를 밀봉하는 데 사용됩니다. 압축 및 확장 스트로크 중에 유체가 피스톤을 지나 누출되는 것을 방지합니다.

로드 씰

로드 씰은 움직이는 로드와 고정 하우징 또는 실린더 헤드 사이의 인터페이스를 밀봉하도록 설계되었습니다. 로드를 따라 유체 누출을 방지하는 동시에 외부 오염으로부터 보호합니다.

회전 씰

회전 씰은 회전 샤프트와 고정 하우징 사이의 인터페이스를 밀봉하는 데 사용됩니다. 회전 운동과 관련된 응용 분야에서 유체 누출과 오염 물질의 유입을 방지합니다. 회전 씰은 접촉 씰(예: 립 씰) 또는 클리어런스 씰(예: 미로 봉인).

와이퍼 씰

와이퍼 씰은 움직이는 부품 표면에서 먼지, 흙, 습기와 같은 오염 물질을 제거하도록 설계되었습니다. 와이퍼 씰은 종종 다른 씰과 함께 사용되어 외부 오염으로부터 추가적인 보호 계층을 제공합니다.

유압 및 공압 씰

유압 및 공압 씰은 유체 동력 시스템에서 사용하도록 특별히 설계되었습니다. 최적의 밀봉 성능을 유지하면서 높은 압력, 온도 및 유체 속도를 견디도록 설계되었습니다.

오일 및 그리스 씰

오일 및 그리스 씰은 오염 물질의 유입을 방지하는 동시에 시스템 내에서 윤활제를 유지하도록 설계되었습니다. 오일 및 그리스 씰은 종종 회전 표면과의 접촉을 유지하는 유연한 씰링 립을 특징으로 하며, 효과적인 씰링 및 윤활을 보장합니다.

제외 씰

배제 씰은 먼지 씰 또는 먼지 씰이라고도 하며, 외부 오염 물질이 시스템으로 유입되는 것을 방지하도록 설계되었습니다. 일반적으로 먼지, 먼지 또는 습기에 노출되는 것이 우려되는 환경에서 사용됩니다.

X-링

X-링은 정적 및 동적 응용 분야에서 모두 우수한 밀봉 성능을 제공하는 4개 엽의 X자형 씰입니다. 낮은 마찰, 높은 압력 저항성 및 우수한 화학적 호환성을 제공합니다.

O-링

O-링은 원형 단면을 가진 간단하고 다재다능한 씰입니다. 주로 정적 씰로 사용되지만, O-링은 비교적 낮은 속도와 압력의 동적 응용 분야에서도 사용될 수 있습니다.

베어링용 아이솔레이터 씰

아이솔레이터 씰은 베어링 아이솔레이터라고도 하며, 베어링을 오염 및 윤활 손실로부터 보호하도록 설계되었습니다. 고정 및 회전 구성 요소로 구성되어 함께 작동하여 비접촉 미로와 같은 씰을 만듭니다.

립 씰

립 씰은 가장 일반적인 유형의 동적 씰 중 하나입니다. 움직이는 표면과 접촉을 유지하는 유연한 밀봉 립이 특징으로, 효과적인 밀봉과 최소한의 누출을 제공합니다.

동적 씰에 사용되는 재료

궤조

• 스테인레스 스틸: 우수한 내식성으로 알려진 스테인리스 스틸은 종종 식품 가공, 제약 및 화학 산업에서 사용됩니다. 고온에서도 강도를 유지하고 성형성이 좋습니다.
• 주철: 높은 압축 강도와 내마모성으로 인해 주철은 중장비 산업 응용 분야에서 자주 사용됩니다. 비교적 저렴하지만 내식성이 제한적입니다.
• 청동: 낮은 마찰 계수와 우수한 내마모성으로 인해 청동은 회전 샤프트와 관련된 응용 분야에서 자주 사용됩니다. 뛰어난 열 전도성은 고속 응용 분야에서 열을 발산하는 데 도움이 됩니다.

폴리머 및 고무

• 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE): PTFE는 테프론으로도 알려져 있으며, 뛰어난 내화학성, 낮은 마찰 및 넓은 온도 범위로 유명합니다. 자체 윤활 특성으로 인해 외부 윤활이 불가능한 응용 분야에 이상적입니다.
• 폴리우레탄(PU): PU는 높은 내마모성, 우수한 기계적 강도, 뛰어난 내유성을 제공합니다. 높은 압력과 빠른 슬라이딩 속도를 처리할 수 있는 능력으로 인해 유압 및 공압 씰에 일반적으로 사용됩니다.
• 니트릴 고무(NBR): NBR은 Buna-N으로도 알려져 있으며, 오일, 연료 및 유압 유체에 대한 뛰어난 내성으로 평가받고 있습니다. 적당한 온도에서 좋은 성능을 발휘하며 내마모성이 좋습니다.
• 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM): EPDM은 뛰어난 내열성, 내오존성, 내후성을 제공합니다. 우수한 내화학성과 넓은 온도 범위로 인해 실외 및 자동차 응용 분야에 적합합니다.

동적 씰 성능에 영향을 미치는 요소

압력과 하중

더 높은 압력은 누출을 방지하기 위해 씰과 결합 표면 사이에 더 큰 간섭을 필요로 합니다. 그러나 접촉력이 증가하면 마찰과 마모도 증가합니다.

유체 압력 외에도 외부에서 가해지는 기계적 하중은 씰 성능에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 정렬 불량, 진동 또는 기타 소스에서 발생하는 방사형 또는 축 방향 하중은 씰 형상을 왜곡하여 고르지 못한 마모와 잠재적인 누출 경로로 이어질 수 있습니다. 씰 설계는 작동 범위 전체에서 적절한 접촉 및 밀봉력을 유지하기 위해 예상되는 모든 하중 조건을 고려해야 합니다.

운동의 종류

동적 씰은 선형 왕복 운동, 회전 동작 또는 두 가지의 조합을 포함하는 응용 분야에서 사용됩니다. 운동 유형은 씰 형상과 재료 요구 사항을 결정합니다. 예를 들어, 선형 운동을 위한 로드 또는 피스톤 씰은 씰과 결합 표면 사이의 슬라이딩 접촉과 상대 운동을 수용해야 합니다. 반면, 회전 샤프트 씰은 샤프트의 연속 회전 및 잠재적 편심과 싸워야 합니다.

운동 유형은 또한 씰이 경험하는 윤활 체계와 마모 메커니즘에 영향을 미칩니다. 왕복 운동은 경계 또는 혼합 윤활을 초래할 수 있는 반면, 회전 응용 프로그램은 종종 전체 유체 필름 윤활로 작동합니다.

이동 속도

저속에서는 씰이 충분한 접촉을 유지하여 누출을 방지해야 하며, 윤활이 제한될 가능성이 있더라도 마찬가지입니다. 고속에서는 유체 필름을 생성하여 윤활을 개선할 수 있지만 마찰 증가, 열 발생 및 마모와 같은 문제도 발생할 수 있습니다.

온도

높은 온도는 씰 재료의 열적 열화를 일으켜 경화, 취성화 또는 탄성 특성의 손실을 초래할 수 있습니다. 이러한 열화는 누출, 마모 증가 또는 완전한 씰 고장을 초래할 수 있습니다.

낮은 온도는 특히 탄성체 씰 재료의 경우 도전이 될 수 있습니다. 차가운 온도는 경화와 유연성 손실을 일으켜 씰이 접촉과 씰링력을 유지하는 능력을 손상시킬 수 있습니다. 극단적인 경우, 저온 취성화로 인해 씰이 균열되거나 파손될 수 있습니다.

표면 마감

거칠거나 불규칙하게 마감된 표면은 씰 마모, 누출 경로 및 씰링 효과 감소를 가속화할 수 있습니다. 씰 재료는 신뢰할 수 있는 씰을 구축하기 위해 결합 표면에 맞게 조정하고 접촉을 유지할 수 있어야 합니다.

대부분의 동적 밀봉 응용 분야에서는 매끄럽고 균일한 표면 마감이 바람직합니다. 일반적으로 더 단단한 밀봉 재료는 더 매끄러운 결합 표면을 필요로 하는 반면, 더 부드럽고 더 적합한 재료는 다소 거친 마감을 견딜 수 있습니다.

압력

높은 압력 차이는 더 큰 밀봉력을 요구하며, 씰 재료의 마모와 변형이 증가할 수 있습니다. 빠른 압력 변화나 맥동은 피로와 밀봉 접촉 손실을 일으킬 수 있습니다.

씰 설계는 최대 예상 압력 차이와 주기적 압력 부하를 고려해야 합니다.