미로 봉인이란 무엇인가

회전 장비에서 널리 사용되고 있음에도 불구하고, 라비린스 씰은 종종 고압 조건에서 누출을 완전히 방지하는 데 어려움을 겪습니다. 이러한 한계를 해결하지 못하면 시스템 효율성이 떨어지고, 유지 관리 비용이 증가하고, 잠재적인 안전 위험이 발생할 수 있습니다. 이 문서는 라비린스 씰, 작동 원리, 구성 요소, 분류 및 기계적 씰과의 비교에 대한 포괄적인 개요를 제공하는 것을 목표로 합니다.

미로 봉인이란 무엇인가

미로형 씰은 미로와 같은 경로를 활용하여 두 영역 사이의 유체 누출이나 오염 물질 유입을 크게 줄이는 특수 유형의 씰입니다. 비접촉 씰 또는 마이크로 미로형 씰이라고도 하는 이 장치는 유체나 입자가 통과하기 매우 어려운 복잡하고 뒤틀린 경로를 만드는 기본 원리에 따라 작동합니다.

미로 봉인의 복잡한 통로는 일련의 맞물리는 틈새와 챔버로 구성되어 있습니다. 미로 봉인은 유체나 오염 물질이 이 구불구불한 경로를 통과하도록 강제함으로써 회전하는 구성 요소와 고정된 구성 요소 사이에 직접 접촉하지 않고도 효과적으로 흐름을 방해합니다.

미로 물개 작동 방식

미로 봉인의 주요 기능은 유체나 오염 물질의 통과를 방해하는 정교하고 구불구불한 경로를 만드는 것입니다. 이는 일반적으로 여러 개의 홈이나 챔버를 봉인 구조 자체에 통합하여 달성됩니다.

이러한 홈은 종종 "이빨"이라고 불리며 회전하는 구성 요소(로터), 고정된 구성 요소(스테이터)에 전략적으로 배치되거나 두 구성 요소 사이에 상호 연결됩니다. 이러한 이빨의 배치를 번갈아 가며 미로형 씰은 흐름을 반복적으로 방해하고 방향을 바꾸는 일련의 제한 및 확장을 형성합니다.

원심력

한 가지 중요한 측면은 원심력의 활용이며, 특히 회전 샤프트와 관련된 응용 분야에서 그렇습니다. 샤프트가 고속으로 회전하면 원심력 효과가 유체를 바깥쪽으로 밀어내어 씰 내부의 잠재적인 누출 경로에서 멀어지게 합니다. 이러한 바깥쪽 움직임은 유체가 미로 속으로 더 깊이 침투하는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다.

소용돌이 운동

더욱이 잘 설계된 미로 봉인 내의 챔버는 초기 장벽을 우회하는 모든 유체를 포획하도록 설계되었습니다. 일단 갇히면 유체는 이러한 챔버 내에서 소용돌이 운동으로 강제됩니다. 이 소용돌이 동작은 유체가 더 이상 빠져나가는 것을 방지할 뿐만 아니라 다른 유체나 오염 물질이 봉인된 영역으로 들어오려는 것을 차단하는 역할을 합니다.

난류

경로의 미로적 특성은 또한 유체 내에서 난류를 유도하여 밀봉 효과에 기여합니다. 유체가 미로의 꼬임, 회전 및 갑작스러운 확장을 탐색함에 따라 난류와 에너지 소산이 증가합니다. 이 난류는 유체가 씰을 통과하는 능력을 더욱 방해하여 전반적인 밀봉 성능을 향상시킵니다.

비접촉 작업

미로형 씰의 독특한 특성은 비접촉 작동입니다. 구성 요소 간의 직접적인 물리적 접촉에 의존하는 다른 많은 밀봉 방법과 달리 미로형 씰은 로터와 스테이터 사이에 작지만 정확한 간격을 유지합니다. 이 간격은 일반적으로 수천 분의 1인치(예: 0.003인치 또는 76마이크론) 정도입니다.

미로 봉인의 핵심 구성 요소

미로 봉인은 효과적인 봉인 성능을 달성하기 위해 함께 작동하는 몇 가지 필수 구성 요소로 구성됩니다.

1. 고정자: 스테이터는 미로 씰의 고정된 부분입니다. 하우징과 같은 기계의 고정된 부분에 단단히 부착되어 있으며 장비 작동 중에 고정된 위치를 유지합니다. 스테이터는 로터의 홈 또는 톱니와 맞물려 미로 경로를 만드는 홈 또는 톱니가 특징입니다.
2. 축차: 로터는 미로 씰의 동적 구성 요소로, 기계의 회전 샤프트에 직접 부착됩니다. 이름에서 알 수 있듯이 로터는 샤프트와 함께 회전하며, 홈 또는 톱니가 스테이터의 홈 또는 톱니와 일치하여 복잡한 밀봉 경로를 형성합니다.
3. 미로의 틈새: 미로 갭은 로터와 스테이터 사이에 존재하는 세심하게 제어된 공간을 말합니다. 미로 갭 내부의 통로는 단순한 직선 경로가 아닙니다. 대신, 다양한 복잡한 패턴으로 방사형으로 안쪽으로 확장되어 진정한 미로와 같은 구조를 만듭니다.

미로 물범의 분류

직통 미로 봉인

직선형 미로 씰은 가장 기본적인 설계를 나타냅니다. 고정 및 회전 구성 요소 모두에 가공된 일련의 축 홈 또는 이빨이 특징입니다. 결과 경로는 비교적 직접적이지만 홈은 유체 흐름을 효과적으로 방해하는 복잡한 경로를 만듭니다.

이 설계는 단순성과 적당한 밀봉 효율성 사이의 균형을 제공하여 펌프, 터빈 및 압축기와 같이 약간의 누출을 허용할 수 있는 응용 분야에 적합합니다. 직선형 구성은 더 복잡한 설계에 비해 제조하기 쉽고 비용 효율성에 기여합니다.

계단식 미로 봉인

밀봉 경로를 따라 있는 홈은 다양한 축 방향 깊이를 특징으로 하며 계단형 프로필을 만듭니다. 이 계단형 지오메트리는 씰 전체의 압력 차이를 향상시켜 밀봉 효율을 개선합니다.

계단형 설계의 복잡성이 증가함에 따라 누출을 최소화하는 것이 중요한 고성능 애플리케이션에 이상적입니다. 가스터빈, 증기 터빈 및 고압 압축기는 종종 계단형 미로 씰을 사용하여 최적의 효율성을 유지하고 유체 손실을 방지합니다.

교차된 미궁 봉인

이 구성에서 로터와 스테이터의 이빨 또는 홈은 전략적으로 오프셋되거나 서로 엇갈려 있습니다. 이러한 배열은 유체에 대해 더욱 구불구불한 경로를 만들어 흐름 저항을 크게 증가시킵니다.

누출 경로의 복잡성을 극대화함으로써, 인터리브드 라비린스 씰은 향상된 밀봉 성능을 제공합니다. 이는 터보기계와 같이 높은 회전 속도와 상당한 압력 차이가 관련된 응용 분야에서 특히 효과적입니다.

미로 씰과 기계적 씰

동작 원리

미로 씰은 비접촉 원리에 의존하여 복잡한 경로와 유체 역학 조작을 활용하여 흐름을 방해합니다. 회전 및 고정 구성 요소 간에 물리적 접촉이 없습니다. 반면 기계적 씰은 접촉 원리에 따라 작동하여 두 개의 정밀하게 맞물린 씰링 면 간의 물리적 접촉에 의존합니다. 누출을 방지하다. 이러한 면들은 압력을 받아 서로 고정되어 있어 밀폐 상태를 유지합니다.

연락하다

물리적 접촉이 없는 것은 미로 물개의 결정적인 특징입니다. 회전하는 구성 요소와 고정된 구성 요소 사이에 작지만 신중하게 설계된 틈새가 존재하며, 이는 물개의 작동에 중요합니다. 반면에, 기계적 밀봉 밀봉면 사이의 직접적이고 지속적인 접촉에 의존합니다. 이 접촉은 일관된 밀봉을 보장하기 위해 스프링 메커니즘이나 기타 수단으로 유지됩니다.

씰링 효과

미로 씰은 많은 응용 분야에서 효과적이지만 누출을 완전히 방지하도록 설계되지 않았습니다. 이들은 종종 일정량의 제어된 누출이 허용되거나 설계에 반영되는 시스템에서 사용됩니다. 반면 기계적 씰은 고압 및 고온 조건에서도 우수한 밀봉 효과를 제공합니다. 이들은 누출률에 대한 더 높은 수준의 제어를 제공하므로 최소한의 누출이 필수적인 응용 분야에 적합합니다.

설계 복잡성

미로형 씰은 비교적 간단한 설계로, 주로 씰링 구성 요소에 가공된 일련의 홈이나 챔버로 구성됩니다. 이러한 단순성은 비용 효율성과 제조 용이성에 기여합니다. 반면 기계적 씰은 회전 및 고정 씰링 면, 스프링 메커니즘, O-링 또는 개스킷과 같은 보조 씰과 같은 여러 구성 요소를 통합하여 더 복잡합니다. 이러한 복잡성 증가로 인해 씰링 성능을 정밀하게 제어할 수 있지만 초기 비용이 더 많이 듭니다.

비용

미로 씰의 더 간단한 설계와 더 적은 구성 요소는 기계적 씰에 비해 초기 비용이 낮다는 것을 의미합니다. 그러나 장기적인 비용 의미를 고려하는 것이 중요합니다. 미로 씰은 초기 비용이 낮을 수 있지만 누출을 완전히 방지할 수 없기 때문에 시간이 지남에 따라 운영 비용이 증가할 수 있습니다. 기계적 씰은 초기 투자 비용이 더 높음에도 불구하고 유체 손실을 최소화하고 시스템 효율성을 유지함으로써 장기적인 비용 절감을 제공할 수 있습니다.

온도 및 압력 처리

미로형 씰은 고온 및 고압 조건에서 효과적으로 작동할 수 있습니다. 그러나 매우 높은 압력에서는 틈새를 통한 누출이 증가하여 밀봉 효율이 감소할 수 있습니다. 기계적 씰은 광범위한 온도와 압력을 처리하는 데 더 큰 다양성을 제공합니다. 이들은 종종 단단한 씰을 유지하는 것이 중요한 극한 작동 조건에서 선호되는 선택입니다.

일반적인 응용 분야

미로 씰은 터빈, 압축기, 펌프와 같이 약간의 누출이 허용될 수 있는 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 비접촉 특성으로 인해 고속 회전 장비, 저압 환경, 비중요 밀봉 응용 분야, 더럽거나 연마성 조건에 적합합니다. 반면 기계적 씰은 누출을 최소화하거나 제거하는 것이 가장 중요한 응용 분야에 적합합니다. 기계적 씰은 일반적으로 펌프, 교반기, 믹서 및 위험하거나 독성이 있거나 비싼 유체를 처리하는 시스템에 사용됩니다. 기계적 씰은 또한 고압 응용 분야와 정밀한 누출 제어가 필요한 상황에서도 탁월합니다.