메카니컬 씰의 이해: 꼭 읽어야 할 가이드

누출은 기계 시스템에서 여전히 만연한 문제로, 주로 두 가지 근본적인 원인에서 비롯됩니다. 첫째, 제조 공정은 본질적으로 기계 부품의 표면 결함과 치수 편차를 유발하여 부품 인터페이스에 피할 수 없는 간극을 발생시킵니다. 둘째, 밀봉된 영역 사이의 압력 차가 이러한 간극을 통해 작업 매체를 구동합니다.

효과적인 누출 방지를 위해서는 이러한 간격을 줄이거나 없애는 것이 중요합니다. 씰링 메커니즘은 결합 표면 사이의 간격을 연결하여 잠재적인 누출 경로를 격리하거나 차단하는 역할을 합니다. 이러한 메커니즘은 누출 채널 내의 저항을 높이거나 마이크로 에너지 변환 장치를 통합하여 작동합니다. 이러한 장치는 국부적인 압력을 생성하여 누출을 유발하는 압력 차이를 상쇄하거나 완전히 중화하여 시스템 무결성을 보장합니다.

고급 씰링 솔루션은 효과를 높이기 위해 다양한 전략을 사용합니다:

1. 표면 불규칙성을 최소화하고 결합 표면 적합성을 개선하기 위한 래핑 또는 수퍼 피니싱과 같은 정밀 가공 기술.
2. 작동 중 압력 변동과 열 팽창에 적응하는 동적 씰링 시스템 구현.
3. 내마모성과 자체 윤활성이 뛰어난 첨단 소재를 사용하여 장기간 씰 무결성을 유지합니다.
4. 실시간 누출 감지 및 예측 유지보수를 위해 센서를 통합한 스마트 씰링 기술을 통합합니다.
5. 나노 엔지니어링 표면 또는 코팅을 적용하여 미세한 수준에서 마찰을 줄이고 밀봉 성능을 향상시킵니다.

메카니컬 씰의 기본 구성 요소는 다음과 같습니다:

1) 고정 링
2) 회전 링
3) 글 랜드
4) 칼라
5) 봄
6) 위치 찾기 링
7) 샤프트 슬리브
8) 회전 링용 O링
9) 고정 링용 O링

기계식 씰링의 기본 개념

기계적 씰링은 회전하는 장비의 누출을 방지하기 위해 설계된 유체 봉쇄 시스템의 핵심 기술입니다. 회전축에 수직으로 배치된 한 쌍 이상의 정밀 엔지니어링된 끝면으로 구성됩니다. 이러한 면은 밀착된 상태로 유지되며 유체 압력과 보상 메커니즘의 탄성(또는 자기력)의 결합된 영향으로 상대적인 슬라이딩 동작을 거치게 됩니다.

기계적 씰의 핵심은 고도로 연마된 두 개의 면(고정된 면과 회전하는 면)이 미세한 틈을 만들어 누출을 최소화하면서 유체막 형성을 제어할 수 있는 씰링 인터페이스입니다. 이러한 동적 씰링 작용은 유압 하중, 스프링의 힘, 재료 특성의 섬세한 균형을 통해 이루어집니다.

오링이나 개스킷과 같은 보조 씰링 구성 요소는 정적 조인트를 따라 누출을 방지하여 1차 씰링 기능을 보완합니다. 벨로우즈 메카니컬 씰로 알려진 특수한 변형은 유연한 금속 또는 엘라스토머 벨로우즈를 보조 씰링 요소와 스프링 메커니즘으로 통합합니다. 이 디자인은 특정 애플리케이션에서 축 방향 공간 절약, 마찰 감소, 화학적 호환성 개선 등의 이점을 제공합니다.

기계적 씰의 효과는 다음과 같은 다양한 요인에 따라 달라집니다:

1. 페이스 소재 선택(예: 탄소, 탄화규소, 텅스텐 카바이드)
2. 씰링 면의 표면 마감 및 평탄도
3. 올바른 정렬 및 설치
4. 작동 조건(압력, 온도, 유체 특성)
5. 씰링 인터페이스의 윤활 체계

고급 기계식 씰은 양방향 기능, 자동 정렬 메커니즘 또는 통합 냉각 시스템과 같은 추가 기능을 통합하여 다양한 산업 분야에서 성능과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.

기계식 씰링의 구성 요소

기계적 씰은 누출을 방지하고 시스템 무결성을 유지하도록 설계된 회전 장비의 중요한 구성 요소입니다. 씰은 네 가지 주요 요소로 구성됩니다:

1. 기본 씰링 구성 요소:
   - 회전 링(로터): 일반적으로 실리콘 카바이드 또는 텅스텐 카바이드와 같은 단단한 재질로 만들어진 이 링은 샤프트와 함께 회전합니다.
   - 고정 링(스테이터): 일반적으로 탄소 또는 세라믹 소재로 제작된 이 링은 씰 하우징에 고정된 상태로 유지됩니다.
2. 보조 씰링 구성 요소:
   - 엘라스토머 씰: 여기에는 고정된 부품 사이에 유연한 씰링을 제공하고 축 방향 이동을 수용하는 PTFE, Viton 또는 EPDM과 같은 재료로 만들어진 O링, 개스킷 또는 벨로우즈가 포함됩니다.
3. 로드 메커니즘:
   - 스프링: 보통 단일 코일 또는 여러 개의 스프링으로 구성되며, 씰링 면 사이의 접촉을 유지하기 위해 일정한 축 방향 힘을 가합니다.
   - 푸셔: 스프링의 힘을 회전 링에 전달하여 균일한 압력 분포를 보장합니다.
4. 드라이브 메커니즘:
   - 드라이브 칼라: 회전하는 부품을 샤프트에 고정하며, 회전 방지 핀이 있는 경우가 많습니다.
   - 키 또는 고정 나사: 샤프트와 씰의 확실한 회전을 보장하여 미끄러짐을 방지합니다.

기계식 씰링 작업 시 주의해야 할 사항

1. 설치 시 참고 사항

a. 설치 과정에서 설치 편차가 발생하지 않도록 세심한 주의를 기울이세요.

(1) 조임 커버는 커플링과 정렬한 후 설치해야 하며, 커버의 끝면이 이탈되지 않도록 볼트를 고르게 조여야 합니다. 플러그 게이지로 각 지점을 점검하고 오차가 0.05mm를 초과하지 않아야 합니다.

(2) 조임 커버와 샤프트 또는 샤프트 슬리브 외경 사이의 맞춤 간격(즉, 동심도)을 확인하고 모든 면에서 균일해야 합니다. 플러그 게이지로 각 지점을 점검하고 허용 편차가 0.01mm를 초과하지 않아야 합니다.

b. 스프링의 압축량은 지정된 요구 사항에 따라 수행되어야하며 크기 초과 또는 크기 부족 현상은 허용되지 않습니다. 오차는 2.00mm 이내여야 합니다. 오버사이즈는 엔드 페이스 압력 비율을 증가시키고 엔드 페이스 마모 속도를 높입니다. 크기가 작으면 압력비가 불충분하여 밀봉 효과를 얻을 수 없습니다.

c. 무빙 링을 설치한 후 샤프트에서 유연하게 움직일 수 있는지 확인합니다. 무빙 링은 스프링 쪽으로 눌려야 하며 자동으로 반동해야 합니다.

2. 분해 시 참고 사항

a. 기계적 밀봉을 분해하는 동안 조심스럽게 다루어야하며 밀봉 구성 요소의 손상을 방지하기 위해 망치와 납작한 끌은 엄격히 금지됩니다. 두 개의 강철 와이어 후크를 사용하여 변속기 시트의 틈새에 양수-음수 방향으로 삽입하여 씰링 장치를 당겨 빼낼 수 있습니다. 오염으로 인해 분해가 어려운 경우 분해하기 전에 청소하세요.

b. 펌프의 양쪽 끝에 기계적 밀봉을 사용하는 경우 조립 및 분해 과정에서 양쪽 끝을 모두 관리하여 한쪽 끝이 소홀해지지 않도록 주의하세요.

c. 작동 중인 기계식 씰링의 경우 조임 커버가 느슨해져 씰이 움직이면 조이고 계속 사용하는 대신 움직이는 링 부품과 고정된 링 부품을 교체해야 합니다.

기계적 밀봉의 정상 작동 및 유지 보수에 관한 문제

1. 시작 전 준비 작업 및 주의 사항

(1) 기계적 밀봉, 액세서리 장치 및 파이프 라인 설치에 대한 포괄적인 검사를 수행하여 완전하고 기술 요구 사항을 충족하는지 확인합니다.

(2) 기계적 밀봉을 시작하기 전에 정압 테스트를 수행하여 누출 현상이 있는지 확인합니다. 누출이 심한 경우 원인을 찾아 제거하십시오. 그래도 효과가 없으면 분해하여 검사한 후 다시 설치하세요. 일반적으로 정압 테스트 압력은 2~3kg/sq.cm입니다.

(3) 커플링을 펌프 방향으로 돌려서 자유롭고 고른지 확인합니다. 커플링이 고정되거나 움직이지 않으면 조립 크기가 잘못되었거나 설치가 합리적인지 확인합니다.

2. 설치 및 종료

(1) 시작하기 전에 실링 챔버에 액체를 가득 채우세요. 응고된 매체를 운반할 때는 증기를 사용하여 밀봉 챔버를 가열하여 매체를 녹여야 합니다. 시동 전에 커플링을 회전시켜 갑작스러운 시동과 소프트 링 파손을 방지해야 합니다.

(2) 펌프 외부 오일 씰링 시스템을 사용하는 기계적 씰링의 경우 먼저 오일 씰링 시스템을 시작해야 합니다. 펌프를 정지한 후 오일 씰링 시스템을 정지합니다.

(3) 고온 오일 펌프가 작동을 멈춘 후 오일 실링 챔버 및 종단면 실링의 냉각수를 즉시 중단해서는 안됩니다. 종단면 실링 부위의 오일 온도가 80도 이하로 떨어지면 실링 부품의 손상을 방지하기 위해 냉각수를 중지할 수 있습니다.

3. 운영

(1) 펌프 시동 후 약간의 누출이 있는 경우 일정 시간 동안 관찰합니다. 4시간 동안 계속 작동해도 누출이 줄어들지 않으면 펌프를 정지하여 점검하십시오.

(2) 펌프의 작동 압력은 안정적이어야 하며, 압력 변동은 1kg/sq.cm를 초과하지 않아야 합니다.

(3) 작동 중에는 종단면 건조 마찰 및 밀봉 손상을 방지하기 위해 캐비테이션을 피해야 합니다.

(4) 밀봉 상태를 정기적으로 점검해야 합니다. 작동 중 누출이 표준을 초과하는 경우 중유는 분당 5 방울을 초과하지 않아야하며 경유는 분당 10 방울을 초과하지 않아야합니다. 2~3일 이내에 개선되지 않으면 펌프를 중지하고 씰링 장치를 점검하십시오.

메카니컬 씰 구조 및 유지보수

1. 구조

일반적인 구조는 일반적으로 로터리 링, 고정 링, 로터리 씰, 고정 씰, 스프링, 스프링 시트, 고정 볼트, 회전 방지 핀 등으로 구성됩니다.

2. 원칙

메카니컬 씰이 작동하면 씰링된 유체의 압력과 탄성 요소의 힘으로 인한 축 방향 힘이 회전 링과 고정 링을 상대적으로 맞추고 움직이게 합니다.

두 개의 씰링 단면의 밀착으로 인해 씰링 단면 사이에 작은 간격(씰링 인터페이스)이 형성됩니다. 압력 매체가 이 틈을 통과하면 매우 얇은 액체 막이 형성되어 저항을 발생시키고 매체가 누출되는 것을 방지하며 끝면을 윤활하여 장기적인 밀봉 효과를 얻을 수 있습니다.

3. 분류

(1) 밀봉된 호스트에 따라: 펌프, 원자로, 컴프레서 등의 기계식 씰;

(2) 다른 작업 매개 변수에 따라 고온, 중온, 저온, 고압, 중압, 저압, 고속, 중장비 등으로 나뉩니다;

(3) 구조적 형태에 따라 균형 및 불균형, 단일 엔드 및 이중 엔드 메카니컬 씰로 구분됩니다.

4. 설치

(1) 준비

방사형 런아웃이 있는지 확인합니다, 표면 거칠기외경 공차 및 샤프트와 슬리브의 축 방향 변위는 정밀도 요구 사항을 충족합니다;

메카니컬 씰의 모델과 사양이 요구 사항을 충족하는지 확인합니다. 부품이 손상되지 않았는지, 씰링 링의 크기가 적절한지, 회전 및 고정 링의 표면이 매끄럽고 평평한지 확인합니다. 결함이 있는 경우 교체하거나 수리해야 합니다.

깨끗한 휘발유로 메카니컬 씰의 부품을 닦은 다음 씰링 표면 보호에 주의하면서 물기를 닦아냅니다;

메카니컬 씰을 설치할 때는 먼저 설명서를 통해 스프링의 작동 길이를 확인한 다음 캘리퍼를 사용하여 스프링의 자유 길이를 측정하여 압축량을 구합니다. 설치 시 스프링의 압축량 편차는 1mm를 넘지 않아야 합니다.

(2) 검사 및 측정

로터리 링의 이동성을 위해서는 로터리 링과 샤프트 사이에 일정한 간격이 있어야 하며, 그 간격이 0.3~0.7mm가 되도록 해야 합니다.

고정 링이 편심되어 있는지 여부. 펌프용 메카니컬 씰에서 고정 링(스프링 시트)과 샤프트는 슬라이딩 맞춤을 채택하고 간격이 매우 작습니다. 간격이 크면 고정 링이 편심되고 씰링 표면에 작용하는 고르지 않은 스프링 힘으로 인해 누출 또는 씰링 실패가 발생할 수 있습니다.

로터리 링과 고정 링의 씰링 표면이 잘 맞는지 확인합니다. 점검 시 90° 사각형을 사용하여 축의 중심선으로부터 씰링 표면의 편차를 측정합니다.

(3) 설치

먼저 회전 구성품과 고정 링 구성품을 조립하고 스프링에 예비 하중을 가합니다. 그런 다음 회전 링 구성품을 샤프트에, 고정 링 구성품을 압력 커버에 설치합니다. 먼저 로터리 링의 씰링 끝면에서 씰링 캐비티의 끝면까지의 거리와 고정 링의 씰링 끝면에서 엔드 커버의 끝면까지의 거리를 측정합니다. 이 둘의 차이는 메카니컬 씰의 스프링 프리로드 양이며, 베어링이 조립됩니다. 압축량은 기술 요구 사항과 측정된 압축량에 따라 조정되고 압력 커버가 조여집니다.

설치 과정에서 씰의 청결과 무결성을 유지하고 씰 손상을 방지하기 위해 도구를 사용하여 씰링 구성 요소를 두드리지 마십시오. 메카니컬 씰을 샤프트에 설치한 후 로터리 링을 손으로 밀어 탄력 있고 매끄러운 느낌이 들도록 한 다음 씰링 표면에 엔진 오일을 약간 추가하고 엔드 커버를 누르지 않고 균일하게 조입니다.

(4) 검사 및 압력 테스트

설치 후 로터리는 유연하게 작동하고 어느 정도의 유연성을 가져야 합니다. 중요한 장비의 기계적 씰은 정적 및 동적 압력 테스트를 거쳐야 합니다. 테스트를 통과하면 정식으로 사용할 수 있습니다.

5. 운영

(1) 시동 전 주의사항: 보조 장비 및 냉각 시스템이 올바르게 설치되었는지 확인하고, 파이프 라인을 청소하여 녹과 불순물이 밀봉 캐비티에 들어 가지 않도록하고, 커플링을 손으로 돌려 샤프트가 원활하게 작동하는지 확인합니다. 매우 무거운 경우 결합 치수가 올바른지 확인하고 원인을 찾아 결함을 제거하세요.

(2) 시운전 및 정상 작동: 먼저 액체 밀봉 시스템과 냉각수 시스템을 시작하여 밀봉 캐비티를 매체로 채운 다음 시운전을 위해 메인 밀봉을 시작합니다. 처음에 약간의 누출이 발견되지만 1-3시간 후에 점차 감소하는 경우 이는 정상적인 런인 과정입니다. 누출이 감소하지 않으면 검사를 위해 중지하고, 메카니컬 씰이 과열되거나 연기가 나는 경우 일반적으로 과도한 스프링 압력으로 인한 것이므로 스프링 압력을 적절히 줄여야 합니다. 시운전이 적격 판정을 받으면 작업 조건에서 정상 작동할 수 있습니다. 온도 및 압력 상승 과정이 느려야하며 비정상적인 현상이 발생하는지 면밀히 관찰해야합니다.

6. 종료

주 엔진을 먼저 정지한 다음 보조 시스템과 냉각수 시스템을 정지하세요. 정지 시간이 길면 주 엔진의 매체를 비우세요.

7. 유지 관리

(1) 기계적 밀봉 구성 요소 자체가 느슨하고 누출되거나 밀봉 끝면에 불순물이 유입되어 열 발생 및 이상 소리가 발생하는지주의하고 건조한 마찰을 방지하고 간헐적으로 작동하는 기계의 경우 종료 중 건조 매체 또는 온도 감소에 의해 형성된 결정화에주의하십시오. 시동 시에는 가열 또는 플러싱 등의 조치를 취하여 끝면 긁힘을 방지합니다.

(2) 플러싱, 냉각 등 보조 장치 및 기기가 제대로 작동하는지 관찰합니다;

(3) 다음 중 비정상적인 현상이 있는지주의하십시오. 기계 작동진동이나 베어링 손상 등 기계적 씰의 사용에 영향을 미칠 수 있습니다.

8. 오버홀

(1) 분해 작업에 대한 요구 사항:

분해하기 전에 관련 데이터, 도면, 기계식 씰의 종류와 구조를 숙지하세요;

필요한 시설과 도구를 잘 준비하고 준비하며, 안전 보호에 만전을 기합니다;

재조립이 쉽도록 순서대로 분해하고 표시해 두었다가 분해하면서 관찰하고 누출 원인을 분석하여 찾아냅니다;

구 부품을 분해한 후에는 일정 기간 보관한 후 처리해야 합니다. 데이터가 없거나 불완전한 경우 구 부품의 재질 및 사양에 따라 새 부품을 얻을 수 있습니다.

(2) 오버홀 방법:

로터리 및 고정 링 표면에 심한 마모나 균열이 발생하면 새 링으로 교체하십시오. 가벼운 스크래치는 연마할 수 있으며, 로터리 및 고정 링의 끝면이 축 중심선에서 벗어난 편차를 확인합니다. 0.05mm를 초과하면 조정하거나 수리해야 합니다;

보조 씰링과 스프링이 손상된 경우 새 것으로 교체하고, 스프링을 선택할 때는 끝면과 평행하고 중심선에 수직이며, 자유 높이와 변형이 일정한 것을 선택합니다;

축 방향 변위를 지정된 범위로 조정합니다;

샤프트 또는 슬리브의 마모 여부를 확인합니다. 마모된 경우 적시에 용접, 열처리 및 기계 가공을 수리합니다.