유압 보조 부품: 시스템 성능 향상

유압 시스템에서 어큐뮬레이터, 필터, 탱크, 열교환기, 파이프와 같은 구성 요소는 보조 구성 요소입니다. 이러한 구성 요소는 비교적 단순한 구조와 단일 기능을 가지고 있지만 유압 시스템의 작업 성능, 소음, 온도 상승 및 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다.

따라서 유압 보조 부품에 충분한 주의를 기울여야 합니다. 유압 보조 구성 요소 중 대부분의 구성 요소는 표준화되어 있으며 전문 제조업체에서 생산하므로 설계 과정에서 선택할 수 있습니다. 오일 탱크와 같은 일부 비표준 구성 요소는 종류가 적고 요구 사항이 크게 다르기 때문에 유압 장비의 요구 사항에 따라 설계해야 하는 경우가 있습니다.

I. 필터

1. 필터의 기능 및 성능

(1) 필터의 기능

유압 시스템에서는 내부 형성 또는 외부 침입으로 인해 유압 오일에 오염 물질이 필연적으로 존재합니다. 이러한 오염 입자는 유압 부품의 마모를 가속화할 뿐만 아니라 밸브의 작은 구멍을 막고 밸브 스풀을 막고 씰을 긁어 유압 밸브의 오작동과 시스템 고장을 일으킬 수 있습니다.

따라서 유압 오일의 불순물과 오염 입자를 청소할 필요가 있습니다. 현재 유압 오일의 청결도를 제어하는 가장 효과적인 방법은 필터를 사용하는 것입니다. 필터의 주요 기능은 유압 오일을 여과하고 청결 수준을 제어하는 것입니다.

(2) 필터의 성능 지표

필터의 주요 성능 지표에는 여과 정확도, 유량, 압력 손실 등이 있으며, 여과 정확도가 가장 중요한 지표입니다.

1) 필터링 정확도

필터는 특정 기공 크기를 가진 필터 요소를 사용하여 오염 물질을 걸러냅니다. 여과 정확도는 필터가 유압 오일에서 걸러내는 불순물 입자의 최대 크기(평균 입자 직경 d로 표시)를 나타냅니다.

현재 사용되는 필터는 여과 정확도에 따라 굵은 필터(d≥0.1mm), 표준 필터(d≥0.01mm), 미세 필터(d≥0.001mm), 초미세 필터(d≥0.0001mm)의 4단계로 구분할 수 있습니다.

여과 정확도를 선택하는 원칙은 여과된 오염 입자의 크기가 유압 부품의 밀봉 간극 크기의 절반 이하가 되도록 하는 것입니다. 시스템 압력이 높을수록 유압 부품에서 상대적으로 움직이는 부품 사이의 피팅 간격이 작아지므로 더 높은 여과 정확도가 필요합니다. 유압 시스템의 여과 정확도는 주로 시스템 압력에 따라 달라집니다. 표 6-1에는 필터 여과 정확도에 대한 권장값이 나와 있습니다.

표 1 필터 여과 정확도를 위한 권장 값

2) 유량 용량

필터의 유량은 일반적으로 필터 요소의 여과 면적에 비례하는 정격 유량으로 표현됩니다.

3) 압력 손실

정격 유량에서 필터의 입구와 출구 사이의 압력 차이입니다. 일반적으로 필터의 유량이 많을수록 압력 손실이 작아집니다.

4) 기타 성능 특성

필터의 다른 성능 특성은 주로 필터 요소 강도, 필터 요소 수명 및 필터 요소 내식성과 같은 정성적 지표를 나타냅니다. 이러한 특성은 필터마다 크게 다를 수 있으며, 비교를 통해 장단점을 파악할 수 있습니다.

2. 필터의 일반적인 구조

필터는 여과 메커니즘에 따라 기계식 필터와 자기 필터의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 전자는 유압 오일이 필터 요소의 구멍을 통과할 때 필터 요소의 한쪽에 오염 물질 입자를 가두는 방식이고, 후자는 유압 오일이 통과할 때 강자성 입자를 흡착하는 자기 필터 요소를 사용하는 방식입니다.

기계식 필터는 일반적인 유압 시스템에서 일반적으로 사용되며, 요구 사항이 더 높은 시스템에서는 위에서 언급한 두 가지 유형의 필터를 함께 사용할 수 있습니다. 여기서는 기계식 필터를 소개하는 데 중점을 두겠습니다.

(1) 철망 필터

그림 1과 같이 와이어 메쉬 필터는 상단 캡(1)과 하단 캡(4) 사이에 수많은 구멍이 연결된 원통형 플라스틱(또는 금속) 골격으로 구성되며, 하나 또는 여러 층의 필터 메쉬(2)가 골격을 감싸고 있습니다.

1-상단 캡
2-필터 메시
3-스켈레톤
4-하단 캡

필터가 작동하면 유압 오일이 필터 메쉬를 통해 외부에서 필터로 유입된 후 상단 캡 포트를 통해 시스템으로 들어갑니다. 이 필터는 여과 정확도가 0.13~0.04mm이고 압력 손실이 0.025MPa를 초과하지 않는 거친 필터입니다. 이 유형의 필터의 여과 정확도는 구리 와이어 메쉬의 메쉬 크기와 구리 메쉬의 층 수와 관련이 있습니다.

와이어 메쉬 필터의 특징은 구조가 간단하고 오일 유량이 강하며 압력 손실이 적고 청소가 쉽지만 여과 정확도가 낮다는 점입니다. 일반적으로 펌프를 보호하기 위해 유압 펌프의 흡입구에 설치됩니다.

(2) 권선 필터

1-엔드 캡
2-주택
3-스켈레톤
4-메탈 와인딩

여과 정확도는 30μm, 50μm, 80μm의 세 가지 수준이며, 정격 유량은 6~250L/min입니다. 정격 유량에서 압력 손실은 0.03~0.06MPa입니다. 권선 필터는 흡입관용과 압력관용의 두 가지 유형으로 나뉩니다.

전자는 유압 펌프의 흡입 파이프에 설치되며 여과 정확도는 0.05~0.1mm, 정격 유량에서 압력 손실은 0.02MPa 미만이며, 후자는 유압 시스템의 압력 파이프에 사용되며 여과 정확도는 0.03~0.08mm, 압력 손실은 0.06MPa 미만입니다.

이 유형의 필터의 특징은 구조가 간단하고 오일 흐름 성능이 좋으며 상대적으로 여과 정확도가 높기 때문에 널리 사용됩니다. 단점은 청소가 어렵고 필터 요소의 강도가 낮다는 것입니다. 주로 중압 및 저압 시스템에 사용됩니다.

(3) 종이 코어 필터

종이 코어 필터는 여과 재료로 여과지를 사용합니다. 페놀 수지 또는 목재 펄프로 만든 0.35~0.7mm 두께의 평직 또는 골판지 직조 미세 다공성 여과지를 천공된 주석 도금 철 골격으로 감싸 종이 필터 코어를 형성합니다(그림 3). 오일은 필터 코어 외부에서 필터 페이퍼를 통해 코어 내부로 유입된 다음 통로 a를 통해 밖으로 흘러나옵니다.

1-필터 용지
2-스켈레톤

여과지(1)의 여과 면적을 늘리기 위해 일반적으로 여과지 코어는 접힌 형태로 만들어집니다. 이 유형의 필터에는 두 가지 여과 정확도 사양이 있습니다: 0.01mm 및 0.02mm, 0.01~0.04MPa의 압력 손실이 있습니다. 여과 정확도가 높은 것이 특징입니다. 단점은 일단 막히면 청소가 불가능하고 정기적으로 종이 코어를 교체해야 한다는 것입니다. 강도가 낮으며 일반적으로 미세 여과 시스템에 사용됩니다.

(4) 소결 필터

그림 4와 같이 소결 필터는 엔드 캡 1, 하우징 2, 필터 엘리먼트 3으로 구성됩니다. 필터 요소는 소결된 입상 구리 분말로 만들어집니다. 여과 과정은 다음과 같습니다. 유압 오일이 구멍 A를 통해 들어와 구리 입자 사이의 미세 기공을 통과하여 필터 요소 내부로 들어가고 구멍 B에서 흘러 나옵니다.

1-엔드 캡
2-케이스
3-필터 요소

소결 필터의 여과 정확도는 필터 요소의 구리 입자 사이의 미세 기공 크기와 관련이 있습니다. 입자 크기가 다른 분말을 선택하고 다양한 두께의 필터 요소를 만들면 다양한 여과 정확도를 달성할 수 있습니다.

소결 필터의 여과 정확도는 0.001~0.01mm이며 압력 손실은 0.03~0.2MPa입니다. 이 유형의 필터의 특징은 강도가 높고 다양한 모양으로 만들 수 있으며 제조가 간단하고 여과 정확도가 높다는 점입니다. 단점은 세척이 어렵고 금속 입자가 쉽게 분리된다는 점입니다. 미세한 여과가 필요한 상황에서 사용됩니다.

3. 필터 선택

필터를 선택할 때 주요 고려 사항은 유압 시스템의 기술적 요구 사항과 필터의 특성을 기반으로 합니다. 고려해야 할 주요 요소는 다음과 같습니다:

(1) 시스템 작동 압력

시스템의 작동 압력은 필터의 정확도를 선택하는 주요 기준 중 하나입니다. 시스템 압력이 높을수록 유압 부품의 피팅 정확도가 높아지므로 필요한 여과 정확도도 높아집니다.

(2) 시스템 유량

필터의 유량은 시스템의 최대 유량에 따라 결정됩니다. 필터의 정격 유량은 시스템 유량보다 작아서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 필터의 압력 손실이 증가하고 필터가 쉽게 막히며 수명이 단축됩니다. 그러나 필터의 정격 유량이 클수록 필터의 부피와 비용도 커집니다. 따라서 적절한 유량을 선택해야 합니다.

(3) 필터 요소의 강도

필터 요소의 강도는 중요한 지표입니다. 필터 구조에 따라 강도가 다릅니다. 고압 또는 고충격 유압 회로에서는 강도가 높은 필터를 선택해야 합니다.

4. 필터 설치

필터의 설치는 시스템의 필요에 따라 결정되며 일반적으로 그림 5와 같이 다양한 위치에 설치할 수 있습니다.

(1) 유압 펌프의 흡입구에 설치하기

그림 5a와 같이 유압 펌프의 흡입구에 필터를 설치하면 시스템의 모든 구성 요소를 보호할 수 있습니다. 그러나 펌프의 흡입 저항이 제한되어 있기 때문에 압력 손실이 적은 메시 필터만 선택할 수 있습니다. 이러한 유형의 필터는 여과 정확도가 낮고 펌프 마모로 인해 생성된 입자가 시스템으로 유입되어 다른 유압 구성 요소를 완전히 보호할 수 없습니다. 다른 필터를 사용하려면 오일 회로에 직렬로 연결해야 합니다.

(2) 유압 펌프의 출구에 설치하기

그림 5b에서 볼 수 있듯이 이 설치 방법은 펌프를 제외한 모든 유압 부품을 효과적으로 보호할 수 있습니다. 그러나 필터는 고압에서 작동하기 때문에 필터 요소의 강도가 더 높아야 합니다. 펌프 과부하 또는 필터 손상을 유발할 수 있는 필터 막힘을 방지하기 위해 막힘 표시기 또는 바이패스 밸브가 필터와 함께 설치되어 보호하는 경우가 많습니다.

(3) 리턴 오일 라인에 설치

그림 5c에서 볼 수 있듯이 필터는 시스템의 회수 오일 라인에 설치됩니다. 이 방법은 오일 탱크 또는 파이프 벽에서 산화층이 분리되거나 유압 구성품이 마모되어 생성되는 입자를 걸러내 탱크 내 유압 오일의 청결을 보장하고 유압 펌프 및 기타 구성품을 보호할 수 있습니다. 리턴 오일 압력이 상대적으로 낮기 때문에 필요한 필터 강도가 너무 높을 필요는 없습니다.

(4) 지선에 설치

이 방법은 그림 5d에 나와 있으며 주로 릴리프 밸브의 리턴 오일 라인에 설치됩니다. 이 방법은 주 오일 라인의 압력 손실을 증가시키지 않으며 필터 유량이 유압 펌프 유량보다 작을 수 있어 더 경제적이고 합리적입니다. 그러나 모든 오일을 필터링할 수 없으며 불순물이 시스템에 유입되지 않도록 보장할 수 없습니다.

(5) 별도 필터링

그림 5e와 같이 시스템과 독립적으로 유압 펌프와 필터를 사용하여 별도의 필터링 회로를 형성하여 시스템 내 불순물을 지속적으로 제거하고 시스템 청결을 보장할 수 있습니다. 일반적으로 대형 유압 시스템에서 사용됩니다.

II. 어큐뮬레이터

어큐뮬레이터는 압력 에너지를 저장하고 방출하는 유압 시스템의 구성 요소입니다. 또한 단기 오일 공급 및 시스템 진동과 충격 흡수에도 사용할 수 있습니다.

1. 어큐뮬레이터의 종류와 구조

축전지는 크게 무게 로드형, 스프링 로드형, 가스 충전형 등 세 가지 유형이 있습니다.

(1) 중량 로드 어큐뮬레이터

그림 6과 같이 추가 장착된 축전지는 추의 위치 변화를 이용해 에너지를 저장하고 방출합니다. 추(1)는 플런저(2)를 통해 유압 오일(3)에 작용하여 압력을 발생시킵니다.

1-웨이트
2-플런저
3- 유압 오일

에너지를 저장할 때 오일은 구멍 A와 체크 밸브를 통해 어큐뮬레이터로 들어가 플런저를 통해 웨이트를 밀어 올리고, 에너지를 방출할 때 플런저가 웨이트를 따라 내려가면서 구멍 B를 통해 오일이 출력됩니다. 이 유형의 어큐뮬레이터는 구조가 간단하고 압력이 안정적이지만 용량이 작고 부피가 크며 응답이 유연하지 않고 누출이 발생하기 쉽습니다. 현재 일부 대형 고정 장비의 유압 시스템에만 사용됩니다.

(2) 스프링 장착형 어큐뮬레이터

그림 7은 스프링의 팽창과 수축을 사용하여 에너지를 저장하고 방출하는 스프링 장착 축전지를 보여줍니다. 스프링 1의 힘은 피스톤 2를 통해 유압 오일 3에 작용합니다. 유압 오일의 압력은 스프링의 예압과 피스톤의 유효 작동 영역에 따라 달라집니다. 스프링이 팽창 및 수축하는 동안 스프링의 힘이 변하면 그에 따른 오일 압력도 변합니다.

이러한 변화를 줄이려면 일반적으로 스프링 강성이 너무 높지 않아야 하고 스프링 이동 거리가 너무 크지 않아야 하므로 이러한 유형의 어큐뮬레이터의 작동 압력이 제한됩니다. 이 축전지는 저압, 소용량 시스템에 사용되며 주로 유압 시스템의 버퍼링에 사용됩니다. 스프링 장착형 어큐뮬레이터는 구조가 간단하고 비교적 민감한 반응을 보이지만 용량이 작고 내압성이 낮습니다.

1-스프링
2-피스톤
3- 유압 오일

(3) 가스 충전식 축전지

가스 충전식 축전지는 가스를 압축 및 팽창시켜 에너지를 저장하고 방출합니다. 안전상의 이유로 사용되는 가스는 일반적으로 불활성 가스 또는 질소입니다. 일반적으로 사용되는 가스 충전식 축전지는 그림 8과 같이 피스톤형과 블래더형입니다.

a) 피스톤형 어큐뮬레이터
b) 블래더형 어큐뮬레이터
1-가스 밸브
2-가스 방광
3-Shell
4-리미트 밸브

1) 피스톤형 어큐뮬레이터 그림 8a는 피스톤형 어큐뮬레이터를 보여주는데, 유압 오일이 포트 a를 통해 유입되어 피스톤을 밀고 상부 챔버에서 가스를 압축하여 에너지를 저장합니다. 시스템 압력이 어큐뮬레이터의 압력보다 낮으면 가스가 피스톤을 밀고 유압 오일을 방출하여 시스템 요구 사항을 충족합니다.

이 유형의 어큐뮬레이터는 구조가 간단하고 작동이 안정적이며 유지보수가 쉽다는 장점이 있습니다. 하지만 실린더의 높은 가공 정밀도, 피스톤 씰 마모, 피스톤 관성 및 마찰의 영향으로 인해 높은 비용, 누출 경향, 낮은 반응 감도 등의 단점이 있습니다.

2) 블래더형 어큐뮬레이터 그림 8b는 가스 블래더(2)가 쉘(3)에 설치되어 있는 블래더형 어큐뮬레이터를 보여줍니다. 가스 밸브 1은 블래더에 질소를 채우는 데 사용됩니다. 유압 오일은 입구를 통해 어큐뮬레이터로 들어가 리미트 밸브 4를 열고 블래더를 압축합니다. 블래더 내부의 가스가 압축되어 에너지를 저장합니다. 시스템 압력이 어큐뮬레이터 압력보다 낮아지면 블래더가 팽창하여 유압 오일이 배출되고 어큐뮬레이터가 에너지를 방출합니다.

리미트 밸브의 목적은 블래더가 팽창할 때 오일 포트가 튀어나와 손상되는 것을 방지하는 것입니다. 이 유형의 어큐뮬레이터는 가스와 오일의 완전한 분리, 낮은 블래더 관성, 유연한 응답, 작은 구조 크기, 가벼운 무게 및 쉬운 설치가 특징입니다. 블래더형 어큐뮬레이터는 오늘날 가장 널리 사용되는 어큐뮬레이터 중 하나입니다.

2. 축전지의 용량 계산

어큐뮬레이터의 용량은 어큐뮬레이터를 선택하는 주요 지표 중 하나입니다. 어큐뮬레이터마다 용량 계산 방식이 다릅니다. 여기서는 보조 에너지원으로 사용할 때 널리 사용되는 블래더형 축전지의 용량 계산 방법을 간략하게 소개합니다.

작동하기 전에 블래더형 어큐뮬레이터를 가스로 사전 충전해야 합니다. 충전 후 블래더는 어큐뮬레이터 쉘의 전체 부피를 차지하게 됩니다. 이 때 블래더의 부피가 V라고 가정합니다.₀ 이며, 압력은 p₀ . 작동 중에 유압 오일이 어큐뮬레이터로 들어가 방광을 압축합니다. 이때 방광 내 가스의 양은 V₁ 로 설정하고 유압은 p₁ . 유압 오일이 방출되면 방광이 팽창하고 방광의 부피가 V₂ 로 설정하면 압력이 p₂ 를 클릭합니다(그림 9 참조).

보일의 기체 법칙에 따르면

P₀V₀ⁿ=p₁V₁ⁿ=p₂V₂ⁿ=const

여기서 P₀ 및 V₀ 는 어큐뮬레이터에 유압 오일이 입력되지 않았을 때 블래더에 미리 충전된 가스의 압력 및 부피입니다.₁ 및 V₁ 는 어큐뮬레이터의 작동 상태에서 압축 후 방광 내부의 압력과 부피이며, P₂ 및 V₂ 는 어큐뮬레이터가 에너지를 방출한 후 방광 내부의 압력과 부피입니다.

n은 어큐뮬레이터의 작동 상태에 따라 결정되는 지수입니다: 압력 유지 또는 누출 보상과 같이 어큐뮬레이터가 에너지를 천천히 방출하는 경우 가스는 등온 조건에서 작동하는 것으로 간주할 수 있으며, n=1을 취합니다. 대규모 오일 공급과 같이 어큐뮬레이터가 에너지를 빠르게 방출하는 경우에는 단열 조건에서 작동하는 것으로 간주할 수 있으며, n=1.4를 취합니다.

어큐뮬레이터에 저장된 오일의 최대 부피를 V로 설정합니다. _W 를 클릭한 다음

V_W = V₂ -V₁

위의 두 공식을 결합하면 다음과 같습니다.

V₀=V_W (p₂/p₀)^1/n/[1-(p₂/p₁)^1/n]

또는

V_W=V₀p₀^1/n[(1/p₂)^1/n-(1/p₁)^1/n]

이론적으로 충전 압력은₀ 는 압력 p와 같아야 합니다.₂ 에너지 방출 후. 그러나 시스템 누출로 인해 시스템 압력이 낮은 경우에도 어큐뮬레이터가 시스템에 오일을 공급할 수 있도록 하려면 다음과 같이 해야 합니다.₂ , p₀ 는 <p₂ . 접힌 방광의 경우, p ₀ = (0.8~0.85)p₂ 주름진 방광의 경우, p₀ = (0.6~0.65)p₂ .

p ₁ 및 p₂ 는 각각 시스템의 최대 작동 압력 및 시스템 작동을 유지하기 위한 최소 작동 압력으로, 시스템 요구 사항에 따라 결정됩니다. V₀ 는 방광의 최대 부피로, 어큐뮬레이터의 부피로도 간주할 수 있습니다. V를 결정할 때₀ 를 사용하여 먼저 V₀ 를 계산한 다음 매뉴얼을 참조하여 표준 누산기 볼륨을 선택합니다.

3. 어큐뮬레이터 설치 및 사용

유압 시스템에서 어큐뮬레이터의 설치 위치는 기능에 따라 결정됩니다. 어큐뮬레이터를 사용하고 설치할 때 다음 사항에 유의해야 합니다:

• 블래더형 축전지는 수직으로 설치해야 합니다. 기울어지거나 수평으로 설치하면 어큐뮬레이터의 블래더와 쉘 사이에 마모가 발생하여 어큐뮬레이터의 수명에 영향을 미칩니다.
• 압력 진동이나 충격을 흡수하기 위한 축전지는 진동원 근처에 설치해야 합니다.
• 파이프 라인에 설치된 축전지는 축전지가 에너지를 저장하거나 방출할 때 발생하는 운동량 반력을 견딜 수 있도록 브래킷이나 배플로 고정해야 합니다.
• 인플레이션 또는 유지보수를 위해 어큐뮬레이터와 파이프 라인 사이에 체크 밸브를 설치해야 합니다. 펌프가 멈췄을 때 오일 역류를 방지하기 위해 어큐뮬레이터와 유압 펌프 사이에 단방향 밸브를 설치해야 합니다.

III. 오일 탱크

오일 탱크의 주요 기능은 오일을 저장하는 것이며, 탱크 본체는 열 방출, 침전물 침강, 오일로부터 공기 분리 및 설치 플랫폼과 같은 용도로도 사용됩니다.

1. 오일 탱크의 분류 및 일반적인 구조

(1) 오일 탱크의 분류

오일 탱크는 개방형 구조와 폐쇄형 구조로 분류할 수 있습니다. 개방형 구조 탱크는 오일 표면이 대기와 소통하는 개방형 구조로 주로 각종 고정 장비에 사용되며, 폐쇄형 구조 탱크는 오일이 대기와 격리된 상태로 이동식 장비 및 차량에 주로 사용됩니다.

개방형 구조의 오일 탱크는 다시 일체형과 분리형으로 나뉩니다. 일체형 오일 탱크는 메인 기계의 베이스를 오일 탱크로 사용합니다. 컴팩트하고 유압 부품 누출을 쉽게 수집할 수 있지만 방열성이 떨어지고 유지 관리가 어려워 주 기계의 정밀도와 성능에 영향을 미칩니다.

분리형 오일 탱크는 메인 기계와 분리된 독립적인 오일 공급 스테이션을 형성합니다. 일체형 오일 탱크보다 방열, 유지보수 및 수리성이 우수하지만 추가 설치 공간이 필요합니다. 현재 정밀 장비는 대부분 별도의 오일 탱크를 사용합니다.

(2) 오일 탱크의 일반적인 구조

그림 10은 개방형 구조의 분리형 오일 탱크를 보여줍니다. 탱크 본체는 일반적으로 2.5~4mm 두께의 강판으로 용접되며 표면에 내유성 코팅이 되어 있습니다. 탱크 중앙에는 유압 펌프의 흡입 파이프(1)와 회수 파이프(4)를 분리하여 회수 파이프에서 발생하는 침전물과 거품을 차단하는 배플(7)과 배플(9)이 두 개 있습니다. 탱크 상단의 마운팅 플레이트(5)는 전기 모터, 유압 펌프, 통합 블록 및 기타 구성품을 설치하기 위해 두꺼운 강판으로 만들어졌습니다.

1-흡입 파이프
2-필터 화면
3-더스트 커버
4-리턴 파이프
5-마운팅 플레이트
6단계 게이지
7-하부 배플
8-드레인 밸브
9-상단 배플
10-탱크 본체

장착 플레이트에는 오일 주입 시 필터링하고 이물질이 탱크에 떨어지는 것을 방지하기 위한 필터 스크린 2와 더스트 커버 3이 장착되어 있습니다. 더스트 커버는 측면에 작은 구멍이 있어 대기와 소통할 수 있습니다. 탱크 측면에는 오일 양을 표시하는 레벨 게이지 6이 설치되어 있습니다. 탱크 바닥에는 오일 교환 시 오일과 침전물을 배출하기 위한 드레인 밸브(8)가 설치되어 있습니다.

2. 오일 탱크 디자인

오일 탱크는 비표준 구성 요소로, 실제 상황의 특정 요구에 따라 설계되는 경우가 많습니다. 오일 탱크를 설계할 때 주요 고려 사항은 탱크 부피, 구조 및 열 방출입니다. 지면 제약으로 인해 아래에서는 설계 접근 방식에 대한 간략한 소개만 제공됩니다.

(1) 오일 탱크 부피 추정

오일 탱크의 부피는 설계 시 결정해야 할 주요 파라미터입니다. 탱크 부피가 클수록 열 방출이 더 잘되지만 더 많은 오일을 사용하고 비용이 더 많이 듭니다. 탱크 부피가 작을수록 공간을 덜 차지하고 비용이 절감되지만 방열 조건이 불충분합니다.

실제 설계에서는 경험적 공식을 사용하여 처음에 탱크 용적을 결정한 다음 탱크의 열 방출량 Q₀을 확인하고 시스템의 열 발생량 Q₁을 계산할 수 있습니다. 탱크의 열 방출이 유압 시스템의 열 발생량보다 크면(Q₂ > Q₃) 탱크 부피가 적합하고, 그렇지 않으면 탱크 부피를 늘리거나 냉각 조치를 취해야 합니다(탱크 열 방출 및 유압 시스템 열 발생량 계산에 대해서는 관련 매뉴얼을 참조하세요).

오일 탱크 부피를 추정하는 경험적 공식은 다음과 같습니다.

V=αq

공식에서

• V는 오일 탱크의 부피(L)입니다;
• q는 유압 펌프의 총 정격 유량(L/min)입니다;
• α는 경험적 계수(분)로, 저압 시스템의 경우 α=2~4분, 중압 시스템의 경우 α=5~7분, 중고압 또는 고압 고출력 시스템의 경우 α=6~12분입니다.

(2) 설계 고려 사항

부피를 결정한 후 오일 탱크의 구조 설계는 오일 탱크의 다양한 기능을 실현하는 주요 작업이됩니다. 오일 탱크 구조를 설계할 때 다음 사항에 유의해야 합니다:

1) 탱크 본체는 충분한 강도와 강성을 가져야 합니다. 오일 탱크는 일반적으로 2.5~4mm 두께의 강판으로 용접되며, 큰 탱크는 용접된 보강 리브가 필요합니다.

2) 펌프의 흡입 파이프에 100-200 메쉬 스크린 필터를 설치해야 하며 필터와 탱크 바닥 사이의 거리는 20mm 이상이어야 합니다. 펌프가 공기를 흡입하여 소음이 발생하지 않도록 필터가 오일 표면 위로 노출되지 않아야 합니다. 시스템의 회수 오일 파이프는 오일 표면 아래에 삽입하여 튀거나 기포가 생기는 것을 방지해야 합니다.

3) 흡입 파이프와 회수 파이프는 가능한 한 거리를 두고 분리해야 합니다. 여러 개의 배플을 사용하여 분리하여 오일의 순환 거리를 늘려 오일의 오염 물질과 기포가 완전히 가라앉거나 분리되도록 해야 합니다. 배플의 높이는 일반적으로 오일 표면 높이의 3/4입니다.

4) 오염 방지 씰링. 오일 오염을 방지하기 위해 커버 플레이트와 창문의 모든 연결부에 씰링 개스킷을 추가하고 오일 파이프가 통과하는 모든 구멍에 씰링 링을 추가해야 합니다.

5) 오일 탱크 바닥에는 경사가 있어야 하며, 탱크 바닥과 지면 사이에는 일정한 거리가 있어야 합니다. 오일 배출 플러그는 탱크 바닥의 가장 낮은 지점에 설치해야 합니다.

6) 오일 탱크의 내부 표면은 특수 처리해야 합니다. 오일 탱크 내벽의 코팅이 벗겨지는 것을 방지하기 위해 새 오일 탱크의 내벽은 블라스팅, 산 세척 및 표면 세척을 한 다음 작동 유체와 호환되는 플라스틱 필름 또는 내유성 바니시로 코팅해야 합니다.

IV. 열교환기

유압 시스템이 작동 중일 때는 유압 오일의 온도를 15~65°C로 유지해야 합니다. 오일 온도가 너무 높으면 오일이 급격히 열화되고 점도가 낮아져 시스템 효율이 떨어집니다. 오일 온도가 너무 낮으면 오일의 유동성이 악화되어 시스템 압력 손실이 증가하고 펌프의 자체 프라이밍 능력이 저하됩니다. 따라서 적절한 오일 온도를 유지하는 것은 유압 시스템의 정상 작동을 위한 필수 조건입니다.

차량 부하와 같은 제한으로 인해 오일 탱크 자체의 자연 조절이 오일 온도 요구 사항을 충족하지 못하는 경우가 있으며, 장비의 오일 온도 요구 사항을 충족하기 위해 외부 시설이 필요한 경우가 있습니다. 열교환기는 가장 일반적으로 사용되는 온도 제어 시설입니다. 열교환기는 쿨러와 히터의 두 가지 범주로 나뉩니다.

1. 쿨러

쿨러는 냉각 방식에 따라 수냉식, 공냉식, 암모니아 냉각식 및 기타 형태로 분류할 수 있습니다. 이 중 수냉식과 공냉식이 가장 일반적인 냉각 방식입니다.

그림 11a는 일반적으로 사용되는 사문석 튜브 워터 쿨러를 보여주는데, 사문석 튜브가 오일 탱크 내부에 설치되고 냉각수가 튜브를 통해 흐르면서 오일에서 발생하는 열을 제거하는 방식입니다. 이 유형의 냉각기는 구조가 간단하고 비용이 저렴하지만 열 교환 효율이 낮고 물 소비량이 높습니다.

a) 사문석 튜브 유형
b) 쉘 및 튜브 유형
c) 그래픽 기호
1-Shell
2-배플
3-냉각 구리 튜브
4-쉘의 오른쪽 수납공간

그림 11b는 쉘 1, 냉각 구리 튜브 3, 배플 2로 구성된 대형 장비에 일반적으로 사용되는 쉘 및 튜브 쿨러를 보여줍니다. 유압 오일은 쉘 1의 왼쪽 오일 포트에서 들어와 여러 개의 냉각 구리 튜브 3과 냉각용 배플을 통과하여 쉘의 오른쪽 포트에서 흘러 나옵니다.

냉각수는 쉘의 오른쪽 구획 4의 상단 입구를 통해 들어온 다음 상단 냉각 구리 튜브 3을 통해 쉘의 왼쪽 엔드 캡으로 흐른 다음 하단 냉각 구리 튜브 3을 통해 쉘의 오른쪽 구획 4의 하단 배출구에서 빠져 나옵니다. 여러 개의 냉각 구리 튜브와 배플의 효과로 인해 이러한 유형의 쿨러는 열교환 효율이 높지만 크기가 크고 비용이 많이 듭니다.

그림 11c는 쿨러의 그래픽 기호를 보여줍니다. 공랭식 라디에이터는 모바일 차량의 유압 장비에 더 일반적으로 사용됩니다. 공랭식 쿨러는 튜브형 또는 핀형(단층 튜브 벽)이 있으며, 수랭식에 비해 크기는 작지만 냉각 효율은 낮습니다.

쿨러는 일반적으로 유압 시스템의 리턴 오일 라인 또는 릴리프 밸브의 오버플로 라인에 설치됩니다. 그림 12와 같이 펌프에서 출력된 유압 오일은 직접 시스템으로 들어가고, 가열된 리턴 오일과 릴리프 밸브에서 넘친 오일은 오일 탱크로 돌아가기 전에 쿨러 1에 의해 함께 냉각됩니다. 체크 밸브(2)는 쿨러를 보호하는 데 사용되며, 차단 밸브(3)는 쿨러가 필요하지 않을 때 열려 유체 흐름을 위한 통로를 제공합니다.

1-쿨러
2-체크 밸브
3-차단 밸브

2. 히터

유압 시스템에 사용되는 히터는 일반적으로 전기 가열 방식을 채택합니다. 전기 히터는 구조가 간단하고 제어가 편리하며 원하는 온도를 설정할 수 있고 온도 제어 오류가 적습니다.

그러나 전기 히터의 히팅 튜브는 유압 오일과 직접 접촉하여 탱크의 오일 온도가 고르지 않고 때때로 오일 균열을 가속화 할 수 있습니다. 따라서 여러 개의 히터를 설치할 수 있으며 히터 제어를 너무 높게 설정해서는 안됩니다. 그림 13a에서와 같이 히터 2는 오일 탱크의 탱크 벽에 설치되고 플랜지로 연결됩니다. 그림 13b는 히터의 그래픽 기호를 보여줍니다.

1-오일 탱크
2-히터

V. 커넥터

오일 파이프와 파이프 피팅을 커넥터라고 하며, 분산된 유압 구성 요소를 연결하여 완전한 유압 시스템을 형성하는 기능을 합니다. 커넥터의 성능과 구조는 유압 시스템의 작동 상태에 직접적인 영향을 미칩니다. 여기에서는 유압 장치를 설계하고 커넥터를 선택할 때 참고할 수 있도록 일반적으로 사용되는 유압 커넥터의 구조를 소개합니다.

1. 송유관

(1) 송유관의 종류

유압 시스템에는 강관, 구리관, 나일론관, 플라스틱관, 고무호스 등 다양한 종류의 오일 파이프가 사용됩니다. 선택할 때는 유압 시스템의 고압 및 저압, 유압 부품의 설치 위치, 유압 장비의 작업 환경과 같은 요소를 고려해야 합니다.

1) 강관

이음매 없는 강관과 용접 강관으로 나뉩니다. 전자는 일반적으로 고압 시스템에 사용되며 후자는 중압 및 저압 시스템에 사용됩니다. 강관의 특징은 내압력이 강하고 가격이 저렴하며 강도가 높고 강성이 좋지만 조립 및 구부리기가 어렵다는 점입니다. 현재 강관은 다양한 유압 장비에 가장 널리 사용되고 있습니다.

2) 구리 파이프

구리 파이프는 황동 파이프와 순수 구리 파이프로 나뉘며, 순수 구리 파이프가 더 일반적으로 사용됩니다. 구리 파이프는 조립과 구부리기가 쉽다는 장점이 있지만 강도가 낮고 내진동성이 약하며 재료 가격이 비싸고 유압유가 쉽게 산화되는 단점도 있습니다. 일반적으로 유압 장치 내 조립하기 어려운 장소나 0.5~10MPa의 중저압 시스템에서 사용됩니다.

3) 나일론 파이프

유백색 반투명 파이프 소재의 새로운 유형으로, 2.5MPa 및 8MPa의 압력 지지력을 가지고 있습니다. 나일론 파이프는 저렴한 가격, 편리한 구부림 등의 특징이 있지만 수명이 짧습니다. 저압 시스템에서 구리 파이프를 대체하기 위해 자주 사용됩니다.

4) 플라스틱 파이프

플라스틱 파이프는 가격이 저렴하고 설치가 쉽지만 압력을 견디는 능력이 떨어지고 노후화되기 쉽습니다. 현재는 누출 파이프와 회수 오일 라인에만 사용됩니다.

5) 고무 호스

이러한 오일 파이프는 고압 및 저압 유형으로 제공됩니다. 고압 호스는 강철 와이어로 꼰 내유성 고무로 만들어지며, 강철 와이어 층이 많을수록 오일 파이프의 내압성이 높아집니다. 저압 호스는 캔버스 또는 면사로 꼰 층이 있습니다. 고무 호스는 상대적인 움직임이 있는 유압 부품을 연결하는 데 사용됩니다.

(2) 송유관 계산

송유관 계산에는 주로 송유관의 내경과 벽 두께를 결정하는 작업이 포함됩니다.

송유관 내경의 계산 공식은 다음과 같습니다.

어디

• Q는 송유관을 통과하는 유량입니다;
• v는 파이프라인의 권장 유속으로, 흡입 파이프의 경우 0.5~1.5m/s입니다;
• 압력 파이프의 경우 2.5~5m/s, 리턴 파이프의 경우 1.5~2.5m/s입니다.

파이프 벽 두께의 계산 공식은 다음과 같습니다.

어디

• p는 파이프의 내부 압력입니다;
• [σ]는 파이프 재료의 허용 응력, [σ]=Rm/n, 여기서 R _m 는 파이프 재료의 인장 강도, n은 안전 계수입니다.

강관의 경우

• p<7MPa인 경우 n=8을 취합니다;
• p≤17.5MPa인 경우 n=6을 취합니다;
• p>17.5MPa인 경우 n=4를 취합니다.

2. 파이프 피팅

파이프 피팅은 파이프를 유압 부품 또는 밸브 플레이트와 연결하는 탈착식 커넥터입니다. 파이프 피팅은 쉬운 조립 및 분해, 우수한 밀봉, 견고한 연결, 작은 전체 치수, 낮은 압력 강하, 우수한 제조 가능성 등의 요구 사항을 충족해야 합니다.

일반적으로 사용되는 파이프 피팅에는 여러 종류가 있습니다. 통로에 따라 직선형, 앵글형, 티형, 크로스형, 밸브 본체 또는 밸브 플레이트와의 연결 방식에 따라 나사형과 플랜지형, 배관과 피팅의 연결 방식에 따라 플레어형, 용접형, 페룰형, 크림프형, 퀵커넥트형 등이 있습니다. 아래에서는 후자의 분류만 소개합니다.

(1) 플레어 파이프 피팅

그림 14a는 슬리브의 클램핑 작용을 사용하여 밀봉하는 플레어 파이프 피팅을 보여줍니다. 이 유형의 파이프 피팅은 구조가 간단하며 구리 파이프, 얇은 벽의 강관, 나일론 파이프 및 플라스틱 파이프를 연결하는 데 적합합니다.

a) 플레어 파이프 피팅
b) 용접된 파이프 피팅
c) 페룰 파이프 피팅
d) 크림프 파이프 피팅
e) 탈착식 파이프 피팅
f) 빠른 연결 피팅
g) 텔레스코픽 파이프 피팅
1-파이프
2-페룰
3 피팅 이너 코어
4핏 아우터 슬리브
5 피팅 코어
6-소켓
7, 11-파이프 플러그
8-스틸 볼
9-클램프
10-노즐
12-외부 튜브
13-내부 튜브

(2) 용접된 파이프 피팅

그림 14b는 오일 파이프가 피팅의 내부 코어 3에 용접된 용접된 파이프 피팅을 보여줍니다. 내부 코어의 구형 표면은 피팅 본체의 원뿔형 구멍에 단단히 연결되어 우수한 밀봉, 간단한 구조 및 높은 압력 저항을 제공합니다. 단점은 용접이 상대적으로 번거롭다는 것입니다. 고압의 두꺼운 벽을 가진 강관을 연결하는 데 적합합니다.

(3) 페룰형 파이프 피팅

그림 14c는 고탄성 페룰(2)을 사용하여 오일 파이프(1)를 고정하여 밀봉하는 페룰형 파이프 피팅을 보여줍니다. 구조가 간단하고 설치가 쉬운 것이 특징이지만 송유관 외벽의 높은 치수 정확도가 필요합니다. 페룰형 파이프 피팅은 고압 냉간 압연 이음매 없는 강관을 연결하는 데 적합합니다.

(4) 크림프 파이프 피팅

그림 14d는 외부 슬리브 4와 내부 코어 5로 구성된 크림프 파이프 피팅을 보여줍니다. 이 피팅은 유연한 호스 연결에 적합합니다.

(5) 탈착식 파이프 피팅

그림 14e는 탈착식 파이프 피팅을 보여줍니다. 이 피팅의 외부 슬리브 4와 내부 코어 5는 육각형으로 되어 있어 플렉시블 호스를 자주 분해할 때 편리합니다. 고압 소구경 플렉시블 호스를 연결하는 데 적합합니다.

(6) 빠른 연결 커플링

그림 14f는 오일 파이프를 빠르게 조립하고 분해할 수 있는 퀵 커넥트 커플링을 보여줍니다.

원리는 다음과 같습니다: 칼라(9)가 왼쪽으로 움직이면 강철 볼(8)이 인서트(10)의 홈에서 바깥쪽으로 후퇴하여 인서트가 풀리고 소켓(6)에서 빠르게 빼낼 수 있습니다. 이때 파이프 플러그 7과 11이 각각의 스프링 힘으로 두 개의 파이프 구멍을 닫아 파이프에서 오일이 누출되는 것을 방지합니다. 이 유형의 파이프 피팅은 자주 분해해야 하는 유연한 호스 연결에 적합합니다.

(7) 텔레스코픽 파이프 피팅

그림 14g는 내부 튜브(13)와 외부 튜브(12)로 구성된 텔레스코픽 파이프 피팅을 보여줍니다. 내부 튜브는 외부 튜브 내부에서 자유롭게 미끄러질 수 있으며 O-링으로 밀봉되어 있습니다. 내부 튜브의 외경은 정밀하게 가공되어야 합니다. 이 유형의 파이프 피팅은 연결 부품 사이에 상대적인 움직임이 있는 파이프를 연결하는 데 적합합니다.

VI. 씰링 장치

씰링은 유압 시스템의 누출 문제를 해결하는 효과적인 수단 중 하나입니다. 유압 시스템의 씰링이 불량하면 외부 누출이 발생하여 환경을 오염시킬 수 있으며, 공기가 유압 시스템에 유입되어 유압 펌프의 성능과 유압 액추에이터의 원활한 작동에 영향을 미칠 수 있습니다. 내부 누출이 심하면 체적 효율이 지나치게 낮아지고 오일 온도가 상승하여 시스템이 오작동을 일으킬 수 있습니다.

1. 씰링 장치에 대한 요구 사항

• 작동 압력과 특정 온도 범위 내에서 우수한 밀봉 성능을 가져야 하며 압력이 증가함에 따라 자동으로 밀봉 성능을 향상시켜야 합니다.
• 씰링 장치와 움직이는 부품 사이의 마찰력은 작아야 하고 마찰 계수는 안정적이어야 합니다.
• 내식성이 강하고 노화되기 쉽지 않으며 수명이 길고 내마모성이 우수하며 마모 후 어느 정도 자체 보정할 수 있습니다.
• 구조가 간단하고 사용 및 유지 관리가 쉬우며 비용이 저렴합니다.

2. 밀봉 장치의 종류 및 특성

씰은 작동 원리에 따라 비접촉 씰과 접촉 씰로 나눌 수 있습니다. 전자는 주로 클리어런스 씰을 의미하며, 후자는 씰링 요소 씰을 의미합니다.

(1) 클리어런스 씰

클리어런스 씰은 상대적으로 움직이는 부품의 결합 표면 사이의 작은 틈을 통해 씰링을 구현합니다. 클리어런스 씰은 일반적으로 플런저, 피스톤 또는 밸브의 원통형 결합 쌍에 사용됩니다.

클리어런스 씰을 사용하는 유압 밸브는 밸브 스풀의 외부 표면에 동일한 간격의 압력 밸런싱 홈이 여러 개 있습니다. 주요 기능은 반경 방향 압력을 고르게 분배하고 유압 잠금력을 줄이며 보어에서 밸브 스풀의 중심을 개선하여 간극을 최소화하여 누출을 줄이는 것입니다.

또한 압력 밸런싱 그루브에 의해 형성된 저항도 누출을 줄이는 데 중요한 역할을 합니다. 압력 밸런싱 그루브는 일반적으로 폭 0.3~0.5mm, 깊이 0.5~1.0mm입니다. 원통형 표면 사이의 피팅 간격은 직경 크기와 관련이 있습니다. 밸브 스풀과 밸브 보어의 경우 일반적으로 0.005-0.017mm입니다.

이 유형의 씰의 장점은 마찰이 적다는 것이지만, 단점은 마모를 자동으로 보정하지 못한다는 것입니다. 주로 유압 펌프의 플런저와 실린더 사이, 슬라이드 밸브의 밸브 스풀과 밸브 보어 사이와 같이 직경이 작은 원통형 표면 사이에 사용됩니다.

(2) O링 씰

O링 씰은 일반적으로 단면이 원형인 내유성 고무로 만들어집니다. 내면과 외면, 끝면 모두 씰링 작용을 하는 등 씰링 성능이 뛰어납니다. 구조가 콤팩트하고 움직이는 부품에 대한 마찰이 적으며 제조 및 조립이 쉽고 비용이 저렴하며 고압 및 저압 모두에 사용할 수 있습니다. 이러한 특성으로 인해 유압 시스템에서 널리 사용되고 있습니다.

오링 씰의 구조와 작동 조건은 그림 15에 나와 있습니다. 그림 15a는 오링 씰의 외부 단면을, 그림 15b는 씰링 홈에 설치했을 때의 상황을 보여줍니다. 여기서 δ ₁ 및 δ ₂ 는 일반적으로 압축률 W로 표시되는 오링 설치 후의 사전 압축량입니다.

W=[(d₀-h)/d₀]×100%

고정 씰, 왕복 운동 씰 및 회전 운동 씰의 경우, 만족스러운 씰링 효과를 얻으려면 압축률이 각각 15%-20%, 10%-20% 및 5%-10%에 도달해야 합니다.

a) 외부 단면
b) 씰링 홈에 설치하는 경우의 상황
c)~e) 설치 방법

유압 오일 작동 압력이 10MPa를 초과하면 왕복 운동 중에 오링 씰이 틈새에 눌려 쉽게 손상될 수 있습니다(그림 15c). 이를 방지하려면 1.2~1.5mm 두께의 PTFE 백업 링을 측면에 설치해야 합니다. 단방향 힘의 경우 힘의 반대편에 하나의 백업 링을 설치하고, 양방향 힘의 경우 양쪽에 백업 링을 설치합니다(그림 15d, e).

오링 씰의 설치 홈은 직사각형 외에도 V자형, 도브테일형, 반원형, 삼각형 등 다양한 형태가 있습니다. 실제 적용 시에는 관련 매뉴얼 및 국가 표준을 참조해야 합니다.

(3) 립 씰

립 씰은 단면 모양에 따라 Y자형, V자형, U자형, L자형 등으로 분류할 수 있습니다. 작동 원리는 그림 16에 나와 있습니다. 유압이 씰의 두 립 가장자리를 두 부품의 표면에 밀착시켜 간격을 형성합니다.

이 밀봉 작용의 특징은 작동 압력의 변화에 따라 밀봉 성능을 자동으로 조정할 수 있다는 것입니다. 압력이 높을수록 립 가장자리를 더 단단히 눌러 밀봉 성능이 향상되고, 압력이 낮아지면 립 가장자리의 조임도 감소하여 마찰 저항과 전력 소비가 감소합니다. 또한 립 가장자리의 마모를 자동으로 보정할 수 있습니다.

현재 유압 실린더에는 주로 피스톤과 피스톤 로드 씰링에 사용되는 소형 Y형 씰이 널리 사용되고 있습니다. 그림 17a는 샤프트 씰을, 그림 17b는 보어 씰을 보여줍니다. 이러한 소형 Y형 씰의 특징은 단면 폭과 높이의 비율이 커서 바닥 지지 폭이 증가하여 마찰력으로 인해 씰이 뒤집히거나 뒤틀리는 것을 방지할 수 있다는 것입니다.

a) 샤프트의 경우
b) 보어의 경우

V형 씰은 고압 및 초고압 상황(25MPa 이상의 압력)에서 샤프트 씰링에 자주 사용됩니다. V형 씰은 여러 겹의 코팅된 천을 눌러서 만들며, 그 모양은 그림 18에 나와 있습니다.

V자형 씰은 일반적으로 압력 링, 씰링 링, 지지 링이 함께 쌓여 있어 우수한 씰링 성능을 보장할 수 있습니다. 압력이 더 높으면 중간 씰링 링의 수를 늘릴 수 있습니다. 이러한 씰은 설치 시 사전 조임이 필요하므로 마찰 저항이 높아집니다.

립 씰을 설치할 때 립 입구가 유압 오일을 향하도록 하여 두 개의 립이 열리고 부품 표면에 닿을 수 있도록 해야 합니다.

(4) 조합 씰링 장치

기술이 발전하고 장치 성능이 향상됨에 따라 유압 시스템의 씰링에 대한 요구 사항이 점점 더 높아지고 있습니다. 일반적인 씰링 링만으로는 더 이상 이러한 요구 사항을 적절히 충족할 수 없습니다. 따라서 실링 링을 포함한 두 개 이상의 부품으로 구성된 복합 실링 장치가 연구 개발되고 있습니다.

그림 19a에는 O링과 직사각형 단면의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 플라스틱 슬라이딩 링으로 구성된 조합 씰링 장치가 나와 있습니다.

슬라이딩 링(2)은 씰링 표면에 단단히 밀착되며, 오링(1)은 슬라이딩 링에 탄성 프리로드를 제공합니다. 중간 압력이 0일 때 밀봉을 형성합니다. 씰링 갭은 오링이 아닌 슬라이딩 링에 의존하기 때문에 마찰 저항이 작고 안정적이며 최대 40MPa의 고압에도 사용할 수 있습니다.

왕복 운동 씰링의 경우 속도는 15m/s, 왕복 스윙 및 나선형 운동 씰링의 경우 속도는 5m/s에 달할 수 있습니다. 직사각형 슬라이딩 링 조합 씰의 단점은 기울기에 대한 저항력이 약간 떨어지고 고압과 저압 조건에서 교대로 작업할 때 누출이 발생하기 쉽다는 것입니다.

그림 19b는 서포트 링(4)과 오링(1)으로 구성된 샤프트용 조합 씰링 장치를 보여줍니다. 서포트 링과 씰링 부분(3) 사이에 라인 씰링이 있기 때문에 작동 원리는 립 씰과 유사합니다. 서포트 링은 내마모성, 저마찰성, 형상 유지성이 뛰어난 특수 처리된 합성 소재로 만들어졌습니다. 작동 압력은 80MPa에 달할 수 있습니다.

1-O 링
2-슬라이딩 링
3-밀폐된 부분
4-서포트 링

복합 씰링 장치는 고무 씰링과 슬라이딩 링(지지 링)의 장점을 모두 활용합니다. 낮은 마찰과 우수한 안정성으로 안정적으로 작동할 뿐만 아니라 일반 고무 씰에 비해 수명이 100배 가까이 늘어나 엔지니어링 분야에서 폭넓게 활용되고 있습니다.

(5) 회전축용 씰링 장치

회전축용 씰링 장치에는 여러 가지 형태가 있습니다. 그림 20은 회전축용 내유성 고무로 만든 씰링 링을 보여줍니다. 내부를 지지하는 직각 원형 철 골격이 있고 나선형 스프링이 샤프트 주위의 내부 가장자리를 조여 밀봉을 달성합니다.

이 유형의 씰링 링은 주로 유압 펌프, 유압 모터 및 회전식 유압 실린더의 연장 샤프트를 씰링하여 케이스 외부로 오일이 누출되는 것을 방지하는 데 사용됩니다. 작동 압력은 일반적으로 0.1MPa를 초과하지 않으며 최대 허용 선형 속도는 4-8m/s이며 윤활된 조건에서 작동해야 합니다.

3. 새로운 유형의 씰링 요소

재료 산업의 발전과 씰링 이론의 개선 및 발전에 따라 최근 몇 년 동안 국내외에서 많은 새로운 유형의 씰링 요소가 연구 및 개발되었습니다. 이러한 씰링 요소는 물리적, 화학적 및 씰링 성능 측면에서 크게 향상되었을뿐만 아니라 구조에도 상당한 변화를 겪었습니다. 기능도 단일형에서 복합형으로 진화했습니다. 다음은 8가지 유형의 새로운 씰링 요소를 소개합니다.

(1) 별 모양 씰링 요소

그림 21은 유압 및 공압 액추에이터의 양방향 씰링에 적합한 별 모양 씰링 요소(X 모양 씰링 요소라고도 함)를 보여줍니다. 별 모양 씰링 요소는 사전 압축력과 유체 압력을 모두 통해 씰링을 달성합니다.

별 모양의 씰링 요소는 40MPa 이하의 압력, -60~200°C 범위의 온도, 0.5m/s 이하의 작동 속도에서 선형 및 회전 운동 씰링과 정적 씰링 애플리케이션에 적합합니다.

(2) Zurcon-Rimlip 씰링 요소

Zurcon-Rimlip 씰링 요소는 단방향 씰링 유형으로 양방향 씰링을 달성하기 위해 쌍으로 사용해야 합니다. 그림 22와 같이 Zurcon-Rimlip 씰링 요소는 선형 왕복 운동, 25MPa 미만의 압력, -30~100°C 범위의 온도, 5m/s 이하의 작동 속도를 가진 샤프트와 구멍 사이의 동적 씰링에 적합합니다(그림 22 참조).

(3) 터콘-바리씰 씰링 요소

Turcon-Variseal 씰링 요소는 자체 스프링, 예압력 및 유압의 결합 작용을 통해 씰링을 달성합니다. 그림 23과 같이 U자형 Turcon 링과 손가락 모양의 스테인리스 스틸 포스 스프링으로 구성됩니다. 이 씰링 요소의 특징은 마찰이 적고 내마모성이 우수하다는 것입니다.

Zurcon-Rimlip 씰링 요소는 선형 왕복 운동, 45MPa 이하의 압력, -70~260°C 범위의 온도, 15m/s 이하의 작동 속도로 샤프트와 구멍 사이의 동적 씰링에 적합합니다.

(4) 터콘 글리드 링 씰링 요소

그림 24와 같이 Turcon-Glyd Ring 씰링 요소는 O-링의 탄성을 사용하여 씰링 요소에 압력을 가하여 씰링합니다. 이 씰링 요소의 특징은 낮은 마찰, 낮은 시동 저항, 우수한 내마모성 및 압출 현상이 없다는 점입니다.

1-실린더
2-터콘-글리드 링 씰
3-O 링
4-피스톤

터콘 글리드 링 씰은 80MPa 이하의 압력, -54~200°C의 온도, 15m/s 이하의 작동 속도에서 선형 왕복 운동으로 피스톤과 실린더 사이를 씰링하는 데 적합합니다.

(5) 글리드 링 및 스텝 씰

글리드 링과 스텝 씰은 그림 25와 같이 오링의 탄성과 사전 압축력을 사용하여 실린더 내부 표면과 피스톤 로드 외부 표면에 압착하여 씰링합니다. 이 두 가지 유형의 씰은 50MPa 미만의 압력, -30~120°C의 온도, 1m/s 미만의 작동 속도를 가진 유압 실린더의 동적 씰링에 적합합니다.

a) 피스톤의 경우
b) 피스톤 로드용
1-글리드 링
2-O 링
3단계 봉인

(6) 유언장 금속 봉인 링

유언장 금속 씰 링은 주로 강철, 구리, 니켈 합금, 모넬 합금 등 다양한 재료로 만들어진 고체 또는 중공 가압 금속 링입니다. 외부 표면은 종종 카드뮴, 은, 금 또는 PTFE로 도금됩니다.

그림 26은 단면 정적 씰링에 사용되는 중공 링 Wills 금속 씰링으로, 1000MPa 이하의 압력 및 800°C 이하의 온도에서 정적 씰링에 적합합니다.

(7) 복합 씰링

복합 개스킷이라고도 하는 복합 씰링은 그림 27과 같이 금속 링 1과 고무 링 2를 일체형으로 가황 처리하여 만들어집니다. 편리한 사용과 안정적인 씰링이 특징입니다. 100MPa 이하의 압력과 -30~200°C의 온도에서 두 개의 평평한 표면 사이의 정적 씰링에 적합합니다.

1-메탈 링
2-러버 링

(8) 콤비네이션 보어 씰(도이치 씰)

조합 보어 씰은 탄성 씰 링 3(니트릴 고무), 백업 링 2(폴리에스테르 엘라스토머) 2개, 가이드 링 1(폴리옥시메틸렌) 2개로 구성되며 그림 28과 같이 5피스 피스톤 씰 세트를 형성합니다.

유압 실린더의 양방향 피스톤 씰로 사용되며 양방향으로 씰링하고 피스톤의 반경 방향 힘을 안내하고 견딜 수 있습니다. 설치 크기가 작고 저압에서도 씰링 효과가 우수합니다. 40MPa 미만의 압력, -30~100°C의 온도, 0.5m/s 미만의 작동 속도를 가진 유압 실린더의 동적 씰링에 적합합니다.

1-가이드 링
2-백업 링
3-탄성 씰링