회전 응용 분야용 PTFE 립 씰 소개

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동적 표면에 효과적인 씰을 찾는 것은 수십 년, 심지어 수세기 동안 주요 과제였으며 자동차, 항공기 및 정교한 기계의 출현과 개발 이후 점점 더 어려워지고 있습니다.
오늘날 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 립 씰(회전 샤프트 씰이라고도 함)과 같은 열가소성 수지의 사용이 점점 더 늘어나고 있습니다.
이 기사에서는 고성능 PTFE 로터리 립 씰의 수명과 시간에 따른 진화에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
모든 "슈퍼히어로"에는 기원 이야기가 있습니다.PTFE 립 씰에도 동일하게 적용됩니다.초기 개척자들은 바퀴 축의 최초 밀봉 또는 밀봉 요소로 로프, 생가죽 또는 두꺼운 벨트를 사용했습니다.그러나 이러한 씰은 누출이 발생하기 쉬우며 정기적인 유지 관리가 필요합니다.오늘날의 엘라스토머 씰 회사 중 다수는 한때 제혁소였습니다.
1920년대 후반에 최초의 방사형 립 씰은 패스너가 달린 가죽과 금속 상자로 만들어졌습니다.1940년대 후반부터 가죽은 합성고무로 대체되기 시작했다.40년이 지난 후, 많은 제조업체에서는 씰링 표면을 씰 어셈블리에 통합하고 수직 및 수평 접점이 있는 여러 립을 사용하는 등 전체 씰링 시스템을 다시 생각하기 시작했습니다.
플루오로카본은 그러한 제조업체 중 하나입니다.1982년에 Fluorocarbon은 당시 미시간에 본사를 둔 소규모 가족 소유 립 씰 제조 기업인 SealComp를 인수했습니다.인수 후 Fluorocarbon Company는 원자력 및 석유화학 산업을 위한 금속 씰을 생산하기 위해 SealComp를 사우스 캐롤라이나에 있는 공장으로 이전했습니다.
이 새로운 립 씰 사업은 고압 유압 펌프 및 엔진, 군용 교류 발전기 및 디젤 트럭 크랭크샤프트 씰 및 온도 조절 장치를 포함한 기타 상용 제품을 전문으로 합니다.
1990년대 중반, The Fluorocarbon Company는 이름을 Furon으로 변경하고 2001년 BD SEALS Solutions™에 인수되었습니다. 이로 인해 Furon은 1955년에 설립된 BD SEALS Solutions™의 이미 강력한 스프링 씰 사업에 추가되었습니다.
1995년에는 BD SEALS Solutions™ 립 씰의 외경에 탄성 테이프가 추가되었습니다.이는 금속 간 압착을 제거하고 씰과 고객의 신체 씰 사이를 단단히 밀봉하기 위해 수행됩니다.나중에 씰 제거 및 씰 감지 및 잘못된 설치 방지를 위한 능동 정지 기능이 추가되었습니다.
탄성 고무 립 씰과 BD SEALS PTFE 립 씰 사이에는 유사점이 많지만 차이점도 많습니다.
구조적으로 두 씰은 고정된 본체 씰에 압착된 금속 본체와 회전 샤프트에 마찰되는 내마모성 립 재료를 사용한다는 점에서 매우 유사합니다.또한 사용 중에도 동일한 양의 공간을 사용합니다.
탄성 립 씰은 시장에서 가장 일반적인 샤프트 씰이며 필요한 강성을 제공하기 위해 금속 하우징에 직접 성형됩니다.대부분의 탄성 고무 립 씰은 견고한 씰을 보장하기 위해 로딩 메커니즘으로 확장 스프링을 사용합니다.일반적으로 스프링은 씰과 샤프트 사이의 접촉점 바로 위에 위치하여 유막을 파괴하는 데 필요한 힘을 제공합니다.
대부분의 경우 PTFE 립 씰은 확장 스프링을 사용하여 밀봉하지 않습니다.대신, 이러한 씰은 씰링 립의 신장과 금속 본체에 의해 생성된 굽힘 반경에 가해지는 모든 하중에 반응합니다.PTFE 립 씰은 탄성 립 씰보다 립과 샤프트 사이에 더 넓은 접촉 패턴을 사용합니다.PTFE 립 씰은 비부하가 낮지만 접촉 면적이 더 넓습니다.그들의 설계는 마모율을 줄이는 것을 목표로 했으며, PV라고도 알려진 단위 부하를 줄이기 위해 변경되었습니다.
PTFE 립 씰의 특수 용도는 회전 샤프트, 특히 고속으로 회전하는 샤프트의 씰링입니다.조건이 까다롭고 능력을 넘어서는 경우 탄성 고무 립 씰의 탁월한 대안이 됩니다.
기본적으로 PTFE 립 씰은 기존의 탄성 립 씰과 기계식 카본 페이스 씰 사이의 간격을 메우도록 설계되었습니다.대부분의 탄성 립 씰보다 더 높은 압력과 속도로 작동할 수 있어 탁월한 대안이 됩니다.
극한의 온도, 부식성 매체, 높은 표면 속도, 높은 압력 또는 윤활 부족 등의 열악한 환경에서도 성능이 저하되지 않습니다.PTFE의 우수한 성능을 보여주는 훌륭한 예는 유지보수 없이 40,000시간 이상 작동할 수 있는 등급의 산업용 공기 압축기입니다.
PTFE 립 씰 생산과 관련하여 몇 가지 오해가 있습니다.탄성 고무 립 씰은 고무를 금속 하우징에 직접 밀어 넣습니다.금속 본체는 필요한 강성을 제공하고 엘라스토머는 씰의 작동 부분을 담당합니다.
대조적으로, PTFE 립 씰은 금속 하우징에 직접 주조할 수 없습니다.PTFE 재료는 액체 상태나 재료가 흐를 수 있는 상태로 변하지 않습니다.따라서 PTFE 립 씰은 씰을 가공한 다음 금속 하우징에 조립한 다음 기계적으로 클램핑하여 만들어집니다.
회전 응용 분야를 위한 정밀 씰 솔루션을 선택할 때 샤프트 속도, 표면 속도, 작동 온도, 씰링 매체 및 시스템 압력을 포함한 중요한 요소를 신중하게 고려해야 합니다.결정을 내릴 때 고려해야 할 다른 작동 조건이 많이 있지만 위에 나열된 조건이 주요 조건입니다.
권리에는 큰 책임이 따릅니다.시간이 지남에 따라 BD SEALS Solutions™의 초점은 더욱 까다로운 PTFE 립 씰이 필요한 응용 분야로 옮겨졌습니다.씰의 주요 장점 중 하나는 산업, 자동차 및 항공우주 분야의 까다로운 환경에서도 성능을 발휘할 수 있다는 것입니다.
탄성 립 씰보다 회전 샤프트에서 더 높은 압력과 속도로 작동할 수 있으며 이점은 여기서 끝나지 않습니다.PTFE 립 씰의 다른 이점은 다음과 같습니다.
BD SEALS Solutions™ 두 가지 일반적인 립 씰은 BD SEALS PTFE 금속 본체 회전 립 씰과 DynaLip 폴리머 씰이며 둘 다 상호 교환 가능합니다.그들 사이의 주요 차이점은 디자인입니다.금속 하우징 씰은 판금을 사용하여 밀봉된 하우징을 형성한 다음 밀봉 립을 설치하여 씰을 기계적으로 고정합니다.
1970년대 초에 발명된 BD SEALS 립 씰은 -53°C ~ 232°C의 열악한 환경, 혹독한 화학적 환경, 건조하고 마모되는 환경에서 성능을 발휘하도록 설계되었습니다.다이나믹 PTFE 로터리 씰은 다음 응용 분야에 사용됩니다.
DynaLip 씰은 BD SEALS 로터리 씰보다 약 10년 정도 앞선 것입니다.BD SEALS Solutions™가 군사용 폭발물 혼합 및 합성 작업을 시작하면서 이러한 제작이 필요해졌습니다.금속 케이스의 립 씰은 혼합 폭발물의 회전축과 접촉할 가능성이 있기 때문에 이러한 목적에 전혀 부적합한 것으로 간주됩니다.이것이 바로 BD SEALS Solutions™ 설계 엔지니어가 주요 장점을 유지하면서 금속이 없는 립 씰을 개발한 이유입니다.
DynaLip 씰을 사용하면 전체 씰이 동일한 폴리머 재료로 만들어지기 때문에 금속 부품이 필요하지 않습니다.대부분의 경우 엘라스토머O-링씰의 외경과 짝을 이루는 하우징 보어 사이에 사용됩니다.O-링은 견고한 고정 밀봉을 제공하고 회전을 방지합니다.이와 대조적으로 BD SEALS 립 씰은 세 가지 이상의 재료로 만들 수 있으며 금속 하우징에 들어 있습니다.
오늘날 원래의 DynaLip 씰은 설치를 위해 특별한 도구가 필요하지 않고 청소를 위해 씰을 제거해야 하는 응용 분야에도 적합하므로 현장 설치에도 이상적인 다양한 버전을 탄생시켰습니다.단순한 디자인으로 인해 이러한 씰은 종종 더 경제적입니다.
BD SEAL PTFE 립 씰, DynaLip 폴리머 씰 및 bd seals Solutions™의 기타 립 씰은 우리의 일상 생활을 어떻게 변화시키나요?
PTFE 립 씰은 건조하거나 마모가 심한 환경에서 우수한 밀봉 특성과 낮은 마찰을 제공합니다.속도가 요구되는 복잡한 응용 분야에 자주 사용됩니다.
공기 압축기 시장은 PTFE 립 씰이 탄성 및 탄소 기계적 씰을 대체하는 방법을 보여주는 좋은 예입니다.BD SEALS Solutions™는 1980년대 중반 대부분의 주요 공기 압축기 회사와 협력하여 누출되기 쉬운 고무 립 씰과 카본 페이스 씰을 교체하기 시작했습니다.
원래 디자인은 전통적인 고압 립 씰을 기반으로 했지만 시간이 지남에 따라 수요가 증가하고 더 높은 성능이 요구됨에 따라 씰은 누출이 없고 서비스 수명이 연장되도록 설계되었습니다.
항상 엄격한 누출 제어를 유지하면서 씰 수명을 두 배 이상 늘리도록 새로운 기술이 개발되었습니다.결과적으로 Omniseal Solutions™ PTFE 립 씰은 40,000시간 이상의 유지 보수가 필요 없는 서비스를 제공하는 업계 표준으로 간주됩니다.
PTFE 립 씰은 우수한 누출 제어 기능을 제공하며 다양한 윤활제를 사용하여 1000~6000rpm에서 장기간(15,000시간) 작동할 수 있어 보증 청구가 줄어듭니다.bd seals Solutions™는 직경이 0.500~6000인치(13~150mm)인 나사 압축 산업용 샤프트 씰을 제공합니다.
믹서는 씰 맞춤화가 널리 퍼져 있는 또 다른 산업 분야입니다.이 업계의 BD SEALS Solutions™ 고객은 상당한 양의 동적 샤프트 런아웃인 최대 0.300인치(7.62mm)의 샤프트 편향 및 런아웃을 처리할 수 있는 씰을 필요로 합니다.이 문제를 해결하고 작동 속도를 향상시키기 위해 BD SEALS Solutions™는 특허받은 플로팅 립 씰 디자인을 제공합니다.
bd 씰 립 씰은 설치가 쉽고, 엄격한 EPA 누출 요구 사항을 충족하며, 펌프 수명 내내 제한된 공간에서 사용할 수 있도록 오일 및 냉각수와 호환됩니다.
또한 Solutions™ 립 씰은 동적 밀봉 조건, 극한 속도, 압력 및 온도 문제 및 기타 여러 응용 분야에 맞게 설계되었습니다.
씰은 다음과 같은 기계에 사용하기 위해 FDA 승인 재료가 필요한 장비에도 사용됩니다.
이러한 모든 응용 분야에서는 온도를 낮추기 위해 매우 낮은 씰 마찰 저항이 필요합니다.FDA 표준을 충족하는 것 외에도 씰은 씰링되는 재료에 걸림을 일으킬 수 있는 구멍이 없어야 하며 산, 알칼리 및 세척제와 호환되어야 합니다.또한 고압 세척을 견뎌야 하며 IP69K 테스트를 통과해야 합니다.
bd seals Solutions™ 립 씰은 가장 큰 시장 중 하나인 보조 동력 장치(APU), 가스 터빈 엔진, 시동기, 교류 발전기 및 발전기, 연료 펌프, 압력 터빈(RAT) 및 플랩 액추에이터에 사용됩니다.
APU는 US Airways Flight 1549("Miracle on the Hudson")에서 안전한 착륙을 위해 항공기에 전력을 공급하기 위해 활성화되었습니다.BD SEALS Solutions™ 립 및 스프링 씰은 이 항공기의 핵심 시스템에 설치되어 있으며, 이는 비행에 중요한 것으로 간주되며 배치 시 100% 작동해야 합니다.
항공우주 제조업체가 이러한 립 씰에 의존하는 데는 여러 가지 이유가 있습니다.특별히 설계된 BD SEALS 립 씰은 유사한 탄성 씰보다 더 견고한 씰과 향상된 성능을 제공합니다.또한 터빈 샤프트 및 외부 기어박스의 기계적 탄소 기계적 씰보다 공간이 덜 필요합니다.
-65°F~350°F(-53°C~177°C)의 온도와 최대 25psi(0~1.7bar)의 압력을 견딜 수 있으며 일반적인 표면 속도는 분당 2000~4000피트(10~10~1.7bar)입니다. 20m/초).이 분야의 일부 bd seal Solutions™ 솔루션은 분당 20,000피트(초당 102미터에 해당)를 초과하는 속도로 작동할 수 있습니다.
또 다른 주요 시장은 항공기 엔진 씰로, 대형 항공기 엔진 제조업체에서는 립 씰을 외부 변속기 씰에 사용합니다.bd seals Solutions™ 립 씰은 기어 터보팬 제트 엔진에도 사용됩니다.이러한 유형의 엔진에는 엔진 팬을 저압 압축기 및 터빈과 분리하는 기어 시스템이 장착되어 있어 각 모듈이 최적의 속도로 작동할 수 있습니다.
따라서 효율성이 향상될 수 있습니다.일반적인 여객기는 마일당 약 0.5갤런의 연료를 소모하며, 보다 효율적인 엔진은 여객기당 연간 평균 170만 달러의 운영 비용을 절약할 것으로 예상됩니다.
상업 산업을 지원하는 것 외에도 PTFE 립 씰은 군대, 특히 국방부에서도 사용됩니다.여기에는 전투기, 항공모함, 헬리콥터에서의 사용이 포함됩니다.
PTFE 립 씰은 군용 항공기에 널리 사용됩니다.예를 들어, 수직 리프트 팬에서 헬리콥터 기어박스 모터 씰과 스프링 장착 씰은 로터 헤드 씰 부품, 플랩 및 슬랫, 항공기를 잡는 데 사용되는 제동 시스템의 주요 장비에도 사용됩니다.갑판에 착륙했습니다.이러한 목적으로 사용되는 장비가 오작동하지 않는지 확인하는 것이 중요합니다.
BD SEALS Solutions™ 립 씰은 엔진이 종종 한계에 도달하는 경주 산업에서 발견되는 크랭크샤프트, 분배기, 연료 펌프 및 캠 씰과 같은 가장 까다로운 응용 분야에 적합합니다.
대부분의 NASCAR 팀과 인디애나폴리스 모터스포츠 엔진은 BD SEALS Solutions™ 립 씰을 사용합니다.2019년 인디애나폴리스의 거의 모든 예선 및 결승 진출자는 최소한 전면 및 후면 크랭크샤프트에 립 씰을 사용했습니다.bd seals Solutions™는 또한 PTFE 분할 씰 실패를 유발하는 일반적인 문제를 제거하기 위해 NASCAR용으로 특별히 제작된 특허 디자인을 갖추고 있습니다.
최근 Daytona Superspeedway에서 열린 경주에서 엔진의 스로틀 크랭크샤프트 오일 씰이 고속 및 고압에서 소손되었을 때 선도적인 NASCAR 엔진 제조업체는 bd seals Solutions™ 립 씰로 눈을 돌렸습니다.결과는 모두의 승리였습니다. Brad Keselowski와 2위 Penske Ford가 bd seals Solutions™ 립 씰을 사용하여 경주에서 우승했습니다.이 성공적인 이벤트를 더욱 강화하기 위해 상위 5명의 피니셔 중 4명이 립 씰의 혜택을 받은 선도적인 제조업체 엔진이 장착된 자동차를 운전했습니다.
BD SEALS Solutions™ 립 씰의 또 다른 레이싱 응용 분야는 오버헤드 연료 분사 장치입니다.이러한 엔진은 모든 구성 요소가 구부러지고, 흔들리고, 뒤틀려 일반적으로 발생해서는 안되는 부품 간의 접촉을 일으키는 극한 조건에 노출됩니다.따라서 경주 속도에서 사용할 때 오버헤드 연료 분사 장치의 평균 수명은 5분 미만입니다.