실(seal)

1 실(Seal)의 정의
 1) 누설의 종류
  ① 내부누설(Internal leakage)
    - 유압부품의 마모로 인해 내부틈새가 커지면 발생하는 누설을 뜻한다.
    - 내부누설이 발생해도 유체가 유실되지 않는다. 대부분의 유압요소들에는 윤활목적  또는 가공공차에 의해 그 내부에 틈새가 존재하여 어느정도 누설이 발생한다.
    - 전체 시스템의 누설량이 과도하거나 바이패스(bypass)량이 과도하면 시스템에 필요로하는 압력이 생성되지 않고 액츄에이터에 정상 성능이 나오지 않는다.
  ② 외부누설(External leakage)
    - 시스템 외부로 유압유체가 누출되는것을 말한다.
    - 유압펌프, 액츄에이터의 실등에 손상이 생기면 외부누설이 발생한다.
    - 외부누설은 주변환경을 오염시키며 화재등의 안전사고가 발생할 수 있다.

 

  2) 실의 목적
   - 실(Seal)은 유압시스템에 과도한 내부 및 외부누설을 방지하고 외부의 이물질이 시스템 내부로 침입하는 것을 방지할 목적으로 사용된다.
   - 실은 작은 부품이고 가격도 전체시스템 구성에 극히 일부만 차지하지만 적절하지 못한 실을 채용할 경우 정상적인 성능이 나오지 않고 심할 경우 시스템의 손상을 가할 수 있는 중요한 요소이다.

 

2 실의 종류와 특징
 1) 실의 사용
  ① 상대운동부분
   - 왕복 : 실린더  각종 밸브류
   - 회전 : 유압펌프, 유압모터, 로터리 조인트
   - 요동 : 요동액츄에이터
  ② 고정부분
   - 정지 : 플랜지, 유니온과 같은 배관연결부위, 플랜지형 커버

 

 2) 실의 종류 및 특징
   ① 동적실 : 서로 상대운동을 하는 부품사이에 밀봉작용을 함.
    - 립형 : 유압요소내부의 유체압력이 입술모양의 실을 압박함에 따라서 실의 작용이 일어난다.
    - 스퀴즈형 : 실이 설치된 홈(groove) 속에서 가압된 유체가 실을 압착하여 틈새를 막아서 실의 작용이 일어난다.
      * 가장 일반적으로 사용되고 있으며 그중에서도 O-ring의 경우 대표적으로 사용된다. 
   ② 정적실 : 상대운동 없는 마주보는 부품사이의 밀봉작용
     - 비금속 : 오링(원리는 스퀴즈형과 동일), 고무관
     - 금속 : 동판, 금속링

 

 3) 실의 재료
  ① 니트릴고무(Nitrile rbber ; NBR)
     - 내유성(석유계 유압유에 대한 내구성)
     - 내마모성 및 내열성이 대체로 양호
     - 사용온도 저온용(-50~60℃), 일반용(-10~80℃), 고온용(0~100℃)
     - 일반적으로 많이 사용됨
  ②-1 폴리에스테르 우레탄고무(Urethane rubber ; AU)
  ②-2 폴리에테르 우레탄고무(Urethane rubber ; EU)
     - 부드러운재질부터 딱딱한재질까지 제조 가능
     - 내마모성, 찢어짐강도 우수
  ③ 불소고무(Fluoro rubber ; FKM)
     - 합성고무중 내열성, 내유성, 내약품성이 가장우수함
     - 석유계 합성유압유체 적합성이 우수
     - 가격이 비싸고 저온특성이 좋지 않음
     - 온도범위 -10~150℃
  ④ 아크릴고무(Acrylic rubber ; ACM)
     - 내열성 내유성이 NBR과 FKM 중간수준
  ⑤ 테프론(에틸렌수지 ; PITE)
     - 불활성이 매우 강하여 내열성, 내약품성 우수
     - 저마찰 특성이 요구되는 재료로 널리 사용

 

 4) 실의 재료 특성
   - 실재료 선정시, 경도, 마찰계수, 체적변화, 압축변형, 인장강도, 연신율, 찢어짐강도, 압착, 늘어남, 열팽창계수등의 특성을 고려함.
   - 실의 가장 중요한 특성은 경도로 경도는 IRHD 값으로 측정되는데 재표의 표면에 놓인 금속구에 규정된 힘을 가하고 재료 표면의 함몰깊이를 측정한다.
   - IRHD 70이 가장 일반적인 경도이다.
     * IRHD 50~60인 재료는 정적실에 사용
     * IRHD 80~90인 재료는 동적실에 사용. 부드러운 재질을 사용할 경우 파돈될 가능성이 높다.

3 실의 적용
 1) 오링
   ① 오링의 개요
     - 스퀴즈 실의 일종
     - 가장 널리 사용되는 실
     - 동적 및 정적실로 사용됨
       * 동적실로 사용될때 밀봉특성은 립형에 비해 떨어지나 양면 밀봉이 가능.
   ② 오링의 종류
     - 오링의 치수는 안지름 단면지름 제작공차로 규정되며 ISO3601-1에 규정.
     - 일반적으로 NBR계열을 사용하나 유압유체의 특성에 따라 재료가 달라짐.
 2) 립형실
   ① 실린더에 사용되는 실의 종류
     - 피스톤실 : U형, L형
     - 로드실 : U형, 조합형
     - 피스톤 로드 겸용 : U형, V형
     - 와이퍼실
   ② 회전축용 실
     - 유압펌프 : 로터리 립 실
   ③ 압력용 실
     - 압력용 : 로터리 립 실