Mechanical Seal의 개요

1

Mechanical Seal의 정의

회전하는 축과 축이 통과하는 고정된 Housing 사이로 유체가

누설하는 것을 방지하기 위해 수직한 두 개의 초 정밀 평면도를

가진 원반형 섭동면이 연속적인 접촉압력에

의해 밀봉하는 접촉식 단면 SEAL

2

Seal의 기본구성요소

Drive Pins

Compression Ring

Springs

Spring Pins

Set Screws

Collar

Gland Gasket Gland Ring Seal Ring

Shaft Packing

Insert

Insert Mounting

COMPRESSION UNIT

ROTARY STATIONARY

3

Seal의 누설경로

누설경로

1. Gland Gasket

2. Insert Mounting

3. Shaft Packing

4. Seal Face

4

Basic Modes of Lubrication

1. Full Fluid Film Lubrication with Gas

2. Full Fluid Film Lubrication with Liquid

3. Boundary Lubrication with Gas

4. Boundary Lubrication with Liquid

5. Phase Transformation

5

Basic Modes of Lubrication

Wavy Face

6

Basic Modes of Lubrication

Shallow Tapered

Spiral Groove

Land

Shallow

Annular

Groove Sealing Dam

7

Basic Modes of Lubrication

Hydro-pad Face

8

Seal Face Material Properties

Mechanical

High Modulus of Elasticity

- Non-Flexible

- Does Not Bend or Distort

High Tensile Strength

Low Coefficient of Friction

- Slippery

Excellent Wear Characteristics

- Self-Lubricating

9

Seal Face Material Properties

Thermal

Low Coefficient of Expansion

- Expands Little or Not at All

- Does Not Change Size/Shape

High Thermal Conductivity

- Conducts/Dissipates Heat Well

- Not an Insulator

Resistant to Thermal Shock

- Does Not Break Due to Temperature Change

- Thermal Stability

1

0

Seal Face Material Properties

Chemical

Corrosion Resistant

Other

Dimensional Stability

Good Machinability and Ease of Manufacture

Economical and Readily Available

1

1

Mechanical Seal의 종류

Arrangement

Single

Dual

Inside

Outside

Pressurized

Non-Pressurized

Design

Unbalance

Balance

Pusher

Non-Pusher

Single Spring

Multi-Spring

회전형

정지형

1

2

Single Inside

비교적 깨끗한

유체에 적용

압력 균형유지 용이

1

3

Single Outside

부식성이 심하지만 윤활성이 좋은 유체에 적용

설치 및 보수 용이

가격 저렴

압력 제한

1

4

Dual(Pressurized) Back-to-Back

Metal Part가 Pumping

유체와 격리

Barrier Fluid가 In/Out

Seal Face 윤활

적용 유체 유독성 유체, 마모성 유체 및

부식성이 강한 유체

윤활성이 나쁜 유체, 결정화

유체, 대기와 접촉 시 산화하는

유체

압력반전에 견디지 못함

1

5

Dual(Pressurized) Face-to-Face

Inner Seal이 Pumping

유체에 노출

압력반전에 견딤

1

6

Dual(Non-Pressurized)

Inner Seal이 Pumping 유체에 노출

Process 상의 문제나 안전이 요구될 경우

주로 깨끗한 휘발성 유체인 경우

Buffer Fluid가 Outer Seal Face 윤활

1

7

Balance Seal

Seal Face에 걸리는 부하 감소

Seal Face의 Closing Force로 작용하는 Hydraulic Force 감소

Seal Face 마모량 감소

발열 감소

사용압력 한계가 높다

누설량 증가

가격이 비싸다

Balance Ratio

1 < Closing Force Area

Seal Face Area

1

8

Unbalance Seal

Seal Face에 걸리는 부하 증가

진동 및 Cavitation에 상대적으로 안정적

누설량 감소

사용압력 한계가 낮다

가격이 저렴

Balance Ratio

1 ≥ Closing Force Area

Seal Face Area

1

9

Pusher/Non-Pusher

• Single Coil Spring

• Multiple Spring

• Dynamic

• 다양한 Size에 적용 가능

• 고압에서 사용 가능

• Special Design이 용이

• 특수재질 사용 가능

• 가격이 저렴

• Slurry에 약함

Pusher

• Welded Metal Bellows

• Elastomer Bellows

• Static

• 간소한 부품구성

• 기본적으로 Balance Seal

• Fretting이 발생하지 않음

• 고온에서 사용 가능

• Shaft packing hang up 방지

• 설치, 다루기 쉬움

• Slurry에 강함(Self Venting)

Non-pusher

Compression

Shaft Packing

장 점

2

0

Pusher/Non-Pusher

VS

Hang-up이란?

Seal face에서 산화나 coking현상에 의해

shaft에 packing이 정체하여 seal face의 마모와

요동에 따른 보상 기능이 상실되는 현상

Pusher

Face가 마모되면서 dynamic gasket이

face쪽으로 이동

dynamic gasket 앞의 shaft에 정상누수로 solid가 발생. gasket 운동을 정체시킴

Gasket hang-up으로 closing force가 저하되어 누수를 가속화

Non-Pusher

Dynamic gasket이 없으므로 face 마모에 따른 gasket 이동 없음

정상누수로 shaft에 solid가 쌓이지만

hang-up이 발생하지 않음

2

1

Multi/Single Spring

부식에 강하다.

Slurry가 많은 경우 spring

에 엉김이 적다

고속 운전 시 spring이 찌그

러지는 경향

긴 축 방향 공간 필요

Seal size에 따라 각각 다른

spring 필요

Single Coil Spring

부식에 약하다.

Slurry 유체에서 single

spring보다 엉김이 많다

고속 운전 시에도 seal

Face에 균일한 하중 작용

비교적 짧은 축 방향 공간

필요

Seal size에 따라 동일한

spring 사용.

Multi Spring

2

2

회전형/정지형

회전형

정지형

고속

고온

구조가 복잡