고압 시스템에 적합한 유압식 회전 씰 선택 방법

고압 시스템에 적합한 유압 로터리 씰을 선택하는 것은 장비 가동 시간, 안전 및 총 소유 비용에 영향을 미치는 중요한 결정입니다. 이 글에서는 수년간의 씰 설계 및 현장 문제 해결 경험을 바탕으로 유압 시스템에서 로터리 씰에 흔히 발생하는 고장 유형, 재질 및 형상 평가 방법, 사용해야 할 시험 표준 및 설치 점검 사항, 그리고 고압, 고속 및 가혹한 환경 조건에 적합한 공급업체를 선택하는 방법을 설명합니다. 비교 데이터, 권위 있는 참고 자료 및 실질적인 구현 단계를 포함하여 장비에 대해 검증 가능하고 위험 부담이 적은 선택을 할 수 있도록 돕습니다.

고압 시스템에서 회전식 밀봉의 어려움 이해하기

고압이 밀봉 방식을 바꾸는 이유는 무엇일까요?

고압 유압 시스템(일반적으로 많은 산업 분야에서 200bar/2900psi 이상이지만, 일부 응용 분야에서는 500bar를 초과함)은 회전식 씰에 증가된 압출, 열 및 전단 응력을 가합니다. 압력 하에서 부드러운 엘라스토머는 틈새로 압출될 수 있으며, 마찰로 인한 열은 노화 관련 경화 또는 화학적 분해를 가속화하고, 동적 립 떨림 또는 정렬 불량은 마모를 가속화합니다. 저는 항상 작동 압력, 속도(표면 속도), 온도 범위 및 유체 화학적 특성을 정량화하여 씰을 선택하는 것으로 시작합니다. 이러한 요소들은 근본적으로 사용 가능한 재료 및 설계 옵션을 좁히기 때문입니다.

일반적인 고장 유형과 그 특징

회전식 씰 고장은 일반적으로 누출, 급격한 압력 손실, 마찰 증가 또는 미립자 오염 물질 유입으로 나타납니다. 제가 본 일반적인 원인은 압력 피크 시 씰 재질의 압출, 오염 물질이나 전단 입자로 인한 마모, 접촉력 손실을 초래하는 압축 변형, 그리고 호환되지 않는 유체로 인한 화학적 팽창입니다. 고장 패턴을 이해하면 적절한 완화 방안을 선택하는 데 도움이 됩니다. 예를 들어, 압출 제어를 위한 백업 링이나 온도 및 압력 변화가 심한 환경에서는 스프링 가압식 씰을 사용할 수 있습니다.

제가 추적하는 주요 성과 지표

밀봉재 후보 물질을 평가할 때 저는 최대 작동 압력, 해당되는 경우 PV(압력 × 속도) 등급, 온도 한계(저온 및 고온), 화학적 호환성(용해도, 팽창, 가소화), 그리고 시험 조건에서의 동적 누출률을 추적합니다. 이러한 지표들은 제조업체에서 제공하는 경우가 많으며(독립적인 표준 또는 시험 보고서와 대조하여 검증해야 함), 명목상 작동 조건뿐만 아니라 최악의 현장 조건에도 부합해야 합니다.

재료 선택 및 호환성

엘라스토머, PTFE 및 복합재료: 장점과 단점

재료 선택은 가장 중요한 결정 사항입니다. NBR(니트릴)과 같은 엘라스토머는 내유성과 비용 효율성이 우수하지만 온도 및 산화 한계가 있습니다. FKM(바이톤)은 고온 및 부식성 유체에 대한 내성이 뛰어나고, EPDM은 광유에는 부적합하지만 고온수 및 글리콜에는 탁월하며, 실리콘은 극한 온도에 강하지만 내마모성이 떨어집니다. PTFE 및 충전 PTFE 재료(청동 충전, 탄소 충전, MoS2 충전)는 탁월한 내화학성, 낮은 마찰 및 고온 내성을 제공하지만 누출을 방지하기 위해 정밀한 홈 공차 또는 에너지 공급 전략이 필요합니다.

밀봉재 선택표

아래는 제가 시방서 초안 작성 시 사용하는 실용적인 비교 자료입니다. 데이터 범위는 업계에서 통용되는 지침이며, 공급업체 제품 사양서를 참조하여 확인하십시오.

출처: 공급업체 카탈로그(SKF, Parker) 및 유압 시스템 관련 산업 현장 사례를 종합하여 산출함. 항상 제조업체의 시험 데이터를 통해 확인하시기 바랍니다.

사례 연구: 350bar 회전식 연결부에서 누출 경로 제거

저는 350bar 압력에서 간헐적인 누출이 발생하는 회전 유니온 프로젝트에 참여했습니다. 근본 원인 분석 결과, 순간적인 압력 급증 시 압출 현상과 축 정렬 불량이 원인으로 밝혀졌습니다. 해결책은 탄소 섬유 강화 PTFE 회전 씰과 가압 스프링, 경화 처리된 백업 링, 그리고 Ra 0.3µm의 규격에 맞춰 재가공된 축을 결합하는 것이었습니다. 교체 후, 급증 압력 및 최대 속도 조건에서 테스트를 진행한 결과, 6개월 동안 누출이 완전히 제거되었습니다. 초기 비용은 더 높았지만, 계획되지 않은 가동 중단 시간과 유체 손실을 크게 줄였습니다.

맞춤형 솔루션을 선택해야 하는 시점은 언제일까요?

일반적인 씰은 대부분의 용도에 적합하지만, 유체가 부식성이 강하거나, 온도가 재료 한계를 초과하거나, 공간 제약으로 인해 기존 설계가 불가능한 경우에는 맞춤형 화합물, 특수 충전재(MoS2, 흑연) 또는 하이브리드 구조가 필요합니다. 조건이 표준 데이터 시트의 한계에 근접하거나 이를 초과할 경우, 공급업체와 조기에 협의할 것을 권장합니다.

폴리팩의 역량과 그 중요성

폴리팩은 유압 씰 및 오일 씰 전문 제조업체이자 공급업체로서, 씰 생산, 씰링 소재 개발, 그리고 특수 작업 조건에 맞는 맞춤형 씰링 솔루션을 제공합니다. 폴리팩의 맞춤형 고무 링 및 O링 공장은 10,000제곱미터가 넘는 부지에 8,000제곱미터 규모의 생산 시설을 갖추고 있으며, 업계 최고 수준의 생산 및 시험 설비를 보유하고 있습니다. 중국 최대 규모의 씰 생산 및 개발 기업 중 하나로서, 국내외 유수의 대학 및 연구 기관과 오랜 기간 소통하고 협력 관계를 유지하고 있습니다.

2008년에 설립된 폴리팩(Polypac)은 청동 충진 PTFE, 탄소 충진 PTFE, 흑연 PTFE, MoS2 충진 PTFE, 유리 충진 PTFE 등을 포함한 다양한 충진 PTFE 씰을 제조하는 것으로 사업을 시작했습니다. 현재는 NBR, FKM, 실리콘, EPDM, FFKM 등 다양한 재질로 만든 O링까지 제품군을 확장했습니다. 유압 회전 응용 분야와 관련된 폴리팩의 핵심 제품군은 O링, 로드 씰, 피스톤 씰, 엔드 페이스 스프링 씰, 스크레이퍼 씰, 로터리 씰, 백업 링, 더스트 링 등을 포함합니다.

폴리팩이 유리한 이유: 저는 공급업체를 평가할 때 재료 과학 역량, 시험 장비, 그리고 맞춤 제작 속도를 중요하게 생각합니다. 폴리팩은 첨단 소재 배합 경험(마찰이 적은 고압 환경에 사용되는 충진 PTFE를 선택할 때 중요함), 일관된 품질과 짧은 납기를 보장하는 대규모 생산 능력, 그리고 독립적인 검증을 위한 학술 기관과의 긴밀한 연구 개발 협력 관계를 제공합니다. 이러한 요소들은 임무 수행에 필수적인 고압 회전 시스템에 사용되는 씰을 선정할 때 결정적인 역할을 합니다.

자주 묻는 질문

1. 유압식 회전 씰이 견딜 수 있는 최대 압력은 얼마입니까?

최대 허용치는 하나로 정해져 있지 않으며, 씰 설계 및 재질에 따라 달라집니다. 일반적으로 엘라스토머 씰은 적절한 설계 시 최대 약 250~350bar까지 견딜 수 있으며, PTFE 충진 씰 및 스프링 가압 시스템은 백업 링과 정밀한 홈 공차를 확보하면 400~500bar를 초과하는 압력까지 견딜 수 있습니다. 정확한 사용 환경에 대해서는 공급업체의 시험 데이터를 통해 검증하십시오.

2. 고압 환경에서는 항상 예비 링이 필요한가요?

약 200~250bar 이상의 압력에서는 연질 밀봉재의 압출을 방지하기 위해 백업 링을 사용하는 것이 일반적으로 권장됩니다. 백업 링의 필요성은 틈새 크기, 재료 경도 및 동적 조건에 따라 달라집니다. 압출 분석을 권장하며, 확실하지 않은 경우 압출 방지 링을 지정하는 것이 좋습니다.

3. 회전식 씰에서 축 표면 마감은 얼마나 중요한가요?

매우 중요합니다. 표면 마감은 마모와 누출에 영향을 미칩니다. PTFE 기반 씰의 경우 일반적으로 Ra 0.2~0.4µm를 지정하며, 엘라스토머의 경우 Ra 0.4~1.6µm도 허용될 수 있습니다. 또한 샤프트에 씰을 마모시킬 수 있는 원주 방향의 공구 자국이 없는지 확인하십시오.

4. 정적 밀봉 사양을 회전식 적용에 맞게 변환할 수 있습니까?

아니요. 회전 운동은 정지 상태의 씰에는 없는 마찰, 립 플러터 및 마모를 유발합니다. 동적 환경에 적합한 설계 및 재질을 사용하고 공급업체로부터 성능 검증 데이터 또는 회전 관련 시험 보고서를 요청하십시오.

5. 유체 첨가제가 씰 수명에 어떤 영향을 미치나요?

첨가제는 유체의 극성, 윤활성 및 화학적 부식성을 변화시킬 수 있습니다. 일부 내마모성 또는 소포성 첨가제는 특정 엘라스토머를 화학적으로 공격할 수 있습니다. 유체 배합은 항상 재료 호환성 차트와 대조하여 확인하고, 유체가 표준 규격이 아닌 경우 실험실 침지 시험을 고려해야 합니다.

6. 프로젝트 진행 중 언제 씰 제조업체와 협력해야 할까요?

개념 설계 또는 상세 설계 단계에서부터 조기에 참여하십시오. 조기 협업을 통해 최적의 홈 치수, 재료 배합 및 테스트 계획을 선택할 수 있습니다. 후기 참여는 설계 재작업 위험을 증가시키고 맞춤형 부품의 납기를 연장시킵니다.

특정 적용 분야에 대해 논의하거나, 재료 데이터시트를 요청하거나, 검증 테스트를 예약하려면 Polypac에 문의하여 기술 상담 및 제품 옵션을 알아보십시오. Polypac 제품 페이지를 방문하거나 맞춤형 견적을 요청하여 고압 시스템 요구 사항에 맞는 유압 회전식 씰을 찾아보세요.

폴리팩에 문의하십시오. 회전식 씰 요구 사항을 평가하고 작동 조건에 맞춘 테스트 데이터를 얻으려면 견적 또는 기술 상담을 요청하십시오.

참고 자료: 일반적인 재료 및 밀봉 원칙은 업계 문헌 및 제조업체 지침(예:오링,기계적 씰또한 주요 씰 제조업체에서 제공하는 기술 자료도 이용할 수 있습니다.에스케이에프).