회전식 오일 실의 성능에서 샤프트 표면 상태가 중요한 이유는 무엇인가?

엔지니어들이 기름 봉인 선택에 대해 논의할 때 보통 실 자체—즉, 재료, 치수, 형상, 스프링, 온도 등급—에 주목한다. 그러나 회전 응용 분야에서는 샤프트 역시 동등하게 중요하다. 왜냐하면 실링 립이 지속적으로 그 표면 위를 움직여야 하기 때문이다.

적절한 오일 실이라도 손상되었거나 부적절하게 준비된 샤프트를 무한정 보상할 수는 없다.

립과 샤프트는 하나의 인터페이스로 작동한다

회전식 오일 실은 단순히 샤프트 주위에 위치한다고 해서 밀봉을 생성하지 않는다. 엘라스토머 립은 회전하는 샤프트와 제어된 접촉을 유지함으로써 밀봉 인터페이스를 형성한다.

방사형 실의 가장 중요한 기능 영역 중 하나는 실링 립과 샤프트 표면이다.

이 때문에 샤프트 상태가 마찰, 마모, 열 발생 및 누출에 직접적인 영향을 미친다.

샤프트 표면이 부적합할 경우, 실 자체는 정확히 제조되었더라도 더 빠르게 마모될 수 있다.

마모 홈은 반복적인 누출을 유발할 수 있다

흔히 발생하는 문제 중 하나는 오래된 오일 실이 오랜 기간 동안 동일한 샤프트 위치에서 작동한 경우이다.

지속적인 접촉으로 인해 눈에 띄는 마모 흔적 또는 홈이 생길 수 있다. 교체용 실을 정확히 동일한 위치에 설치하면, 그 립이 기존의 홈에 끼어들 수 있다. 이로 인해 새 실은 이미 이전 실에 의해 변경된 표면에서 작동하게 된다.

표면 마감은 ‘매우 매끄러울수록 좋다’는 식의 개념이 아니다

매우 매끄러운 샤프트가 자동으로 오일 실에 더 유리하다고 가정하기 쉬우나, 실제로는 샤프트 표면이 특정 밀봉 시스템에 적합해야 한다.

표면 질감은 립과 샤프트 간 상호작용, 즉 윤활제 보유 능력과 마찰에 영향을 준다. 부적절하게 마무리된 표면, 손상된 표면 또는 불리한 리드 각도는 설계된 밀봉 성능을 방해할 수 있다.

이러한 이유로 샤프트 준비는 ‘가능한 한 매끄럽게 연마하라’는 일반적인 규칙보다는 특정 밀봉 디자인의 요구사항을 따라야 한다.

속도 변화는 열 조건을 변화시킨다.

샤프트는 립의 접촉 면을 제공하는 역할을 넘어서, 접촉 부위의 이동 속도를 결정한다.

회전 속도가 증가함에 따라 밀봉 계면에서의 마찰 열 발생량이 증가할 수 있다. 이로 인해 발생하는 온도는 샤프트 지름, 회전 속도, 윤활제, 립 하중 및 밀봉 디자인에 의해 영향을 받는다.

회전 속도, 마찰 모멘트 및 밀봉 립/대응면 접촉부에서의 온도 상승 간의 관계.

이것이 중간 속도에서 잘 작동하는 실링이 훨씬 높은 속도에서도 동일하게 작동한다고 자동으로 가정할 수 없는 이유이다.

정비 시 점검해야 할 사항은 무엇인가?

회전식 오일 실링을 교체할 때는 새 실링 설치 전에 샤프트를 점검해야 한다.

가시적인 마모 그루터기, 긁힘, 부식, 톱니 모서리나 스플라인 주변의 흠집 또는 손상 여부를 확인한다. 또한 실링 립이 일관된 접촉을 유지하지 못하게 할 수 있는 과도한 왕복 운동 또는 이동 여부도 함께 점검해야 한다.

샤프트의 마모가 심한 경우, 오일 실링만 교체하는 것으로 근본 원인을 해결하지 못할 수 있다. 깊은 그루터기가 있는 상태에서 단순히 또 다른 실링을 덧대는 대신, 심하게 마모된 실링 표면을 수리하거나 교체할 것을 권장한다.

실링은 밀봉 시스템의 절반에 불과하다.

우수한 회전식 밀봉은 실링과 그 맞물리는 표면 사이의 상호작용에 달려 있다.

NQKSF 및 기타 오일 실 제조사에게 있어, 제품 선택 시 샤프트 지름, 하우징 치수, 재료, 회전 속도, 온도, 윤활제, 샤프트 상태를 함께 고려해야 하는 이유가 바로 이 때문이다. 기술적으로 정확한 실을 부적합한 샤프트에 설치하면 여전히 만족스럽지 않은 결과를 초래할 수 있다.

실 교체 후에도 누출이 반복적으로 발생할 경우, 샤프트를 점검해 보면 실 자체로는 설명할 수 없는 문제를 발견하기도 한다.