Mechanical Seal의 개요.

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1 Mechanical Seal의 개요

2 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

3 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

4 Seal의 누설경로 누설경로 1. Gland Gasket 2. Insert Mounting 3. Shaft Packing
4. Seal Face

5 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

6 Basic Modes of Lubrication
Wavy Face

7 Basic Modes of Lubrication
Shallow Tapered Spiral Groove Land Shallow Annular Groove Sealing Dam

8 Basic Modes of Lubrication
Hydro-pad Face

9 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

10 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

11 Seal Face Material Properties
Chemical Corrosion Resistant Other Dimensional Stability Good Machinability and Ease of Manufacture Economical and Readily Available

12 Mechanical Seal의 종류 Arrangement Single Dual Inside Outside Pressurized
Non-Pressurized Design Unbalance Balance Pusher Non-Pusher Single Spring Multi-Spring 회전형 정지형

13 Single Inside 비교적 깨끗한 유체에 적용 압력 균형유지 용이

14 Single Outside 부식성이 심하지만 윤활성이 좋은 유체에 적용 설치 및 보수 용이 가격 저렴 압력 제한

15 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

16 Dual(Pressurized) Face-to-Face
Inner Seal이 Pumping 유체에 노출 압력반전에 견딤

17 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

18 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

19 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

20 Pusher/Non-Pusher Pusher Non-pusher Welded Metal Bellows
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

21 Pusher/Non-Pusher Pusher Non-Pusher VS Hang-up이란?
Dynamic gasket이 없으므로 face 마모에 따른 gasket 이동 없음 정상누수로 shaft에 solid가 쌓이지만 hang-up이 발생하지 않음 Face가 마모되면서 dynamic gasket이 face쪽으로 이동 VS dynamic gasket 앞의 shaft에 정상누수로 solid가 발생. gasket 운동을 정체시킴 Hang-up이란? Seal face에서 산화나 coking현상에 의해 shaft에 packing이 정체하여 seal face의 마모와 요동에 따른 보상 기능이 상실되는 현상 Gasket hang-up으로 closing force가 저하되어 누수를 가속화

22 Multi/Single Spring Single Coil Spring Multi Spring 부식에 강하다.
Slurry가 많은 경우 spring에 엉김이 적다 고속 운전 시 spring이 찌그러지는 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

23 회전형/정지형 회전형 정지형 고속 고온 구조가 복잡