[ 기계 장치 지식 ] 메카니컬씰의 구성과 종류에 대해서

타입에 따른 분류입니다/ 출처: 신광씰텍

 

 

 

**메카니컬 씰(Mechanical Seal)**은 회전 장치에서 중요한 역할을 하는 부품으로, 특히 펌프, 압축기, 믹서 등과 같은 장치에서 샤프트와 케이싱 사이의 밀폐를 담당합니다. 메카니컬 씰은 기계 장치 내에서 유체(액체나 기체)의 누설을 방지하고, 회전 부품과 고정 부품 간의 마찰을 최소화하는 데 사용됩니다. 특히 고압, 고속, 고온 환경에서 효과적인 밀폐를 제공하는 것이 특징입니다.

메카니컬 씰의 구성 요소

메카니컬 씰은 여러 부품이 결합된 복잡한 구조로 이루어져 있으며, 주로 다음과 같은 요소들로 구성됩니다.

1. 고정 링 (Stationary Ring):
   • 고정되어 있는 부분으로, 회전하는 샤프트에 맞닿아 밀봉을 형성하는 역할을 합니다.
   • 일반적으로 탄화규소(Silicon Carbide), 세라믹(Ceramic) 같은 내마모성 재질로 제작됩니다.
2. 회전 링 (Rotary Ring):
   • 샤프트와 함께 회전하는 부품으로, 고정 링과 맞물려 유체의 누설을 방지합니다.
   • 고정 링과 마찬가지로 내마모성 재질로 제작됩니다.
3. 스프링 (Spring):
   • 회전 링과 고정 링이 항상 밀착되도록 힘을 제공하는 역할을 합니다.
   • 스프링은 샤프트가 회전할 때 발생하는 진동과 기계적 충격을 흡수하여 마모를 줄입니다.
4. 보조 씰 (Secondary Seal):
   • 일반적으로 O-링이나 가스킷 형태로, 메카니컬 씰의 외부를 밀봉하여 추가적인 유체 누설을 방지합니다.
5. 셰이프링(Shape Ring) 또는 리테이너 (Retainer):
   • 씰을 고정시키는 구조물로, 씰의 위치를 유지하고 장치 내부에서 이동하거나 흔들리지 않도록 잡아주는 역할을 합니다.
6. 샤프트 슬리브 (Shaft Sleeve):
   • 메카니컬 씰과 샤프트 사이의 마모를 방지하는 보호장치로, 샤프트가 직접 마모되지 않도록 보호합니다.

메카니컬 씰의 작동 원리

메카니컬 씰은 고정 링과 회전 링이 접촉하면서 두 개의 평면 사이에 형성된 밀폐 공간을 통해 유체의 누설을 막습니다. 기계적인 힘(스프링)과 시스템 압력에 의해 밀착된 두 링이 유체의 압력을 견디며, 회전 링과 고정 링 사이에서 최소한의 마찰을 유지함으로써 고속 회전 환경에서도 유체가 새어나가는 것을 방지합니다.

메카니컬 씰의 종류

1. 싱글 메카니컬 씰 (Single Mechanical Seal):
   • 가장 일반적인 형태로, 고정 링과 회전 링 사이에 단일 밀봉면을 사용합니다. 일반적인 펌프나 회전 장비에 사용됩니다.
2. 듀얼 메카니컬 씰 (Dual Mechanical Seal):
   • 고정 링과 회전 링이 두 세트로 구성되어 있는 형태로, 더 높은 압력과 온도에서 사용하는 장비에 적합합니다. 주로 고위험 유체 또는 중요한 공정에서 사용됩니다.
   • **백투백(back-to-back)**과 페이스투페이스(face-to-face) 타입이 존재합니다.
3. 카트리지 메카니컬 씰 (Cartridge Mechanical Seal):
   • 전체 메카니컬 씰이 일체형으로 조립된 상태에서 제공되는 형태로, 설치가 쉽고 오류가 적습니다. 빠른 유지 보수가 필요할 때 주로 사용됩니다.
4. 밸런스드 메카니컬 씰 (Balanced Mechanical Seal):
   • 유체 압력이 높은 곳에서 사용되며, 씰에 가해지는 압력을 줄여 씰의 수명을 연장시키는 구조입니다.
5. 비밸런스드 메카니컬 씰 (Unbalanced Mechanical Seal):
   • 저압 환경에서 주로 사용되며, 구조가 단순하고 비용이 저렴하지만 높은 압력에서는 효과적이지 않습니다.

메카니컬 씰의 특성

• 내마모성: 고정 링과 회전 링이 높은 내마모성 소재로 제작되어 장시간 사용해도 마모가 적습니다.
• 고속 회전: 메카니컬 씰은 고속 회전 환경에서도 효과적으로 작동합니다.
• 내열성: 고온 환경에서도 씰의 성능이 유지되며, 고온에서도 유체의 누설을 방지합니다.
• 내압성: 메카니컬 씰은 고압 시스템에서도 유체의 누설을 막는 뛰어난 성능을 발휘합니다.
• 유체 다양성: 다양한 유체(물, 오일, 화학물질 등)에 대해 높은 저항성을 가지고 있습니다.

메카니컬 씰의 유지 보수

1. 정기적인 점검: 메카니컬 씰은 정기적으로 점검하여 마모 상태, 윤활 상태 등을 확인해야 합니다.
2. 정렬 점검: 메카니컬 씰이 설치된 샤프트와 기계 부품들이 올바르게 정렬되어 있어야 합니다. 정렬 불량은 씰의 수명을 단축시킵니다.
3. 윤활 유지: 씰의 마찰면에 적절한 윤활이 이루어져야 씰이 손상되지 않고 장시간 사용할 수 있습니다.
4. 누설 감지: 유체 누설이 발생할 경우 즉시 원인을 찾아 수리하거나 교체해야 합니다.

결론

메카니컬 씰은 회전 기계 장치에서 필수적인 부품으로, 유체의 누설을 방지하고 기계의 안정적인 작동을 보장합니다. 다양한 종류의 메카니컬 씰이 있으며, 사용 환경과 목적에 맞춰 적절한 씰을 선택하는 것이 중요합니다. 정기적인 점검과 유지보수를 통해 메카니컬 씰의 성능을 최대로 유지하는 것이 필수적입니다.