축봉장치

축봉장치의 정의

축봉장치는 펌프 케이싱을 관통하는 회전축 둘레의 틈을 막는 장치다.

유체의 외부 누설과 외부 이물질의 침입을 함께 방지한다.

펌프 내부는 토출측 압력이 흡입측보다 높아 고압 액체가 축 틈으로 빠져나오려 한다.

구조와 원리

임펠러의 동력은 축을 통해 전달되고, 축은 케이싱을 관통한다.

축이 케이싱을 지나는 자리의 씰 챔버에는 패킹 또는 기계적 씰이 들어간다.

패킹은 겔랜드로 압축해 축에 밀착시키고, 기계적 씰은 두 씰면을 스프링과 압력으로 밀착시킨다.

패킹은 제어된 누설을 허용하고, 기계적 씰은 거의 무누설이다.

패킹 방식의 원리

패킹은 고리 모양 재료를 스터핑 박스에 넣고 겔랜드로 누른다.

겔랜드를 조이면 패킹이 축방향으로 압축되고, 반경방향으로 팽창해 축에 밀착된다.

축 회전의 마찰열을 식히려고 제어된 누설을 허용한다. 누설량은 겔랜드로 조절한다.

패킹을 완전히 막으면 열이 쌓여 패킹과 축, 베어링이 손상될 수 있다.

기계적 씰의 원리

기계적 씰은 평탄하게 연마된 회전 씰면과 정지 씰면이 맞닿아 누설을 막는다.

두 면은 스프링 힘과 유체 압력으로 밀착되고, 그 사이에 얇은 액막이 생긴다.

접촉 압력은 스프링력과 유체 압력에 따라 정해진다. 압력이 커지면 누설은 줄지만 마찰과 마모가 늘어난다.

씰면이 마모되면 씰 조립체만 교체하면 되므로 유지보수가 편하다.

방식별 비교

축봉장치는 원리에 따라 접촉식과 비접촉식으로 나뉜다.

패킹은 누설을 허용해 냉각하고, 기계적 씰은 거의 무누설이다.

래버린스 씰은 접촉 없이 미세 틈새로 누설을 막는 비접촉 씰이다.

같은 기준으로 누설량, 접촉 여부, 유지보수를 대비해 기억한다.

채점은 종류 나열보다 원리와 특성의 대비를 본다.

정답과 정리

정답은 기계적 씰이다. 두 씰면의 면 접촉으로 누설을 거의 없앤다.

래버린스 씰은 미세 틈새와 구불구불한 경로로 누설을 줄이는 비접촉 씰이다.

시험에서는 패킹의 누설 허용, 기계적 씰의 무누설, 래버린스 씰의 비접촉을 각각 한 줄씩 쓴다.

축봉장치는 압력·온도·유체 특성·펌프 크기를 보고 선정하고 점검한다.