기계적 씰에서, PTFE는 O-링, V-링 및 개스킷과 같은 2차 씰링 요소뿐만 아니라 1차 씰 면의 인서트 및 코팅에 가장 일반적으로 사용됩니다. PTFE의 선택은 거의 보편적인 내화학성과 매우 낮은 마찰 계수에서 비롯되며, 공격적인 매체나 스틱-슬립(stick-slip)이 문제가 되는 응용 분야에 대한 해결책이 됩니다.
기계적 씰에서 PTFE를 사용하는 핵심 이유는 강도가 아니라 기존의 탄성체나 다른 재료가 실패할 수 있는 곳에서 화학적 불활성과 낮은 마찰력을 제공하는 고유한 능력 때문입니다.
1차 씰링에서 PTFE의 역할
1차 씰은 하나는 회전하고 다른 하나는 고정된 두 개의 랩핑된 면으로 형성됩니다. 이 면들의 주요 구조 재료는 아니지만, PTFE는 중요한 전문적인 역할을 수행합니다.
씰 면 인서트 또는 코팅으로서
특정 응용 분야에서는 PTFE 인서트가 1차 씰 면 중 하나로 사용됩니다. 이는 저속, 저압 장비에서 흔히 사용되며, 낮은 마찰력으로 샤프트 손상을 방지하고 열 발생을 줄입니다. 또한 다른 구성 요소의 성능을 향상시키기 위한 코팅으로도 사용됩니다.
내화학성 향상
씰의 1차 링이 카본이나 실리콘 카바이드와 같은 재료로 만들어진 경우, PTFE는 내화학성 장벽으로 사용될 수 있습니다. 이는 씰 어셈블리의 내화학성이 낮은 구성 요소를 부식성 또는 공격적인 공정 유체로부터 보호합니다.
2차 씰링 요소의 PTFE
2차 씰은 샤프트를 따라 그리고 씰 하우징 내에서 누출을 방지하는 정적 또는 동적 구성 요소입니다. PTFE가 가장 빈번하게 사용되는 곳입니다.
O-링
PTFE O-링은 씰 구성 요소 사이의 정적 씰로 사용됩니다. 이는 공정 유체가 Viton® 또는 EPDM과 같은 표준 탄성체에 비해 화학적으로 너무 공격적일 때 지정됩니다.
V-링 및 웨지 씰
V-링(또는 쉐브론 패킹) 및 웨지는 씰 면의 축 방향 움직임을 허용하는 동적 2차 씰입니다. PTFE는 화학적 호환성과 낮은 마찰력의 "미끄러짐" 특성이 결합되어 씰이 샤프트에 걸리는 것을 방지하므로 이 분야에서 선호되는 재료입니다.
개스킷
PTFE는 씰 글랜드와 펌프 하우징 사이와 같이 씰 어셈블리 내부의 정적 개스킷에도 사용됩니다. 화학적 공격에 저항하면서 표면에 맞게 변형되는 능력은 내구성이 뛰어나고 누출 없는 연결을 보장합니다.
PTFE 사용의 장단점 이해
PTFE는 매우 효과적이지만, 씰 설계에서 존중해야 할 명확한 한계가 있는 특수 재료입니다.
크리프 또는 "콜드 플로우"
PTFE의 가장 중요한 단점은 지속적인 부하 하에서 시간이 지남에 따라 영구적으로 변형되는 경향, 즉 크리프(creep)입니다. 이는 특히 고압 또는 고온 응용 분야에서 씰링 압력 손실과 최종 누출로 이어질 수 있습니다.
낮은 기계적 강도
세라믹, 카본 또는 금속에 비해 PTFE는 부드러운 재료입니다. 이로 인해 1차 씰 면으로서의 사용이 저부하 응용 분야로 제한되며, 강도와 내마모성을 향상시키기 위해 유리, 카본 또는 청동과 같은 충전재로 보강되는 이유입니다.
높은 열팽창
PTFE는 대부분의 다른 엔지니어링 재료보다 온도 변화에 따라 더 많이 팽창하고 수축합니다. 씰 설계자는 작동 온도 범위에서 적절한 공극과 면 부하를 유지하기 위해 이를 고려해야 합니다.
목표에 맞는 올바른 선택
올바른 재료를 선택하는 것은 재료의 특성을 응용 분야의 요구 사항과 일치시키는 것입니다.
- 공격적인 화학 물질 씰링이 주요 초점이라면: 탄성체가 빠르게 열화되는 곳의 O-링, 웨지 및 개스킷과 같은 2차 씰에 PTFE를 사용하십시오.
- 마찰 또는 스틱-슬립 감소가 주요 초점이라면: 저압, 저속 응용 분야에서 씰 면 재료 또는 코팅으로 PTFE를 고려하십시오.
- 고압 또는 고온 서비스가 주요 초점이라면: PTFE를 주의해서 사용하고, 충전 등급을 지정하며, 씰 설계가 콜드 플로우 위험을 완화하는지 확인하십시오.
PTFE를 사용해야 하는 곳과 이유를 이해하는 것이 견고하고 신뢰할 수 있는 기계적 씰을 설계하고 유지하는 데 핵심입니다.
요약표:
| 구성 요소 유형 | 일반적인 PTFE 응용 분야 | 주요 이점 |
|---|---|---|
| 1차 씰링 | 씰 면 인서트, 코팅 | 낮은 마찰, 내화학성 |
| 2차 씰 | O-링, V-링, 개스킷 | 보편적인 화학적 불활성, 누출 방지 |
| 특수 부품 | 웨지 씰, 정적 개스킷 | 스틱-슬립 방지, 공격적인 매체 처리 |
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