그랜드 패킹 그것이 알고 싶다.

 

그랜드 패킹 그것이 알고 싶다. by Plant inside

 

오늘의 궁금한 이야기 주제는 그랜드 패킹입니다. 산업 전반에 걸쳐서 실(Seal)의 대명사라 불리는 그랜드 패킹 플랜트 인사이드에서 집중 조명합니다. 

 

그랜드 패킹이란 어떤 것을 말하는 것일까요? 

 

먼저 실에 대한 정의를 살펴보겠습니다. 실은 기밀을 유지하고 외부의 오염물질로부터 유입을 방지하기 위해 설치하는 부품의 총칭입니다. 실의종류는 크게 Static seal 과 Dynamic seal 두 가지 종류로 구분됩니다. 

 

Static seal 은 대표적으로 가스켓을 예로 들 수 있습니다. 

 

플랜지와 플랜지 사이에 삽입되는 실을 뜻 합니다. dynamic 실은 그랜드 패킹과 메카니칼 실 두가지로 분류 할 수 있습니다. 

 

차이점은 가스켓은 면과 면 사이에 끼워져 고정된 상태를 의미하며 Dynamic seal은 회전하는 구간 즉 Shaft의 밀봉에 사용되는 것을 뜻합니다. 

 

그랜드 패킹의 주요 목적은 펌프나 회전체의 샤프트 축의 밀봉을 위해서 Stuff box에 끼워지거나 밸브의 밀봉을 위해서 사용됩니다. 

 

<그림 1 그랜드 패킹>

 

<그림 2 그랜드 패킹 설치 단면>

 

그림 2는 그랜드 패킹의 설치 단면도입니다. Stuff box 에 설치되어 나선형으로 Shaft 를 둘둘 감싸면서 설치되어 Shaft 부위의 누수를 방지하는 역할을 하게 됩니다. 또한 외부로부터의 이물질이 내부로 침투하는 것을 방지하는 역할을 합니다. 

 

그랜드 패킹의 조임력과 Leak양은 반비례합니다. 

** 여기서 얘기하는 Leak란 샤프트를 통해서 내부의 유체가 외부로 누출되는 것을 말합니다.

 

그림 1.  Typical Packed gland with lantern ring

그림 2. Packed Gland Arrangement (Severe Service)

 

 

 

 

 

따라서 패킹의 조임력을 높이면 Leak 양은 감소합니다. 반대로 패킹의 조임력이 낮추면 Leak양은 증가합니다. 

 

그렇다면 조임력을 최대로 해서 Leak 양을 줄이는 것이 좋은 것 아닐까요? 여기에서 주의해야 할 점은 패킹의 조임력을 올리면 샤프트 부위에 마찰력이 상승하고 결과적으로 Sleeve 부위에 마모율이 증가됩니다. 

 

또한 Shaft와 직접 조립된 구동 모터의 동력이 상승하게 되어 손실을 유발하게 되므로 유의깊게 절절한 양의 조임력과 Leak를 유지하는 것이 관건입니다. 

 

이는 패킹을 사용하는 각 제조사 (회전기계)별 관련 매뉴얼이 있으며 Shop 에서 출하 전 검사 시에 동력과, Leak양의 상호 관계를 점검하여 출하하게 됩니다.

 

 

 

그랜드 패킹의 재질

그랜드 패킹은 일반적으로 섬유질을 사용해서 제작됩니다. 때에 따라서는 Metal 이나 고무, Polymer 재질로 제작하기도 합니다.

 

 

그랜드 패킹 선정시 유의점

그랜드 패킹을 선정할 때 어떠한 것을 고려해야 할 까요?

 

가장 먼저 선행되어야 하는 것은 바로 내약품성입니다. 플랜트 산업에서 사용되는 그랜드 패킹은 각종 화학성분이 함유되어 있는 유체를 다루기 때문에 각 성분에 맞는 패킹을 선정해야 합니다. 

 

일반적으로 물같이 외부로 유출되어도 문제가 없는 경우는 Static 실인 그랜드 패킹을 사용하지만 그렇지 않고 유독성 유체를 다룰 때는 Dynamic 실인 Mechanical 실을 고려해야 합니다. 

 

그랜드 패킹은 크게 Compression packing 과 Hydraulic Packing 으로 분류가 됩니다.

 

 

각각의 응용 분야에 있어 두 가지 타입의 패킹 중올바른 것을 선정하는 것이 중요하다는 것을 기억해야 합니다. 

 

Compression packing 은 일반적으로 사용되는 타입이며 Leak을 어느정도 용인되는 응용 분야에 사용할 수 있습니다. Hydraulic packing 은 Leak 양이 일정량 이상 허용하지 않는 응용분야에 사용합니다. 

 

주로 Hydraulic 이나 Pneumatic 을 다루는 장치에 사용하게 됩니다. 가장 대표적인 것이 Control valve 라고 할 수 있습니다. 

 

대부분의 재질은 Rubber 나 PTFE 같은 Polymer 재질을 사용하며 V-type 으로 패킹을 만들어서 압착력을 증가 Leak를 최소화 화하게 설계 및 제작되어 있습니다. 

 

 

 

 

그랜드 패킹은 Stuff box 에 설치되어 Shaft 부위의 기밀을 유지하기 때문에 샤프트에 발생하는 마모에 대해서 항상 고려해야 하는 사항입니다. 

 

펌프나 회전기계제조사들은 이러한 마모에 의한 샤프트의 수명을 향상 시키기 위해서 그랜드 패킹과 접촉하는 면에 메탈라이징을 적용하기도 합니다. 

 

그랜드 패킹 선정 시에 사용하고자 하는 패킹이 윤활유를 장시간 유지할 수 있는지 입니다. 회전할 때 발생하는 열과 속도 마찰 등에 의한 윤활유를 얼마나 오랫동안 유지할 수 있는지가 패킹의 수명과 shaft의 마모율을 낮추는 최선의 대책임을 기억해야 합니다. 

 

마지막으로 고려해야 할 것은 상용 온도입니다. 마찰에 의한 발열은 패킹에 영향을 주기 때문에 사용 온도를 사전에 협의하여 알맞은 패킹을 선정해야 합니다. 

 

 

이상 궁금한 플랜트 이야기였습니다.