KR101155427B1

KR101155427B1 - 3중 씰링 센터링

Info

Publication number: KR101155427B1
Application number: KR1020110145871A
Authority: KR
Inventors: 이상은; 오민수
Original assignee: 이상은; 주식회사 비제이엔지니어링
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2012-06-15

Abstract

본 발명은 센터링에 관한 것으로, 배관이음장치에서 유체가 누설되는 것을 방지하기 위해 설치되는 센터링에 있어서, 정해진 두께를 갖는 환형으로 내측이 천공되어 유체이동로가 형성되고, 외주면을 따라서 V자로 형성되고 배관에 장착될 때 상기 V자의 마주보는 양면이 맞닿는 복수의 제1씰링홈, 또는 양측면에 V자로 형성되고 배관에 장착될 때 인장되어 배관과 접촉하는 접촉면을 넓히는 제2씰링홈, 내주면을 따라 형성되고 배관이 연결될 때 인장되는 제3씰링홈 중 어느 하나 이상이 형성된 링본체와 상기 링본체의 외주면을 따라 상기 제1씰링홈들 사이에 오링안착홈이 형성된 오링안착부로 구성된다.
본 발명은 링본체에 홈을 형성하여 클램프로 센터링과 오링이 장착된 플랜지를 조여 고정할 때 홈의 인장 및 수축으로 인해 기밀의 효과가 뛰어나며, 오링과 유체의 접촉이 빈번하지 않으므로 오링의 수명이 늘어나 자주 교체할 필요가 없고, 제작비가 대폭 경감된다.

Description

3중 씰링 센터링{Triple Sealing Centering}

본 발명은 센터링(Centering)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공 라인 및 이를 구비한 반도체, LCD, LED 등의 제조장치에 사용되는 배관 사이에 위치하여 유체의 누출 또는 유입을 방지하는 오링을 안정되게 지지하기 위한 센터링에 씰링효과를 부가하기 위하여 센터링의 외주면, 측면 또는 내주면에 각각 씰링홈을 형성시키는 3중 씰링 센터링(Triple Sealing Centering)에 관한 것이다.

일반적으로 각종 유체의 이송에는 파이프로 구성된 관로가 사용되고 있고, 상기 파이프를 필요한 만큼 길게 형성하여 사용하는 것이 유체의 누출을 방지하는데 가장 좋은 방법이지만, 공간의 제약 때문에 생산, 설치 등에 문제가 있으므로 정해진 길이 만큼의 파이프를 연결수단에 의해 연결하고 그 연결부위에 유체누출방지수단을 사용하여 유체의 누출을 방지한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 도 1 내지 도 3은 종래의 센터링(1)을 도시한 도면으로, 상기 센터링(1)은 유체이동로(3)가 천공된 환형으로 형성되고, 오링(2)이 장착된다.

여기서 센터링(1)은 주로 스테인레스 재질의 SUS와 같은 강성재질로 만들어지며 오링(2)의 내면이 센터링(1)의 외주면에 안착되게 고정시켜 주는 역할을 하며, 씰링(sealing)은 바이톤(Viton)과 같은 합성고무로 재질의 탄성력이 있는 오링(2)이 수행한다.

대한민국 등록특허 10-1069800 (2011.09.27. 등록)

상기와 같은 종래기술에서는 센터링(1)과 오링(2) 중에서 센터링(1)은 오링을 제자리에 안착시켜주는 역할을 수행할 뿐 실질적인 씰링의 효과는 거의 오링(2) 만이 담당하기 때문에 전체적인 씰링의 효과가 충분하지 못한 문제가 있었다.

따라서 파이프 내의 유체가 스며나와 오링과 접촉하여 오링이 쉽게 부식되거나 경화되어 오링을 자주 교체하여야 하고, 또한 누출된 유체가 반도체, LCD, LED 등의 제조장치에 사용되는 설비나 제품에 막대한 피해를 입히는 실정이다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 본 발명에 따른 3중 씰링 센터링은 배관이음장치에서 유체가 누설되는 것을 방지하기 위해 설치되는 센터링에 있어서, 정해진 두께를 갖는 환형으로 내측이 천공되어 유체이동로가 형성되고, 외주면을 따라서 V자로 형성되고 배관에 장착될 때 상기 V자의 마주보는 양면이 맞닿는 복수의 제1씰링홈 또는 양측면에 V자로 형성되고 배관에 장착될 때 인장되어 배관과 접촉하는 접촉면을 넓히는 제2씰링홈, 내주면을 따라 형성되고 배관이 연결될 때 인장되는 제3씰링홈 중 어느 하나 이상이 형성된 링본체와; 상기 링본체의 외주면을 따라 상기 제1씰링홈들 사이에 오링안착홈이 형성된 오링안착부;로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 3중 씰링 센터링에 있어서, 상기 센터링의 재질은 테프론인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 3중 씰링 센터링에 있어서, 상기 센터링은 내주면과 측면이 이어지는 부분이 라운딩된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 3중 씰링 센터링에 있어서, 상기 오링안착부는 외주면의 중앙부가 오목한 오링안착홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 종래에 오링을 안착시키는 역할을 할뿐 씰링의 효과가 없었던 센터링의 링본체에 씰링홈을 형성하여, 배관의 플랜지 사이에 오링이 장착된 센터링을 끼우고 클램프로 상기 플랜지를 조여 배관을 고정할 때 링본체 씰링홈의 인장 및 수축으로 인한 탄성력에 기인한 씰링의 효과를 발생시킴으로써, 기존의 오링의 씰링 효과에 센터링의 씰링 효과를 더하여 파이프 내의 유체가 스며나와 오링과 접촉이 줄어들어 오링이 쉽게 부식되거나 경화되는 것을 방지함으로써 오링을 자주 교체할 필요를 줄이고, 또한 누출된 유체가 반도체, LCD, LED 등의 제조장치에 사용되는 설비나 제품에 막대한 피해를 입히는 것을 예방하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 오링이 장착된 센터링의 사시도.
도 2는 종래의 센터링의 사용상태를 나타낸 도면.
도 3은 종래의 센터링의 단면도.
도 4는 오링이 장착된 본 발명에 따른 3중 씰링 센터링의 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 3중 씰링 센터링의 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 3중 씰링 센터링의 배관연결에 장착하기 전 모습의 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 3중 씰링 센터링의 단면이 클램프 착용에 따라 변화하는 모습을 나타낸 도면

이하, 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 4 내지 도 7를 참조하면, 본 발명에 따른 3중 씰링 센터링(100)을 나타낸 도면으로, 본 발명은 정해진 두께를 갖는 환형으로 내측이 천공되어 유체이동로(30)가 형성되고, 링본체(10)와 오링안착부(21)가 일체로 구성된다.

상기 센터링(100)의 링본체(10)는 배관(40) 내부에 형성된 중공부의 직경과 동일한 내경을 갖는　도넛 형상인 것이 바람직하고, 상기 링본체(10)의 두께 역시 배관(40)의 두께와 동일한 것이 바람직하지만, 상기 그 두께를 한정하지는 않는다.

상기 제1씰링홈(11)은 상기 링본체(10)의 외주면을 따라서 복수개의 V자 홈으로 형성되고, 배관(40)이 연결되어 플랜지(50)를 클램프(60)로 고정하면 V자 홈의 마주보는 양면이 서로 맞닿게 된다. 여기서 V자 홈의 마주보는 양면이 이루는 각도는 5 ～ 45°인 것이 바람직하나 특별히 한정하지는 않는다.

상기 제2씰링홈(12)은 상기 링본체(10)의 양측면을 따라 복수개의 V자 홈으로 형성되고, 배관(40)이 연결되어 플랜지(50)를 클램프(60)로 고정하면 상기 링본체(10)의 양측면이 인장되어 배관(40)과의 접촉면을 넓히며, 마주보는 양면의 각도가 상기 제1씰링홈(11)의 마주보는 양면의 각도보다 큰 것이 바람직하고, 홈의 형상은 꼭 V자일 필요는 없으며 U자 형상도 가능하고 그 외 다양하게 형성될 수 있다.

상기 제3씰링홈(13)은 상기 링본체(10)의 내주면을 따라 V자 홈으로 형성되고, 상기 배관(40)의 플랜지(50)가 클램프(60)로 고정되어 조여질 때 인장되어, 상기 제1씰링홈(11)의 양면이 서로 맞닿거나 상기 제2씰링홈(12)이 배관(40)과의 접촉면을 넓히는 것이 용이하도록 형성된다. 또한 상기 제3씰링홈(13)은 한 개가 형성되는 것이 바람직하지만, 개수를 한정하지않고 복수개가 형성되어도 상관 없으며, 홈의 형상은 꼭 V자일 필요는 없고 U자 형상과 그 외에도 다양하게 형성될 수 있다.

그리고 상기 링본체(10)에는 상기 제1씰링홈(11), 제2씰링홈(12) 또는 제3씰링홈(13)이 각각 형성되거나, 이들 제1씰링홈(11), 제2씰링홈(12) 또는 제3씰링홈(13)은 각각 조합을 이루어 형성될 수 있다.

즉, 경우에 따라서는 링본체(10)에 씰링홈들 중에서 제1씰링홈(11)만이 형성될 수 있고, 또한 제2씰링홈(12)만이 형성될 수 있으며, 또한 제3씰링홈(13)만이 형성될 수 있고, 또한 제1씰링홈(11)과 제2씰링홈(12)이 함께 형성될 수도 있으며, 또한 제2씰링홈(12)과 제3씰링홈(13)이 함께 형성되거나, 제1씰링홈, 제2씰링홈(12) 및 제3씰링홈(13)이 다 함께 형성될 수도 있다.

만약 상기 링본체(10)에 제3씰링홈(13)만 형성되거나 제2씰링홈(12)과 제3씰링홈(13)으로 형성된다면, 센터링(100)을 배관 사이에 장착하고 클램프(60)로 플랜지를 조여서 고정할 때 상기 제3씰링홈(13)은 인장되지 않고 오히려 좁아지게 되며, 따라서 상기 센터링(100)의 폭이 좁아지는 것이 용이하게 된다.

상기 오링안착부(21)는 상기 링본체(10)의 외주면을 따라 상기 제1씰링홈(11)들 사이에 돌출되고, 오링안착홈(22)이 형성된 돌출부가 정해진 두께만큼 형성되며 중앙부가 오목하게 형성된 것이 바람직(가장 바람직하게는 U자형)하나 별도로 한정하지는 않는다. 예컨대 상기 오링안착홈(22)은 오링(20)이 안착될수 있도록 다각형상으로 오목하게 형성될 수 있고, 상기 오링안착홈(22)의 양측부에 오링(20)이 이탈되는 것을 방지하는 턱(미도시)이 형성될 수도 있는 것이다.

상기 센터링(100)의 재질은 테프론인 것이 바람직하다. 다시 말해 상기 링본체(10)와 오링안착부(21)는 테프론 재질로 일체로 형성된 것이 바람직하다.

테프론은 종래에 센터링(1)으로 사용했던 재질인 SUS에 비해 탄성력이 있으므로 연결하려는 배관(40)들의 각 플랜지(50) 사이에 본 발명에 따른 3중 씰링 센터링(100)을 설치하여 클램프(60)로 조이면 압력을 받아 상기 센터링(100)은 수축이 일어나고, 제1씰링홈(11)의 마주보는 양면이 맞닿기 때문에 타부위에 인장력이 발생한다. 또한 상기에서 언급한 바와 같이 본 발명에 따른 센터링(100)은 링본체(10)와 오링안착부(21)가 일체로 틈새가 없이 형성되므로 유체의 누출을 방지하는데 용이함은 자명한 것이다.

상기 센터링(100)은 내주면과 측면이 이어지는 부분이 라운딩되고, 클램프(60)를 통해 배관이음이 고정될 때 제1씰링홈(11)의 마주보는 면이 서로 맞붙고 제2씰링홈(12)이 인장되면서 상기 라운딩된 부분은 배관(40) 바깥방향을 향해 약간 치켜지게 되어 씰링을 하므로 유체가 배관(40) 외부로 새어나가지 못한다. 상기 라운딩된 부분이 직각이었을 때보다 배관(40) 및 플랜지(50)와의 접촉면적이 넓어져 씰링의 효과가 높아지는 것이다.

하기의 표는 국가측정표준대표기관인 한국표준과학연구원에서 본 발명에 따른 3중 씰링 센터링과 종래의 SUS 센터링을 샘플로 하여 가스 유출여부를 테스트한 결과이다.

구분			시험결과(mbar l/s)
종래의 상용 센터링	SUS 센터링(NW 40) (오링 장착)	Sample 1	3.0 × 10^-11
		Sample 2	4.8 × 10^-11
		Sample 3	5.3 × 10^-11
본 발명에 따른 센터링	Teflon 센터링(NW 40) (오링 장착)	Sample 4	2.3 × 10^-11
		Sample 5	4.3 × 10^-11
		Sample 6	3.5 × 10^-11
	Teflon 센터링(NW 40) (오링 미장착)	Sample 7	6.06 × 10^-4
		Sample 8	5.30 × 10^-4
		Sample 9	7.88 ×10^-4

(Test 장비 : Adixen ASM 310 model)

상기 테스트환경은 다음과 같다.

○ 실내온도 : (23 ± 1)℃

○ 상대습도 : (50 ± 10)％ R.H.

○ 테스트 장비의 최소 감지능력 : 1 × 10^-11 mbar l/s

○ 시험방법 : 헬륨(He) 리크 디텍터(Leak detector)를 이용한 진공용기의 leak 측정(T-01-012-2000)

본 테스트는 시험용 지그를 이용하여 리크 디텍터(Leak detector)의 테스트 포트(Test port)에 연결한 후 반대편을 NW 40 캡(Cap)과 클램프를 이용하여 막은 후 비닐 후드(Hood)로 밀봉하고 비닐 후드 내부에 헬륨(He)을 주입하여 센터링 외부로부터 내부로 상기 헬륨의 침투를 살폈으며, 상기 비닐 후드에 헬륨을 불어 넣은 후 3분이 경과한 시점의 데이터이다.

상기 표를 보면 본 발명의 3중 씰링 센터링의 기밀성이 종래의 센터링(1)의 기밀성보다 훨씬 뛰어남을 알 수 있으며, 오링(20)을 장착하지 않은 채 센터링(100)만으로도 기밀이 유지됨을 알 수 있다. 단, 종래의 센터링(1)은 SUS로 제작되어 오링(2)으로만 기밀을 유지하기 때문에 상기 오링(2)을 장착하지 않은 상태로 기밀성을 측정하는 것이 불가능하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 센터링(100)의 사용상태를 전체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저 배관(40)을 잇기 위해 배관(40) 중공부의 직경과 상기 배관(40)의 두께에 대응하는 센터링(100)을 준비하여 센터링(100)의 외주면에 돌출된 오링안착부(21)의 오링안착홈(22)에 오링(20)을 거치시킨다.

상기 오링안착홈(22)은 U자 형상으로 오목하므로 상기 오링(20)이 안착되어 별도의 외부 힘이 가해지지 않는 이상 상기 센터링(100)에서 벗겨지지 않는다.

그리고 연결할 어느 하나의 배관(40)과 다른 배관(40) 사이에 상기 오링(20)이 장착된 센터링(100)을 설치하고, 클램프(60)로 상기 배관(40)의 일단에 형성되며 상기 센터링(100)을 압박하는 복수의 플랜지(50)를 조여 고정시킨다.

상기 클램프(60)가 조여짐에 따라 상기 센터링(100)의 링본체(10)는 그 형상이 변화하게 된다.

다시 말하면 상기 센터링(100)의 양측면에서 압력을 받아 제1씰링홈(11)이 오무려져 상기 제1씰링홈(11)의 마주보는 양면이 맞닿게 되고, 그로 인해 상기 센터링(100)의 양측면이 당겨지며 인장된다. 따라서 제2씰링홈(12)이 인장되면서 배관(40) 및 플랜지(50)와의 접촉면이 넓어지고, 링본체(10)의 양측면과 내주면이 만나는 라운딩된 부분이 상기 플랜지(50)의 압력을 가장 많이 받게 되며, 상기 링본체(10)의 내주면 양측부가 오링안착부(21)의 돌출방향으로 치켜지게 되지만, 제3씰링홈(13)이 인장되면서 상기 링본체(10)의 내주면 양측부가 용이하게 치켜질 수 있는 것이다.

따라서 상기 센터링(100)은 내주면과 측면이 만나는 라운딩된 부분에서 1차적으로 씰링하고, 상기 제1씰링홈(11)의 마주보는 양면이 맞닿으면서 상기 링본체(10)의 측면과 상기 제1씰링홈(11) 사이의 부분이 정해진 높이만큼 솟아올라 2차적으로 씰링하고, 오링에 의해 3차적으로 씰링하게 된다.

그래서 기존의 센터링(1)을 사용했을 때 센터링(1)에 의한 씰링력이 없이 오링(2) 만의 씰링력에 의존하게 되어 전체적으로 씰링력이 약화됨에 따라 오링(2)이 누출된 유체와 유체의 열에 의해 경화 또는 부식 또는 갈라지는 현상이 있었으나, 본 발명에 따른 센터링(100)은 씰링홈들에 의하여 씰링력이 증대되어 이러한 문제를 대폭 줄이고 오링(20)의 수명을 연장시킬 수 있으며, 상기의 표에 나타난 것처럼 유체의 유출을 방지하는데 뛰어난 효과를 보인다.

이상에서의 설명은 본 발명에 따른 센터링을 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

1, 100 : 센터링 2, 20 : 오링
3, 30 : 유체이동로 10 : 링본체
11 : 제1씰링홈 12 : 제2씰링홈
13 : 제3씰링홈 21 : 오링안착부
22 : 오링안착홈 30 : 유체이동로
40 : 배관 50 : 플랜지
60 : 클램프

Claims

배관이음장치에서 유체가 누설되는 것을 방지하기 위해 설치되는 센터링(100)에 있어서,
정해진 두께를 갖는 환형으로 내측이 천공되어 유체이동로(30)가 형성되고,
외주면을 따라서 V자로 형성되고 배관(40)에 장착될 때 상기 V자의 마주보는 양면이 맞닿는 복수의 제1씰링홈(11), 또는 양측면에 V자로 형성되고 배관(40)에 장착될 때 인장되어 배관(40)과 접촉하는 접촉면을 넓히는 제2씰링홈(12), 내주면을 따라 형성되고 배관(40)이 연결될 때 인장되는 제3씰링홈(13) 중 어느 하나 이상이 형성된 링본체(10)와;
상기 링본체(10)의 외주면을 따라 상기 제1씰링홈(11)들 사이에 오링안착홈(22)이 형성된 오링안착부(21);
로 구성된 것을 특징으로 하는 3중 씰링 센터링.
제 1 항에 있어서, 상기 센터링(100)의 재질은 테프론인 것을 특징으로 하는 3중 씰링 센터링.
제 1 항에 있어서, 상기 센터링(100)은 내주면과 측면이 이어지는 부분이 라운딩된 것을 특징으로 하는 3중 씰링 센터링.
제 1 항에 있어서, 상기 오링안착부(21)는 외주면의 중앙부가 오목한 오링안착홈(22)이 형성된 것을 특징으로 하는 3중 씰링 센터링.