KR101842448B1 - 기밀구조가 강화된 이중관 튜브용 피팅 - Google Patents

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Abstract

내층과 외층의 2개층으로 이루어지고 내층이 PFA 재질로 형성된 이중관 튜브를 배관부속자재 등에 연결하기 위한 기밀구조가 강화된 이중관 튜브용 피팅으로서, 상기 튜브 내층의 확관된 전방 단부 내측에 결합되는 페럴; 상기 페럴이 결합된 상기 튜브 내층의 전방 단부가 삽입되는 튜브단부 삽입부와, 상기 튜브단부 삽입부로부터 전방측을 향하여 연장되어 형성된 바디 유로부와, 상기 튜브단부 삽입부에 상기 페럴의 상기 전방측이 삽입되도록 형성된 결합홈을 포함하고, 상기 튜브단부 삽입부의 외주면에 숫나사산이 형성된 피팅 바디; 튜브관통공을 후방측에 구비하고 상기 튜브관통공에 삽입된 상기 튜브 내층의 확관된 전방 단부가 전방중공부에 위치하도록 하며, 상기 전방중공부의 내주면 둘레를 따라 상기 피팅 바디의 상기 숫나사산에 맞물릴 수 있는 암나사산을 구비하고, 상기 튜브 외층의 확관된 전방 단부를 지지하는 튜브 외층 지지부와, 외주면에 숫나사부가 형성된 튜브 외층 고정부를 더 구비한 1차 너트; 상기 1차 너트의 전방중공부의 후방단부에 접하며, 상기 튜브 내층의 후방측의 미확관 부분 둘레를 밀착하여 감싸도록 배치된 임팩트링; 및 상기 이중관 튜브의 미확관 부분이 통과될 수 있는 이중튜브관통공을 후방측에 구비하고, 전방측에는 상기 1차 너트의 튜브 외층 고정부의 숫나사부와 맞물릴 수 있는 암나사부를 내주면에 구비한 2차 너트;를 포함하여 이루어진다.

Description

기밀구조가 강화된 이중관 튜브용 피팅{Fitting for Dual-layer Tube with Enhanced Seal Structure}
본 발명은 배관튜브용 피팅에 관한 것으로서, 특히 기밀구조가 더욱 강화된 이중관 튜브용 피팅에 관한 것이다.
기상 또는 액상 유체 시스템에서, 배관제인 튜브를 밸브나 레귤레이터와 같은 유동제어장치의 포트에 연결하거나 티, 엘보, 리듀서 등의 배관부속자재와 연결하여 상기 유동제어장치 또는 배관부속자재와 튜브 사이에 기밀/유밀 기계적 접속(air/fluid-tight mechanical connection)을 제공하기 위해 피팅이 이용된다. 때로는, 튜브와 튜브를 연결하기 위하여 유니온 같은 피팅이 사용되기도 한다.
본 명세서에서 피팅은 튜브의 고정결합에 필요한 후술하는 너트를 포함하는 티, 엘보 등의 배관부속자재 자체를 지칭하기도 하지만, 대부분은 상기 너트를 포함하여 배관부속자재에서 튜브의 고정결합에 직접 관여하는 일부분만을 지칭하는 의미로 주로 사용된다.
이러한 튜브와 피팅을 포함하는 유체시스템은 예를 들어 반도체 제조설비에서 웨이퍼를 식각하기 위해 사용되는 약액(황산 등)이나 웨이퍼를 세정하기 위한 탈이온수 등을 필요한 장소로 이송하기 위하여 사용될 수 있다.
황산 등 강산성 용액의 이송용 배관재로 널리 사용되는 PFA(Perfluoroalkoxy) 등 불소중합체(불소수지, 불소계 고분자) 재질의 튜브와 함께 사용되며 역시 불소중합체인 PFA, PTFE(Polytetrafluoroethylene) 등의 재질로 형성된 피팅은 다음과 같이 몇 가지로 나눠볼 수 있다. 우선 Nippon Pillar사에서 개발된 피팅 형태인 소위 필라 피팅(Pillar Fitting)이 있고, 튜브를 단순 확관하여 배관부속자재 등에 결합하고 너트로 체결하여 조여주는 플레어형 피팅(Flare Type Fitting)이 있다. 그리고, 전방 페럴(Ferrule)과 후방 페럴의 2개 도관파지장치에 의해 튜브 그립(grip)과 밀봉(Seal) 기능을 제공하는 페럴 타입 피팅 또는 플레어리스 피팅(flareless fitting)이 있고, 그 외에도 다양한 종류의 피팅이 있다.
이 중에서 필라 피팅은 PFA 튜브와의 체결을 위해 PFA 튜브와 연결되는 부위에 슬리브(또는 슬리브 인서트, 튜브 인서트, 인서트, 페럴)와 너트를 구성품으로 구비하여 복합적인 구조로써 피팅 연결부의 기밀이 유지될 수 있도록 하는 피팅이다. 필라 피팅은 슬리브가 확관된 튜브 단부의 내측에 삽입되고 슬리브가 삽입된 튜브가 너트에 의해 유니온, 엘보, 티 등의 배관부속자재의 숫나사부에 결합되어 상기 배관부속자재와 튜브 사이에 기밀이 유지될 수 있도록 한다.
상기와 같은 필라 피팅은 등록특허 제10-1283690호(특허문헌1)의 배경기술 항목에서 언급되고 있고, 공개특허 제10-2000-0018202호(특허문헌2)에서도 필라 피팅과 유사한 피팅을 개시하고 있다.
필라 피팅의 일례로서 엔테그리스(Entegris)사의 프라임락 피에프에이 튜브 피팅(PrimeLock® PFA Tube Fittings)을 도 1에 도시하였다. 도시된 필라 피팅은 바디(10)에 너트(20)가 체결됨으로써 바디(10)의 좌측 단부와 너트(20) 사이에 위치된 튜브(50) 부분이 압축되어 주 시일(80, Primary Seal)이 형성된다. 추가적으로, 바디(10)의 인서트 결합홈(13)에 삽입되어 바디(10)에 결합된 인서트(30)의 내주면과 바디(10)의 인서트 결합홈(13)의 외주면(fitting nose)에 의해 제1 백업시일(91, Backup Seal 1)이 형성된다. 또한, 인서트(30)의 외주면에 밀착되도록 확관되어 형성된 튜브(50) 단부의 확관 부분(55) 내주면과 인서트(30)의 외주면에 의해 제2 백업시일(92)이 형성되고, 튜브 확관 부분(55)의 외주면과 바디(10) 내측면에 의해 제3 백업시일(93)이 형성된다. 이처럼 하나의 주 시일(80)과 다수의 백업시일(91, 92, 93)을 구비함으로써 이송중인 유체의 누출이 방지될 수 있도록 하고 있다.
그러나, 도 1의 필라 피팅은 인서트(30)를 튜브(50)의 확관 부분(55) 내측에 결합한 상태로 바디(10)의 상기 인서트 결합홈(13)에 삽입함에 있어서, 삽입이 용이하게 이뤄질 수 있도록 상기 인서트 결합홈(13)의 치수에 다소간의 여유를 둘 수밖에 없다. 이러한 여유로 인해 튜브(50)와 인서트(30)의 사이가 밀착되지 못할 가능성이 있고, 이는 곧 제2 백업시일(92)이 정상적으로 형성되지 못하는 결과가 될 수 있다. 불완전하게 형성된 제2 백업시일(92)은 제1 백업시일(91)에도 영향을 미쳐서 제1 백업시일(91) 또한 실링 작용을 제대로 하지 못하게 될 수 있다.
필라 피팅을 포함하는 PFA 재질의 피팅류는 상기 언급한 바와 같이 황산 등의 강산성 용액의 이송용으로 종종 사용되는 바, 이송중에 용액이 조금이라도 누출되게 되면 작업자와 작업환경에 심각한 문제를 야기할 수 있다. 따라서, 기밀구조가 더욱 강화되어 용액의 누출을 방지할 수 있는, 실링 효과가 더욱 향상된 피팅에 대한 필요성이 있다.
한편, 튜브의 내구성 보완을 위해 PFA 튜브 외측을 PVC(Polyvinyl Chloride)로 이중 배관하거나, 화학물질의 침출성 문제 등을 보완하기 위하여 LPP(Lower Permeation Properties : 다층튜브)와 같이 PFA 튜브 위에 CPT(일본 다이킨공업에서 제조하는 불소수지의 일종)를 코팅하여 만든 이중관 튜브를 배관제로 사용하기도 한다. 또한, 화학물질별로 배관의 구분이 용이하도록 착색물이 첨가된 외피를 PFA 튜브 외측에 입힌 이중배관이 사용될 수 있다.
이러한 이중관은 PFA로 형성된 배관 내층과 PVC, CPT 등으로 형성된 배관 외층이 분리가능하게 결합된 형태로 제작될 수 있으며, 이 경우 이러한 이중관을 배관부속자재 등에 연결할 수 있도록 하기 위한 이중관용 피팅이 필요하다.
등록특허 제10-1283690호(2013.07.08.공고) “피팅 커버 장치” 공개특허 제10-2000-0018202호(2000.04.06.공개) “유체공급튜브 체결용 피팅”
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기밀구조가 더욱 향상된 이중관 튜브용 피팅을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 피팅 내부의 실링 포인트 개소를 확대함으로써 기밀구조가 더욱 강화된 이중관 튜브용 피팅을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상호 분리가능한 이중관 튜브를 배관부속자재 등에 연결가능하게 하는 이중관 튜브용 피팅을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 취급과 조립이 간편하면서 기밀구조도 향상된 이중관 튜브용 피팅을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 기밀구조가 강화된 이중관 튜브용 피팅은, 내층과 외층의 2개층으로 이루어지고 내층이 PFA 재질로 형성된 이중관 튜브를 유니온, 티, 엘보 및 리듀서를 포함하는 배관부속자재 중 하나에 연결하거나 밸브 및 레귤레이터를 포함하는 유동제어장치의 포트 중 하나에 연결하기 위한, 불소중합체로 형성된 피팅으로서, 상기 튜브 내층의 확관된 전방 단부 내측에 결합되되 전방측이 상기 튜브 내층의 전방 단부로부터 전방으로 연장되어 돌출되는 페럴; 상기 페럴이 결합된 상기 튜브 내층의 전방 단부가 밀착되어 삽입되는 제1 내주면을 구비한 튜브단부 삽입부와, 상기 튜브단부 삽입부로부터 전방측을 향하여 연장되어 상기 튜브단부 삽입부에 삽입된 상기 튜브와 연통되도록 형성되되 상기 제1 내주면보다 작은 직경의 제2 내주면으로 형성된 바디 유로부와, 상기 튜브단부 삽입부의 내측 전방 단부에 상기 페럴의 상기 전방측이 삽입되도록 형성된 결합홈을 포함하되, 상기 튜브단부 삽입부의 외주면 둘레를 따라 숫나사산이 형성된 피팅 바디; 상기 튜브 내층의 미확관 부분만이 통과될 수 있는 튜브관통공을 후방측에 구비하고 상기 튜브관통공보다 큰 직경으로 형성된 전방중공부를 전방측에 구비함으로써 상기 튜브관통공에 삽입된 상기 튜브 내층의 확관된 전방 단부가 상기 전방중공부에 위치하도록 하고, 상기 전방중공부의 내주면 둘레를 따라 상기 피팅 바디의 상기 숫나사산에 맞물릴 수 있는 암나사산을 구비하며, 상기 튜브관통공의 후방측으로 돌출되되 내주면은 상기 튜브관통공과 직경이 동일하여 상기 튜브 내층의 미확관 부분만이 통과될 수 있고 외주면은 후방을 향하여 외경이 점점 작아지는 다단의 계단 형상으로 형성되어 상기 튜브 외층의 확관된 전방 단부를 지지하는 튜브 외층 지지부와, 반경방향 외측으로 상기 튜브 외층 지지부와 이격되어 형성되고 외주면에 숫나사부가 형성된 튜브 외층 고정부를 더 구비한 1차 너트; 상기 1차 너트의 전방중공부의 후방단부에 접하고 상기 페럴의 후방단부보다 후방측에 위치되며, 상기 튜브 내층의 상기 확관된 전방 단부보다 후방측의 미확관 부분 둘레를 감싸도록 배치된 임팩트링; 및 내층과 외층으로 이루어진 상기 이중관 튜브의 미확관 부분만이 통과될 수 있는 이중튜브관통공을 후방측에 구비하고, 전방측에는 상기 1차 너트의 튜브 외층 고정부의 숫나사부와 맞물릴 수 있는 암나사부를 내주면에 구비한 2차 너트; 를 포함하여 이루어지며, 상기 피팅 바디의 숫나사산과 상기 1차 너트의 암나사산이 상호 맞물림으로써 상기 피팅 바디와 상기 1차 너트가 결합된 때에, 상기 피팅 바디의 상기 결합홈에 삽입된 상기 페럴의 전방 단부, 상기 피팅 바디의 상기 튜브단부 삽입부의 상기 제1 내주면과 접하는 상기 페럴의 전방 외주면 둘레, 상기 페럴의 전후방향 중간 위치에서 확관된 상기 튜브 내층의 내주면과 접하는 상기 페럴의 중간 외주면 둘레, 상기 페럴의 후방측에서 상기 확관된 상기 튜브 내층의 내주면과 접하는 상기 페럴의 후방 외주면 둘레, 또는 상기 임팩트링의 내주면 또는 전방둘레면에 접하는 상기 튜브 내층의 외주면 둘레 중 3개소 이상에서 기밀 실링이 형성된다.
이때, 상기 페럴의 상기 전방 외주면 둘레를 따라서 형성된 둘 이상의 전방 링요홈부를 더 포함하되, 상기 페럴의 상기 전방 외주면은 상기 페럴의 상기 중간 외주면이 내주면과 접하는 확관된 상기 튜브 내층의 외주면과 동일한 외경을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 피팅 바디의 상기 결합홈에 삽입된 상기 페럴의 상기 전방 단부는 상기 페럴의 내주면에서 반경방향 외측으로 이격된 위치에서 전방을 향하여 돌출된 결합돌출부를 포함하되, 상기 결합돌출부의 외주면은 상기 페럴의 상기 전방 외주면과 동일한 외경으로 형성되고, 상기 결합돌출부의 내주면은 전방을 향하여 직경이 점점 커지는 경사면으로 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 페럴의 상기 중간 외주면 둘레를 따라서 형성된 둘 이상의 중간 링요홈부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 페럴의 상기 후방 외주면은, 상기 페럴의 상기 중간 외주면으로부터 후방을 향하여 외경이 점점 커지는 외경확대부; 및 상기 외경확대부로부터 후방을 향하여 외경이 점점 작아지는 외경축소부;를 포함하여 이루어지고, 상기 피팅 바디의 상기 튜브단부 삽입부의 후방 단부는 후방을 향하여 점점 내경이 커지도록 형성된 내경확장경사부를 포함할 수 있다.
나아가, 상기 임팩트링의 전방 내측 내주면은 전방을 향하여 내경이 점점 증가하는 직선 또는 곡선 단면의 튜브보호압박부를 구비할 수 있다.
한편, 상기 1차 너트의 상기 튜브 외층 지지부에서 상기 다단의 계단 형상의 외주면 중 반경방향 최외측 외주면 부분의 전후방향 길이는 상기 튜브 외층 고정부와 대등한 길이로 형성될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 기밀구조가 강화된 이중관 튜브용 피팅에 의하면, 종래보다 더욱 기밀이 강화되어 강산성 용액 등 위험성이 큰 약액의 누출 위험을 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 이중관 튜브를 피팅에 결합할 때에 튜브 내층의 PFA 배관에 대한 배관작업 외에 튜브 외층의 배관에 대해서는 별다른 특별한 2차 배관작업을 필요로 하지 않는다고 하는 이점이 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 이중관 튜브용 피팅에 의하면, LPP에 종래 피팅을 사용할 때의 단점인 피팅에 사용가능한 튜브의 두께 제한과 튜브 외층의 벗겨짐 등의 문제가 개선될 수 있다고 하는 이점이 있다.
나아가, 상호 분리가능한 이중관 튜브를 위한 피팅을 제공함으로써 예를 들어 여러 화학 물질이 이송되는 유체 시스템에서 각 배관마다 그 내부에 흐르는 화학 물질에 대해 지정된 컬러의 튜브를 사용하여 나타낼 수 있는 유체 시스템을 구성할 수 있게 되고, 상기 유체 시스템의 작동이나 유지보수 작업시에 해당 배관 또는 피팅에 대해 적절한 취급과 안전조치가 취해질 수 있도록 할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 필라 피팅의 일례를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 기밀구조가 강화된 이중관 튜브용 피팅의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 기밀구조가 강화된 이중관 튜브용 피팅의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 기밀구조가 강화된 이중관 튜브용 피팅의 종단면도이다.
도 5는 페럴의 전방 단부 및 전방 외주면의 부분확대도이다.
도 6은 페럴의 중간 외주면의 부분확대도이다.
도 7은 페럴의 후방 외주면 및 임팩트링의 부분확대도이다.
도 8은 1차 너트의 튜브 외층 지지부 및 튜브 외층 고정부와 2차 너트의 부분확대도이다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 기밀구조가 강화된 이중관 튜브용 피팅에 대하여 자세히 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 기밀구조가 강화된 이중관 튜브용 피팅의 사시도 및 분해사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 기밀구조가 강화된 이중관 튜브용 피팅의 종단면도이며, 도 5는 페럴의 전방 단부 및 전방 외주면의 부분확대도이고, 도 6은 페럴의 중간 외주면의 부분확대도이며, 도 7은 페럴의 후방 외주면 및 임팩트링의 부분확대도이고, 도 8은 1차 너트의 튜브 외층 지지부 및 튜브 외층 고정부와 2차 너트의 부분확대도이다.
본 발명에 따른 기밀구조가 강화된 이중관 튜브용 피팅은 PFA 등의 불소중합체 재질로 형성된 배관 내층과 PVC, CPT 등으로 형성된 배관 외층으로 이루어진 이중관 튜브를 유니온, 티, 엘보, 리듀서 등의 배관부속자재에 연결하거나 밸브, 레귤레이터 등의 유동제어장치의 포트 중 하나에 연결하기 위한 것으로서, PFA, PTFE 등의 불소중합체로 형성된다.
이러한 이중관의 튜브 내층(500)과 튜브 외층(600)은 피팅과의 결합을 위해 배관의 단부에서 상호 분리되어 다뤄지며, 후술하는 바와 같이 튜브 내층(500)은 다양한 기밀구조를 구비한 본 발명에 따른 피팅과 결합되어 복수 개의 실링 부위를 형성한다. 튜브 내층(500)과 분리된 튜브 외층(600) 역시 본 발명에 따른 피팅과 결합되는 것이긴 하지만, 튜브 외층(600)과 피팅과의 결합은 실링 형성을 위한 것이라기보다는, 튜브 내층(500)과 분리된 튜브 외층(600)의 정리와 고정을 위한 것이다.
상기 피팅은 크게 피팅 바디(100), 1차 너트(200), 페럴(300), 임팩트링(400) 및 2차 너트(700)로 이루어진다.
피팅 바디(100)는 유니온, 티, 엘보와 같은 배관부속자재의 일부, 또는 밸브나 레귤레이터 같은 유동제어장치의 입출력 포트의 일부로서, 튜브를 연결하려는 유로의 말단부를 형성하거나 유로들간의 접속지점을 형성하는 것이다.
상기 피팅 바디(100)는 튜브 내층(500)의 전방 단부(510)가 삽입되는 튜브단부 삽입부(110)와 상기 튜브단부 삽입부(110)에 삽입된 튜브 내층(500)과 연통되는 바디 유로부(130)를 포함하여 이루어진다.
본 명세서에서 “전방”은 피팅에 고정결합될 튜브 내층(500)의 단부에서 피팅 바디(100)를 향하는 방향, 또는 튜브 내층(500)을 고정시키기 위해 후술하는 바와 같이 피팅 바디(100)와 나사결합되어 조여지는 1차 너트(200)로부터 피팅 바디(100)를 향하는 방향을 지칭하고, “후방”은 그 반대방향을 지칭한다.
튜브단부 삽입부(110)는 내측에 제1 내주면(111)을 구비하고, 상기 제1 내주면(111)에 상기 튜브 내층(500)의 전방 단부(510)가 밀착되어 삽입된다. 상기 튜브단부 삽입부(110)의 제1 내주면(111)의 내경은 상기 튜브 내층(500)의 외경, 즉 미확관 상태의 외경보다 크게 형성된다. 따라서, 상기 튜브 내층의 전방 단부(510)가 상기 제1 내주면(111)에 밀착되도록 하기 위하여 상기 튜브 내층의 전방 단부(510)는 직경이 확대되도록 확관되고, 확관된 상태가 유지되고 지지될 수 있도록 하기 위하여 페럴(300)이 상기 전방 단부(510) 내측에 삽입되어 상기 튜브(500)에 결합된다. 이로써, 상기 튜브의 전방 단부(510)는 상기 튜브단부 삽입부(110)의 제1 내주면(111)에 밀착되어 삽입될 수 있다. 상기 튜브 내층의 전방 단부(510)의 확관은 통상적으로 가열 이후의 소성 변형/가공에 의하여 이루어진다.
상기 바디 유로부(130)는 상기 튜브단부 삽입부(110)로부터 전방측을 향하여 연장되며 상기 튜브단부 삽입부(110)에 삽입된 상기 튜브 내층(500)과 연통되도록 형성된다. 또한, 상기 바디 유로부(130)는 상기 튜브단부 삽입부(110)의 상기 제1 내주면(111)보다 작은 직경으로 형성된 제2 내주면(131)을 구비한다.
상기 바디 유로부(130)는 상기 튜브단부 삽입부(110)의 제1 내주면(111)보다 직경이 작은 제2 내주면(131)을 가지므로, 상기 튜브단부 삽입부(110)의 내측 전방 단부에는 상기 직경 차이에 의한 고리모양의 단차면이 형성되고, 상기 단차면에는 상기 페럴(300)의 전방측이 삽입될 수 있도록 전방을 향하여 함몰 형성된 결합홈(117)이 형성된다.
상기 피팅 바디(100)의 외측, 구체적으로 상기 튜브단부 삽입부(110)의 외주면(113) 둘레를 따라 숫나사산(115)이 형성된다. 상기 숫나사산(115)은 후술하는 1차 너트(200)의 암나사산(215)과 맞물림으로써 상기 피팅 바디(100)에 상기 1차 너트(200)가 결합될 수 있도록 하기 위하여 구비된다.
페럴(300)은 상기 튜브 내층(500)의 확관된 전방 단부(510) 내측에 결합된다. 또한, 상기 페럴(300)의 전방측은 상기 튜브 내층의 전방 단부(510)로부터 전방으로 연장되어 돌출되도록 구성된다. 전술한 바와 같이, 상기 페럴(300)의 전방측은 상기 튜브단부 삽입부(110)의 내측 전방 단부에 형성된 결합홈(117)에 삽입된다.
1차 너트(200)는 상기 튜브 내층(500)의 미확관 부분만이 통과될 수 있는 크기로 형성된 튜브관통공(220)을 후방측에 구비하고 상기 튜브관통공(220)보다 큰 직경(내경)으로 형성된 전방중공부(210)를 전방측에 구비한다. 이로써 상기 튜브관통공(220)에 삽입된 상기 튜브 내층(500)의 확관된 전방 단부(510)가 상기 전방중공부(210)에 위치될 수 있다. 상기 1차 너트(200)는 또한 상기 전방중공부(210)의 내주면 둘레를 따라 형성된 암나사산(215)을 구비하며, 상기 암나사산(215)은 전술한 바와 같이 상기 피팅 바디(100)의 상기 튜브단부 삽입부(110)의 상기 숫나사산(115)에 맞물릴 수 있고, 이로써 상기 1차 너트(200)가 상기 피팅 바디(100)에 결합되도록 한다.
상기 1차 너트(200)는 상기 튜브관통공(220)의 후방측에 튜브 외층(600)을 정리하고 고정시키기 위한 튜브 외층 지지부(230)와 튜브 외층 고정부(240)를 포함할 수 있다(도 8 참조).
상기 튜브 외층 지지부(230)는 상기 튜브관통공(220)의 후방측으로 돌출되어 형성되며, 상기 튜브 외층 지지부(230)의 내주면은 상기 튜브관통공(220)과 직경이 동일하여 상기 튜브 내층(500)의 미확관 부분만이 통과될 수 있도록 형성된다. 상기 튜브 외층 지지부(230)의 외주면(235)은 후방을 향하여 외경이 점점 작아지는 다단의 계단 형상으로 형성되어 상기 튜브 외층(600)의 확관된 전방 단부를 상기 튜브 내층(500)으로부터 이탈된 상태로 지지하고 유지할 수 있다. 상기 튜브 외층(600)은 PFA 재질의 튜브 내층(500)과 같이 가열에 의해 확관시킬 수도 있으나, 재질에 따라서는 단순히 상기 튜브 외층 지지부(230)의 외주면(235)에 상기 외주면(235)을 둘러싸도록 압입하여 확관시킬 수도 있을 것이다.
상기 튜브 외층 고정부(240)는 반경방향 외측으로 상기 튜브 외층 지지부(230)와 이격되어 형성되고 외주면에 숫나사부(245)가 형성된다.
상기 튜브 외층 고정부(240)에는 2차 너트(700)가 결합될 수 있다. 2차 너트(700)는 내층 튜브(500)와 외층 튜브(600)로 이루어진 상기 이중관 튜브의 미확관 부분만이 통과될 수 있는 이중튜브관통공(720)을 후방측에 구비하고, 전방측에는 내주면에 암나사부(710)를 구비한다. 상기 암나사부(710)는 상기 1차 너트(200)의 튜브 외층 고정부(240)의 숫나사부(245)와 맞물림으로써 상기 2차 너트(700)를 상기 튜브 외층 고정부(240)에 결합시키게 된다.
상기와 같은 구성의 튜브 외층 지지부(230) 및 튜브 외층 고정부(240)와 2차 너트(700)의 결합에 의해, 내층과 외층으로 이루어진 이중관 튜브의 튜브 외층(600)이 확관된 상태로 튜브 외층 지지부(230)에 의해 지지되고 고정될 수 있다. 상기 2차 너트(700)가 상기 튜브 외층 고정부(240)에 결합됨으로써 상기 튜브 외층 지지부(230)에 의해 지지되고 고정된 튜브 외층(600)이 상기 튜브 외층 지지부(230)로부터 이탈하는 것이 방지되어 고정상태가 유지될 수 있다.
따라서, LPP에 종래 피팅을 사용할 때와 달리 튜브 외층의 벗겨짐이 방지될 수 있고, 또한 튜브 외층(600)의 두께가 통상적인 경우보다 두꺼워서 종래 피팅을 사용할 수 없는 경우에도(튜브 내층(500)을 형성하는 PFA 튜브는 대체로 표준화된 규격을 따르므로 이러한 문제가 없음), 본 발명에 따른 이중관 튜브용 피팅에서 상기 2차 너트(700)만을 상이한 사이즈의 이중튜브관통공(720)을 구비한 2차 너트(700)로 바꿔서 적용함으로써, 튜브 외층(600)의 두께가 두꺼운 이중관 튜브에 용이하게 대응할 수 있는 이점이 있다.
상기와 같은 구성의 튜브 외층 지지부(230) 및 튜브 외층 고정부(240)와 2차 너트(700)의 결합에 의해, 내층과 외층으로 이루어진 이중관 튜브의 튜브 외층(600)이 확관된 상태로 상기 튜브 외층 지지부(230)에 의해 지지되고 고정되는 이중관 튜브의 상기 튜브 외층(600)의 지지와 고정이 보다 견고하게 이루어질 수 있도록 하기 위해서는, 상기 1차 너트(200)의 상기 튜브 외층 지지부(230)에서 상기 다단의 계단 형상의 외주면(235) 중 반경방향 최외측 외주면 부분의 전후방향 길이를 충분히 확보하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 다단의 계단 형상의 외주면(235) 중 반경방향 최외측 외주면 부분의 전후방향 길이는 상기 튜브 외층 고정부(230)와 대등한 길이로 형성될 수 있다.
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상기 1차 너트(200)의 상기 전방중공부(210)의 후방단부에 접하여 임팩트링(400)이 구비될 수 있다. 상기 임팩트링(400)은 상기 튜브 내층(500)의 확관된 상기 전방 단부(510)보다 후방측에 위치한 미확관 부분의 둘레를 감싸도록 형성된다. 상기 임팩트링(400)은 상기 튜브 내층(500)의 상기 미확관 부분의 둘레를 밀착하여 감싸도록 형성될 수도 있고, 이와 달리 다소 느슨하게 감싸도록 형성될 수도 있다.
또한, 상기 임팩트링(400)은 상기 페럴(300)의 후방단부보다 후방측에 위치됨으로써, 상기 페럴(300)이 삽입된 상기 튜브 내층(500)이 상기 1차 너트(200)의 상기 튜브관통공(220)에 삽입된 때에(또는, 상기 튜브 내층(500)이 상기 1차 너트(200)의 상기 튜브관통공(220)에 삽입된 후에 상기 튜브 내층(500)의 전방 단부(510)가 확관되고 그 내측에 상기 페럴(300)이 삽입된 때에) 상기 임팩트링(400)이 상기 전방중공부(210)의 후방단부로부터 이탈되지 않고 유지될 수 있다.
상기 페럴(300)에 대해 보다 구체적으로 살펴보면, 우선 상기 페럴(300)은 전방에서 후방을 향하여 차례대로 전방 단부(310), 전방 외주면(330), 중간 외주면(350) 및 후방 외주면(370)으로 구분하여 볼 수 있고, 또한 내주면(390)을 포함한다. 상기 전방 외주면(330)과 중간 외주면(350)은 각각 전후방향으로 크기의 변화가 없는 일정한 외경을 갖도록 형성되되, 그 외경의 크기는 서로 다르게 형성된다.
상기 페럴(300)의 내주면(390)은 전체적으로 일정한 내경을 갖도록 형성될 수 있고, 상기 일정한 내경은 상기 튜브 내층(500)의 미확관 상태의 내경과 동일한 크기로 할 수 있다. 이로써 상기 튜브 내층(500)의 전방 단부(510) 내측에 삽입된 페럴(300)의 내주면과 상기 튜브 내층(500)의 미확관 부분의 내주면이 일정한 직경의 연속적인 유로를 형성하게 되어, 상기 튜브 내층(500)과 페럴(300)의 내측을 흐르는 유체의 유동에 미칠 수 있는 부정적인 영향을 최소화할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 페럴(300)의 전방 단부(310)는, 상기 피팅 바디(100)의 숫나사산(115)과 상기 1차 너트(200)의 암나사산(215)이 상호 맞물림으로써 상기 피팅 바디(100)와 상기 1차 너트(200)가 결합된 때에, 상기 피팅 바디(100)의 상기 결합홈(117)에 삽입되도록 형성된다.
이때 상기 피팅 바디(100)의 상기 결합홈(117)에 삽입된 상기 페럴(300)의 상기 전방 단부(310)는 상기 페럴(300)의 내주면(390)에서 반경방향 외측으로 이격된 위치에서 전방을 향하여 돌출된 결합돌출부(313)를 포함한다. 상기 결합돌출부(313)의 외주면(315)은 상기 페럴(300)의 상기 전방 외주면(330)과 동일한 외경으로 형성되는 한편, 상기 결합돌출부(313)의 내주면(317)은 전방을 향하여 직경이 점점 커지도록 형성되어 상기 내주면(317)의 전후방향 종단면은 경사면으로 형성된다.
상기 페럴(300)의 상기 전방 단부(310)가 위와 같이 형성됨으로써, 상기 피팅 바디(100)에 결합된 상기 1차 너트(200)의 조임에 의해, 그리고 페럴(300) 내측을 유동하는 유체의 압력에 의해, 상기 전방 단부(310)가 상기 결합홈(117)에 더욱 강하게 결합하여 실링이 강화된다. 또한, 상기 전방 단부(310)가 상기 결합홈(117)에 더욱 강하게 결합되고 상기 페럴(300) 내주면(390)에 유체가 압력을 가함으로써, 페럴(300)의 상기 전방 외주면(330)이 후술하는 바와 같이 상기 피팅 바디(100)의 튜브단부 삽입부(110)의 제1 내주면(111)에 더욱 강하게 밀착되어 실링이 강화된다.
상기 피팅 바디(100)의 상기 튜브단부 삽입부(110)의 제1 내주면(111)과 접하는 상기 페럴(300)의 상기 전방 외주면(330)은 전술한 바와 같이 상기 전방 단부(310) 및 결합홈(117)과 페럴(300) 내부의 유체 압력 덕분에 상기 피팅 바디(100)의 상기 제1 내주면(111)에 강하게 밀착되어 실링이 강화된다.
이때, 상기 전방 외주면(330)의 외주 둘레를 따라서 형성된 요홈부인 전방 링요홈부(333)를 둘 이상 구비함으로써, 상기 전방 링요홈부(333) 사이에 전방 링돌출부(335)를 하나 이상 구비할 수 있다. 이때 상기 전방 링돌출부(335)는 상기 전방 외주면(330)의 외주면보다 반경방향 외측으로 더 돌출되도록 형성될 수 있다. 이러한 전방 링돌출부(335)에는 압력이 국부적으로 집중되어 상기 피팅 바디(100)의 상기 제1 내주면(111)에 밀착되는 힘이 더욱 강하게 작용하게 되므로, 실링이 더욱더 강화될 수 있다.
한편, 상기 페럴(300)의 상기 전방 외주면(330)과, 상기 페럴(300)의 상기 중간 외주면(350) 외측에 씌워지는 확관된 상기 튜브 내층(500)의 외주면은, 실링 형성을 위해서 둘 다 상기 피팅 바디(100)의 제1 내주면(111)에 접하도록 구성되어야 한다. 이에 따라, 상기 페럴(300)의 상기 전방 외주면(330)의 직경과, 확관된 상기 튜브 내층(500)의 전방 단부(510)의 내주면이 상기 페럴(300)의 상기 중간 외주면(350)과 접하는 부분에서 상기 전방 단부(510)의 외주면의 직경은 동일한 크기로 형성되고, 이는 상기 제1 내주면(111)에 밀착되어 접하게 될 수 있는 크기이다.
도 6을 참조하면, 상기 페럴(300)의 전후방향 중간 위치에서 확관된 상기 튜브 내층(500)의 내주면과 접하는 상기 페럴(300)의 중간 외주면(350)은 상기 언급한 바와 같이 외경이 전후방향으로 일정하도록 형성되고, 그 크기는 상기 제1 내주면(111)에 밀착되어 접하게 될 수 있는 크기이다.
또한, 상기 중간 외주면(350)의 외주 둘레를 따라서 형성된 요홈부인 중간 링요홈부(353)를 둘 이상 구비함으로써, 상기 중간 링요홈부(353) 사이에 중간 링돌출부(355)를 하나 이상 구비할 수 있다. 이때 상기 중간 링돌출부(355)는 상기 중간 외주면(350)의 외주면보다 반경방향 외측으로 더 돌출되도록 형성될 수 있다. 이러한 중간 링돌출부(355)에는 압력이 국부적으로 집중되어 상기 확관된 튜브 내층(500)의 내주면에 밀착되는 힘이 더욱 강하게 작용하게 되므로, 실링이 더욱더 강화될 수 있다.
페럴의 후방 외주면 및 임팩트링의 부분확대도를 도시한 도 7을 참조하면, 상기 페럴(300)의 후방 외주면(370)은 상기 페럴(300)의 후방측에서 상기 확관된 상기 튜브 내층(500)의 내주면과 접하도록 구성된다.
구체적으로, 상기 후방 외주면(370)은 상기 페럴(300)의 상기 중간 외주면(350)으로부터 후방을 향하여 외경이 점점 커지는 외경확대부(371)와, 상기 외경확대부(371)의 후방단부와 연결되며 상기 외경확대부(371)로부터 후방을 향하여 외경이 점점 작아지는 외경축소부(373)를 포함하여 이루어진다. 따라서, 상기 후방 외주면(370)은 전후방향 종단면에서 볼 때 대략 산 모양을 형성하게 된다. 상기 외경확대부(371)의 후방단부와 상기 외경축소부(373)의 전방단부는 직선에 가까운 완만한 곡선부분을 포함할 수 있고, 직선부분을 포함하도록 구성할 수도 있다.
이때 상기 피팅 바디(100)의 상기 튜브단부 삽입부(110)의 후방 단부는 후방을 향하여 점점 내경이 커지도록 형성된 내경확장경사부(119)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 내경확장경사부(119)는 상기 페럴(300)의 상기 외경확대부(371)와 함께 그 사이에 위치된 튜브 내층(500)의 확관된 전방 단부(510)를 압박함으로써 실링을 형성할 수 있다.
상기 피팅 바디(100)에 상기 1차 너트(200)를 결합하여 조임으로써 상기 튜브(500)의 외주면, 즉 상기 외경축소부(373)의 후방단부 및 그로부터 이어지는 상기 튜브 내층(500)의 미확관 부분에서 상기 튜브 내층(500)의 외주면이 상기 임팩트링(400)의 내주면(410) 또는 전방둘레면(420)에 접하여 압박될 수 있으며, 이로써 실링이 형성될 수 있다.
이때 상기 임팩트링(400)의 전방 내측 내주면은 수직으로 꺾이도록 형성될 수 있다. 다만, 상기 임팩트링(400)의 전방 내측 내주면이 수직으로 꺾이도록 형성된다면, 한편으론 상기 튜브 내층(500)을 국부적으로 강하게 압박하여 강한 실링을 형성할 수 있지만, 다른 한편 상기 튜브 내층(500)의 물리적 손상을 유발하여 튜브 교체시기를 앞당기게 될 수도 있다.
이러한 문제점을 보완하기 위하여, 선택적으로, 상기 임팩트링(400)의 전방 내측 내주면이 전방을 향하여 내경이 점점 증가하는 직선 또는 곡선 단면의 튜브보호압박부(430)를 구비하도록 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 기밀구조가 강화된 배관용 피팅에서는 이상과 같이 5개소에서 실링이 형성되며, 이들 중 일부 개소에서 실링을 형성하는 구성요소간에 적절한 결합이 이루어지지 아니하거나 튜브 등 구성요소 일부에 문제가 발생하여 실링이 적절히 작용하지 않게 되는 경우에도, 종래의 필라 피팅보다 많은 적어도 3개소에서 기밀 실링이 형성되어 기밀구조가 강화될 것으로 기대할 수 있다.
이상 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 기밀구조가 강화된 이중관 튜브용 피팅의 실시예에 대하여 자세히 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 범위는 오직 하기의 청구범위의 기재에 의하여 정하여지는 것임에 유의하여야 할 것이다.
100 : 피팅 바디 110 : 튜브단부 삽입부
111 : 제1 내주면 113 : 튜브단부 삽입부의 외주면
115 : 숫나사산 117 : 결합홈
119 : 내경확장경사부 130 : 바디 유로부
131 : 제2 내주면
200 : 1차 너트 210 : 전방중공부
215 : 암나사산 220 : 튜브관통공
230 : 튜브 외층 지지부 235 : 튜브 외층 지지부의 외주면
240 : 튜브 외층 고정부 245 : 숫나사부
300 : 페럴 310 : 페럴 전방 단부
313 : 결합돌출부 315 : 결합돌출부의 외주면
317 : 결합돌출부의 내주면 330 : 페럴 전방 외주면
333 : 전방 링요홈부 335 : 전방 링돌출부
350 : 페럴 중간 외주면 353 : 중간 링요홈부
355 : 중간 링돌출부 370 : 페럴 후방 외주면
371 : 외경확대부 373 : 외경축소부
390 : 페럴 내주면
400 : 임팩트링 410 : 임팩트링의 내주면
420 : 임팩트링의 전방둘레면
500 : 튜브 내층 510 : 튜브 내층의 전방 단부
600 : 튜브 외층
700 : 2차 너트 710 : 암나사부
720 : 이중튜브관통공

Claims (7)

  1. 내층과 외층의 2개층으로 이루어지고 내층이 PFA 재질로 형성된 이중관 튜브를 유니온, 티, 엘보 및 리듀서를 포함하는 배관부속자재 중 하나에 연결하거나 밸브 및 레귤레이터를 포함하는 유동제어장치의 포트 중 하나에 연결하기 위한, 불소중합체로 형성된 피팅으로서,
    상기 튜브 내층의 확관된 전방 단부 내측에 결합되되 전방측이 상기 튜브 내층의 전방 단부로부터 전방으로 연장되어 돌출되는 페럴;
    상기 페럴이 결합된 상기 튜브 내층의 전방 단부가 밀착되어 삽입되는 제1 내주면을 구비한 튜브단부 삽입부와, 상기 튜브단부 삽입부로부터 전방측을 향하여 연장되어 상기 튜브단부 삽입부에 삽입된 상기 튜브와 연통되도록 형성되되 상기 제1 내주면보다 작은 직경의 제2 내주면으로 형성된 바디 유로부와, 상기 튜브단부 삽입부의 내측 전방 단부에 상기 페럴의 상기 전방측이 삽입되도록 형성된 결합홈을 포함하되, 상기 튜브단부 삽입부의 외주면 둘레를 따라 숫나사산이 형성된 피팅 바디;
    상기 튜브 내층의 미확관 부분만이 통과될 수 있는 튜브관통공을 후방측에 구비하고 상기 튜브관통공보다 큰 직경으로 형성된 전방중공부를 전방측에 구비함으로써 상기 튜브관통공에 삽입된 상기 튜브 내층의 확관된 전방 단부가 상기 전방중공부에 위치하도록 하고, 상기 전방중공부의 내주면 둘레를 따라 상기 피팅 바디의 상기 숫나사산에 맞물릴 수 있는 암나사산을 구비하며, 상기 튜브관통공의 후방측으로 돌출되되 내주면은 상기 튜브관통공과 직경이 동일하여 상기 튜브 내층의 미확관 부분만이 통과될 수 있고 외주면은 후방을 향하여 외경이 점점 작아지는 다단의 계단 형상으로 형성되어 상기 튜브 외층의 확관된 전방 단부를 지지하는 튜브 외층 지지부와, 반경방향 외측으로 상기 튜브 외층 지지부와 이격되어 형성되고 외주면에 숫나사부가 형성된 튜브 외층 고정부를 더 구비한 1차 너트;
    상기 1차 너트의 전방중공부의 후방단부에 접하고 상기 페럴의 후방단부보다 후방측에 위치되며, 상기 튜브 내층의 상기 확관된 전방 단부보다 후방측의 미확관 부분 둘레를 감싸도록 배치된 임팩트링; 및
    내층과 외층으로 이루어진 상기 이중관 튜브의 미확관 부분만이 통과될 수 있는 이중튜브관통공을 후방측에 구비하고, 전방측에는 상기 1차 너트의 튜브 외층 고정부의 숫나사부와 맞물릴 수 있는 암나사부를 내주면에 구비한 2차 너트;
    를 포함하여 이루어지며,
    상기 피팅 바디의 숫나사산과 상기 1차 너트의 암나사산이 상호 맞물림으로써 상기 피팅 바디와 상기 1차 너트가 결합된 때에, 상기 피팅 바디의 상기 결합홈에 삽입된 상기 페럴의 전방 단부, 상기 피팅 바디의 상기 튜브단부 삽입부의 상기 제1 내주면과 접하는 상기 페럴의 전방 외주면 둘레, 상기 페럴의 전후방향 중간 위치에서 확관된 상기 튜브 내층의 내주면과 접하는 상기 페럴의 중간 외주면 둘레, 상기 페럴의 후방측에서 상기 확관된 상기 튜브 내층의 내주면과 접하는 상기 페럴의 후방 외주면 둘레, 또는 상기 임팩트링의 내주면 또는 전방둘레면에 접하는 상기 튜브 내층의 외주면 둘레 중 3개소 이상에서 기밀 실링이 형성되고,
    상기 페럴의 상기 전방 외주면 둘레를 따라서 형성된 둘 이상의 전방 링요홈부와 상기 전방 링요홈부 사이에 형성된 하나 이상의 전방 링돌출부를 더 포함하되,
    상기 페럴의 상기 전방 외주면은 상기 페럴의 상기 중간 외주면이 내주면과 접하는 확관된 상기 튜브 내층의 외주면과 동일한 외경을 갖도록 형성되고,
    상기 전방 링돌출부는 상기 전방 외주면의 외주면보다 반경방향 외측으로 더 돌출되도록 형성됨으로써, 상기 전방 링돌출부에 압력이 국부적으로 집중되어 상기 피팅 바디의 상기 제1 내주면에 밀착되는 힘이 더욱 강하게 작용하게 되어 기밀 실링이 더욱 강화되며,
    상기 피팅 바디의 상기 결합홈에 삽입된 상기 페럴의 상기 전방 단부는 상기 페럴의 내주면에서 반경방향 외측으로 이격된 위치에서 전방을 향하여 돌출된 결합돌출부를 포함하되,
    상기 결합돌출부의 외주면은 상기 페럴의 상기 전방 외주면과 동일한 외경으로 형성되고,
    상기 결합돌출부의 내주면은 전방을 향하여 직경이 점점 커지는 경사면으로 형성되며,
    상기 페럴의 상기 중간 외주면 둘레를 따라서 형성된 둘 이상의 중간 링요홈부와 상기 중간 링요홈부 사이에 형성된 하나 이상의 중간 링돌출부를 더 포함하되,
    상기 중간 링돌출부는 상기 중간 외주면의 외주면보다 반경방향 외측으로 더 돌출되도록 형성됨으로써, 상기 중간 링돌출부에 압력이 국부적으로 집중되어 상기 확관된 튜브의 내주면에 밀착되는 힘이 더욱 강하게 작용하게 되어 기밀 실링이 더욱 강화되는 것을 특징으로 하는 기밀구조가 강화된 이중관 튜브용 피팅.
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  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 페럴의 상기 후방 외주면은,
    상기 페럴의 상기 중간 외주면으로부터 후방을 향하여 외경이 점점 커지는 외경확대부; 및
    상기 외경확대부로부터 후방을 향하여 외경이 점점 작아지는 외경축소부;
    를 포함하여 이루어지고,
    상기 피팅 바디의 상기 튜브단부 삽입부의 후방 단부는 후방을 향하여 점점 내경이 커지도록 형성된 내경확장경사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기밀구조가 강화된 이중관 튜브용 피팅.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 임팩트링의 전방 내측 내주면은 전방을 향하여 내경이 점점 증가하는 직선 또는 곡선 단면의 튜브보호압박부를 구비한 것을 특징으로 하는 기밀구조가 강화된 이중관 튜브용 피팅.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 너트의 상기 튜브 외층 지지부에서 상기 다단의 계단 형상의 외주면 중 반경방향 최외측 외주면 부분의 전후방향 길이는 상기 튜브 외층 고정부와 대등한 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 기밀구조가 강화된 이중관 튜브용 피팅.
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