KR102251419B1 - 밀봉 가스켓 및 이를 구비한 유체 라인 조립체 - Google Patents

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Abstract

유체 라인이 이어지는 부분을 밀봉하는 밀봉 가스켓과, 이를 구비하는 유체 라인 조립체가 개시된다. 개시된 밀봉 가스켓은, 링 형상의 강체 프레임, 및 고무로 이루어지고 강체 프레임에 접합된 것으로, 강체 프레임의 외주면을 가리면서 접합된 외주면 접합부, 강체 프레임의 상측면을 가리면서 접합된 상측면 접합부, 및 강체 프레임의 하측면을 가리면서 접합된 하측면 접합부를 구비한 고무 부재를 구비한다. 강체 프레임의 높이는 고무 부재의 높이의 1/2 보다 크고, 고무 부재의 높이보다 작다.

Description

밀봉 가스켓 및 이를 구비한 유체 라인 조립체{Gasket for sealing and fluid line assembly with the same}
본 발명은 파이프, 튜브, 콘딧 등의 유체 라인이 이어지는 부분을 밀봉하는 밀봉 가스켓과, 이를 구비하는 유체 라인 조립체에 관한 것이다.
유체는 예컨대, 파이프(pipe), 튜브(tube), 콘딧(conduit)과 같은 유체 라인을 통해 수송될 수 있다. 유체를 긴 거리로 수송하기 위해서는 복수의 유체 라인이 일렬로 이어져서 유체 라인 조립체를 구성하고, 유체가 분기되거나 분기된 유체가 하나로 합쳐지는 경우에는 일자형의 유체 라인과 분기형 유체 라인(branched fluid line)이 이어져서 유체 라인 조립체를 구성하게 된다.
도 1은 종래의 유체 라인 조립체의 단면도로서, 이어지는 한 쌍의 유체 라인이 연결된 부분을 확대하여 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 일 예에 따른 유체 라인 조립체(1)는 일렬로 이어진 제1 및 제2 유체 라인(2, 6)을 구비한다. 제1 및 제2 유체 라인(2, 6)은 각각, 유체가 관통하도록 중공(中孔)이 형성된 본체(3, 7)와, 본체(3, 7)의 말단에서 방사 방향으로 확장된 연결 플랜지(flange)(5, 9)를 구비한다.
마주보는 제1 유체 라인(2)의 연결 플랜지(5)와 제2 유체 라인(6)의 연결 플랜지(9)가 복수의 체결 볼트(18)와 너트(nut)(19)에 의해 결합되어 제1 유체 라인(2)과 제2 유체 라인(6)이 일렬로 이어진다. 제1 및 제2 유체 라인(2, 6)의 중공을 따라 흐르는 유체가 마주보고 결합된 한 쌍의 연결 플랜지(5, 9) 사이에서 누출되지 않도록, 제1 유체 라인(2)과 제2 유체 라인(6)의 마주보는 말단면 사이에는 밀봉 가스켓(gasket)(16)이 개재된다.
구체적으로, 제2 유체 라인(6)의 말단면에 형성된 가스켓 설치 홈(12)에 밀봉 가스켓(17)이 끼워질 수 있다. 상기 가스켓 설치 홈(12)은 밀봉 가스켓(17)의 내주면과 외주면이 밀착되는 제1 및 제2 홈 내측면(14, 15)과, 상기 제1 및 제2 홈 내측면(14, 15)을 이어주는 홈 바닥면(13)에 의해 한정된다. 따라서, 상기 제2 유체 라인(6)은, 본체(7)의 내주면과 상기 제1 홈 내측면(14) 사이에 일정한 폭(WD)을 갖는 홈 보강부(16)를 구비한다.
상기 홈 보강부(16)로 인해 제1 및 제2 유체 라인(2, 6)의 내경(ID1)의 크기가 정해지면 제1 및 제2 유체 라인(2, 6)의 외경(OD1)의 크기가 커지게 된다. 반대로, 상기 외경(OD1)의 크기가 정해지면 상기 내경(ID1)의 크기가 적어지게 된다. 즉, 제1 및 제2 유체 라인(2, 6)의 두께가 두꺼워져 부피가 커지고 무거워지며, 원가가 증가하는 문제가 있다. 한편, 상기 내경(ID1)과 외경(OD1) 사이를 얇게 하기 위해서는 상기 밀봉 가스켓(17)을 사용하는 것 대신에 제1 유체 라인(2)과 제2 유체 라인(6)의 마주보는 말단면 사이에 실란트(sealant)를 도포하는 경우도 있으나, 지저분해 보이기 때문에 감성 품질이 저하되고, 유동하는 유체의 압력이 높은 경우에는 누출 가능성이 높다는 문제가 있다.
등록특허공보 제10-1243598호
본 발명은, 유체 라인의 연결 부위에서 유체의 누출을 차단하는 밀봉 가스켓으로서, 높이 방향으로 중간 부분이 휘거나 구부러지지 않는 밀봉 가스켓과, 상기 밀봉 가스켓을 구비한 유체 라인 조립체를 제공한다.
본 발명은, 링(ring) 형상의 강체 프레임, 및 고무(rubber)로 이루어지고 상기 강체 프레임에 접합된 것으로, 상기 강체 프레임의 외주면을 가리면서 접합된 외주면 접합부, 상기 강체 프레임의 상측면을 가리면서 접합된 상측면 접합부, 및 상기 강체 프레임의 하측면을 가리면서 접합된 하측면 접합부를 구비한 고무 부재를 구비하고, 상기 강체 프레임의 높이는 상기 고무 부재의 높이의 1/2 보다 크고, 상기 고무 부재의 높이보다 작은 밀봉 가스켓을 제공한다.
상기 고무 부재가 상기 강체 프레임의 내주면에 접합되지 않아서 상기 강체 프레임의 내주면은 상기 고무 부재에 의해 가려지지 않을 수 있다.
상기 고무 부재는, 상기 외주면 접합부 및 상측면 접합부와 이어지며 위 방향 및 방사 방향으로 돌출된 상단 돌출부, 및 상기 외주면 접합부 및 하측면 접합부와 이어지며, 아래 방향 및 방사 방향으로 돌출된 하단 돌출부를 더 구비할 수 있다.
상기 강체 프레임은 상기 고무 부재의 높이 방향으로 중앙 지점에 배치되며, 위 및 아래로 치우쳐 배치되지 않을 수 있다.
또한 본 발명은, 제1 중공(中孔)이 형성된 제1 유체 라인, 상기 제1 유체 라인의 일 측 말단에 타 측 말단이 고정 결합되며, 상기 제1 중공과 이어지는 제2 중공이 형성된 제2 유체 라인, 및 상기 제1 중공 및 제2 중공에 채워진 유체가 상기 제1 유체 라인의 일 측 말단과 상기 제2 유체 라인의 타 측 말단 사이로 누출되지 않도록 설치된, 상기한 밀봉 가스켓을 구비하고, 상기 강체 프레임의 내주면은 상기 제1 중공 및 제2 중공에 채워진 유체와 직접 마주보는 유체 라인 조립체를 제공한다.
상기 밀봉 가스켓은, 상기 제2 중공을 한정하는 내주면과 단차지고 상기 제1 유체 라인의 일 측 말단을 향한 측면과 상기 제2 중공을 향한 측면이 개방되게 상기 제2 유체 라인의 타 측 말단에 형성된 환형(環形)의 가스켓 설치 홈(groove)에 끼워져 설치될 수 있다.
상기 밀봉 가스켓이 상기 가스켓 설치 홈에 설치되면, 상기 고무 부재가 상기 제1 유체 라인의 일 측 말단 및 상기 가스켓 설치 홈을 한정하는 측면에 밀착되고, 상기 강체 프레임은 상기 제1 유체 라인의 일 측 말단 및 상기 가스켓 설치 홈을 한정하는 측면에 접촉되지 않을 수 있다.
본 발명의 밀봉 가스켓은 강체 프레임을 구비하여서, 한 쌍의 부재 사이에서 압축력이 크게 작용하는 경우에도 찌그러지거나 휘거나 구부러지지 않고 밀봉 성능이 우수하게 유지된다.
본 발명의 유체 라인 조립체는 제2 유체 라인의 중공 내주면 측으로 단차지게 개방된 가스켓 설치 홈에 본 발명의 밀봉 가스켓이 설치되더라도 강체 프레임으로 인해 밀봉 가스켓의 강성과 밀봉 성능이 유지된다. 따라서, 제1 및 제2 유체 라인의 내주면과 외주면 사이 두께를 얇게 할 수 있어서 부피가 작아지고 가벼워진다. 또한, 제1 및 제2 유체 라인의 사이즈가 콤팩트(compact)해짐에 따라 종래보다 소재의 투입량이 줄어들어 원가가 절감된다.
도 1은 종래의 유체 라인 조립체의 단면도로서, 이어지는 한 쌍의 유체 라인이 연결된 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 밀봉 가스켓의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유체 라인 조립체의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 밀봉 가스켓 및 이를 구비한 유체 라인 조립체를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 밀봉 가스켓의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유체 라인 조립체의 단면도이다. 도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유체 라인 조립체(30)는 일렬로 이어진 제1 및 제2 유체 라인(31, 40)을 구비한다. 제1 및 제2 유체 라인(31, 40)은 각각, 유체가 관통하도록 중공(中孔)이 형성된 본체(32, 41)와, 본체(32, 41)의 양 측 말단, 다시 말해서 도 3을 기준으로는 상단 및 하단에서 방사 방향으로 확장된 연결 플랜지(flange)(36, 46)를 구비한다. 제1 유체 라인(31)의 중공, 즉 제1 유체 라인(31)의 중공, 즉 제1 중공과 제2 유체 라인(40)의 중공, 즉 제2 중공은 유체 이동 가능하게 이어진다. 상기 제1 중공은 제1 유체 라인 본체(32)의 내주면(33)에 의해 한정되고, 상기 제2 중공은 제2 유체 라인 본체(41)의 내주면(42)에 의해 한정된다. 상기 제1 중공의 내주면(33)의 내경(inner diameter)의 크기와 상기 제2 중공의 내주면(42)의 내경의 크기(ID2)는 서로 같다.
제1 유체 라인(31)의 일 측 말단, 즉 하단의 연결 플랜지(36)와, 제2 유체 라인(40)의 타 측 말단, 즉 상단의 연결 플랜지(46)는 서로 마주보게 배치되어서, 복수의 체결 볼트(48)와 너트(nut)(49)에 의해 결합된다. 이에 따라, 제1 유체 라인(31)과 제2 유체 라인(40)이 일렬로 이어지게 연결된다. 상기 제1 및 제2 중공을 따라 흐르는 유체가 마주보고 결합된 한 쌍의 연결 플랜지(36, 46) 사이에서 누출되지 않도록, 제1 유체 라인(31)의 하단과 제2 유체 라인(40)의 상단 사이에는 밀봉 가스켓(gasket)(50)이 개재된다.
상기 밀봉 가스켓(50)은 제2 유체 라인(40)의 상단 내주면(42)에 형성된 가스켓 설치 홈(GR)에 끼워져 설치된다. 상기 가스켓 설치 홈(GR)은, 상기 제2 중공의 내주면(42)과 단차지고, 상기 제2 중공 내주면(42)의 내경(ID2) 크기보다 큰 내경 크기를 갖도록 파여진 말단 내주면(44)과, 상기 제2 중공 내주면(42)과 상기 말단 내주면(44)을 단차지게 이어주는 절곡면(45)에 의해 한정된다. 상기 가스켓 설치 홈(GR)은 제1 유체 라인(31)의 하단을 향한 상측면과 상기 제2 중공을 향한 내측면이 개방되게 형성된다.
밀봉 가스켓(50)은 강체 프레임(51)과 고무 부재(60)를 구비한다. 강체 프레임(51)은 링(ring) 형상이며, 강성이 큰 금속, 또는 엔지니어링 플라스틱으로 이루어진다. 고무 부재(60)는 고무(rubber)로 이루어지며 상기 강체 프레임(51)에 접합된다. 고무 부재(60)는 외주면 접합부(61), 상측면 접합부(64), 하측면 접합부(65), 상단 돌출부(66), 및 하단 돌출부(68)를 구비한다.
상기 외주면 접합부(61)는 강체 프레임(51)의 외주면(53)을 가리면서 상기 외주면(53)에 접합되고, 상기 상측면 접합부(64)는 강체 프레임(51)의 상측면(54)을 가리면서 상기 상측면(54)에 접합되고, 상기 하측면 접합부(65)는 강체 프레임(51)의 하측면(55)을 가리면서 상기 하측면(55)에 접합된다. 상기 상단 돌출부(66)는 상기 외주면 접합부(61) 및 상측면 접합부(64)와 이어지며 위 방향 및 밀봉 가스켓(50)의 중심 축선(CX)의 방사 방향으로 돌출되고, 상기 하단 돌출부(68)는 상기 외주면 접합부(61) 및 하측면 접합부(65)와 이어지며 아래 방향 및 상기 중심 축선(CX)의 방사 방향으로 돌출된다. 상기 고무 부재(60)가 강체 프레임(51)의 내주면(52)에는 접합되지 않아서 상기 강체 프레임(51)의 내주면(52)은 상기 고무 부재(60)에 의해 가려지지 않는다.
Z축과 평행한 방향으로 강체 프레임(51)의 높이(SH)는 고무 부재(60)의 높이(RH)의 1/2 보다 크고, 상기 고무 부재(60)의 높이(RH) 보다 작다. 또한, 강체 프레임(51)은 고무 부재(60)의 높이 방향으로 중앙 지점에 배치되며, 위 및 아래로 치우쳐 배치되지 않는다. 부연하면, 상기 중심 축선(CX)과 직교하고, 밀봉 브라켓(50)의 상단 및 하단의 중간 지점을 통과하는 중심 수평선(PL)에 대해서 강체 프레임(51)의 형상과 고무 부재(60)의 형상은 상하 대칭이다. 그리고, 도 2에 도시된 바와 같이 강체 프레임(51)은 높이(SH)가 두께(ST)보다 크고, 구부러지지 않은 일자형의 종단면 형상을 가진다.
밀봉 가스켓(50)은 상부 금형과 하부 금형을 포함하여 이루어진 프레스 금형의 하부 금형 상에 강체 프레임(51)과 성형되지 않은 고무 소재를 놓고, 상기 상부 금형을 하부 금형에 접근시켜 상기 고무 소재를 프레스 성형함으로써 형성된다. 상기 고무 소재는 고온 및 고압 조건하에서 고무 부재(60)로 성형됨과 동시에 강체 프레임(51)에 접합된다. 상기 프레스 금형에서의 성형 과정에서 고무 부재(60)가 강체 프레임(51)에 더 강한 접합력으로 접합될 수 있도록 강체 프레임(51)의 표면, 구체적으로 외주면(53), 상측면(54), 및 하측면(55)에는 미리 접착제가 도포된다.
유체 라인 조립체(30)를 조립하기 위하여, 먼저 제2 유체 라인(40)의 가스켓 설치 홈(GR)에 밀봉 가스켓(50)을 끼워 설치한다. 제1 유체 라인(31)과 제2 유체 라인(40)이 결합되기 전에는 상기 가스켓 설치 홈(GR)의 상측면이 개방되어 있으므로, 상기 개방된 상측면을 통해 상기 절곡면(45)에 닿도록 밀봉 가스켓(50)을 가스켓 설치 홈(GR)에 밀어 넣어서 상기 밀봉 가스켓(50)을 가스켓 설치 홈(GR)에 끼울 수 있다.
다음으로, 제2 유체 라인(40) 상단의 연결 플랜지(46)를 제1 유체 라인(31) 하단의 연결 플랜지(36)에 정렬하고 복수의 체결 볼트(48)와 이에 대응되는 복수의 너트(49)를 체결함으로써 상기 제1 유체 라인(31)의 하단면(34)과 제2 유체 라인(40)의 상단면(43)이 밀착되게 제1 유체 라인(31)과 제2 유체 라인(40)을 결합한다. 제1 유체 라인(31)과 제2 유체 라인(40)이 결합되면, 밀봉 가스켓(50)은 고무 부재(60)가 압축된 상태로 가스켓 설치 홈(GR)에 설치된다. 도 3에서 이점 쇄선으로 도시된 아웃 라인(outline)이 압축되지 않은 밀봉 가스켓(50)의 형상을 나타내며, 실선으로 도시된 밀봉 가스켓(50)은 압축된 상태의 밀봉 가스켓을 나타낸다.
제1 유체 라인(31)과 제2 유체 라인(40)이 결합되면, 제1 유체 라인(31)의 하단면(34)에 의해 가스켓 설치 홈(GR)의 개방된 상측면이 폐쇄되고, 고무 부재(60)가 상기 하단면(34) 및 상기 가스켓 설치 홈(GR)을 한정하는 측면, 즉 상기 말단 내주면(44) 및 절곡면(45)에 밀착된다. 그리고, 상기 강체 프레임(51)은 상기 하단면(34), 상기 말단 내주면(44) 및 절곡면(45)에 접촉되지 않는다. 특히, 상기 상단 돌출부(66)가 제1 유체 라인(31)의 하단면(34)과 제2 유체 라인(40)의 말단 내주면(44)에 동시에 강하게 탄성 밀착되고, 상기 하단 돌출부(68)가 상기 말단 내주면(44)과 절곡면(45)에 동시에 강하게 탄성 밀착되어서, 상기 제1 유체 라인(31)의 하단면(34)과 제2 유체 라인(40)의 상단면(43) 사이를 통한 유체 누출이 신뢰성 있게 차단된다.
상기 밀봉 가스켓(50)은 강체 프레임(51)을 구비하여서, 한 쌍의 연결 부재(31, 40) 사이에서 압축력이 크게 작용하는 경우에도 찌그러지거나 휘거나 구부러지지 않고 밀봉 성능이 우수하게 유지된다. 상기 유체 라인 조립체(30)는 제2 유체 라인(40)의 제2 중공 내주면(42) 측으로 단차지게 개방된 가스켓 설치 홈(GR)에 설치된 밀봉 가스켓(50)을 구비하여, 밀봉 가스켓(50)이 제1 및 제2 유체 라인(31, 40)의 중공에 채워진 유체에 직접 노출된다. 그렇지만, 상기 강체 프레임(51)으로 인해 밀봉 가스켓(50)의 강성과 밀봉 성능이 유지된다. 따라서, 제1 및 제2 유체 라인(31, 40)의 내주면(33, 42)과 외주면 사이 두께를 얇게 할 수 있어서 부피가 작아지고 가벼워진다. 여기서, 상기 내주면(33, 42)과 외주면 사이의 두께는 상기 제2 유체 라인 본체(41)의 외주면의 크기(OD2)에서 상기 제2 중공 내주면(42)의 크기(ID2)를 뺀 값의 1/2 이다. 또한, 제1 및 제2 유체 라인(31, 40)의 사이즈가 콤팩트(compact)해짐에 따라 종래보다 소재의 투입량이 줄어들어 원가가 절감된다.
한편, 상기 강체 프레임(51)의 높이(SH)가 상기 고무 부재(60)의 높이(RH)의 1/2 보다 작으면, 제1 및 제2 유체 라인(31, 40)이 결합되면서 제1 유체 라인(31)의 하단면(34)과 제2 유체 라인(40)의 상단면(43)이 밀착될 때 고무 부재(60)가 자신의 높이 방향으로 너무 많이 찌그러지거나 휘거나 구부러질 수 있으며, 이로 인해 상기 하단면(34)과 상단면(43) 사이로 유체의 누출이 발생될 수도 있다. 또한, 상기 강체 프레임(51)의 높이(SH)가 상기 고무 부재(60)의 높이(RH)보다 크거나 같으면, 강체 프레임(51)의 상측면과 하측면이 고무 부재(60)에 의해 덮여지지 않아서, 상기 하단면(34)과 상단면(43)에 강체 프레임(51)이 직접 접촉되고, 이로 인해 상기 하단면(34)과 상단면(43) 사이로 유체의 누출이 발생될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
30: 유체 라인 조립체 31, 40: 제1, 제2 유체 라인
33, 42: 내주면 36, 46: 플랜지
48: 체결 볼트 50: 밀봉 가스켓
51: 강체 프레임 60: 고무 부재

Claims (7)

  1. 링(ring) 형상의 강체 프레임; 및, 고무(rubber)로 이루어지고 상기 강체 프레임에 접합된 것으로, 상기 강체 프레임의 외주면을 가리면서 상기 외주면에 접합된 외주면 접합부, 상기 강체 프레임의 상측면을 가리면서 상기 상측면에 접합된 상측면 접합부, 및 상기 강체 프레임의 하측면을 가리면서 상기 하측면에 접합된 하측면 접합부를 구비한 고무 부재;를 구비하고,
    상기 강체 프레임은 높이가 두께보다 크고, 구부러지지 않은 일자형의 종단면 형상을 가지고,
    상기 강체 프레임의 높이는 상기 고무 부재의 높이의 1/2 보다 크고, 상기 고무 부재의 높이보다 작으며,
    상기 고무 부재가 상기 강체 프레임의 내주면에 접합되지 않아서 상기 강체 프레임의 내주면은 상기 고무 부재에 의해 가려지지 않는 것을 특징으로 하는 밀봉 가스켓.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 고무 부재는, 상기 외주면 접합부 및 상측면 접합부와 이어지며 위 방향 및 방사 방향으로 돌출된 상단 돌출부, 및 상기 외주면 접합부 및 하측면 접합부와 이어지며, 아래 방향 및 방사 방향으로 돌출된 하단 돌출부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 밀봉 가스켓.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 강체 프레임은 상기 고무 부재의 높이 방향으로 중앙 지점에 배치되며, 위 및 아래로 치우쳐 배치되지 않은 것을 특징으로 하는 밀봉 가스켓.
  5. 제1 중공(中孔)이 형성된 제1 유체 라인; 상기 제1 유체 라인의 일 측 말단에 타 측 말단이 고정 결합되며, 상기 제1 중공과 이어지는 제2 중공이 형성된 제2 유체 라인; 및, 상기 제1 중공 및 제2 중공에 채워진 유체가 상기 제1 유체 라인의 일 측 말단과 상기 제2 유체 라인의 타 측 말단 사이로 누출되지 않도록 설치된, 제1 항, 제3 항, 및 제4 항 중 어느 한 항의 밀봉 가스켓;을 구비하고,
    상기 강체 프레임의 내주면은 상기 제1 중공 및 제2 중공에 채워진 유체와 직접 마주보는 것을 특징으로 하는 유체 라인 조립체.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 밀봉 가스켓은, 상기 제2 중공을 한정하는 내주면과 단차지고 상기 제1 유체 라인의 일 측 말단을 향한 측면과 상기 제2 중공을 향한 측면이 개방되게 상기 제2 유체 라인의 타 측 말단에 형성된 환형(環形)의 가스켓 설치 홈(groove)에 끼워져 설치되는 것을 특징으로 하는 유체 라인 조립체.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 밀봉 가스켓이 상기 가스켓 설치 홈에 설치되면, 상기 고무 부재가 상기 제1 유체 라인의 일 측 말단 및 상기 가스켓 설치 홈을 한정하는 측면에 밀착되고, 상기 강체 프레임은 상기 제1 유체 라인의 일 측 말단 및 상기 가스켓 설치 홈을 한정하는 측면에 접촉되지 않는 것을 특징으로 하는 유체 라인 조립체.
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