KR102357624B1 - 고순도 유체 통로를 접합하기 위한 초밀봉 가스켓 - Google Patents
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Abstract
가스켓과 접촉하는 적어도 하나의 간단한 평면을 가진 대향하는 유체 전달 장치 요소들 사이에 고순도 유체 통로 접합부를 형성하기 위한 링 형상의 가스켓. 적어도 하나의 장치 요소의 면은 일반적으로 가스켓을 수용하기 위해 원형 카운터보어 함몰부를 갖지만, 필수적인 것은 아니다. 가스켓은, 유체 통로를 생성하고 반경 방향 내면을 형성하는 구멍이 천공되며, 반경 방향 외면, 제1 축 방향 단부면 및 제2 축 방향 단부면을 추가적으로 구비한 본체를 갖는다. 제1 및 제2 축 방향 단부면들 중 적어도 하나는 가스켓 밀봉 영역에 대해 반경 방향으로 인접한 응력 집중 특징부를 가지며, 밀봉 영역은 대응하는 유체 도관 포트의 정면과 접촉하도록 구성된다. 응력 집중 특징부는 가스켓 축 방향 단부면 밀봉 영역에 인접하여 배치된 홈 또는 복수의 공동일 수 있다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은 2014년 4월 17일자에 "고순도 유체 통로를 접합하기 위한 초밀봉 가스켓"이라는 명칭으로 출원된 미국 가출원 번호 제61/980,823호를 35 U.S.C.§119(e)에 따라 우선권 주장하며, 상기 가출원은 그 전체가 본원에 참조로 인용되어 있다.
발명의 배경
본 발명의 실시예는 유체 통로의 부분들 사이의 접합부를 밀봉하기 위한 가단성(malleable)의, 주로 금속성인, 가스켓에 관한 것이다. 인터페이스 구조 및 관련 가스켓의 많은 조합이 유체 전달 장치의 설계에 공지되어 있다. 이러한 구조는 상호 연결된 유체 통로의 집합물을 형성하는 다양한 장치 요소의 기계적 조립을 가능하게 하는 플랜지, 마개, 부품 연결 및 다른 기능을 포함한다. 대표적인 유체 전달 장치는 정밀 화학 제품, 석유 제품, 평판 전자 디스플레이 또는 반도체를 생산하는 산업 장비에서 발견되며, 진공 또는 압력 또는 순도 요건과 이들의 조합에 의해 제약을 받을 수 있다. 반도체 제조 장비 내에서 공정 물질을 조작하기 위한 요소들 사이의 유체 통로는 일반적으로 전달되는 반응물의 고순도를 유지하도록 주의를 요하면서도, 일반적으로, 예컨대, 석유 화학 플랜트에서 사용되는 유체 통로보다 훨씬 더 작은 단면적을 갖는다. 많은 경우에서, 특히 가스켓을 통한 공정 유체 또는 오염 물질의 확산 및 그에 따른 바람직하지 않은 누설에 대한 저항과 관련하여 중합체 재료보다 우선적으로 금속성 가스켓이 우수한 성능을 제공한다는 것을 실무자들이 발견하였다.
유체 통로 접합부의 하나의 공지된 유형은, 처음에는 반경 방향으로 평탄하다가, 대향하는 장치 요소들의 원형 도관 개구를 둘러싸는 명목상 동일한 형상의 환형 돌기들 사이에서 축 방향으로 압축되는, 링 형상의 가스켓을 사용한다. 환형 돌기들은 서로를 향해 축 방향으로 가압되어 연성인 금속성 가스켓의 영구적인 소성 변형을 유발함으로써, 헬륨과 같은 유체를 수용하기는 어렵지만, 누설에 저항하는 시일을 생성한다. 이러한 접합부의 대표적인 예는 (Varian®Conflat®flange라고도 친숙하게 알려진) 칼슨과 휠러에게 허여된 미국 특허 번호 제3,208,758호, (Swagelok®VCR®fitting이라고도 친숙하게 알려진) 칼라한과 워너스트롬에게 허여된 미국 특허 번호 제3,521,910호, 및 하라와 니스트롬에게 허여된 미국 특허 번호 제4,303,251호에서 볼 수 있다.
유체 통로 접합부의 다른 공지된 유형은 대향하는 장치 요소들의 원형 도관 개구를 둘러싸는 명목상 동일한 형상의 환형 돌기들 사이에 압축되는 미리 정해진 단면 프로파일을 가진 링 형상의 가스켓을 사용한다. 이러한 접합부의 대표적인 예는 레이에게 허여된 미국 특허 번호 제4,854,597호, 멕가비에게 허여된 미국 특허 번호 제5,505,464호, 및 오미 등에게 허여된 미국 특허 번호 제6,135,155호(W-시일 접합부 타입의 초기 버전)에서 볼 수 있다. 오미 등의 특허는 접합부 조립시 가스켓을 유지하고 중심을 맞추기 위한 별도의 고정 수단을 추가적으로 제공한다. 다른 별도의 고정 구조는 바버와 알드리지에게 모두 허여된 미국 특허 번호 제5,673,946호 및 미국 특허 번호 제5,758,910호, 및 오미 등에게 허여된 미국 특허 번호 제7,140,647호에서 또한 볼 수 있다.
(C-시일 접합부 타입으로 친숙하게 알려진) 유체 통로 접합부의 또 다른 공지된 유형은 가스켓과 접촉하는 간단한 평면을 가진 대향하는 장치 요소들 사이에서 압축되는 복잡한 형상으로 된 링 형상의 금속성 가스켓을 사용한다. 가장 일반적으로, 적어도 하나의 장치 요소의 면은 가스켓을 수용하기 위해 원형의 카운터보어 함몰부를 갖는다. 이러한 접합부의 대표적인 예는 이나가키 등에게 허여된 미국 특허 번호 제5,797,604호, 도일에게 모두 허여된 미국 특허 번호 제6,357,760호 및 미국 특허 번호 제6,688,608호, 및 스펜스와 펠버에게 허여된 미국 특허 번호 제6,409,180호에서 볼 수 있다. 스펜스와 펠버에게 허여된 '180 특허는 접합부 조립시 가스켓을 유지하고 중심을 맞추기 위한 별도의 고정 수단을 추가적으로 제공한다. 다른 별도의 고정 구조는 코지마와 아오야마에게 허여된 미국 특허 번호 제5,984,318호, 도일에게 허여된 미국 특허 번호 제6,845,984호, 및 화이트로우 등에게 허여된 미국 특허 번호 제6,945,539호에서 또한 볼 수 있다. 또한, 본 발명자인 김옥부 등에게 허여된 미국 특허 번호 제5,992,463호 및 스웬젠 등에게 허여된 미국 특허 번호 제5,730,448호는 적당하게 두꺼운 리테이너가 카운터보어 측벽의 압축 제한 기능을 대신 제공하여 간단한 대향 평면들 사이에서 가스켓의 사용을 허용할 수 있다는 것을 보여준다.
고순도 유체 전달 부품과 유체 통로 요소는 흔히 타입 316L 스테인리스 스틸의 진공 정련 변형물 또는 Hastelloy®C-22®과 같은 니켈 합금으로 제조된다. 이 금속성 재료들은 모두 열처리가 아닌 기계적인 작업에 의해서만 경화될 수 있으며, 그 결과, 금속성 가스켓을 수반하는 국소화된 힘에 의해 손상될 위험이 있다. 중합체 재료로 제조된 고순도 유체 전달 부품도 공지되어 있으며, 금속성 이온에 의한 잠재적인 오염이 문제가 되는 특정 액체 유체의 흐름을 제어할 때 흔히 사용된다. 많은 중합체 장치의 설계에서, 유체 통로 접합부는 가스켓이 개재되는 (카운터보어가 있거나 없는) 대향 평면을 사용하기도 한다. 이러한 접합부에 사용하기 위해 중합체 재료로 제조되는 가스켓은 본 개시물에 설명된 본 발명의 설계로부터 이익을 얻을 수도 있다.
본 발명의 실시예는 대향하는 유체 도관 포트를 밀봉 접합하기 위한 링 형상의 가스켓에 관한 것이다. 유체 도관 포트는 반도체 가스 패널, 석유 화학 생산 또는 분배 시스템 등과 같은 유체 전달 시스템의 인접한 유체 도관 포트에 대응할 수 있다. 가스켓은, 유체 통로를 생성하고 반경 방향 내면을 형성하는 구멍이 천공되며, 반경 방향 외면, 제1 축 방향 단부면 및 제2 축 방향 단부면을 추가적으로 구비한 본체를 갖는다. 제1 및 제2 축 방향 단부면들 중 적어도 하나는 가스켓 밀봉 영역에 대해 반경 방향으로 인접한 응력 집중 특징부를 가지며, 가스켓 밀봉 영역은 대응하는 유체 도관 포트의 정면과 접촉하도록 구성되어 배치된다. 일 실시예에서, 응력 집중 특징부는 보호 릿지(ridge)와 밀봉면을 포함하는 립(lip)을 가스켓 밀봉 영역에 형성한다. 접합부를 조립하기 전에, 밀봉 영역 립은 대응하는 축 방향 단부면을 지나 축 방향으로 외측으로 돌출하는 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 응력 집중 특징부는 축 방향 단부면들 중 하나 또는 모두에 있으면서 하나 또는 모두의 대응하는 가스켓 밀봉 영역에 인접한 홈을 포함한다. 다른 실시예에서, 응력 집중 홈은 하나 또는 모두의 밀봉 영역을 깍아낸다. 일부 실시예에서, 응력 집중 홈은 하나 또는 모두의 밀봉 영역을 깍아내는 V자 형상을 가지며, 다른 실시예에서, 응력 집중 홈은 하나 또는 모두의 밀봉 영역을 깍아내는 실질적으로 평행한 측면을 구비한 U자 형상을 갖는다.
또 다른 실시예에서, 응력 집중 특징부는 축 방향 단부면들 중 하나 또는 모두 속으로 돌출하는 규칙적으로 배열된 블라인드 공동을 포함한다. 다른 실시예에서, 규칙적으로 배열된 응력 집중 블라인드 공동은 하나 또는 모두의 밀봉 영역 립을 깍아낸다. 다른 실시예에서, 블라인드 공동들의 원주 방향 위상 관계는 일치하거나 역상으로 개재될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 제1 축 방향 단부면은 제1 밀봉 영역을 깍아내는 규칙적으로 배열된 블라인드 공동을 포함하는 응력 집중 특징부를 갖고, 제2 축 방향 단부면은 처음에 반경 방향으로 평탄한 제2 밀봉 영역을 갖는다. 다른 실시예에서, 제1 축 방향 단부면은 제1 밀봉 영역을 깍아내는 홈을 포함하는 응력 집중 특징부를 갖고, 제2 축 방향 단부면은 처음에 반경 방향으로 평탄한 제2 밀봉 영역을 갖는다. 홈은 V자 형상, 또는 실질적으로 평행한 측면을 구비한 U자 형상을 가질 수 있다. 임의의 실시예에서, 축 방향 단부면들 중 하나 또는 모두는, 가스켓의 반경 방향 외면에 인접하여, 변형 가능한 밀봉 영역의 압축을 제한하는 스탑 역할을 하는 원주 방향 영역을 가질 수 있다.
본원에 기술된 다양한 실시예의 링 형상의 가스켓은 가단성 재료로 형성될 수 있다. 가단성 재료는 스테인리스 스틸 합금, 크롬 합금, 니켈 합금, 상업적으로 순수한 니켈, 구리 합금 및 상업적으로 순수한 구리로 이루어진 군으로부터 선택된 단일의 금속성 재료, 타입 316 시리즈 스테인리스 스틸 합금과 실질적으로 동일한 단일의 금속성 재료, 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 퍼플루오로알콕시 폴리머(PFA), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE) 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택된 단일의 중합체 재료, 또는 폴리이미드와 실질적으로 동일한 단일의 중합체 재료를 포함할 수 있다.
본원에 기술된 다양한 양태에 따라, 가스켓 루프 형상의 근위 내부 축을 거슬러(athwart) 경사져 있는 변형되지 않은 가스켓 밀봉면을 가진 가단성 재료의 폐루프로서 시작하는 가스켓이, 가스켓 밀봉면의 일부가 가스켓 루프 형상의 근위 내부 축에 대해 실질적으로 수직하게 휘어질 때까지, 대향하는 유체 전달 장치 요소들 사이에서 압축되는, 고순도 유체 접합부의 형성 방법이 제공된다.
첨부 도면은 축척에 맞게 도시되는 것으로 의도되지 않는다. 명료함을 위해, 모든 도면에서 모든 부품에 대해 라벨링하지 않을 수도 있다.
도 1a는 직경에서 절단한 제1 대표적 가스켓이고;
도 1b는 도 1a에 도시된 제1 대표적 가스켓의 확대 단면도이며;
도 2a는 직경에서 절단한 제2 대표적 가스켓이고;
도 2b는 도 2a에 도시된 제2 대표적 가스켓의 확대 단면도이며;
도 3a는 직경에서 절단한 제3 대표적 가스켓이고;
도 3b는 도 3a에 도시된 제3 대표적 가스켓의 확대 단면도이고;
도 3c는 도 3a의 제3 대표적 가스켓의 사시도이며,
도 4a는 직경에서 절단한 제4 대표적 가스켓이고;
도 4b는 제4 대표적 가스켓의 확대 단면도이며;
도 5a는 2개의 위치에서 절단한 제5 대표적 가스켓이고;
도 5b는 2개의 절단 위치의 비-직경적 (역위상) 관계를 나타내는 제5 대표적 가스켓의 평면도이며;
도 6a는 축 방향 밀봉력을 인가하여 접합부를 형성하기 전에, 키퍼(keeper)에 의해 위치 결정되어 유체 도관 포트 카운터보어 내에 배치된 제4 대표적 가스켓을 도시하고 있고;
도 6b는 접합부가 형성된 후 유체 도관 포트 카운터보어 내의 제4 대표적 가스켓을 도시하고 있으며;
도 7a는 직경에서 절단한 제6 대표적 가스켓이고;
도 7b는 도 7a에 도시된 제6 대표적 가스켓의 확대 단면도이며;
도 7c는 가스켓의 제1 축 방향 단부면 상의 응력 집중 특징부가 응력 집중 홈을 포함하는 제6 대표적 가스켓의 대안적인 예의 확대 단면도이고;
도 8a는 축 방향 밀봉력을 인가하여 접합부를 형성하기 전에, 키퍼에 의해 위치 결정되어 평평한 하부를 가진 유체 도관 포트 카운터보어와 성형된 환형 돌기를 가진 유체 도관 포트 카운터보어 사이에 배치된 제6 대표적 가스켓을 도시하고 있으며;
도 8b는 접합부가 형성된 후 대응하는 유체 도관 포트 카운터보어들 사이의 제6 대표적 가스켓을 도시하고 있고;
도 9a는 직경에서 절단한 제7 대표적 가스켓이며;
도 9b는 도 9a에 도시된 제7 대표적 가스켓의 확대 단면도이고;
도 10a는 축 방향 밀봉력을 인가하여 접합부를 형성하기 전에, 키퍼에 의해 위치 결정되어 유체 도관 포트 카운터보어 내에 배치된 제7 대표적 가스켓을 도시하고 있으며;
도 10b는 접합부가 형성된 후 유체 도관 포트 카운터보어 내의 제7 대표적 가스켓을 도시하고 있다.
도 1a는 직경에서 절단한 제1 대표적 가스켓이고;
도 1b는 도 1a에 도시된 제1 대표적 가스켓의 확대 단면도이며;
도 2a는 직경에서 절단한 제2 대표적 가스켓이고;
도 2b는 도 2a에 도시된 제2 대표적 가스켓의 확대 단면도이며;
도 3a는 직경에서 절단한 제3 대표적 가스켓이고;
도 3b는 도 3a에 도시된 제3 대표적 가스켓의 확대 단면도이고;
도 3c는 도 3a의 제3 대표적 가스켓의 사시도이며,
도 4a는 직경에서 절단한 제4 대표적 가스켓이고;
도 4b는 제4 대표적 가스켓의 확대 단면도이며;
도 5a는 2개의 위치에서 절단한 제5 대표적 가스켓이고;
도 5b는 2개의 절단 위치의 비-직경적 (역위상) 관계를 나타내는 제5 대표적 가스켓의 평면도이며;
도 6a는 축 방향 밀봉력을 인가하여 접합부를 형성하기 전에, 키퍼(keeper)에 의해 위치 결정되어 유체 도관 포트 카운터보어 내에 배치된 제4 대표적 가스켓을 도시하고 있고;
도 6b는 접합부가 형성된 후 유체 도관 포트 카운터보어 내의 제4 대표적 가스켓을 도시하고 있으며;
도 7a는 직경에서 절단한 제6 대표적 가스켓이고;
도 7b는 도 7a에 도시된 제6 대표적 가스켓의 확대 단면도이며;
도 7c는 가스켓의 제1 축 방향 단부면 상의 응력 집중 특징부가 응력 집중 홈을 포함하는 제6 대표적 가스켓의 대안적인 예의 확대 단면도이고;
도 8a는 축 방향 밀봉력을 인가하여 접합부를 형성하기 전에, 키퍼에 의해 위치 결정되어 평평한 하부를 가진 유체 도관 포트 카운터보어와 성형된 환형 돌기를 가진 유체 도관 포트 카운터보어 사이에 배치된 제6 대표적 가스켓을 도시하고 있으며;
도 8b는 접합부가 형성된 후 대응하는 유체 도관 포트 카운터보어들 사이의 제6 대표적 가스켓을 도시하고 있고;
도 9a는 직경에서 절단한 제7 대표적 가스켓이며;
도 9b는 도 9a에 도시된 제7 대표적 가스켓의 확대 단면도이고;
도 10a는 축 방향 밀봉력을 인가하여 접합부를 형성하기 전에, 키퍼에 의해 위치 결정되어 유체 도관 포트 카운터보어 내에 배치된 제7 대표적 가스켓을 도시하고 있으며;
도 10b는 접합부가 형성된 후 유체 도관 포트 카운터보어 내의 제7 대표적 가스켓을 도시하고 있다.
본원에 개시된 장치 및 방법의 예는 그 응용에 있어서 다음의 설명에 명시되거나 도면에 도시된 부품의 구성 및 배열에 한정되지 않는다. 장치 및 방법은 다르게 실시될 수 있으며, 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있다. 또한, 본원에 사용된 표현 및 용어는 설명을 위한 것이며, 한정하는 것으로 간주되지 않아야 한다. 본원에서, 포함하는(including), 포함하는(comprising) 또는 갖는(having), 포함하는(containing), 포함하는(involving) 및 그 파생어의 사용은 그 다음에 나열된 항목과 그 등가물뿐만 아니라 추가적인 항목을 포괄하기 위한 것이다.
분자 수준(예컨대, 1x10e-9.std.cc/sec 미만의 헬륨 누설율)으로 누설을 최소화하기 위해 충분한 밀봉 무결성을 가진 유체 통로 접합부를 제조하는 것은 특수한 설계 고려 사항을 포함한다. 숙련된 설계자들에게는, 금속성 가스켓을 사용하여 금속성 유체 전달 장치 요소들을 성공적으로 결합하는 접합부를 제조하는 것이 장치 요소들과 접촉하고 있는 가스켓 밀봉 영역의 소성 변형으로부터 큰 이익을 얻는다는 것이 공지되어 있다. 구리와 같이 포아송비가 비교적 크고 항복 강도가 낮은 가스켓 재료로부터 스테인리스 스틸과 같이 포아송비가 작고 항복 강도가 높은 가스켓 재료로 변할 때, 적당한 변형을 달성하기가 더 어렵게 된다. 또한, 금속성 가스켓에서 임의의 축 방향 변형을 달성하기 위해서는 상당한 축 방향 힘이 필요할 수 있다. 하나의 설계 방안은 문제가 되는 필요한 축 방향 접합력을 크게 증가시키지 않고 가스켓의 밀봉 영역의 소성 변형을 촉진하기 위해 접촉 면적이 실질적으로 감소된 축 방향으로 배향된 밀봉 영역을 구비한 가스켓을 제조하는 단계를 포함한다.
가스켓 소성 변형을 보다 쉽게 달성하기 위해 흔히 동시에 사용되는 관련 기술은 가스켓 재료를 최대한 연질인 상태로 어닐링하는 것이다. 다른 공지의 설계상의 문제는 비교적 작은 가역적인 금속성 가스켓이 탄성 변형 후에 다시 튀어나오게 하고 소성 변형이 발생하기 전에 금속성 가스켓에 부여될 수 있는 변형의 양을 제한하기도 하는 금속의 비교적 높은 영율(탄성 계수)이다. 재료 역학의 연구에서 공지된 바와 같이, 어닐링은 가스켓의 강성(탄성 계수)에는 큰 영향을 주지 않지만, 그 항복 강도를 상당히 낮출 것이다. 많은 가스켓 재료의 초기 항복 이후에 발생하는 변형-경화는 가스켓의 최종 리바운드 특성에 대한 상당한 원인 제공자가 될 수 있다. 또 다른 설계상의 문제는 충분한 규모의 경도가 부족한 가스켓은 시간이 지남에 따라 저온 흐름 이완을 나타낼 수 있으며, 이에 따라, 처음에는 적당하게 긴장되었음에도 불구하고 누설이 발생할 수 있다는 사실이다.
전술한 문제적 변형 특성은 접합부의 축 방향 치수 공차를 대량 생산 상황에서 바람직한 것보다 더 중요하게 만들 수 있으며, 밀봉 무결성을 보장하기에는 불충분한 가스켓 내의 잔류 팽창력으로서 설명될 수 있는 문제를 제기할 수도 있다. 이러한 문제에 대한 설계상의 해법은 의도적이면서 효과적인 응력 집중을 유도하는 가스켓 단면 프로파일을 생성하기 위해 링 형상 부분의 벌크로부터 재료를 선택적으로 제거한다. 이러한 응력 집중은 순 탄성 축 방향 변형을 생성할 때 축 방향 힘이 덜 필요하게 하며, 가스켓 벌크의 일부 내부 영역에 변형-경화를 생성할 수 있다. 그 결과로 생성된 가역적인 탄성 축 방향 변위 대 축 방향 힘의 관계는 그렇지 않았더라면 이용 가능한 것보다 더 큰 리바운드를 나타내는 가스켓을 제공하며, 결과적으로, 장치 요소 결합력이 전체적으로 덜 필요한 보다 안정적인 접합부를 만든다. 재료의 제거는, 예컨대, 전술한 도일의 특허 및 스펜스와 펠버의 특허에서와 같이 일부분을 기계 가공하거나, 스웨센 등에게 모두 허여된 미국 특허 번호 제5,730,448호 및 미국 특허 번호 제5,713,582호에 도시된 바와 같이 "C"-자형 단면의 원환 속에 시트 스톡을 형성함으로써 달성될 수 있거나, 다른 제조 기술 중에서, 이나가키 특허에서와 같이 도넛형 스프링을 실제로 포함시킴으로써 원하는 스프링 형태의 거동을 얻을 수 있다. 도일 및 스펜서와 펠버의 설계는 반경 방향으로 재료를 제거하므로, 가스켓 내부 유체 통로와 외부 환경 사이에 보장되는 최소 벽체 두께에 대한 요건에 의해 제한된다. 제조 공차도 이와 관련하여 부정적인 결과를 초래할 수 있다.
전술한 많은 미국 특허의 예에서는, 접합부를 조립하기 전에 가스켓의 축 방향으로 배향된 밀봉 영역을 불리하게 긁게 되고, 그에 따른 손상이 누설되지 않는 접합부를 달성할 수 없게 만드는 상당한 위험이 있다. 별도의 리테이너로 가스켓의 중심을 맞추는 것은 유체 통로 도관 포트와 가스켓을 통과하는 중앙 통로 사이의 정렬의 바람직한 일관성을 제공한다. 반도체 제조 프로세스에 사용되는 일부 유체 전달 장치 또는 기구 내에서는, 여러 유형의 유체 통로 접합부를 동시에 사용하는 상황이 존재하며, 이에 따라, 대향하는 가스켓 밀봉 영역에서의 가스켓 밀봉면의 물리적 형상 및/또는 대향하는 가스켓 밀봉 영역의 기계적 거동의 독립적인 추종을 허용하는 가스켓 구조가 요구된다.
본 출원인의 링 형상의 가스켓의 제1 대표적 예(100)가 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있다. 가스켓 본체(150)는 유체 전달 장치 커플링 접합부에서 유체 난류를 감소시키기 위해 편의상 실질적으로 직선일 수 있는 내부 반경 방향 표면(156)을 포함하는 유체 통로 보어(155)를 형성하는 구멍(151)이 천공된다. 가스켓 본체의 외부 반경 방향 범위는 (도 1a에 도시되지 않은) 유체 전달 부품 조립체 내에서 가스켓(100)의 위치를 결정하기 위한 (도 1a에 도시되지 않은) 키퍼를 수용하기 위해 원주 방향 홈(192)을 가질 수 있는 반경 방향 외면(190)에 의해 형성된다.
제1 대표적 가스켓의 예는 제1 축 방향 단부면(110) 내의 홈처럼 보이는 응력 집중 특징부(120)를 포함하는 제1 축 방향 단부면(110)을 가질 수 있다. 응력 집중 홈(120)은 의도된 가스켓 밀봉 영역에 바로 인접한 영역으로부터 가스켓 본체 재료를 제거함으로써, 접합부를 제조하기 전에 제1 축 방향 단부면을 지나 축 방향으로 외측으로 바람직하게 돌출하는 립(130)을 형성한다. 립(130)은 축 방향으로 융기된 보호 릿지(132)와, 바로 인접한 밀봉면(134)을 포함한다. 일반적으로 공장에서 취급하는 동안, 가스켓이 거친 표면을 가로질러 미끄러지는 경우, 보호 릿지(132)는 손상될 수 있지만, 밀봉면(134)은 그대로 남을 것이다. 밀봉면(134)은 가스켓 보어(155)의 축에 대해 그리고 제1 축 방향 단부면(110)의 평면에 대해서도 대체로 일정한 각도를 나타내는 원주 방향 섹터이지만, 일부 가스켓 재료의 경우 약간 볼록한 형상을 유리하게 가질 수 있다. 가스켓 밀봉 영역 립(130)은 반경 방향 외면(190)을 향해 가스켓 보어(155)로부터 외측으로 벌어진 절두원추형 쉘과 닮은 것으로 이해될 수 있다. 밀봉면(134)의 반경 방향 범위는 가스켓과 유체 도관 포트 면 사이에 반경 방향으로 훨씬 더 긴 누설 저항 접촉을 생성하기 위해 종래 설계의 감소된 접촉 면적보다 유리하게 더 크다. 대향하는 평평한 장치 면들 사이의 축 방향 압축에 의해 누설 밀봉 유체 통로 접합부 속에 가스켓(100)이 제조될 때, 보호 릿지(132)는 소성 변형될 것이며, 밀봉면(134)은, 립(130)이 휘어질 수 있도록 허용하는 홈(120)의 도움으로, 추가적인 축 방향 압축과 협력하여, 평평한 장치 면에 접촉하여 반경 방향으로 외측으로 약간 편향될 것이다.
제1 대표적 가스켓의 예는 제2 축 방향 단부면(160) 내의 홈처럼 보이는 응력 집중 특징부(170)를 포함하는 제2 축 방향 단부면(160)을 가질 수 있다. 응력 집중 홈(170)은 의도된 가스켓 밀봉 영역에 바로 인접한 영역으로부터 가스켓 본체 재료를 제거함으로써, 접합부를 제조하기 전에 제2 축 방향 단부면을 지나 축 방향으로 외측으로 바람직하게 돌출하는 립(180)을 형성한다. 립(180)은 축 방향으로 융기된 보호 릿지(182)와, 바로 인접한 밀봉면(184)을 포함한다. 일반적으로 공장에서 취급하는 동안, 가스켓이 거친 표면을 가로질러 미끄러지는 경우, 보호 릿지(182)는 손상될 수 있지만, 밀봉면(184)은 그대로 남을 것이다. 밀봉면(184)은 가스켓 보어(155)의 축에 대해 그리고 제2 축 방향 단부면(160)의 평면에 대해서도 대체로 일정한 각도를 나타내는 원주 방향 섹터이지만, 일부 가스켓 재료의 경우 약간 볼록한 형상을 유리하게 가질 수 있다. 밀봉면(184)의 반경 방향 범위는 가스켓과 유체 도관 포트 면 사이에 반경 방향으로 훨씬 더 긴 누설 저항 접촉을 생성하기 위해 종래 설계의 감소된 접촉 면적보다 유리하게 더 크다. 대향하는 평평한 장치 면들 사이의 축 방향 압축에 의해 누설 밀봉 유체 통로 접합부 속에 가스켓(100)이 제조될 때, 보호 릿지(182)는 소성 변형될 것이며, 밀봉면(184)은, 립(180)이 휘어질 수 있도록 허용하는 홈(170)의 도움으로, 추가적인 축 방향 압축과 협력하여, 평평한 장치 면에 접촉하여 반경 방향으로 외측으로 약간 편향될 것이다.
가스켓 설계자는 어떻게 축 방향 단부면(110, 160)이 대응하는 유체 도관 포트의 정면에 접촉함으로써 가스켓 립(130, 180)의 과도한 압축을 방지하는 비교적 경질의 스탑으로서 기능할 수 있는지를 이해할 수 있다. 가스켓(100) 내에서의 매우 작은 조성적 변형과 제조상의 변형은, 접합부가 제조되고 있을 때, 가스켓이 압축되는 과정에서, 다른 축 방향 단부면(160, 110)에 앞서 대응하는 유체 도관 포트 면에 축 방향 단부면(110, 160)이 접촉하게 할 수 있다. 전술한 경질의 스탑 기능은 모든 대향하는 가스켓 립(130, 180)이 동등하고 완전하게 결국 압축되도록 보장한다. 유체 통로 보어(155)의 단부 영역(157, 158)은 접합부가 완전히 결합되었을 때 유체 통로 내에 가상의 누설 공동의 형성을 방지하기 위해 축 방향 단부면(110, 160)보다 더 작은 축 방향 범위를 바람직하게 가질 것이라는 것을 또한 이해하여야 한다. 설계자는 가스켓 본체(150) 내에서 변하지 않는 중앙 재료의 존재가 제2 축 방향 단부면 립(180)의 변형 거동과는 실질적으로 무관한 제1 축 방향 단부면 립(130)의 변형 거동을 만든다는 것을 이해할 수도 있다.
본 출원인의 링 형상의 가스켓의 제2 대표적 예(200)가 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있으며, 제1 예와 유사하다. 가스켓 본체(250)는 유체 전달 장치 커플링 접합부에서 유체 난류를 감소시키기 위해 편의상 실질적으로 직선일 수 있는 내부 반경 방향 표면(256)을 포함하는 유체 통로 보어(255)를 형성하는 구멍(251)이 천공된다. 가스켓 본체의 외부 반경 방향 범위는 (도시되지 않은) 유체 전달 부품 조립체 내에서 가스켓(200)의 위치를 결정하기 위한 (도 2a 또는 도 2b에 도시되지 않은) 키퍼를 수용하기 위해 원주 방향 홈(292)을 가질 수 있는 반경 방향 외면(290)에 의해 형성된다.
제2 대표적 가스켓의 예는 축 방향 단부면(210, 260)들 내의 홈처럼 보이는 응력 집중 특징부(220, 270)를 포함하는 제1 및 제2 축 방향 단부면(210, 260)을 가질 수 있다. 응력 집중 홈(220, 270)은 모든 의도된 가스켓 밀봉 영역에 바로 인접한 영역으로부터 가스켓 본체 재료를 제거함으로써, 축 방향 단부면(210, 260)에 립(230, 280)을 형성하며, 립은 접합부를 제조하기 전에 대응하는 축 방향 단부면(210, 260)을 지나 축 방향으로 외측으로 바람직하게 돌출한다. 응력 집중 홈(220, 270)은 각각의 연관된 가스켓 축 방향 단부면(210, 260)의 평면과 예각을 형성함으로써 각각의 가스켓 밀봉 영역의 언더컷을 형성하는 가스켓 반경 방향 내면(256)에 가장 가까운 내부 벽체(221, 271)를 갖는다. 립(230, 280)은 각각 축 방향으로 융기된 보호 릿지(232, 282)와, 바로 인접한 밀봉면(234, 284)을 포함한다. 일반적으로 공장에서 취급하는 동안, 가스켓이 거친 표면을 가로질러 미끄러지는 경우, 보호 릿지(232, 282)는 손상될 수 있지만, 밀봉면(234, 284)은 그대로 남을 것이다. 밀봉면(234, 284)은 가스켓 보어(255)의 축에 대해 그리고 각각의 연관된 축 방향 단부면(210, 260)의 평면에 대해서도 대체로 일정한 각도를 나타내는 원주 방향 섹터이지만, 일부 가스켓 재료의 경우 약간 볼록한 형상을 유리하게 가질 수 있다. 가스켓 밀봉 영역 립(230, 280)은 반경 방향 외면(290)을 향해 가스켓 보어(255)로부터 외측으로 벌어진 반대로 배향된 절두원추형 쉘과 닮은 것으로 이해될 수 있다. 밀봉면(234, 284)의 반경 방향 범위는 가스켓과 유체 도관 포트 면 사이에 반경 방향으로 훨씬 더 긴 누설 저항 접촉을 생성하기 위해 종래 설계의 감소된 접촉 면적보다 유리하게 더 크다. 대향하는 평평한 장치 면들 사이의 축 방향 압축에 의해 누설 밀봉 유체 통로 접합부 속에 가스켓(200)이 제조될 때, 보호 릿지(232, 282)는 소성 변형될 것이며, 밀봉면(234, 284)은, 가스켓 립(230, 280)이 제어 가능하게 휘어질 수 있도록 허용하는 언더컷 홈(220, 270)으로 인해, 추가적인 축 방향 압축과 협력하여, 평평한 장치 면에 접촉하여 반경 방향으로 외측으로 약간 편향될 것이다.
제2 대표적 가스켓의 예를 마찬가지로 고려하여, 설계자는 어떻게 축 방향 단부면(210, 260)이 대응하는 유체 도관 포트의 정면에 접촉함으로써 가스켓 립(230, 280)의 과도한 압축을 방지하는 비교적 경질의 스탑으로서 기능할 수 있는지를 이해할 수 있다. 가스켓(200) 내에서의 매우 작은 조성적 변형과 제조상의 변형은, 접합부가 제조되고 있을 때, 가스켓이 압축되는 과정에서, 다른 축 방향 단부면(260, 210)에 앞서 대응하는 유체 도관 포트 면에 축 방향 단부면(210, 260)이 접촉하게 할 수 있다. 전술한 경질의 스탑 기능은 모든 대향하는 가스켓 립(230, 280)이 동등하고 완전하게 결국 압축되도록 보장한다. 유체 통로 보어(255)의 단부 영역(257, 258)은 접합부가 완전히 결합되었을 때 유체 통로 내에 가상의 누설 공동의 형성을 방지하기 위해 축 방향 단부면(210, 260)보다 더 작은 축 방향 범위를 바람직하게 가질 것이라는 것을 또한 이해하여야 한다. 설계자는 가스켓 본체(250) 내에서 변하지 않는 중앙 재료의 존재가 제2 축 방향 단부면 립(280)의 변형 거동과는 실질적으로 무관한 제1 축 방향 단부면 립(230)의 변형 거동을 만든다는 것을 이해할 수도 있다. 대향하는 축 방향 단부면 립(230, 280)들 사이의 변형 거동의 이러한 독립성은, 설계자의 마음대로, 반대측에 의도적으로 서로 다른 특성을 가진 가스켓의 제조를 허용할 수 있다. 숙련된 설계자는 홈 깊이 및 폭과 함께 언더컷 예각의 선택에 의해 립의 굽힘 특성이 조절될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 예컨대, 가스켓의 반대 측의 언더컷 예각, 홈 깊이 또는 홈 폭에 비해 가스켓의 일 측의 언더컷 예각, 홈 깊이 및 홈 폭 중 하나 이상이 상이할 수 있다. 또한, 링 형상의 가스켓은 도 1a 내지 도 1c에 도시된 응력 집중 홈(120)과 유사한 하나의 축 방향 단부면 상의 응력 집중 홈과, 가스켓 내부 반경 방향 표면에 가장 가까운 응력 집중 홈(220)의 내부 벽체(271)가 가스켓 축 방향 단부면(260)의 평면과 예각으로 형성되는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 응력 집중 홈(220)과 유사한 대향하는 축 방향 단부면 상의 응력 집중 홈을 구비할 수 있다. 따라서, 물리적 구조 및/또는 변형 거동에 있어서 서로 완전히 다른 제1 및 제2 축 방향 단부면 설계의 사용도 후술하는 바와 같이 고려된다.
고순도 응용예를 경험한 설계자는 오염 물질이 낄 수 있는 통로 포켓을 최소화하기 위해 "습윤화된" 유체 통로 외부에 응력 집중 특징부(220, 270)를 배치하는 것이 바람직하며, 그 결과, 가스켓 보어(255)로부터 외측으로 벌어진 가스켓 밀봉 영역 립(230, 280)이 설계되었다는 것을 이해할 것이다. 비교적 높은 통로 내부 압력을 밀봉하는 것에 더 관심을 둔 응용예는 가스켓 보어를 향해 내측으로 오므라진 가스켓 밀봉 영역 립을 가짐으로써 얻을 수 있는 유체 활성 밀봉 효과로부터 마찬가지로 이익을 얻을 것이다. 이러한 대안적인 설계에서, 내부 유체 압력은 내측으로 오므라진 가스켓 밀봉 립들을 가압할 것이며, 이들의 대응하는 장치 요소에 대해 이들을 강제하여 반경 방향 접촉 면적을 따라 보다 긴밀한 시일을 형성할 것이다. 이러한 종류의 대안적인 가스켓 실시예는 가스켓 보어에 가장 가깝게 배치되는 하나 이상의 응력 집중 특징부와 가스켓 보어로부터 반경 방향으로 더 멀리 배치되는 인접한 밀봉 영역 립을 반드시 가질 것이다.
본 출원인의 링 형상의 가스켓의 제3 대표적 예(300)가 도 3a, 도 3b 및 도 3c에 도시되어 있다. 가스켓 본체(350)는 유체 전달 장치 커플링 접합부에서 유체 난류를 감소시키기 위해 편의상 실질적으로 직선일 수 있는 내부 반경 방향 표면(356)을 포함하는 유체 통로 보어(355)를 형성하는 구멍(351)이 천공된다. 가스켓 본체의 외부 반경 방향 범위는 (도면에 도시되지 않은) 유체 전달 부품 조립체 내에서 가스켓(300)의 위치를 결정하기 위한 (도 3a, 도 3b 또는 도 3c에 도시되지 않은) 키퍼를 수용하기 위해 원주 방향 홈(392)을 가질 수 있는 반경 방향 외면(390)에 의해 형성된다.
제3 대표적 가스켓의 예는 제1 축 방향 단부면(310) 속으로 돌출하는 규칙적으로 배열된 블라인드 공동으로 구성된 응력 집중 특징부(320)를 포함하는 제1 축 방향 단부면(310)을 가질 수 있다. 응력 집중 공동(325, 326, 327 등)은 의도된 가스켓 밀봉 영역에 바로 인접한 영역으로부터 가스켓 본체 재료를 제거함으로써, 접합부를 제조하기 전에 제1 축 방향 단부면을 지나 축 방향으로 외측으로 바람직하게 돌출하는 립(330)을 제1 축 방향 단부면(310)에 형성한다. 립(330)은 축 방향으로 융기된 보호 릿지(332)와, 바로 인접한 밀봉면(334)을 포함한다. 밀봉면(334)은 가스켓 보어(355)의 축에 대해 그리고 제1 축 방향 단부면(310)의 평면에 대해서도 대체로 일정한 각도를 나타내는 원주 방향 섹터이지만, 일부 가스켓 재료의 경우 약간 볼록한 형상을 유리하게 가질 수 있다. 가스켓 밀봉 영역 립(330)은 반경 방향 외면(390)을 향해 가스켓 보어(355)로부터 외측으로 벌어진 절두원추형 쉘과 닮은 것으로 이해될 수 있다. 밀봉면(334)의 반경 방향 범위는 가스켓과 유체 도관 포트 면 사이에 반경 방향으로 훨씬 더 긴 누설 저항 접촉을 생성하기 위해 종래 설계의 감소된 접촉 면적보다 유리하게 더 크다. 일반적으로 공장에서 취급하는 동안, 가스켓이 거친 표면을 가로질러 미끄러지는 경우, 보호 릿지(332)는 손상될 수 있지만, 밀봉면(334)은 그대로 남을 것이다. 대향하는 평평한 장치 면들 사이의 축 방향 압축에 의해 누설 밀봉 유체 통로 접합부 속에 가스켓(300)이 제조될 때, 보호 릿지(332)는 소성 변형될 것이며, 밀봉면(334)은, 립(330)이 휘어질 수 있도록 허용하는 공동(325, 326, 327 등)으로 인해, 추가적인 축 방향 압축과 협력하여, 반경 방향으로 외측으로 약간 편향될 것이다.
제3 대표적 가스켓의 예는 제2 축 방향 단부면(360) 속으로 돌출하는 규칙적으로 배열된 블라인드 공동을 포함하는 응력 집중 특징부(370)를 포함한 제2 축 방향 단부면(360)을 가질 수 있다. 응력 집중 공동(375, 376, 377 등)은 의도된 가스켓 밀봉 영역에 바로 인접한 영역으로부터 가스켓 본체 재료를 제거함으로써, 접합부를 제조하기 전에 대응하는 축 방향 단부면을 지나 축 방향으로 외측으로 바람직하게 돌출하는 립(380)을 제2 축 방향 단부면(360)에 형성한다. 립(380)은 축 방향으로 융기된 보호 릿지(382)와, 바로 인접한 밀봉면(384)을 포함한다. 밀봉면(384)은 가스켓 보어(355)의 축에 대해 그리고 제2 축 방향 단부면(360)의 평면에 대해서도 대체로 일정한 각도를 나타내는 원주 방향 섹터이지만, 일부 가스켓 재료의 경우 약간 볼록한 형상을 유리하게 가질 수 있다. 밀봉면(384)의 반경 방향 범위는 가스켓과 유체 도관 포트 면 사이에 반경 방향으로 훨씬 더 긴 누설 저항 접촉을 생성하기 위해 종래 설계의 감소된 접촉 면적보다 유리하게 더 크다. 일반적으로 공장에서 취급하는 동안, 가스켓이 거친 표면을 가로질러 미끄러지는 경우, 보호 릿지(382)는 손상될 수 있지만, 밀봉면(384)은 그대로 남을 것이다. 대향하는 평평한 장치 면들 사이의 축 방향 압축에 의해 누설 밀봉 유체 통로 접합부 속에 가스켓(300)이 제조될 때, 보호 릿지(382)는 소성 변형될 것이며, 밀봉면(384)은, 립(380)이 휘어질 수 있도록 허용하는 공동(375, 376, 377 등)으로 인해, 추가적인 축 방향 압축과 협력하여, 반경 방향으로 외측으로 약간 편향될 것이다. 가스켓(300)의 대향하는 축 방향 면에 배치된 응력 집중 공동(325, 326, 327 및 375, 376, 377)이 가스켓의 원주 주위에 서로 동위상인 것으로 도시되어 있으나, 이들은 도 5a 및 도 5b와 관련하여 후술하는 바와 같이 서로 역위상으로 배치될 수도 있다는 것을 이해하여야 한다.
제3 대표적 가스켓의 예를 마찬가지로 고려하여, 설계자는 어떻게 축 방향 단부면(310, 360)이 대응하는 유체 도관 포트의 정면에 접촉함으로써 가스켓 립(330, 380)의 과도한 압축을 방지하는 비교적 경질의 스탑으로서 기능할 수 있는지를 이해할 수 있다. 가스켓(300) 내에서의 매우 작은 조성적 변형과 제조상의 변형은, 접합부가 제조되고 있을 때, 가스켓이 압축되는 과정에서, 다른 축 방향 단부면(360, 310)에 앞서 대응하는 유체 도관 포트 면에 축 방향 단부면(310, 360)이 접촉하게 할 수 있다. 전술한 경질의 스탑 기능은 모든 대향하는 가스켓 립(330, 380)이 동등하고 완전하게 결국 압축되도록 보장한다. 유체 통로 보어(355)의 단부 영역(357, 358)은 접합부가 완전히 결합되었을 때 유체 통로 내에 가상의 누설 공동의 형성을 방지하기 위해 축 방향 단부면(310, 360)보다 더 작은 축 방향 범위를 바람직하게 가질 것이라는 것을 또한 이해하여야 한다. 설계자는 가스켓 본체(350) 내에서 변하지 않는 중앙 재료의 존재가 제2 축 방향 단부면 립(380)의 변형 거동과는 실질적으로 무관한 제1 축 방향 단부면 립(330)의 변형 거동을 만든다는 것을 이해할 수도 있다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 본 출원인의 링 형상의 가스켓의 제4 대표적 예(400)는 제3 예와 유사하다. 가스켓 본체(450)는 유체 전달 장치 커플링 접합부에서 유체 난류를 감소시키기 위해 편의상 실질적으로 직선일 수 있는 내부 반경 방향 표면(456)을 포함하는 유체 통로 보어(455)를 형성하는 구멍(451)이 천공된다. 가스켓 본체의 외부 반경 방향 범위는 (도면에 도시되지 않은) 유체 전달 부품 조립체 내에서 가스켓(400)의 위치를 결정하기 위한 (도 4a 또는 도 4b에 도시되지 않은) 키퍼를 수용하기 위해 원주 방향 홈(492)을 가질 수 있는 반경 방향 외면(490)에 의해 형성된다.
제4 대표적 가스켓의 예는 모든 축 방향 단부면(410, 460)들 속으로 돌출하는 규칙적으로 배열된 블라인드 공동(425, 475)을 포함하는 응력 집중 특징부(420, 470)를 포함하는 제1 및 제2 축 방향 단부면(410, 460)을 가질 수 있다. 응력 집중 공동(425, 475)은 모든 의도된 가스켓 밀봉 영역에 바로 인접한 영역으로부터 가스켓 본체 재료를 제거함으로써, 축 방향 단부면(410, 460)에 립(430, 480)을 형성하며, 립은 접합부를 제조하기 전에 대응하는 축 방향 단부면(410, 460)을 지나 축 방향으로 외측으로 바람직하게 돌출한다. 복수의 응력 집중 공동(425, 475) 사이의 각각의 공동은 연관된 가스켓 축 방향 단부면(410, 460)의 평면과 예각을 형성함으로써 가스켓 밀봉 영역의 복수의 언더컷을 형성하는 개별 용적 축(421, 471)을 갖는다. 립(430, 480)은 각각 축 방향으로 융기된 보호 릿지(432, 482)와, 바로 인접한 밀봉면(434, 484)을 포함한다. 일반적으로 공장에서 취급하는 동안, 가스켓이 거친 표면을 가로질러 미끄러지는 경우, 보호 릿지(432, 482)는 손상될 수 있지만, 밀봉면(434, 484)은 그대로 남을 것이다. 밀봉면(434, 484)은 가스켓 보어(455)의 축에 대해 그리고 각각의 연관된 축 방향 단부면(410, 460)의 평면에 대해서도 대체로 일정한 각도를 나타내는 원주 방향 섹터이지만, 일부 가스켓 재료의 경우 약간 볼록한 형상을 유리하게 가질 수 있다. 가스켓 밀봉 영역 립(430, 480)은 반경 방향 외면(490)을 향해 가스켓 보어(455)로부터 외측으로 벌어진 반대로 배향된 절두원추형 쉘과 닮은 것으로 이해될 수 있다. 밀봉면(434, 484)의 반경 방향 범위는 가스켓과 유체 도관 포트 면 사이에 반경 방향으로 훨씬 더 긴 누설 저항 접촉을 생성하기 위해 종래 설계의 감소된 접촉 면적보다 유리하게 더 크다. 대향하는 평평한 장치 면들 사이의 축 방향 압축에 의해 누설 밀봉 유체 통로 접합부 속에 가스켓(400)이 제조될 때, 보호 릿지(432, 482)는 소성 변형될 것이며, 밀봉면(434, 484)은, 가스켓 립(430, 480)이 제어 가능하게 휘어질 수 있도록 허용하는 언더컷 공동(425, 475)으로 인해, 추가적인 축 방향 압축과 협력하여, 반경 방향으로 외측으로 약간 편향될 것이다.
제4 대표적 가스켓의 예를 마찬가지로 고려하여, 설계자는 어떻게 축 방향 단부면(410, 460)이 대응하는 유체 도관 포트의 정면에 접촉함으로써 가스켓 립(430, 480)의 과도한 압축을 방지하는 비교적 경질의 스탑으로서 기능할 수 있는지를 이해할 수 있다. 가스켓(400) 내에서의 매우 작은 조성적 변형과 제조상의 변형은, 접합부가 제조되고 있을 때, 가스켓이 압축되는 과정에서, 다른 축 방향 단부면(460, 410)에 앞서 대응하는 유체 도관 포트 면에 축 방향 단부면(410, 460)이 접촉하게 할 수 있다. 전술한 경질의 스탑 기능은 모든 대향하는 가스켓 립(430, 480)이 동등하고 완전하게 결국 압축되도록 보장한다. 유체 통로 보어(455)의 단부 영역(457, 458)은 접합부가 완전히 결합되었을 때 유체 통로 내에 가상의 누설 공동의 형성을 방지하기 위해 축 방향 단부면(410, 460)보다 더 작은 축 방향 범위를 바람직하게 가질 것이라는 것을 또한 이해하여야 한다. 설계자는 가스켓 본체(450) 내에서 변하지 않는 중앙 재료의 존재가 제2 축 방향 단부면 립(480)의 변형 거동과는 실질적으로 무관한 제1 축 방향 단부면 립(430)의 변형 거동을 만든다는 것을 이해할 수도 있다.
숙련된 가스켓 설계자는 비교적 독립적으로 작용하는 제1 및 제2 축 방향 단부면의 형상이 한 면에 있는 응력 집중 홈과 반대 면에 있는 복수의 응력 집중 공동으로 구성된 설계상의 조합을 고려한다는 것을 또한 이해할 것이다. 예컨대, 일부 실시예에서, 한 면에 있는 응력 집중 특징부는 도 1a 내지 도 1c의 응력 집중 홈(120, 170) 또는 도 2a 내지 도 2c의 응력 집중 홈(220, 270)과 유사할 수 있는 반면, 반대 면에 있는 응력 집중 특징부는 도 3a 내지 도 3c의 응력 집중 공동(325, 326, 327) 또는 도 4a 및 도 4b의 응력 집중 공동(425, 475)과 유사한 복수의 응력 집중 공동을 포함할 수 있다. 또한, 복수의 응력 집중 공동이 제1 및 제2 축 방향 단부면 속에 설계되는 경우, 대향하는 공동의 개별 용적 축은 도 4a에서와 같이 원주 방향으로 정렬될 수 있거나, 대안적으로, 제5 가스켓의 예(500)를 도시하고 있는 도 5a 및 도 5b에서와 같이 삽입될 수 있다. 도 5a에서 대응하는 요소는 가스켓 본체(550), 내부 반경 방향 표면(556), 립(530)과 관련 블라인드 공동(525)을 구비한 제1 축 방향 단부면(510), 및 립(580)과 관련 블라인드 공동(565)을 구비한 제2 축 방향 단부면(560)을 포함한다. 도 5b의 평면도는 하나의 축 방향 단부면의 공동이 대향하는 축 방향 단부면의 공동과 실질적으로 역위상으로 개재되는 것을 단면도가 어떻게 보여주는지를 도시하고 있다. 도 5a는, 모든 예에서 키퍼 홈은 선택 사항이므로, 반경 방향 외면(590)에 키퍼를 위한 홈이 없는 가스켓을 도시하고 있다는 것을 또한 이해하여야 한다.
도 6a 및 도 6b는 제4 예시적 형상(400)의 링 형상의 금속성 가스켓이 가스켓(400)과 접촉하는 간단한 평면(630, 680)을 가진 대향하는 장치 요소(605, 660)들 사이에서 압축될 때, 어떻게 시일이 형성되는지를 도시하고 있다. 도 6a에 도시된 바와 같이 장치 요소(605, 660)가 체결구 또는 결합 부품 나사산에 의해 서로를 향해 가압될 때, 밀봉 영역 립(430, 480)이 보호 릿지(432, 482)를 따라 유체 전달 장치 요소 평면(630, 680)에 처음 접촉하게 된다. 외부 원주 방향 홈(492)과 맞물린 얇은 키퍼(495)가 대향하는 유체 도관 포트(610, 690)들 사이에서의 가스켓(400)의 위치 결정을 보조할 수 있다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 제조된 접합부의 축 방향 압축이 완료된 후, 대향하는 장치 요소(605, 660)는 가스켓 축 방향 단부면(410, 460)에 당접하며, 밀봉면(434, 484)이 대응하는 유체 전달 장치 요소 유체 도관 포트 정면(614, 664)과 평면 접촉하게 되도록 가스켓 립(430, 480)은 외측으로 휘어져 있다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 대향하는 장치 요소(605, 660)들 사이의 압축 전후에 모두, 가스켓(400)의 반경 방향 외면(490)의 반경 방향 범위는 대향하는 장치 요소의 평면(630, 680)의 반경 방향 범위보다 바람직하게 작다는 것을 이해하여야 한다.
본 출원인의 링 형상의 가스켓의 제6 대표적 예(700)가 도 7a 및 도 7b에 도시되어 있다. 가스켓 본체(750)는 유체 전달 장치 커플링 접합부에서 유체 난류를 감소시키기 위해 편의상 실질적으로 직선일 수 있는 내부 반경 방향 표면(756)을 포함하는 유체 통로 보어(755)를 형성하는 구멍이 천공된다. 가스켓 본체의 외부 반경 방향 범위는 (도시되지 않은) 유체 전달 부품 조립체 내에서 가스켓(700)의 위치를 결정하기 위한 (도 7a 또는 도 7b에 도시되지 않은) 키퍼를 수용하기 위해 원주 방향 홈(792)을 가질 수 있는 반경 방향 외면(790)에 의해 형성된다.
제6 대표적 가스켓의 예는 제1 축 방향 단부면(710) 속으로 돌출하는 규칙적으로 배열된 블라인드 공동(718, 719, 720 등 및 725, 726, 727 등)을 포함한 응력 집중 특징부를 포함하는 제1 축 방향 단부면(710)을 가질 수 있다. 응력 집중 공동(725 등)은 의도된 가스켓 밀봉 영역에 바로 인접한 영역으로부터 가스켓 본체 재료를 제거함으로써, 제1 축 방향 단부면(710)에 립(730)을 형성하며, 립은 접합부를 제조하기 전에 대응하는 제1 축 방향 단부면(710)을 지나 축 방향으로 외측으로 바람직하게 돌출한다. 복수의 응력 집중 공동(725 등) 사이의 각각의 공동은 연관된 제1 가스켓 축 방향 단부면(710)의 평면과 예각을 형성함으로써 가스켓 밀봉 영역의 복수의 언더컷을 형성하는 개별 용적 축(721)을 갖는다. 립(730)은 축 방향으로 융기된 보호 릿지(732)와, 바로 인접한 밀봉면(734)을 포함한다. 일반적으로 공장에서 취급하는 동안, 가스켓이 거친 표면을 가로질러 미끄러지는 경우, 보호 릿지(732)는 손상될 수 있지만, 밀봉면(734)은 그대로 남을 것이다. 밀봉면(734)은 가스켓 보어(755)의 축에 대해 그리고 연관된 제1 축 방향 단부면(710)의 평면에 대해서도 대체로 일정한 각도를 나타내는 원주 방향 섹터이지만, 일부 가스켓 재료의 경우 약간 볼록한 형상을 유리하게 가질 수 있다. 밀봉면(734)의 반경 방향 범위는 가스켓과 유체 도관 포트 면 사이에 반경 방향으로 훨씬 더 긴 누설 저항 접촉을 생성하기 위해 종래 설계의 감소된 접촉 면적보다 유리하게 더 크다. 대향하는 평평한 장치 면들 사이의 축 방향 압축에 의해 누설 밀봉 유체 통로 접합부 속에 가스켓(700)이 제조될 때, 보호 릿지(732)는 소성 변형될 것이며, 밀봉면(734)은, 가스켓 립(730)이 제어 가능하게 휘어질 수 있도록 허용하는 언더컷 공동(725 등)으로 인해, 추가적인 축 방향 압축과 협력하여, 반경 방향으로 외측으로 약간 편향될 것이다. 제1 및 제2 가스켓 예에서 전술한 바와 같은 홈 응력 집중 특징부가 현재 설명하는 가스켓 예의 제1 축 방향 단부면에 대안적으로 사용될 수 있음을 이해하여야 한다. 본 출원인의 제6 대표적 가스켓 예의 이러한 대안적인 예(701)가 도 7c에 도시되어 있으며, 참조 부호(710, 720, 730, 732, 734 및 757)는 도 1a 내지 도 1c와 관련하여 전술한 특징부(110, 120, 130, 132, 134 및 157)에 대응한다. 도시되지는 않았지만, 도 2a 내지 도 2c와 관련하여 설명한 것과 유사한 응력 집중 홈이 대안적으로 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
제6 대표적 가스켓의 예는 편의상 반경 방향 외면(790)에 혼입된 외부 사면(770)을 포함하는 제2 축 방향 단부면(760)을 가질 수 있다. 원형 도관 개구를 둘러싼 환형 돌기를 가진 유체 전달 요소와 함께 사용하기에 적합하며 처음에는 반경 방향으로 평평한 밀봉 영역(785)이 가스켓 보어(755)의 축에 대해 대체로 수직하고 제2 축 방향 단부면(760)의 평면에 대해 평행한 원주 방향 섹터로서 형성된다. 처음에 평평한 밀봉 영역(785)의 축 방향 범위는 제2 축 방향 단부면(760) 내에 효과적으로 수용되도록 제2 축 방향 단부면(760)보다 유리하게 작을 수 있다. 일반적으로 공장에서 취급하는 동안, 가스켓이 거친 표면을 가로질러 미끄러지는 경우, 제2 축 방향 단부면(760)은 손상될 수 있지만, 밀봉면(785)은 그대로 남을 것이다. 대향하는 유체 전달 요소 도관 포트들 사이의 축 방향 압축에 의해 누설 밀봉 유체 통로 접합부 속에 가스켓(700)이 제조될 때, 환형 돌기는 후술하는 바와 같은 가스켓 밀봉 영역(785)의 영구적인 소성 변형을 유발할 것이다.
제6 대표적 가스켓의 예를 고려하여, 설계자는 어떻게 제1 축 방향 단부면(710)이 대응하는 제1 유체 도관 포트의 정면에 접촉함으로써 가스켓 립(730)의 과도한 압축을 방지하는 비교적 경질의 스탑으로서 기능할 수 있는지를 이해할 수 있다. 유체 통로 보어(755)의 제1 단부 영역(757)은 접합부가 완전히 결합되었을 때 유체 통로 내에 가상의 누설 공동의 형성을 방지하기 위해 제1 축 방향 단부면(710)보다 더 작은 축 방향 범위를 바람직하게 가질 것이라는 것을 또한 이해하여야 한다. 설계자는 가스켓 본체(750) 내에서 변하지 않는 중앙 재료의 존재가 제2 축 방향 단부면 밀봉 영역(785)의 변형 거동과는 실질적으로 무관한 제1 축 방향 단부면 립(730)의 변형 거동을 만든다는 것을 이해할 수도 있다. 변형 거동의 이러한 독립성은 도 8a 및 도 8b와 관련하여 후술하는 바와 같이 제6 대표적 가스켓의 예에서 유리하게 사용된다.
도 8a 및 도 8b는 제6 예시적 형상(700)의 링 형상의 금속성 가스켓이 대향하는 유체 전달 장치 요소(805, 860)들 사이에서 압축될 때, 어떻게 시일이 형성되는지를 도시하고 있다. 도 8a는, 접합부를 제조하기 위해 축 방향 밀봉력이 인가되기 전에, 키퍼(795)에 의해 위치 결정되어, 평평한 하부를 가진 상부 유체 도관 포트 카운터보어(830)와 성형된 환형 돌기(885)를 가진 하부 유체 도관 포트 카운터보어(880) 사이에 배치된 제6 대표적 가스켓을 도시하고 있다. 도 8b는 접합부가 제조된 후에 대응하는 유체 도관 포트 카운터보어들 사이에 있는 제6 대표적 가스켓(700)을 도시하고 있다. 도 8a에 도시된 바와 같이 장치 요소(805, 860)가 체결구(또는 결합 부품 나사산 또는 다른 수단)에 의해 서로를 향해 가압될 때, 밀봉 영역 립(730)이 보호 릿지(732)를 따라 유체 전달 장치 요소 평면(830)에 처음 접촉하게 되며, 처음에 평평한 밀봉 영역(785)이 환형 돌기(885)에 접촉하게 된다. 외부 원주 방향 홈(792)과 맞물린 얇은 키퍼(795)가 대향하는 유체 도관 포트(810, 890)들 사이에서의 가스켓(700)의 위치 결정을 보조할 수 있다. 접합부가 제조되고 있을 때, 가스켓이 압축되는 과정에서, 상부 유체 도관 포트 카운터보어(830)에 대해 접촉하는 제1 축 방향 단부면(710)의 경질의 스탑 기능은 대향하는 유체 도관 포트(810, 890)를 접합하는 모든 추가적인 폐쇄 운동이 하부 유체 도관 포트 환형 돌기(885)에 의한 처음에 평평한 밀봉 영역(785)의 적절한 압입을 유발하도록 보장한다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 제조된 접합부의 축 방향 압축이 완료된 후, 밀봉면(734)이 대응하는 유체 전달 장치 요소 유체 도관 포트 정면(830)과 평면 접촉하게 되도록 가스켓 립(730)은 외측으로 휘어진 반면, 처음에 평평한 밀봉 영역(785)은 환형 돌기 속으로 압입되도록 환형 돌기(885)에 의해 변형되었다. 장치 요소(805, 860)가 키퍼(795)에 접촉하면, 추가적인 가스켓 압축이 불가능하다. 제2 축 방향 단부면(760)의 축 방향 범위는, 제2 축 방향 단부면(760)과 하부 유체 도관 포트 카운터보어(880)의 하면 사이에 간극을 보장하도록, 키퍼(795)의 두께와 관련하여 선택될 수 있다. 성형된 환형 돌기(885)와 처음에 평평한(그러나, 지금은 변형된) 제2 축 방향 단부면 밀봉 영역(785) 사이에서만 밀봉이 발생하도록 보장하면서도 접합부 무결성을 시험하는 헬륨 누설 검출 방법을 허용하는 간극이 요구될 수 있다. 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 대향하는 장치 요소(805, 860)들 사이의 압축 전후에 모두, 가스켓(700)의 반경 방향 외면(790)의 반경 방향 범위는 유체 전달 장치 요소(805)의 카운터보어(830)의 반경 방향 범위와 유체 전달 장치 요소(860)의 카운터보어(880)의 반경 방향 범위보다 바람직하게 작다는 것을 이해하여야 한다.
본 출원인의 링 형상의 가스켓의 제7 대표적 예(900)가 도 9a 및 도 9b에 도시되어 있으며, 제1 및 제2 대표적 예와 유사하다. 가스켓 본체(950)는 유체 전달 장치 커플링 접합부에서 유체 난류를 감소시키기 위해 편의상 실질적으로 직선일 수 있는 내부 반경 방향 표면(956)을 포함하는 유체 통로 보어(955)를 형성하는 구멍(951)이 천공된다. 가스켓 본체의 외부 반경 방향 범위는 (도시되지 않은) 유체 전달 부품 조립체 내에서 가스켓(900)의 위치를 결정하기 위한 (도 9a 또는 도 9b에 도시되지 않은) 키퍼를 수용하기 위해 원주 방향 홈(992)을 역시 가질 수 있는 반경 방향 외면(990)에 의해 형성된다. 이전의 대표적 가스켓의 예와 관련하여 전술한 바와 같이, 키퍼를 수용하기 위한 홈(992)의 존재는 이 대표적 예에서 선택적이다.
제7 대표적 가스켓의 예는 축 방향 단부면(910, 960)들 내의 홈처럼 역시 보이는 응력 집중 특징부(920, 970)를 포함하는 제1 및 제2 축 방향 단부면(910, 960)을 가질 수 있다. 응력 집중 홈(920, 970)은 모든 의도된 가스켓 밀봉 영역에 바로 인접한 영역으로부터 가스켓 본체 재료를 제거함으로써, 축 방향 단부면(910, 960)에 립(930, 980)을 형성하며, 립은 접합부를 제조하기 전에 대응하는 축 방향 단부면(910, 960)을 지나 축 방향으로 외측으로 바람직하게 돌출한다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 제2 대표적 가스켓의 예의 방식과 유사한 방식으로, 응력 집중 홈(920, 970)은 각각의 연관된 가스켓 축 방향 단부면(910, 960)의 평면과 예각을 형성함으로써 각각의 가스켓 밀봉 영역의 언더컷을 형성하는 가스켓 반경 방향 내면(956)에 가장 가까운 내부 벽체를 갖는다. 그러나, 도 2a 및 도 2b의 제2 대표적 가스켓의 예와는 대조적으로, 이 제7 대표적 가스켓의 예의 응력 집중 홈(920, 970)은 도 2a 및 도 2b의 제2 대표적 가스켓의 예에 도시된 실질적으로 V자형인 홈(220, 270)이 아닌, 서로에 대해 실질적으로 평행함으로써 U자형 홈을 형성하는 반경 방향 내부 및 외부 홈 벽체를 갖는다. 이에 따라, 응력 집중 홈(920, 970)의 실질적으로 평행한 반경 방향 내부 및 외부 홈 벽체는 각각의 연관된 가스켓 축 방향 단부면(910, 960)의 평면과 예각을 각각 형성한다. 전술한 대표적 가스켓의 예에서와 같이, 립(930, 980)은 각각 축 방향으로 융기된 보호 릿지(932, 982)와, 바로 인접한 밀봉면(934, 984)을 포함한다. 예컨대, 일반적으로 공장에서 취급하는 동안, 가스켓이 거친 표면을 가로질러 미끄러지는 경우, 보호 릿지(932, 982)는 손상될 수 있지만, 밀봉면(934, 984)은 그대로 남을 것이다. 밀봉면(934, 984)은 가스켓 보어(955)의 축에 대해 그리고 각각의 연관된 축 방향 단부면(910, 960)의 평면에 대해서도 대체로 일정한 각도를 나타내는 원주 방향 섹터이지만, 전술한 바와 같이, 일부 가스켓 재료의 경우 약간 볼록한 형상을 유리하게 가질 수 있다. 가스켓 밀봉 영역 립(930, 980)은 반경 방향 외면(990)을 향해 가스켓 보어(955)로부터 외측으로 벌어진 반대로 배향된 절두원추형 쉘과 역시 닮은 것으로 이해될 수 있다. 전술한 대표적 가스켓의 예에서와 같이, 밀봉면(934, 984)의 반경 방향 범위는 가스켓과 유체 도관 포트 면 사이에 반경 방향으로 훨씬 더 긴 누설 저항 접촉을 생성하기 위해 종래 설계의 감소된 접촉 면적보다 유리하게 더 크다. 대향하는 평평한 장치 면들 사이의 축 방향 압축에 의해 누설 밀봉 유체 통로 접합부 속에 가스켓(900)이 제조될 때, 보호 릿지(932, 982)는 소성 변형될 것이며, 밀봉면(934, 984)은, 도 10a 및 도 10b와 관련하여 추가로 설명하는 바와 같이, 가스켓 립(930, 980)이 제어 가능하게 휘어질 수 있도록 허용하는 언더컷 홈(920, 970)으로 인해, 추가적인 축 방향 압축과 협력하여, 평평한 장치 면에 접촉하여 반경 방향으로 외측으로 약간 편향될 것이다.
전술한 대표적 가스켓의 예를 마찬가지로 고려하여, 설계자는 어떻게 축 방향 단부면(910, 960)이 대응하는 유체 도관 포트의 정면에 접촉함으로써 가스켓 립(930, 980)의 과도한 압축을 방지하는 비교적 경질의 스탑으로서 기능할 수 있는지를 이해할 수 있다. 가스켓(900) 내에서의 매우 작은 조성적 변형과 제조상의 변형은, 접합부가 제조되고 있을 때, 가스켓이 압축되는 과정에서, 다른 축 방향 단부면(960, 910)에 앞서 대응하는 유체 도관 포트 면에 축 방향 단부면(910, 960)이 접촉하게 할 수 있다. 그러나, 전술한 경질의 스탑 기능은 모든 대향하는 가스켓 립(930, 980)이 동등하고 완전하게 결국 압축되도록 보장한다. 유체 통로 보어(955)의 단부 영역(957, 958)은 접합부가 완전히 결합되었을 때 유체 통로 내에 가상의 누설 공동의 형성을 방지하기 위해 축 방향 단부면(910, 960)보다 더 작은 축 방향 범위를 바람직하게 가질 것이라는 것을 또한 이해하여야 한다.
숙련된 설계자는 가스켓 본체(950) 내에서 변하지 않는 중앙 재료의 존재가 제2 축 방향 단부면 립(980)의 변형 거동과는 실질적으로 무관한 제1 축 방향 단부면 립(930)의 변형 거동을 만든다는 것을 이해할 것이다. 대향하는 축 방향 단부면 립(930, 980)들 사이의 변형 거동의 이러한 독립성은, 설계자의 마음대로, 반대측에 의도적으로 서로 다른 특성을 가진 가스켓의 제조를 허용할 수 있다. 숙련된 설계자는 홈 깊이 및 폭과 함께 언더컷 예각의 선택에 의해 립의 굽힘 특성이 조절될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 예컨대, 가스켓의 반대 측의 언더컷 예각, 홈 깊이 또는 홈 폭에 비해 가스켓의 일 측의 언더컷 예각, 홈 깊이 및 홈 폭 중 하나 이상이 상이할 수 있다. 또한, 링 형상의 가스켓은 도 1a 내지 도 1c에 도시된 응력 집중 홈(120) 또는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 응력 집중 홈(220)과 유사한 하나의 축 방향 단부면 상의 응력 집중 홈과 함께, 전술한 응력 집중 홈(920 또는 970)과 유사한 대향하는 축 방향 단부면 상의 다른 응력 집중 특징부를 구비할 수 있다. 또한, 대안적으로, 링 형상의 가스켓은 전술한 응력 집중 홈(920, 970)과 유사한 하나의 축 방향 단부면 상의 응력 집중 특징부와 함께, 도 7a 및 도 7b와 관련하여 전술한 방식으로 원형 도관 개구를 둘러싼 환형 돌기를 가진 유체 전달 요소와 함께 유체 밀봉 시일을 형성하도록 구성된 대향하는 축 방향 단부면을 구비할 수 있다. 따라서, 물리적 구조 및/또는 변형 거동에 있어서 서로 완전히 다른 제1 및 제2 축 방향 단부면 설계의 사용도 고려되기 때문에, 본원에 개시된 다양한 대표적 가스켓의 설계는 실질적으로 대칭인 축 방향 단부면을 가진 가스켓에 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다.
고순도 응용예를 경험한 설계자는 오염 물질이 낄 수 있는 통로 포켓을 최소화하기 위해 "습윤화된" 유체 통로 외부에 응력 집중 특징부(920, 970)를 배치하는 것이 바람직하며, 그 결과, 가스켓 보어(955)로부터 외측으로 벌어진 가스켓 밀봉 영역 립(930, 980)이 설계되었다는 것을 이해할 것이다. 비교적 높은 통로 내부 압력을 밀봉하는 것에 더 관심을 둔 응용예는 가스켓 보어를 향해 내측으로 오므라진 가스켓 밀봉 영역 립을 가짐으로써 얻을 수 있는 유체 활성 밀봉 효과로부터 마찬가지로 이익을 얻을 것이다. 이러한 대안적인 설계에서, 내부 유체 압력은 내측으로 오므라진 가스켓 밀봉 립들을 가압할 것이며, 이들의 대응하는 장치 요소에 대해 이들을 강제하여 반경 방향 접촉 면적을 따라 보다 긴밀한 시일을 형성할 것이다. 이러한 종류의 대안적인 가스켓 실시예는 가스켓 보어에 가장 가깝게 배치되는 하나 이상의 응력 집중 특징부와 가스켓 보어로부터 반경 방향으로 더 멀리 배치되는 인접한 밀봉 영역 립을 반드시 가질 것이다.
도 10a 및 도 10b는 제7 예시적 형상(900)의 링 형상의 금속성 가스켓이 가스켓(900)과 접촉하는 간단한 평면(630, 680)을 가진 대향하는 장치 요소(605, 660)들 사이에서 압축될 때, 어떻게 시일이 형성되는지를 도시하고 있다. 도 10a에 도시된 바와 같이 장치 요소(605, 660)가 체결구 또는 결합 부품 나사산에 의해 서로를 향해 가압될 때, 밀봉 영역 립(930, 980)이 보호 릿지(932, 982)를 따라 유체 전달 장치 요소 평면(630, 680)에 처음 접촉하게 된다. 가스켓(900)의 외부 원주 방향 홈(992)과 맞물린 얇은 키퍼(995)가 대향하는 유체 도관 포트(610, 690)들 사이에서의 가스켓(900)의 위치 결정을 보조할 수 있다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 제조된 접합부의 축 방향 압축이 완료된 후, 대향하는 장치 요소(605, 660)는 가스켓 축 방향 단부면(910, 960)에 당접하며, 밀봉면(934, 984)이 대응하는 유체 전달 장치 요소 유체 도관 포트 정면(614, 664)과 평면 접촉하게 되도록 가스켓 립(930, 980)은 외측으로 휘어져 있다. 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 대향하는 장치 요소(605, 660)들 사이의 압축 전후에 모두, 가스켓(900)의 반경 방향 외면(990)의 반경 방향 범위는 대향하는 장치 요소의 평면(630, 680)의 반경 방향 범위보다 바람직하게 역시 작다는 것을 이해하여야 한다.
본원에 기술된 다양한 가스켓 설계는, 가스켓 재료가 밀봉 접합되어 유체 소통하도록 구성된 장치 요소와 유사한 기계적 특성을 가질 수 있는, 고순도 유체 전달 장치의 경우에 특히 유용하다. 평저 카운터보어를 가진 유체 도관 포트를 구비하며 고순도 316L 스테인리스 스틸로 제조된 유체 전달 시스템 부품의 사용이 공지되어 있다. 이러한 부품으로 분자 수준의 누설 밀봉을 달성하는 것의 어려움은 전술한 설계를 사용하여 줄일 수 있다. 중합체 재료로 제조된 고순도 액체 전달 장치에서도, 본질적으로 동일한 문제가 있으며, 그 경우에도 역시 이러한 설계가 마찬가지로 적용될 수 있다.
상기 개시 내용의 관점에서 이해할 수 있는 바와 같이, 본원에 기술된 다양한 가스켓 설계는 가스켓의 대향하는 축 방향 면들이 그들이 당접하는 유체 전달 장치의 인접한 정면의 물리적 및 기계적 요건을 충족하기 위해 독립적으로 조정될 수 있도록 허용한다. 따라서, 예컨대, 가스켓의 일 측의 가스켓 밀봉면은 하나의 장치 요소의 원형 도관 개구를 둘러싼 환형 돌기에 밀봉 결합하도록 구성될 수 있는 반면, 가스켓의 반대 측은 대향하는 장치 요소의 원형 도관 개구를 둘러싼 오목한 평면에 밀봉 결합하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 여러 양태를 설명하였으나, 관련 기술 분야의 기술자는 다양한 변경, 변형 및 개선이 쉽게 이루어질 것이라는 것을 이해할 것이다. 이러한 변경, 변형 및 개선은 본 개시물의 일부가 되도록 의도되며, 본 발명의 범위 내에 속하는 것으로 의도된다. 따라서, 전술한 설명 및 도면은 오직 예시를 위한 것이다.
Claims (30)
- 대향하는 유체 도관 포트를 밀봉 접합하기 위한 링 형상의 가스켓으로서,
가스켓은 본체를 포함하며, 본체는 반경 방향 외면, 제1 축 방향 단부면 및 제2 축 방향 단부면을 갖고, 본체는 유체 통로를 생성하고 반경 방향 내면을 형성하는 구멍이 천공되며, 제1 및 제2 축 방향 단부면들 중 적어도 하나는 가스켓 밀봉 영역에 대해 반경 방향으로 인접한 응력 집중 특징부를 갖고, 가스켓 밀봉 영역은 대응하는 유체 도관 포트의 정면과 접촉하도록 구성되어 배치된,
가스켓. - 제1항에 있어서,
응력 집중 특징부는 가스켓 밀봉 영역에 의해 형성되는 유체 통로의 외부에 있는,
가스켓. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
응력 집중 특징부는 제1 및 제2 축 방향 단부면들 중 적어도 하나에 형성된 홈을 포함하는,
가스켓. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
응력 집중 특징부는 제1 및 제2 축 방향 단부면들 중 적어도 하나에 형성된 홈을 포함하며, 반경 방향 내면에 가장 가까운 홈의 벽체는 제1 및 제2 축 방향 단부면들 중 적어도 하나의 평면과 예각을 형성함으로써 가스켓 밀봉 영역의 언더컷을 형성하는,
가스켓. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
응력 집중 특징부는 제1 및 제2 축 방향 단부면들 중 적어도 하나에 형성된 U자형 홈을 포함하며, 홈의 평행한 벽체들은 제1 및 제2 축 방향 단부면들 중 적어도 하나의 평면과 예각을 형성함으로써 가스켓 밀봉 영역의 언더컷을 형성하는,
가스켓. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
응력 집중 특징부는 제1 및 제2 축 방향 단부면들 중 적어도 하나에 형성된 홈을 포함하며, 반경 방향 내면에 가장 가까운 홈의 벽체는 제1 및 제2 축 방향 단부면들 중 적어도 하나의 평면과 예각을 형성함으로써 가스켓 밀봉 영역의 언더컷을 형성하고, 홈의 외주연은 제1 및 제2 축 방향 단부면들 중 적어도 하나의 일부분에 의해 둘러싸이며, 상기 일부분은 가스켓이 설치되기 전에 가스켓 밀봉 영역보다 더 작은 범위까지 축 방향으로 외측으로 연장하는,
가스켓. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
응력 집중 특징부는 제1 및 제2 축 방향 단부면들 중 적어도 하나 속으로 돌출하는 규칙적으로 배열된 공동을 포함하는,
가스켓. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
응력 집중 특징부는 제1 및 제2 축 방향 단부면들 중 적어도 하나 속으로 돌출하는 복수의 공동을 포함하며, 복수의 공동은 제1 및 제2 축 방향 단부면들 중 적어도 하나의 평면과 예각을 각각 형성함으로써 가스켓 밀봉 영역의 복수의 언더컷을 형성하는 개별 용적 축을 갖는,
가스켓. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
응력 집중 특징부는 제1 및 제2 축 방향 단부면들 중 적어도 하나 속으로 돌출하는 복수의 공동을 포함하며, 복수의 공동은 제1 및 제2 가스켓 축 방향 단부면들 중 적어도 하나의 평면과 예각을 각각 형성함으로써 가스켓 밀봉 영역의 복수의 언더컷을 형성하는 개별 용적 축을 갖고, 반경 방향 외면에 대해 반경 방향으로 인접한 제1 및 제2 축 방향 단부면들 중 적어도 하나의 원주 방향 부분은 가스켓이 설치되기 전에 가스켓 밀봉 영역보다 더 작은 범위까지 축 방향으로 외측으로 연장하는,
가스켓. - 대향하는 유체 도관 포트를 밀봉 접합하기 위한 링 형상의 가스켓으로서,
가스켓은 본체를 포함하며, 본체는 반경 방향 외면, 제1 축 방향 단부면 및 제2 축 방향 단부면을 갖고, 본체는 유체 통로를 생성하고 반경 방향 내면을 형성하는 구멍이 천공되며, 제1 축 방향 단부면은 제1 가스켓 밀봉 영역에 대해 반경 방향으로 인접하면서 유체 통로의 외부에 배치된 제1 응력 집중 특징부를 갖고, 제1 가스켓 밀봉 영역은 제1 유체 도관 포트의 정면과 접촉하도록 구성되어 배치되며, 제2 축 방향 단부면은 제2 가스켓 밀봉 영역에 대해 반경 방향으로 인접하면서 유체 통로의 외부에 배치된 제2 응력 집중 특징부를 갖고, 제2 가스켓 밀봉 영역은 제2 유체 도관 포트의 정면과 접촉하도록 구성되어 배치된,
가스켓. - 제10항에 있어서,
제1 응력 집중 특징부는 제2 응력 집중 특징부와 동일한,
가스켓. - 제10항에 있어서,
제1 응력 집중 특징부는 제2 응력 집중 특징부와 상이한,
가스켓. - 제10항에 있어서,
제1 응력 집중 특징부는 제1 축 방향 단부면에 형성된 홈과 복수의 공동 중 하나이며, 제2 응력 집중 특징부는 제2 축 방향 단부면에 형성된 홈과 복수의 공동 중 다른 하나인,
가스켓. - 제10항에 있어서,
제1 응력 집중 특징부는 제1 축 방향 단부면에 형성된 복수의 제1 공동을 포함하며, 복수의 제1 공동의 각 공동은 제1 축 방향 단부면의 평면과 예각을 형성함으로써 제1 가스켓 밀봉 영역의 복수의 제1 언더컷을 형성하는 용적 축을 갖고, 제2 응력 집중 특징부는 제2 축 방향 단부면에 형성된 복수의 제2 공동을 포함하며, 복수의 제2 공동의 각 공동은 제2 축 방향 단부면의 평면과 예각을 형성함으로써 제2 가스켓 밀봉 영역의 복수의 제2 언더컷을 형성하는 용적 축을 갖는,
가스켓. - 제14항에 있어서,
복수의 제1 공동의 각 개별 공동의 용적 축은 복수의 제2 공동의 대응하는 공동의 용적 축과 역위상 관계로 배치되는,
가스켓. - 제10항에 있어서,
제1 응력 집중 특징부는 제1 축 방향 단부면에 형성된 제1 홈을 포함하며, 반경 방향 내면에 가장 가까운 제1 홈의 벽체는 제1 축 방향 단부면의 평면과 예각을 형성함으로써 제1 가스켓 밀봉 영역의 언더컷을 형성하고, 제2 응력 집중 특징부는 제2 축 방향 단부면에 형성된 제2 홈을 포함하며, 반경 방향 내면에 가장 가까운 제2 홈의 벽체는 제2 축 방향 단부면의 평면과 예각을 형성함으로써 제2 가스켓 밀봉 영역의 언더컷을 형성하는,
가스켓. - 제10항에 있어서,
제1 응력 집중 특징부는 제1 축 방향 단부면에 형성된 제1 U자형 홈을 포함하며, 제1 홈의 평행한 벽체들은 제1 축 방향 단부면의 평면과 예각을 형성함으로써 제1 가스켓 밀봉 영역의 언더컷을 형성하고, 제2 응력 집중 특징부는 제2 축 방향 단부면에 형성된 제2 U자형 홈을 포함하며, 제2 홈의 평행한 벽체들은 제2 축 방향 단부면의 평면과 예각을 형성함으로써 제2 가스켓 밀봉 영역의 언더컷을 형성하는,
가스켓. - 제14항, 제16항 또는 제17항에 있어서,
반경 방향 외면에 대해 반경 방향으로 인접한 제1 축 방향 단부면의 원주 방향 부분은 가스켓이 설치되기 전에 제1 가스켓 밀봉 영역보다 더 작은 범위까지 축 방향으로 외측으로 연장하며, 반경 방향 외면에 대해 반경 방향으로 인접한 제2 축 방향 단부면의 원주 방향 부분은 가스켓이 설치되기 전에 제2 가스켓 밀봉 영역보다 더 작은 범위까지 축 방향으로 외측으로 연장하는,
가스켓. - 제18항에 있어서,
제1 가스켓 밀봉 영역과 제2 가스켓 밀봉 영역은 소성 변형을 촉진하기 위해 감소된 접촉 면적을 가진 시일의 소성 변형에 의해 달성될 수 있는 것보다 더 큰, 제1 유체 도관 포트 및 제2 유체 도관 포트의 각 정면과의 반경 방향 접촉 범위를 가진 밀봉면을 각각 포함하는,
가스켓. - 대향하는 유체 도관 포트를 밀봉 접합하기 위한 링 형상의 가스켓으로서,
가스켓은 본체를 포함하며, 본체는 반경 방향 외면, 제1 축 방향 단부면 및 제2 축 방향 단부면을 갖고, 본체는 유체 통로를 생성하고 반경 방향 내면을 형성하는 구멍이 천공되며, 제1 축 방향 단부면은 제1 가스켓 밀봉 영역에 대해 반경 방향으로 인접한 제1 응력 집중 특징부를 갖고, 제1 가스켓 밀봉 영역은 제1 유체 도관 포트의 정면과 접촉하도록 구성되어 배치되며, 제2 축 방향 단부면은 가스켓이 설치되기 전에 제2 축 방향 단부면의 평면에 대해 평행하며 구멍의 축에 대해 수직한 원주 방향 섹터로서 형성된 평평한 제2 가스켓 밀봉 영역을 갖는,
가스켓. - 제20항에 있어서,
제1 응력 집중 특징부는 제1 축 방향 단부면에 형성된 복수의 제1 공동을 포함하며, 복수의 제1 공동의 각 공동은 제1 축 방향 단부면의 평면과 예각을 형성함으로써 제1 가스켓 밀봉 영역의 복수의 제1 언더컷을 형성하는 용적 축을 갖는,
가스켓. - 제20항에 있어서,
제1 응력 집중 특징부는 제1 축 방향 단부면에 형성된 제1 홈을 포함하며, 반경 방향 내면에 가장 가까운 제1 홈의 벽체는 제1 축 방향 단부면의 평면과 예각을 형성함으로써 제1 가스켓 밀봉 영역의 언더컷을 형성하는,
가스켓. - 제22항에 있어서,
제1 홈의 외주연은 가스켓이 설치되기 전에 제1 가스켓 밀봉 영역보다 더 작은 범위까지 축 방향으로 외측으로 연장하는 제1 축 방향 단부면의 일부분에 의해 둘러싸이는,
가스켓. - 제20항에 있어서,
제1 응력 집중 특징부는 제1 축 방향 단부면에 형성된 제1 U자형 홈을 포함하며, 제1 홈의 평행한 벽체들은 제1 축 방향 단부면의 평면과 예각을 형성함으로써 제1 가스켓 밀봉 영역의 언더컷을 형성하는,
가스켓. - 제1항, 제2항, 제10항 내지 제17항 또는 제20항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
가스켓은 가단성 재료를 포함하는,
가스켓. - 제1항, 제2항, 제10항 내지 제17항 또는 제20항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
가스켓은 스테인리스 스틸 합금, 크롬 합금, 니켈 합금, 상업적으로 순수한 니켈, 구리 합금 및 상업적으로 순수한 구리로 이루어진 군으로부터 선택된 단일의 금속성 재료를 포함하는,
가스켓. - 제1항, 제2항, 제10항 내지 제17항 또는 제20항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
가스켓은 타입 316 시리즈 스테인리스 스틸 합금과 동일한 단일의 금속성 재료를 포함하는,
가스켓. - 제1항, 제2항, 제10항 내지 제17항 또는 제20항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
가스켓은 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 퍼플루오로알콕시 폴리머(PFA), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE) 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택된 단일의 중합체 재료를 포함하는,
가스켓. - 제1항, 제2항, 제10항 내지 제17항 또는 제20항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
가스켓은 폴리이미드와 동일한 단일의 중합체 재료를 포함하는,
가스켓. - 고순도 유체 접합부의 형성 방법으로서,
가스켓 루프 형상의 근위 내부 축을 거슬러 경사져 있는 변형되지 않은 가스켓 밀봉면을 가진 가단성 재료의 폐루프로서 시작하는 가스켓이, 가스켓 밀봉면의 일부가 가스켓 루프 형상의 근위 내부 축에 대해 수직하게 휘어질 때까지, 대향하는 유체 전달 장치 요소들 사이에서 압축되는,
고순도 유체 접합부의 형성 방법.
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