KR19990007088A

KR19990007088A - 파이프 조인트

Info

Publication number: KR19990007088A
Application number: KR1019980022872A
Authority: KR
Inventors: 다다히로 오미; 미찌오 야마지; 노부카즈 이께다; 츠토무 시노하라; 테츠야 고지마
Original assignee: 다다히로 오미; 오가와 슈헤이; 가부시키가이샤 후지킨
Priority date: 1997-06-18
Filing date: 1998-06-18
Publication date: 1999-01-25
Also published as: JPH116585A; IL124979A0; US6170890B1; CA2240618C; KR100536451B1; CA2240618A1; TW506503U; JP3876351B2; DE69812770D1; SG65763A1; EP0886095B1; DE69812770T2; EP0886095A1; IL124979A

Abstract

각 밀봉 돌출부(7, 8)는 조인트 부재(1, 2)의 맞대기 단면의 내주(1a, 2a)보다도 반경 방향 외측으로 치우친 곳에 있고, 각 밀봉 돌출부(7, 8) 단면의 윤곽 형상이 맞대기 단면으로부터 반경 방향 외측으로 신장하는 원호부(7b, 8b)와 원호부(7b, 8b)에 연결되는 직선부(7a, 8a)로 이루어지며, 원호부(7b, 8b)의 중심이 원호부(7b, 8b)와 직선부(7a, 8a)의 교차점보다도 반경 방향 내측에 있으며, 직선부(7a, 8a)는 축방향에 대하여 45°경사져 있다.

Description

파이프 조인트

본 발명은 파이프 조인트 특히, 반도체 제조용 등의 극히 높은 청정도가 요구되는 용도에 적합한 파이프 조인트에 관한 것이다.

종래 기술에 있어서, 반도체 제조용 등의 극히 높은 청정도가 요구되는 용도에 적합한 파이프 조인트로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 파이프형 조인트 부재(1, 2)와, 양 조인트 부재(1, 2)의 맞대기 단면사이에 개재되는 환형 가스켓(3)과, 양 조인트 부재(1, 2)를 연결하는 나사 수단을 구비하고, 각 조인트 부재(1, 2)의 맞대기 단면에 각각 환형 밀봉 돌출부(37, 38)가 배치되며, 체결 완료시에 가스켓(3)의 단면에 밀봉 돌출부(37, 38)에 대응하는 함몰이 생기며 동시에, 각 조인트 부재(1, 2)의 맞대기 단면의 내주(1a, 2a)와 가스켓(3)의 내주(3a)가 거의 일치되게 정렬되는 파이프 조인트에 있어서, 각 밀봉 돌출부(37, 38) 단면의 외형은 맞대기 단면으로부터 반경 방향 외측으로 신장하는 원호부(37b, 38b)와, 동일 단면으로부터 축방향으로 신장하고 또한 원호부(37b, 38b)와 연결되는 직선부(37a, 38a)로 이루어지는 특징으로 하는 것이 본 발명자에 의해 제안되어 있다(일본 특허 공개 공보 평성 9-32984호 참조). 또, 도 6에 있어서, (15, 16)은 각 맞대기 단면에 있어서의 밀봉 돌출부(37, 38)의 내측에 형성된 내측 평탄면이고, (17, 18)은 각 맞대기 단면에 있어서의 밀봉 돌출부(37, 38)의 외측에 형성된 외측 평탄면이다. 또한, (9, 10)은 각 맞대기 단면의 외주부에 형성된 체결 과다 방지용 환형 돌출부이다.

상기 파이프 조인트는 액체가 고이는 오목부가 없고, 가스켓의 내주부에 주름이 생겨 먼지가 쌓이는 일이 없으며, 또한, 반응의 변화에 의해 체결이 종료한 것을 감지할 수 있다는 반도체 제조용에 알맞는 특징을 가지고 있다. 그러나, 이 파이프 조인트에는 다음과 같은 문제가 있다. 즉, 이러한 종류의 파이프 조인트에서는 일단 조립된 파이프 조인트를 필요에 따라서 분해하고, 다시 조립하는 작업이 빈번히 행해지지만, 도 6에 도시된 파이프 조인트는 제1 및 제2 파이프형 조인트 부재(1, 2)에 대하여 가스켓(3)을 축방향으로 이동시킬 때의 마찰력이 가스켓(3)에 조여 들어간 밀봉 돌출부(37, 38)의 직선부(37a, 38a)에 의해 커지고, 분해시에 가스켓(3)이 파이프형 조인트 부재(1, 2)로부터 쉽게 떨어지지 않는다는 결점을 가진다.

본 발명의 목적은 액체가 고이는 오목부가 없고, 가스켓의 내주부에 주름이 생겨 먼지가 쌓이는 일도 없으며, 또한, 반응의 변화에 의해 체결이 종료된 것을 감지할 수 있는 반도체 제조용에 알맞은 종래 기술의 특징을 유지하고, 또한, 분해·재조립 작업이 용이한 파이프 조인트를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 파이프 조인트의 제1 실시예를 도시하는 종단면도.

도 2는 도 1의 주요부의 분해 사시도.

도 3은 도 1의 주요부의 확대 단면도로서, 너트를 손으로 체결했을 때의 상태를 도시하는 도면.

도 4는 도 3의 상태로부터 더욱 조여서 체결이 완료된 상태를 도시하는 도면.

도 5는 본 발명의 파이프 조인트 체결시 너트 회전 각도와 체결 토크와의 관계를 도시하는 그래프.

도 6은 종래 기술의 파이프 조인트가 체결 완료된 상태를 도시하는 도면.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1, 2: 파이프형 조인트 부재

3: 환형 가스켓

4: 너트

7, 8: 밀봉 돌출부

7a, 8a: 밀봉 돌기의 직선부

7b, 8b: 밀봉 돌기의 원호부

본 발명에 의한 파이프 조인트는 한 쌍의 파이프형 조인트 부재와 양 조인트 부재의 맞대기 단면의 사이에 개재되는 환형 가스켓과 양 조인트 부재를 연결하는 나사 수단을 구비하고, 각 조인트 부재의 맞대기 단면에 각각 밀봉 돌출부가 설치되며, 체결 완료시에 가스켓의 단면에 밀봉 돌출부에 대응하는 함몰이 생기며 동시에, 각 조인트 부재의 맞대기 단면의 내주와 가스켓의 내주가 거의 일치하게 정렬되며, 각 밀봉 돌출부는 조인트 부재의 맞대기 단면의 내주보다도 반경 방향 외측으로 치우친 곳에 있고, 각 밀봉 돌출부 단면의 외형은 맞대기 단면으로부터 반경 방향 외측으로 신장하는 원호부와 이 원호부에 연결되는 직선부로 이루어지며, 원호부의 중심이 원호부와 직선부와의 교차점보다도 반경 방향 내측에 있고, 직선부가 축방향에 대하여 30∼60°경사져 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 파이프 조인트에 의하면, 나사를 체결함에 따라서, 우선, 각 조인트 부재의 밀봉 돌출부가 가스켓의 각 단면에 밀접하고, 이어서, 각 조인트 부재의 맞대기 단면의 내연부와 가스켓의 각 단면의 내연부가 밀접하여 밀봉성이 확보되며, 동시에 액체가 고이는 오목부는 존재하지 않게 된다. 가스켓은 밀봉 돌출부가 설치되어 있는 위치에서 가장 변형이 크지만, 이 위치는 가스켓 단면의 내연이 아니라, 내연보다 외측으로 치우치기 때문에 가스켓의 가장 큰 변형 부분은 내연부보다도 외측으로 어긋나고, 따라서 가스켓의 내주부에 주름이 생기는 일이 없으므로, 먼지가 쌓일 걱정도 없다. 또한, 돌출부의 외형에 경사형으로 축방향으로 신장하는 직선부가 있으므로 문제가 되는 파이프 조인트 분해시에 가스켓이 쉽게 분해되지 않는 것이 해소되고, 또한 돌출부가 원호형인 것에 비하면, 반응의 변화가 이해되기 쉬우며, 돌출부 형상이 원호만인 것 및 축방향으로 신장하고 있는 직선부가 있는 파이프 조인트의 각각의 장점을 가진다.

또, 경사 각도가 30°보다 작으면, 축방향으로 신장하는 직선부가 있는 것으로는 문제가 되는 가스켓이 쉽게 분해되지 않는 결점이 있고, 경사 각도가 60°보다 크면, 원호형만인 것으로는 문제가 되는 반응의 변화가 이해되기 어려운 결점을 일으키기 때문에, 경사 각도는 30∼60°가 바람직하며, 보다 바람직하게는 45°부근이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서의 좌우는 도 1의 좌우를 말한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 파이프 조인트는 제1 파이프형 조인트 부재(1) 및 제2 파이프형 조인트 부재(2)와 제1 파이프형 조인트 부재(1)의 우측 단면과 제2 파이프형 조인트 부재(2)의 좌측 단면사이에 개재되는 환형 가스켓(3)과 환형 가스켓(3)을 유지하며 동시에 제1 파이프형 조인트 부재(1)에 유지되는 리테이너(5, retainer)를 구비하고 있으며, 제2 파이프형 조인트 부재(2)측에서 제1 파이프형 조인트 부재(1)에 체결된 너트(4)에 의해, 제2 조인트 부재(2)가 제1 조인트 부재(1)에 고정된다. 각 파이프형 조인트 부재(1, 2)의 맞대기 단면의 반경 방향 거의 중앙부에는 환형 밀봉 돌출부(7, 8)가 각각 형성되고, 동일 외주부에는 환형의 체결 과다 방지용 돌출부(9, 10)가 각각 형성되어 있다.

가스켓(3)의 양 단면은 축방향에 대하여 직각인 평탄면으로 되어 있다. 가스켓(3)의 외주면에는 외향 플랜지로 이루어지는 이탈 방지부(3b)가 설치되어 있고, 가스켓(3)을 리테이너(5)로 유지시키거나 리테이너(5)를 각 조인트 부재(1, 2)에 유지시키는 작업이 용이하다.

양 조인트 부재(1, 2) 및 가스켓(3)은 SUS316L제이다. 양 조인트 부재(1, 2)의 내경과 가스켓(3)의 내경은 같게 형성되어 있다. 양 조인트 부재(1, 2) 및 가스켓(3)의 재질로서는 SUS316L 이외의 스테인레스강이나 기타의 금속이 적절하게 채용된다.

리테이너(5)는 스테인레스 강판으로 일체형으로 형성된 것으로, 리테이너의 외주부(25)와 이 외주부(25)의 우단에 내측 돌출형으로 설치된 3개의 손톱부(28)를 구비하여 가스켓(3)의 외주면을 유지하는 가스켓 유지부(26)와 제1 파이프형 조인트 부재(1)의 우단면에 걸어맞춤하도록 이루어진 조인트 부재 유지부(29)로 이루어진다. 3개의 손톱부(28)는 약간의 탄성을 가지며, 각 손톱부(28)의 선단에는 우측으로 절곡된 약간의 탄성을 갖는 절곡부(折曲部, 28a)가 형성되어 있다. 그리고, 각 손톱부(28)의 내측에 가스켓(3)이 끼워 넣어지고, 절곡부(28a)가 가스켓(3)에 밀착되어 가스켓(3)의 리테이너(5)내에서의 반경 방향 및 축방향으로의 이동이 방지된다. 리테이너의 외주부(25)의 3개의 손톱부(28)가 형성된 위치에서, 각 한 쌍의 축선 방향 노치가 설치되어 있고, 상기 노치에 의해 형성된 3개의 손톱형 유지부(30)에 의해 조인트 부재 유지부(29)가 형성되어 있다. 3개의 손톱형 유지부(30)는 탄성력에 의해 제1 조인트 부재(1)의 우단부 외면을 끼움으로써, 리테이너(5)를 제1 파이프형 조인트 부재(1)에 유지한다. 손톱부(28) 및 손톱형 유지부(30)는 3개로 한정되는 것이 아니라, 4개가 설치될 수도 있다.

너트(4)의 우단부에는 내향 플랜지(11)가 형성되어 있고, 이 플랜지(11)의 부분이 제2 조인트 부재(2)의 둘레에 끼워진다. 너트(4)의 좌단부 내주에는 암나사(12)가 형성되어 있고, 이것이 제1 조인트 부재(1)의 우측에 형성된 수나사(14)에 조여진다. 제2 조인트 부재(2)의 좌단부 외주에는 외향 플랜지(13)가 형성되어 있고, 이것과 너트(4)의 내향 플랜지(11)와의 사이에 공회전 방지용 스러스트 볼 베어링(6)이 개재되어 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 파이프 조인트의 주요부를 상세하게 도시하는 것으로, 각 밀봉 돌출부(7, 8) 단면의 외형은 각 조인트 부재(1, 2)의 맞대기 단면으로부터 반경 방향 외측으로 신장하는 원호부(7b, 8b)와 상기 원호부에 연결되는 직선부(7a, 8a)로 이루어진다. 원호부(7b, 8b)는 원호부(7b, 8b)와 직선부(7a, 8a)의 교차점보다도 반경 방향 내측으로 치우친 중심을 가진다. 또한, 직선부(7a, 8a)는 축방향에 대하여 45°경사져 있다.

각 맞대기 단면에 있어서의 밀봉 돌출부(7, 8)의 내외 양측에는 내측 평탄면(15, 16) 및 외측 평탄면(17, 18)이 형성되어 있다. 내측 평탄면(15, 16)은 외측 평탄면(17, 18)보다 좌우 방향 가스켓(3)측으로 돌출되어 있다.

각 체결 과다 방지용 환형 돌출부(9, 10)는 밀봉 돌출부(7, 8)보다도 좌우 방향 가스켓(3)측으로 돌출되어 있고, 적정한 체결이상으로 체결하려고 할때에 리테이너(5)를 그 양면으로부터 압박하도록 이루어져 있다. 각 체결 과다 방지용 환형 돌출부(9, 10)는 조립전의 각 조인트 부재(1, 2)의 밀봉 돌출부(7, 8)를 보호하고, 이것에 의해, 밀봉성에 중요한 영향을 미치는 밀봉 돌출부(7, 8)가 상하는 것이 방지된다.

도 3은 너트(4)를 손으로 체결한 상태를 확대하여 도시하는 것이며, 도 3에 도시된 바와 같이, 너트(4)가 체결되면, 밀봉 돌출부(7, 8)의 최돌출단이 가스켓(3)의 단면에 우선 접촉하지만, 이 때에는 각 조인트 부재(1, 2)의 내측 평탄면(15, 16)과 가스켓(3)의 좌우 단면과의 사이에는 각각 내측 간극(G1)이 존재하고 있고, 각 조인트 부재(1, 2)의 외측 평탄면(17, 18)과 가스켓(3)의 좌우 단면과의 사이에는 이것 보다도 큰 외측 간극(G2)이 각각 존재하고 있다. 또한, 체결 과다 방지용 환형 돌출부(9, 10)와 리테이너(5)와의 사이에는 더욱 큰 간극(G3)이 존재하고 있다. 즉, G1＜G2＜G3로 되어 있다. 손으로 체결한 상태에서 스페너 등에 의해 너트(4)를 더욱 체결하면, 가스켓(3)이 변형되고, 우선 내측 간극(G1)이 0이 된다. 이 때, 외측 간극(G2)은 0이 아니다. 그리고, 적정한 체결시에는 도 4에 도시된 바와 같이, 외측 간극(G2)도 0이 되고, 내측 평탄면(15, 16)이 가스켓(3)의 좌우 단면의 내연부에 밀접하여 각 조인트 부재(1, 2)의 내주(1a, 2a)와 가스켓(3)의 내주(3a)가 거의 일치되게 정렬된다. 즉 액체가 고이는 오목부는 존재하지 않게 된다. 또, 체결 과다 방지용 환형 돌출부(9, 10)와 리테이너(5)사이의 간극(G3)은 이 때에도 0이 되지 않는다. 그리고, 이것보다 더욱 체결하면, 체결 과다 방지용 환형 돌출부(9, 10)와 리테이너(5)사이의 간극(G3)이 0이 되고, 체결에 대한 저항력이 매우 커져서, 과다한 체결이 방지된다.

전술한 바에 있어서, 가스켓(3) 및 각 밀봉 돌출부(7, 8)의 치수는 체결 토크가 적정한 값일 때 가스켓(3)과 각 밀봉 돌출부(7, 8)의 간극(G1, G2)이 없어지도록 결정된다. 일예를 들면, 각 밀봉 돌출부(7, 8)의 돌출부 높이가 내측 평탄면(15, 16)으로부터 0.1㎜, 원호의 반경이 0.5㎜이고, 외측 평탄면(17, 18)은 내측 평탄면(15, 16)보다 0.02㎜ 더 함몰된다. 또한, 손으로 체결했을 때의 각 체결 과다 방지용 환형 돌출부(9, 10)와 리테이너(5)의 거리는 0.17㎜로 되어 있다. 그리고, 손으로 체결한 상태를 기준으로서 56.7°회전시켰을 때에 내측 평탄면(15, 16)이 가스켓에 접촉되고, 68°체결했을 때에는 외측 평탄면(17, 18)이 가스켓에 접촉되다. 그리고 최종적으로 정확히 90°체결했을 때에는 손으로 체결한 상태를 기준으로 양 조인트 부재(1, 2)의 간격이 0.317㎜ 좁아지고, 내측 평탄면(15, 16)이 0.06㎜, 외측 평탄면(17, 18)이 0.04㎜ 만큼 각 가스켓(3)에 조여진다. 이것보다 5.7°더 체결하면, 체결 과다 방지용 환형 돌출부(9, 10)가 리테이너(5)에 접촉하여 과다한 체결은 방지된다. 또, 손으로 체결했을 때의 각 체결 과다 방지용 환형 돌출부(9, 10)와 리테이너(5)의 거리는 0.17㎜보다도 작게, 예컨대 0.15㎜가 된다.

본 발명의 파이프 조인트에 있어서, 제1 및 제2 조인트 부재(1, 2)에 대하여 가스켓(3)을 축방향으로 이동시킬 때의 마찰력은 밀봉 돌출부 단면의 외형이 직선부가 없는 원호형의 것과 거의 동등하고, 분해시에 가스켓(3)이 조인트 부재(1, 2)로부터 쉽게 분해되지 않는 문제는 전혀 발생하지 않는다.

도 5는 본 발명의 파이프 조인트에 대해서 너트(4)의 회전 각도를 종축으로 취하고, 체결 토크를 횡축으로 취하여 양쪽의 관계를 도시한 것이다. 도 5에 의하면, 너트(4)의 회전 각도가 약 70°인 곳에서 기울기가 변화하고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 외측 평탄면(17, 18)이 가스켓(3)에 접촉할 때까지는 너트(4)의 회전 각도에 대한 체결 토크의 증가가 작고, 따라서, 그래프가 기울어져 있는 데 대하여, 외측 평탄면(17, 18)이 가스켓(3)에 접촉한 후에는 각 조인트 부재(1, 2)와 가스켓(3)의 접촉 면적이 크기 때문에, 너트(4)의 회전 각도에 대한 체결 토크의 증가가 크며, 따라서, 그래프의 기울기가 수평에 가까워진다. 그 때문에, 너트(4)의 회전 각도가 약 70°인 곳에서 기울기가 변화하고 있는 것을 명확하게 알 수 있다. 이와 관련하여, 도시는 생략하였지만, 밀봉 돌출부 단면의 외형이 직선부가 없는 원호형인 경우에는 너트의 회전 각도가 약 70°인 곳에서도 기울기는 변화하지 않는다.

표 1은 상기의 결과를 정리한 것으로, 이 표에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 파이프 조인트는 종래 존재한 문제점을 전부 해소한 것으로 되어 있다.

	본 발명도 4 참조	비교예 1도 6 참조	비교예 2도시 생략
돌출부 형상	원호+경사 직선부	원호+축방향 직선부	원호만
액체가 고인 오목부유: ×, 무: ○	○	○	○
가스켓 내주의 주름유: ×, 무: ○	○	○	○
체결시 반응의 변화유: ×, 무: ○	○	○	×
분해시의 가스켓의 빠짐양호: ○, 불량:×	○	×	○

본 발명은 액체가 고이는 오목부가 없고, 가스켓의 내주부에 주름이 생겨 먼지가 쌓이는 일도 없으며, 또한, 반응의 변화에 의해 체결이 종료된 것을 감지할 수 있는 반도체 제조용에 알맞은 종래 기술의 특징을 유지한채, 분해·재조립 작업시 가스켓이 용이하게 빠지는 파이프 조인트를 제공한다.

Claims

한 쌍의 파이프형 조인트 부재(1, 2)와 양 조인트 부재(1, 2)의 맞대기 단면사이에 개재되는 환형 가스켓(3)과, 양 조인트 부재(1, 2)를 연결하는 나사 수단을 구비하고, 각 조인트 부재(1, 2)의 맞대기 단면에 각각 환형 밀봉 돌출부(7, 8)가 형성되며, 체결 완료시에, 가스켓(3)의 단면에 밀봉 돌출부(7, 8)에 대응하는 함몰이 생기는 동시에, 각 조인트 부재(1, 2)의 맞대기 단면의 내주(1a, 2a)와 가스켓(3)의 내주(3a)가 거의 일치하게 정렬되는 파이프 조인트에 있어서, 각 밀봉 돌출부(7, 8)는 조인트 부재(1, 2)의 맞대기 단면의 내주(1a, 2a)보다도 반경 방향 외측으로 치우친 곳에 있고, 각 밀봉 돌출부(7, 8) 단면의 외형이 맞대기 단면으로부터 반경 방향 외측으로 신장하는 원호부(7b, 8b)와 상기 원호부(7b, 8b)에 연결되는 직선부(7a, 8a)로 이루어지며, 원호부(7b, 8b)의 중심이 원호부(7b, 8b)와 직선부(7a, 8a)의 교차점보다도 반경 방향 내측에 있고, 직선부(7a, 8a)가 축방향에 대하여 30∼60°경사져 있는 것을 특징으로 하는 파이프 조인트.