KR20100002034A - 개스킷 및 이를 사용하는 파이프 조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개스킷 및 이를 사용하는 파이프 조인트에 관한 것이며, 이는 종래에 사용되는 것보다 작은 잠금 토크를 갖는 기밀성(airtightness)을 성취할 수 있다. 본 발명의 개스킷은 제1 파이프 및 제1 파이프에 상호 연결된 제2 파이프의 두 개의 커플링 면 사이에 내재 되며, 두 개의 커플링 면 각각은 적어도 하나의 환형 돌출 스트립을 갖는다. 본 발명의 개스킷은, 개스킷이 환형 돌출 스트립에 대응하는 적어도 하나의 환형 수용/접촉 부재를 가지며, 환형 돌출 스트립이 내부 환형 접촉 영역 및 외부 환형 접촉 영역을 갖는 이중 기밀 메커니즘을 형성하도록 환형 수용/접촉 부재에 대하여 가압되는 것을 특징으로 한다. 이로써, 본 발명은 제1 파이프 및 제2 파이프의 두 개의 커플링 면의 기밀성을 효율적으로 증진시킬 수 있다.

개스킷, 파이프 조인트, 커플링 면, 환형 돌출 스트립, 기밀성

Description

개스킷 및 이를 사용하는 파이프 조인트{GASKET AND PIPE JOINT USING THE SAME}

본 발명은 파이프의 기밀성을 효율적으로 증가시킬 수 있는 개스킷(gasket)을 사용하는 파이프 조인트 및 두 개의 결합된 파이프 사이에 내재된 개스킷에 관한 것이다.

반도체, LCD 등의 제조 공정에서 암모니아, 산화질소, 삼불화질소, 및 불소와 같은 가스가 필름 형성에서 프로세싱 가스로서 사용된다. 필름 형성 프로세싱 유닛에 이러한 종류의 가스를 공급하는 가스 공급 장치는 시장에 널리 공지되어 있다.

프로세싱 가스는 희망하는 반응을 방해하는 불순물이면 안 되기 때문에 높은 순도를 가져야만 한다. 그러므로 불순물은 가스 용기로부터 가스 프로세싱 유닛으로 이동 파이프 내에 인입하는 것으로부터 방지되어야만 한다. 프로세싱 가스가 항상 독성이기 때문에, 가스 누출이 또한 방지되어야만 한다.

파이핑 시스템들 사이에서, 여러 파이프를 상호 연결시키는 파이프 조인트는 가스 누출 및 불순물 침투가 발생할 가능성이 가장 높은 위치이다.

도7 및 도8을 참조하면, 이 도면들은 공통적인 종래 파이프 조인트의 구조를 개략적으로 도시한다(일본 특허 No.2003-343762호를 또한 참조). 도7에서 도시된 바와 같이, 파이프 조인트(101)는 수나사 구성 요소(110) 및 이와 맞물리는 암나사 구성 요소(140)를 갖는다. 수나사 구성 요소(110)는 그의 외부 표면 상에 수나사(117), 및 축 방향을 따라 유체 채널(116)을 갖는다. 유체 채널의 베이스 단부는 도면에서 도시되지 않은 파이프와 상호 연결된다. 수나사 구성 요소(110)는 또한 오목부(113)를 갖는다. 그리고 축 방향을 향하여 돌출된 돌출부(118)는 오목부(113)의 최하부에 형성된다.

암나사 구성 요소(140)는 바디(141) 및 바디(141)에 프레스-피팅된(press-fitted) 프레스-피팅 요소(120)를 갖는다. 바디(141)의 내부벽은 수나사(117)와 맞물리는 암나사(144)를 갖는다. 바디(141)는 또한 축 통과-홀(146)을 갖는다. 프레스-피팅 요소(120)의 전단부는 오목부(123)를 갖는다. 또한, 돌출부(125)는 오목부(123)의 최하부에 형성된다. 캐스킷(130)은 오목부(123) 내에 새겨진다(inlaid). 프레스-피팅 요소(120)는 또한 축 방향을 따라 유체 경로(124)를 갖는다. 유체 채널(124)의 전단부는 오목부(123)의 최하부에 존재하며, 유체 채널(124)의 베이스 단부는 프레스-피팅 요소(120)(도면에서 도시되지 않음)에 결합된 파이프와 상호 연결된다.

도8에 도시된 바와 같이, 개스킷(130)은 환형 캐스킷 바디(131), 및 캐스킷 바디(131)의 원주를 따라 배열된 C-형태의 탄성 요소(132)를 갖는다. 개스킷 바디(131)는 고순도의 니켈로 만들어지며, 높은 부내식성 및 우수한 기밀 성능을 가 진다. 환형 개스킷 바디(131)의 양측은 각각 환형 글루브(groove)(134)를 갖는다. 환형 개스킷 바디(131)는 또한 그의 원주면을 따라 수용 글루브를 가지며, 탄성 요소(132)는 수용 글루브(133) 내에 배열된다. 탄성 요소(133)는 탄성 금속으로 만들어지며 신속히 확장될 수 있다.

파이프 조인트(101)에서, 개스킷(130)은 프레스-피팅 요소(120) 및 수나사 구성 요소(110) 사이에 내재된다. 암나사 구성 요소(140)의 바디(141)가 수나사 구성 요소(110)와 맞물리도록 회전될 때, 돌출부(118) 및 돌출부(125)가 서로 가까워지고 캐스킷(3)의 수용 글루브(134)를 프레스한다. 그러므로 압축이 성취된다.

종래 특허에서, 규정된 값 못지 않은 잠금 토크는 기밀성을 보장하도록 필요로 된다. 잠금 토크가 클수록, 기밀성이 높아진다. 그러나 파이프를 결합하고 결합 해제하는 것의 편의성 및 효율성을 고려하면, 더 높은 기밀성을 성취하기 위해서 더 작은 잠금 토크를 사용하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명은 상술된 문제점을 극복하기 위해 개스킷 및 개스킷을 사용하는 파이프 조인트를 제안한다.

본 발명의 일차적인 목적은 개스킷 및 이를 사용하는 파이프 조인트를 제공하는 것이며, 이는 전형적으로 사용되는 것보다 더 작은 잠금 토크에 의해 기밀성을 획득할 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 새로운 개스킷을 제공하는 것인데, 이는 제1 파이프의 두 개의 커플링 면 및 제1 파이프와 상호 연결된 제2 파이프 사이에 내재된다. 두 개의 커플링 면 각각은 적어도 하나의 환형 돌출 스트립을 갖는다. 본 발명의 개스킷은, 개스킷이 환형 돌출 스트립에 대응하는 적어도 하나의 환형 수용/접촉 부재를 가지며, 환형 돌출 스트립이 내부 환형 접촉 영역 및 외부 환형 접촉 영역을 갖는 이중 기밀 메커니즘을 형성하도록 환형 수용/접촉 부재에 대하여 가압되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 각각의 환형 접촉 영역이 종래 단일 기밀 메커니즘의 접촉 영역과 동일할지라도 또는 본 발명에 의해 사용되는 잠금 토크가 전형적으로 사용되는 것보다 작을지라도, 갭은 내부 및 외부 환형 접촉 영역의 이중 기밀 메커니즘으로 인해 본 발명에서 커플링 면 및 환형 수용/접촉 부재 사이에서 나타날 가능성이 없다. 그러므로 본 발명은 파이프 조인트의 기밀성을 효율적으로 조성할 수 있다.

본 발명에서, 제1 및 제2 파이프를 잠그는데 발생되는 축 프레싱 면은 두 개의 환형 접촉 영역 상에 분포된다. 그러므로 응력 집중이 감소되고, 개스킷의 수용 /접촉 부재가 긴 시간 사용 후에 악화되거나 부서질 가능성이 적다. 그러므로 본 발명은 파이프 조인트의 내구성을 증진시킨다.

본 발명에서, 환형 접촉 영역은 두 개의 커플링 면의 기밀성을 증진시킬 수 있다. 그러므로 제1 및 제2 파이프는 특정한 표면 마무리 처리를 필요로 하지 않는다. 그러므로 본 발명은 표면 마무리 공정을 절약할 수 있다.

본 발명의 환형 수용/접촉 부재는 최하부 및 최하부를 향하여 모아진 두 개의 기울어진 평면을 갖는 V-절단 글루브일 수 있다.

본 발명에서, 환형 돌출 스트립은 V-절단 글루브에 대하여 가압되어 V-절단 글루브의 경사진 평면 상에 두 개의 환형 접촉 영역을 형성한다. 환형 돌출 스트립 및 경사진 평면의 맞물림은 환형 돌출 스트립이 V-절단 글루브로부터 벗어나는 것을 방지할 수 있다. 그러므로 본 발명은 안정적인 기밀성을 성취할 수 있다.

본 발명에서, 환형 수용/접촉 부재는 단순한 V-절단 글루브일 수 있다. 그러므로 개스킷은 제조되기 쉽다.

본 발명에서, 오목부는 제1 및 제2 파이프의 커플링-면 측에 각각 형성되며, 크기가 오목부의 크기에 필수적으로 완전히 충족되지 않는 개스킷이 또한 오목부 내에 설치될 수 있다. 그러므로 제조 비용 및 단계는 본 발명에서 감소된다. 예를 들어, 개스킷은 그의 원주를 따라 수용 글루브를 가지며, 스프링은 수용 글루브 내에 배열된다. 개스킷의 외부 지름이 오목부의 내부 지름보다 작을지라도, 스프링은 또한, 오목부의 내부에 안전하게 개스킷을 유지시킬 수 있다. 그 외에도, 스프링은 그의 탄성으로 인해 개스킷으로부터 쉽게 고정 해제될 수 있다.

또한, 스프링은 개스킷이 오목부에 쉽게 고정되거나 오목부로부터 쉽게 고정 해제되도록 한다. 그러므로 본 발명의 개스킷은 쉽게 교체될 수 있다.

본 발명은 또한 파이프 조인트를 제공하는데, 이는 제1 파이프; 제1 파이프에 상호 연결된 제2 파이프; 제1 파이프 및 제2 파이프의 두 개의 커플링 면 사이에 내재된 개스킷; 및 개스킷을 클램핑하는 제1 파이프 및 제2 파이프 모두를 잠그는데 사용되는 너트를 포함한다. 파이프 조인트는, 제1 파이프 및 제2 파이프의 두 개의 커플링 면 중 적어도 하나가 적어도 하나의 환형 돌출 스트립을 가지며, 개스킷은 환형 돌출 스트립에 대응하는 적어도 하나의 환형 수용/접촉 부재를 가지며, 환형 돌출 스트립은 환형 수용/접촉 부재에 대하여 가압되어 내부 환형 접촉 영역 및 외부 환형 접촉 영역을 갖는 이중 기밀 메커니즘을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상술된 구조를 통해, 본 발명의 파이프 조인트는 뛰어난 기밀성을 갖는다.

본 발명에서, 환형 돌출 스트립은 반원 단면을 가지며; 환형 수용/접촉 부재는 호-절단 최하부 및 이를 향하여 모이는 두 개의 경사진 평면을 갖는 V-절단 글루브이며; 두 개의 경사진 평면은 각각 호-절단 최하부의 두 개의 단부의 접선으로부터 신장하며; 환형 돌출 스트립은 호-절단 최하부보다 큰 곡선 반경을 갖는다.

상술된 구조를 통해, 환형 돌출 스트립의 최상부는 V-절단 글루브의 두 개의 기울어진 평면에 접촉한다. 환형 돌출 스트립의 곡선 반경이 V-절단 글루브의 호-절단 최하부보다 크기 때문에, 환형 돌출 스트립의 최상부는 호-절단 최하부에 접 촉하지 않고, 이로 인해 갭이 환형 돌출 스트립의 최상부 및 호-절단 최하부 사이에 존재하며, 이는 내부 및 외부 환형 접촉 영역의 이중 기밀 메커니즘의 형성을 보장한다. 이로써, 본 발명의 파이프 조인트는 뛰어난 기밀성을 갖는다.

아래에서 실시예는 본 발명의 목적, 기술 내용, 특성 및 효율성을 더욱 쉽게 이해할 수 있도록 상세히 설명된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 개스킷 및 이를 사용하는 파이프 조인트의 축 단면도인 도1을 참조하자.

이러한 실시예에서, 파이프 조인트는 제1 파이프(1), 제1 파이프(1)에 상호 연결된 제2 파이프(2), 제1 파이프(1)의 제1 커플링 면(16) 및 제2 파이프(2)의 제2 커플링 면(25) 사이에 내재된 개스킷(3), 제1 파이프(1) 및 제2 파이프(2)에 의해 클램핑된 개스킷(3)을 갖는 제1 파이프(1) 및 제2 파이프(2)를 모두 잠그는데 사용되는 캡-형태의 너트(4), 및 제2 파이프(2) 및 캡-형태의 너트(4) 사이에 배열된 베어링(5)을 포함한다.

제1 파이프(1)는 스테인리스 스틸로 만들어지며, 지름이 약 20-30mm인 원통형 파이프 바디(11), 파이프 바디(11)의 베이스 단부에 결합된 컨테이너(12), 및 파이프 바디(11) 내에 축으로 형성되며 유체가 그 안에 흐르도록 하는 제1 채널(13)을 포함한다.

수나사(14)는 파이프 바디(11)의 외부 표면에 형성된다. 제1 오목부(15)는 파이프 바디(11)의 전단부에 형성된다. 제1 오목부(15)의 최하부는 제1 커플링 면(16)으로서 사용된다. 제1 채널(13)의 전단부는 제1 커플링 면(16)의 중심에 개구를 갖는다. 제1 채널(13)의 베이스 단부는 컨테이너(12)의 내부와 상호 연결된다. 제1 커플링 면(16)은 제1 채널(13)을 둘러싸며 반원 단면을 갖는 제1 환형 돌출 스트립(17)을 갖는다.

제2 파이프는 스테인리스 스틸로 만들어지며, 원통형 파이프 바디(21), 파이프 바디(21)의 베이스 단부로부터 축으로 신장하는 파이프 조각(22), 및 파이프 바디(21) 및 파이프 조각(22) 내에 축으로 형성되며 유체가 그 안에 흐르도록 하는 제2 채널(23)을 포함한다.

제2 오목부(24)는 파이프 바디(21)의 전단부에 형성되며 제1 커플링 면(16)에 대응한다. 개스킷(3)은 제2 오목부(24)에 새겨지는 것이다. 제2 오목부(24)의 최하부는 제2 커플링 면(25)으로서 사용된다. 제2 채널(23)의 전단부는 제2 커플링 면(25)의 중심에 개구를 갖는다. 제2 채널(23)의 베이스 단부는 파이프 조각(22)의 베이스 단부에 결합된 파이프(도면에 도시되지 않음)에 상호 연결된다.

제2 커플링 면(25)은 제2 채널(23)을 둘러싸며 반원 단면을 갖는 제2 환형 돌출 스트립(26)을 갖는다. 제2 환형 돌출 스트립(26)은 개스킷(3)을 갖는 제1 환형 돌출 스트립(17)에 대응하며, 상기 개스킷(3)은 이들 사이에 내재된다.

개스킷(3)의 축 단면도를 도시하는 도2를 참조하자.

개스킷(3)은 개스킷 바디(31), 개스킷 바디(31)의 원주를 따라 배열된 스프링(32), 및 개스킷 바디(31)의 중심에 형성된 개스킷 홀(33)을 포함한다.

개스킷 바디(31)는 고내식성 고순도 니켈로 만들어진다. 개스킷 바디(31)의 원주는 스프링(32)을 수용하도록 수용 글루브(34)를 갖는다. 개스킷 바디(3)는 또한 스테인리스 스틸로 만들어질 수 있다. 종종, 니켈 또는 스테인리스 스틸과 같은, 개스킷에 사용되는 고내식성 금속은 너무 단단해서 완전한 기밀성을 갖지 못한다. 그러므로 개스킷(3)에 사용되는 니켈 또는 스테인리스 스틸은 제1 및 제2 파이프(1,2)보다 낮은 강성을 갖도록 더욱 어닐링된다.

개스킷 바디(31)는 제1 파이프(1)의 제1 커플링 면(16) 및 제2 파이프(2)의 제2 커플링 면(25)에 각각 대응하는 두 개의 측 면(35)을 갖는다.

각각의 측 면(35)은 개스킷 홀(33)을 둘러싸는 환형 V-절단 글루브(36)를 가지며, 환형 수용/접촉 부재의 역할을 한다. 환형 V-절단 글루브(36)는 예리하지 않은 호-절단 최하부, 및 호-절단 최하부(361)를 향하여 모이는 두 개의 기울어진 평면(362)을 갖는다. 환형 V-절단 글루브(36)는 V-형 부분을 갖는다. 이러한 실시예에서, 각각의 기울어진 평면(362)의 접선은 측 면(35)에 관하여 약 40도로 기울어진 각(도2에서 α로 나타내진 각)을 갖는다. 두 개의 환형 V-절단 글루브(36)는 제1 돌출 스트립(17) 및 제2 돌출 스트립(26)에 대응하는 부분에서 각각 형성된다. 본 발명에서, 기울어진 각(α)은 20도 내지 70도이다.

스프링(32)은 C형으로 구부러진 스테인리스-스틸 와이어이다. 스프링(32)은 수용 글루브(34)에 배열되며, 변형될 수 있고 원주 방향으로 변형이 회복될 수 있다.

캡-형 너트(4)는 스테인리스 스틸로 만들어진다. 캡-형 너트(4)는 축에 수직인 방향으로 육각형 단면을 갖는 육각-프리즘 구성요소이다. 캡-형 너트(4)는 (컨 테이너(12)에 근접하게) 캡-형 너트(4)의 전단에서 내부 벽에 직사각형 측면(41) 및 암나사(42)를 갖는다.

캡-형 너트(4) 내의 베어링은 제2 파이프(2)를 수용하며, 캡-형 너트(4)는 제2 파이프(2)에 대해 자유롭게 회전할 수 있다. 제1 파이프(1)의 수나사(14)로 암나사(42)를 죄는 것을 통해, 제1 파이프(1) 및 제2 파이프(2)는 모두 잠기고, 개스킷(3)은 또한 제1 환형 돌출 스트립(17) 및 제2 환형 돌출 스트립(18)에 의해 클램핑된다.

위치 지정 요소(6)는 캡-형 너트의 내부 벽에 고정되며, 베어링(5)이 캡-형 너트(4)의 내부 벽으로부터 떨어지지 않게 베어링(5) 및 파이프 바디(21)의 외부 표면 사이에 배열된다.

개스킷(3) 및 제1 파이프(1)의 부분적으로 확대된 단면도인 도3을 참조하자.

환형 V-절단 글루브(36)의 두 개의 기울어진 평면(362)은 제1 돌출 스트립(17)의 최상부(18)의 두 측에 대하여 가압되어 두 개의 기울어진 평면(362) 상에 두 개의 환형 접촉 영역(S1,S2)을 형성한다. 환형 접촉 영역(S1,S2)은 개스킷 홀(33)을 둘러싸며 내부 환형 접촉 영역 및 외부 환형 접촉 영역을 갖는 이중 기밀 메커니즘을 형성한다.

기울어진 평면(362)이 제1 돌출 스트립(17)의 최상부(18)에 대하여 가압됨에 따라, 두 개의 환형 접촉 영역(S1,S2)은 탄성적으로 변형되고 편평해짐으로써, 제1 돌출 스트립(17) 및 V-절단 글루브(36) 사이의 접촉 영역이 증가된다. 게다가, V-절단 글루브(36)의 개구가 또한 탄성적으로 확장되어 가압 전보다 큰 기울어진 각 을 가짐으로써, 제1 돌출 스트립(17) 및 V-절단 글루브(36) 사이의 접촉 영역이 더욱 증가된다. 그러므로 기밀성이 증가된다.

제1 돌출 스트립(17)의 곡률 반지름(R1)이 V-절단 글루브(36)의 호-절단 최하부(361)의 곡률 반지름(R2)보다 크기 때문에, 갭은 제1 돌출 스트립의 최하부(18) 및 V-절단 글루브(36)의 호-절단 최하부(361) 사이에 존재하며, 이는 환형 접촉 영역(S1,S2)의 이중 기밀 메커니즘의 형성을 보장한다.

개스킷 및 제2 파이프(2) 사이의 기밀 메커니즘은 개스킷(3) 및 제1 파이프(1) 사이의 기밀 메커니즘과 유사하다.

아래에서 제1 파이프(1), 및 캡-형 너트(4)를 갖는 제2 파이프(2) 모두를 잠그는 방법이 설명된다.

우선, 스프링(32)은 매우 확장되고, 그 후에 수용 글루브(34) 내에 끼워진다. 그 후에, 개스킷(3)은 제2 파이프(2)의 제2 오목부(24)에 끼워진다. 동시에, 제2 파이프(2)를 마주하는 측 면(35) 상의 V-절단 글루브(36)는 제2 돌출 스트립(25)에 대하여 가압된다. 그 후에, 제2 파이프(2)는 캡-형 너트(4) 내에 수용된다.

그 다음, 제2 파이프(2)는 제1 파이프(1)의 제1 오목부(15)에 삽입되어 제1 파이프(1)의 제1 돌출 스트립(17)에 대하여 제1 파이프(1)를 마주하는 측 면(35)의 V-절단 글루브(36)를 가압한다. 그 후에, 캡-형 너트(4)의 암나사(42)가 제1 파이프(1)의 수나사(14)로 죄어진다. 렌치(wrench)는 캡-형 너트(4)의 직사각형 측 면(41)을 클램핑하는데 사용되며, 규정된 값의 잠금 토크가 캡-형 너트(4)를 잠그 도록 렌치에 인가된다. 베어링이 제2 파이프(2) 및 캡-형 너트(4) 사이에 존재하기 때문에, 캡-형 너트(4)만이 회전하며, 제2 파이프(2)는 정지 상태를 유지한다. 그러므로 제1 파이프(1), 제2 파이프(2) 및 개스킷의 수용/접촉 부재가 마모되지 않을 것이다.

캡-형 너트(4)를 죄는 동안, 베이스 단부로부터 제1 파이프(1)의 전단으로 축압력(axial pressing force)은 제1 파이프(1)의 제1 커플링 면(16)에 작용하고, 베이스 단부로부터 제2 파이프(2)의 전단으로 축압력은 제2 파이프(2)의 제2 커플링 면(25)에 작용한다. 그러므로 제1 커플링 면(16) 및 제2 커플링 면(25)은 이들에 의해 클램핑되는 개스킷(3)과 서로 강력히 가압된다. 도3에 도시된 바와 같이, 제1 돌출 스트립(17)의 최상부(18)는 V-절단 글루브(36)의 두 개의 기울어진 평면(362)에 대하여 가압되므로, 두 개의 환형 접촉 영역(S1,S2)은 두 개의 기울어진 평면(362) 상에 형성된다.

캡-형 너트(4)가 규정된 값의 잠금 토크에 의해 감금된 후에, 환형 접촉 영역(S1,S2)은 0.1-0.4mm의 폭을 갖는다. 환형 접촉 영역(S1,S2)의 폭은 파이프 조인트의 크기 또는 유체의 흐름 레이트에 따라 양호하게 조정될 수 있다.

이로써 제1 파이프(1) 및 제2 파이프(2)의 잠금이 완료된다. 제1 채널(13) 및 제2 채널(23)은 그 후에 기밀로 상호 연결된다.

상술된 구조를 통해, 본 발명의 이러한 실시예가 다음의 효과를 갖는다:

(1) 두 세트의 환형 접촉 영역(S1,S2)이 각각 두 개의 경사진 평면(362) 및 제1 돌출 스트립(17) 사이, 및 다른 두 개의 경사진 평면(362) 및 제2 돌출 스트 립(26) 사이에 존재하며, 갭은 단일 접촉 영역만을 갖는 종래 파이프 조인트에서보다 본 발명의 제1 파이프(1) 및 제2 파이프(2) 사이에서 나타날 가능성이 적다. 그러므로 본 발명은 파이프 조인트의 기밀성을 증진시킬 수 있다. 잠금 토크가 작을 때조차, 본 발명은 또한 기밀성을 보장할 수 있다.

(2) 축압력이 두 개의 환형 접촉 영역(S1,S2) 상에 분포됨에 따라, 응력 집중이 감소된다. 종래 개스킷 및 단일 접촉 영역만을 갖는 파이프 조인트와는 달리, 제1 및 제2 파이프(1,2) 및 개스킷(3)의 수용/접촉 부재는 장기간 사용 이후에 변형 또는 파손의 가능성이 적다. 그러므로 본 발명은 파이프 조인트의 내구성을 증진시킬 수 있다.

(3) V-절단 글루브(36) 상에 형성된 환형 접촉 영역(S1,S2)이 제1 커플링 면(16) 및 제2 커플링 면(25)의 기밀성을 증진시킬 수 있기 때문에, 제1 파이프(1) 및 제2 파이프(2)는 특정한 표면 마무리 처리를 필요로 하지 않는다. 그러므로 본 발명은 표면 마무리 고정을 절약할 수 있다.

(4) V-절단 글루브(36)의 경사진 평면(362) 및 제1 돌출 스트립(17) 및 제2 돌출 스트립(26)의 맞물림은 제1 돌출 스트립(17) 및 제2 돌출 스트립(26)이 V-절단 글루브(36)로부터 벗어나는 것을 방지할 수 있다. 그러므로 본 발명은 안정적인 기밀성을 성취할 수 있다.

(5) V-절단 글루브(36)가 단순한 형태이기 때문에, 이들은 쉽게 제조된다.

(6) 개스킷(3)이 제2 오목부(24)의 사이즈를 충족하도록 높은 정확도를 필요로 하지 않기 때문에, 제조 비용 및 제조 단계가 감소된다. 다시 말해서, 개스 킷(3)의 외부 지름이 제2 오목부(24)의 내부 지름보다 작을 때조차, 스프링(32)은 또한, 개스킷(3)이 제2 오목부(24) 내에서 고정된 상태를 유지시킬 수 있다. 스프링(32)의 탄성으로 인해, 개스킷(3)은 제2 오목부(24)로 내에 고정되기 쉽거나 탈착되기 쉽다. 그러므로 개스킷(3)은 쉽게 교체될 수 있다.

(7) 제1 돌출 스트립(17)의 곡률 반지름(R1)이 호-절단 최하부(361)의 곡률 반지름(R2)보다 크기 때문에, 갭은 제1 돌출 스트립(17)의 최상부(18) 및 호-절단 최하부(361) 사이에 존재하며, 이는 두 개의 환형 접촉 영역(S1,S2)의 형성 및 파이프 조인트의 기밀성을 보장한다.

(8) 개스킷(3)은 금속 물질로 만들어지기 때문에, 물 또는 다른 액체를 흡수하거나 열에 의해 팽창할 가능성이 없다. 그러므로 본 발명은 장기간 제1 커플링 면(16) 및 제2 커플링 면(25)의 기밀성을 유지할 수 있다.

(9) C-형 스프링(32)이 변형될 수 있고 원주 방향으로 변형이 회복될 수 있기 때문에, 수용 글루브(34)에 의한 확장 및 수용이 용이하다. 스프링(32)의 탄성으로 인해, 개스킷(3)은 제2 오목부(24) 내에 고정되거나 탈착되기 쉽다. 그러므로 본 발명은 개스킷(3)의 복위를 용이하게 할 수 있다.

본 발명은 상술된 실시예에 의해 국한되는 것이 아니라, 본 발명의 목적을 성취할 수 있는 임의의 수정 및 변화를 포함한다.

상술된 실시예에서, 제1 커플링 면(16)의 제1 돌출 스트립(17) 및 제2 커플링 면(25)의 제2 돌출 스트립(26)은 반원 섹션을 갖는다. 그러나 본 발명의 돌출 스트립들은 반원 섹션을 갖는 것으로 한정되지는 않는다. 제1 커플링 면(16) 및 제 2 커플링 면(25)으로부터 돌출된 임의의 볼록한 요소가 또한 돌출 스트립의 기능을 할 수 있으며, 또한 본 발명에 의해 포함된다. 예를 들어, 돌출 스트립은 또한 이중-릿지 요소(dual-ridged element)일 수 있다.

상술된 실시예에서, V-절단 글루브(36)는 환형 수용/접촉 부재로서 사용된다. 그러나 본 발명의 환형 수용/접촉 부재는 V-절단 섹션을 갖는 것으로 한정되지 않는다. 제1 커플링 면(16)의 제1 돌출 스트립(17) 및 제2 커플링 면(25)의 제2 돌출 스트립(26)을 갖는 이중 환형 접촉 영역을 형성할 수 있는 임의의 글루브는 또한 환형 수용/접촉 부재의 역할을 할 수 있으며, 도4에 도시된 글루브와 같이, 본 발명에 의해 포함된다.

반타원 섹션을 갖는 U-절단 글루브(36A)가 개스킷(3A)의 두 개의 측 면(35)에 각각 형성되며, 본 발명의 환형 수용/접촉 부재의 역할을 하는 도4를 참조하자. U-절단 글루브(36A)의 두 측의 최상부는 제1 돌출 스트립(17) 및 제2 돌출 스트립(26)의 최상부보다 폭이 넓지만, U-절단 글루브(36A)의 최하부는 제1 돌출 스트립(17) 및 제2 돌출 스트립(26)의 최상부보다 곡률 반지름이 더 작다. 그러므로 제1 돌출 스트립(17) 및 제2 돌출 스트립(26)의 최상부는 U-절단 글루브(36A)의 두 측에 접촉한다. 이로 인해 U-절단 글루브(36A) 상에 내부 환형 접촉 영역 및 외부 환형 접촉 영역이 형성된다. 이로써, 뛰어난 기밀성이 성취된다.

본 발명은 또한 개스킷 바디(31)의 한 측 면(35)만이 환형 수용/접촉 부재를 가지며, 대향하는 측 면(35)은 환형 수용/접촉 부재를 갖지 않는 실시예를 포함한다. 본 발명은 또한 양측 면(35)이 여러 유형의 환형 수용/접촉 부재를 갖는 실시 예를 포함한다. 예를 들어, 한 측 면(35)은 도2에 도시된 V-절단 글루브(36)를 가지며, 대향하는 측 면(35)은 도4에 도시된 U-절단 글루브(36A)를 갖는다.

아래에서는 종래 기술과 본 발명을 비교하는 테스트가 보여진다.

누출 테스트는 상술된 실시예에서 설명되는 개스킷 및 파이프 조인트, 및 종래 개스킷 및 파이프 조인트에 대해 시작된다:

1. 테스트 아이템

누출이 발생하지 않았음을 보장하는 잠금 토크를 찾음

2. 테스트 조건

다수의 샘플, 잠금 토크, 테스트 가스 및 누설의 하한선을 포함

(1) 샘플의 수 : 5

(2) 테스트 가스 : 헬륨

(3) 잠금 토크 : 5, 6.5, 8, 10, 15, 20, 25, 30 N·m

(4) 누설의 하한선 : 6.55x10^-9Pa/s(5x10^-11torr/s)

3. 테스트 방법

(1) 파이프 조인트의 한 측 상에서 파이프를 잠그며, 다른 측 상의 파이프를 진공 펌프에 상호 연결하도록 밸브를 스위칭 온.

(2) 파이프 조인트의 내부를 비우고, 밸브를 스위치 오프하며 진공 펌프를 탈착.

(3) 규정된 시간 기간 동안 헬륨으로 충전된 용기에 파이프 조인트를 배치.

(4) 파이프 조인트를 꺼내서, 누설을 테스트하도록 누설 테스트 장치를 사용.

(5) 잠금 토크를 변경시켜 (1) 내지 (4)의 단계를 반복. 결과 및 분석.

도5는 본 발명을 사용하는 파이프 조인트의 테스트 결과를 보여주며, 도6은 종래 기술(도7 및 도8 참조)을 사용하는 파이프 조인트의 테스트 결과를 보여주는데, 여기서 세로축은 누설 레이트(Pa/s) 및 가로축은 잠금 토크(N·m)를 나타낸다.

본 발명의 테스트에서, 잠금 토크가 5N·m일 때, 단지 하나의 샘플의 누설 레이트가 하한선 이하이다. 잠금 토크가 6.5N·m일 때, 네 개의 샘플의 누설 레이트는 하한선 이하이다. 잠금 토크가 8N·m일 때, 모든 샘플의 누설 레이트는 하한선 이하이다.

종래 기술에 대한 테스트에서, 모든 샘플은 잠금 토크가 30N·m에 도달할 때까지 하한선 이하에 있지 않는다. 그러므로 본 발명은 단지 8N·m만큼의 잠금 토크만을 갖는 동일한 기밀성을 성취할 수 있다.

다시 말해서, 본 발명은 동일한 기밀성을 성취하기 위해서 종래 기술보다 작은 잠금 토크를 사용할 수 있으며; 본 발명은 종래 기술보다 높은 기밀성을 성취하기 위해 동일한 잠금 토크를 사용할 수 있다.

게다가, 본 발명은 밀봉으로 두 개의 파이프를 모두 잠그는 것뿐만 아니라 두 개의 워크피스를 모두 심리스하게(seamlessly) 결합시킬 수 있다.

상술된 실시예들은 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니라 본 발명을 설명하기 위한 것이다. 그러므로, 본 발명의 특징 또는 정신에 따른 임의의 수정 또는 변화가 본 발명의 범위 내에 또한 포함된다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 개스킷 및 이를 사용하는 파이프 조인트의 축 단면도;

도2는 도1과 동일한 실시예에 따른 개스킷의 축 단면도;

도3은 도1과 동일한 실시예에 따른 개스킷 및 제1 파이프의 부분적으로 확대된 단면도;

도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 개스킷의 축 단면도;

도5는 본 발명을 사용하는 파이프 조인트의 테스트 결과를 도시하는 도면;

도6은 종래 기술을 사용하는 파이프 조인트의 테스트 결과를 도시하는 도면;

도7은 종래 개스킷 및 종래 파이프 조인트의 축 단면도; 및

도8은 도7에서와 같은 종래 개스킷의 축 단면도.

Claims (16)

1. 두 개의 커플링 면이 각각 적어도 하나의 환형 돌출 스트립을 갖는, 제1 파이프 및 상기 제1 파이프에 상호 연결된 제2 파이프의 두 개의 커플링 면 사이에 내재된 개스킷에 있어서,

   상기 개스킷은 상기 환형 돌출 스트립에 대응하는 적어도 하나의 환형 수용/접촉 부재를 가지며, 상기 환형 돌출 스트립은 내부 환형 접촉 영역 및 외부 환형 접촉 영역을 갖는 이중 기밀 메커니즘을 형성하도록 상기 환형 수용/접촉 부재에 대하여 가압되는 것을 특징으로 하는 제1 파이프 및 상기 제1 파이프에 상호 연결된 제2 파이프의 두 개의 커플링 면 사이에 내재된 개스킷.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 환형 수용/접촉 부재가 호-절단 최하부 및 상기 호-절단 최하부를 향하여 모이는 두 개의 기울어진 평면을 갖는 환형 V-절단 글루브인 것을 특징으로 하는 제1 파이프 및 상기 제1 파이프에 상호 연결된 제2 파이프의 두 개의 커플링 면 사이에 내재된 개스킷.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 두 개의 기울어진 평면이 상기 호-절단 최하부의 두 개의 단부의 접선으로부터 신장하는 것을 특징으로 하는 제1 파이프 및 상기 제1 파이프에 상호 연 결된 제2 파이프의 두 개의 커플링 면 사이에 내재된 개스킷.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 환형 돌출 스트립은 상기 호-절단 최하부보다 큰 곡률 반지름을 갖는 것을 특징으로 하는 제1 파이프 및 상기 제1 파이프에 상호 연결된 제2 파이프의 두 개의 커플링 면 사이에 내재된 개스킷.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 개스킷은 상기 개스킷의 원주를 따라 환형 수용 글루브를 가지며, 상기 환형 수용 글루브는 환형 스프링을 수용하는 것을 특징으로 하는 제1 파이프 및 상기 제1 파이프에 상호 연결된 제2 파이프의 두 개의 커플링 면 사이에 내재된 개스킷.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 환형 돌출 스트립이 반원 섹션을 갖는 것을 특징으로 하는 제1 파이프 및 상기 제1 파이프에 상호 연결된 제2 파이프의 두 개의 커플링 면 사이에 내재된 개스킷.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 개스킷은 높은 부내식성 물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 제1 파 이프 및 상기 제1 파이프에 상호 연결된 제2 파이프의 두 개의 커플링 면 사이에 내재된 개스킷.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 개스킷이 니켈 또는 스테인리스 스틸로 만들어지는 것을 특징으로 하는 제1 파이프 및 상기 제1 파이프에 상호 연결된 제2 파이프의 두 개의 커플링 면 사이에 내재된 개스킷.
9. 제1 파이프;

   상기 제1 파이프에 상호 연결된 제2 파이프로서, 상기 제1 파이프 및 상기 제2 파이프의 두 개의 커플링 면 각각이 적어도 하나의 환형 돌출 스트립을 갖는, 제2 파이프;

   상기 제1 파이프 및 상기 제2 파이프의 두 개의 커플링 면 사이에 내재된 개스킷; 및

   상기 개스킷을 클램핑하는 상기 제1 파이프 및 상기 제2 파이프 모두를 잠그도록 사용되는 너트를 포함하는 파이프 조인트에 있어서,

   상기 개스킷은 상기 환형 돌출 스트립에 대응하는 적어도 하나의 환형 수용/접촉 부재를 가지며, 상기 환형 돌출 스트립은 내부 환형 접촉 영역 및 외부 환형 접촉 영역을 갖는 이중 기밀 메커니즘을 형성하도록 상기 환형 수용/접촉 부재에 대하여 가압되는 것을 특징으로 하는 파이프 조인트.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 환형 돌출 스트립이 반원 섹션을 갖는 것을 특징으로 하는 파이프 조인트.
11. 제 9항에 있어서,

    상기 환형 수용/접촉 부재는 호-절단 최하부 및 상기 호-절단 최하부를 향하여 모이는 두 개의 기울어진 평면을 갖는 환형 V-절단 글루브를 갖는 것을 특징으로 하는 파이프 조인트.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 두 개의 기울어진 평면은 각각 상기 호-절단 최하부의 두 개의 단부의 접선으로부터 신장하는 것을 특징으로 하는 파이프 조인트.
13. 제 11항에 있어서,

    상기 환형 돌출 스트립은 상기 호-절단 최하부보다 큰 곡률 반지름을 갖는 것을 특징으로 하는 파이프 조인트.
14. 제 9항에 있어서,

    상기 개스킷은 상기 개스킷의 원주를 따라 환형 수용 글루브를 가지며, 상기 환형 수용 글루브는 환형 스프링을 수용하는 것을 특징으로 하는 파이프 조인트.
15. 제 9항에 있어서,

    상기 개스킷은 높은 내부식성 물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 파이프 조인트.
16. 제 15항에 있어서,

    상기 개스킷이 니켈 또는 스테인리스 스틸로 만들어지는 것을 특징으로 하는 파이프 조인트.

Images