KR20110107380A - 진공 유닛용 연결 장치 - Google Patents

Abstract

플랜지(11)에 의해 둘러싸인 배관 소켓(18)은 배관부(16)의 단부를 수용한다. 이들 사이에 위치된 환상 갭 내에 플라스틱, 바람직하게 테플론으로 만들어진 메인 실링 링(12)이 배열되고, 예를 들어, 방사 샤프트 실링 링(13)과 같은 보조 실이 배관 소켓(18)의 말단에 위치된다. 가동되지 않는 시간에도, 배관 소켓(18) 및 배관부(16)가 대략 외기 온도와 동일하면, 배관부(16)는 배관 소켓(18)에 대하여 제한된 각도로 이동가능, 즉, 변위가능하고 경사가능하며 실링 기능은 주로 보조 실에 의해 이행된다. 가동에 있어서, 배관부(16)는 더 높은 가동 온도로 추정되고 팽창되어 메인 실링 링(12)은 배관 소켓(18)의 내부에 대하여 가압되고 방사 샤프트 실링 링(13)이 부식성 기체로부터 보호되는 것과 같이 실링 기능이 대체된다. 배관부(16)는 그때까지도 배관 소켓(18)에 대하여 변위가능하다.

Description

진공 유닛용 연결 장치{CONNECTING DEVICE FOR A VACUUM UNIT}

본 발명은 진공 유닛용 연결 장치에 관계한다. 이러한 연결 장치는 진공 챔버, 펌프 등과 같은 조립체들을 연결 라인에 의해 연결하는데 사용된다. 이들은 연결된 부분이 제조상의 공차를 보이거나 진동 또는 서로 다른 열 팽창의 적용을 받을 때에도, 진공-밀폐(vacuum-tight)된다. 또한, 이들은 공장 장치부의 세척을 위해 사용되는 부식성 기체들을 견딜 수 있다.

본원에서 상세하게 후술되는 바와 같이 일반적으로 알려진 연결 장치는 예를 들어, 내부식성 스프링강(spring steel), 인코넬(INCONEL) 또는 알루미늄과 같은 금속으로 만들어진 벨로우즈(bellows)를 구비하여 요구되는 이동성을 만족시킨다. 이와 같은 연결 장치들은 효과적임이 증명되었다; 그러나 이들은 특히 인코넬로 만들어진 벨로우즈가 사용될 때 고가이다.

본 발명의 목적은 착탈가능하고, 동시에 신뢰성 있게 기체-밀폐(gas-tight)식이고, 충분한 이동성을 제공할 뿐 아니라 명백하게 저가로 제조할 수 있는 일반 타입의 연결 장치를 제공하는 것이다.

이와 같은 본 발명의 목적은 청구항 제 1항의 특징부에 의해 달성된다.

본 발명에 의한 연결 장치는 공장이 가동되지 않더라도 용이하게 제조되고 적용될 수 있어 가동 및 비-가동 조건 모두에서 기체-밀폐 클로우져(gas-tight closure)를 제공한다. 또한 가동 조건하에서 부식성 기체에 대하여 내성을 갖는다. 종래의 일반 타입의 연결장치와 비교하여 비용 절감이 명백하다. 50% 또는 그 이상의 비용 절감이 달성될 수 있다.

본 발명은 이하 수반되는 도면들을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 일반 타입 연결 장치의 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 의한 연결 장치의 종단면도이다.
1 벨로우즈
2 플랜지
3 링
4 스크류 연결
5 스크류된 연결
6 배관부
10 플랜지
11 플랜지
12 메인 실링 링
13 방사 샤프트 실링 링
14 칼라
15 연결 장치
16 배관부
17 스크류 연결
18 배관 소켓

도 1에 의한 종래의 일반 타입 연결 장치는 예를 들어, 내부식성 스프링강, 인코넬 또는 알루미늄과 같은 금속으로 만들어진 벨로우즈(1)를 구비하는데, 벨로우즈(1)의 개구를 둘러싸는 일 말단은 플랜지(2)에 용접되고, 다른 말단은 스크류 연결(4)에 의해 플랜지(2)에 추가로 연결된 링(3)에 용접된다. 링(3)은 스크류된 연결(5)에 의해 착탈가능하고 기체-밀폐식으로 배관부(pipe piece)(6)에 추가로 연결된다. 벨로우즈(1)는 링(3)이 플랜지(2)에 대하여 종 방향 및 제한된 범위에서, 횡방향으로 이동하도록 한다. 압력 스프링에 의해 둘러싸이고 역-인장된(counter-tensioned) 적어도 하나의 볼트를 구비한 스크류 연결(4)에 의한 추가적인 기계 연결은 이러한 가능성들에 영향을 미치지 않는 방식으로 설계된다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 연결 장치(15)는 각각 배관부(16) 또는 배관 소켓(18)을 구비하고 그곳으로 배열되며, 하나가 다른 하나의 내부에 배열된 두 개의 플랜지(10,11)를 구비하여 배관부(16) 및 배관 소켓(18)은 적어도 서브-구획 이상으로 공축으로 정렬되고, 원주방향 환상 갭(annular gap)이 내장된다. 배관부(16)의 외부 표면과 배관부(16)를 둘러싸는 배관 소켓(18)의 내부 표면 사이의 이와 같은 환상 갭 내에(상기 서브-구획 내에), 플라스틱, 바람직하게 테플론으로 만들어진 메인 실링 링(sealing ring)(12)이 배열된다. 링은 상기 서브-구획 내에서, 내부 실링 표면이 배관부(16)의 외부에 기대어 놓이고 외부 표면이 배관 소켓(18)의 내부에 기대어 놓이도록 크기화된다. 냉각 상태에서 주로 효과적이도록 추가적으로 실링하기 위해, 보조 실(auxiliary seal), 예를 들어 방사 샤프트 실링 링(13)이 배관부(16)와 배관 소켓(18) 사이에 삽입된다.

메인 실링 링(12)의 재료들 및 제조 공차들 뿐 아니라 배관부(16)와 배관 소켓(18)은 비-가동 조건하에서도 배관부(16)와 배관 소켓(18)이 하나가 다른 하나에 대하여 그것들의 플랜지들(10,11)에 의해 용이하게 이동할 수 있도록 선택된다. 이 때, 그것들은 모두 동일한 외기 온도에 도달하여 연결부(15)의 조절 및 그것의 조립을 가능하게 한다. 그러나, 이 상태에서 메인 실링 링(12)에 의한 배관 소켓(18)과 배관부(16) 사이의 실링은 "진공 밀폐"의 요건을 모두 이행하지 않는다. 이 상태에서, 방사 샤프트 실링 링(13)을 구비한 보조 실은 압력 스테이지(pressure stage)로 작용하는 배관 소켓(18)의 금속성 칼라(metallic collar)(14)와 함께 밀폐를 가능하게 한다. 가동되는 동안 뜨거운 작업 기체가 연결부(15)를 통해 유동되면, 배관부(16)는 예를 들어, 50℃ 또는 외기 온도 이상의 작업 온도까지 가열된다. 플라스틱 및 테플론은 메인 실링 링(12)에 대한 바람직한 재료로서, 매우 우수한 단열재이기 때문에 배관 소켓(18)은 필수적으로 외기 온도로 유지되고, 따라서, 배관 소켓과 배관부(16) 사이에 온도 차이가 발생한다. 배관 소켓(18)의 직경이 명백하게 변하지 않더라도, 배관부(16)는 팽창되어 메인 실링 링(12)의 내부 실링 표면에 대하여 가압되고 이에 의해 메인 실링 링(12)의 외부 표면이 배관 소켓(18)의 내부에 대하여 가압된다. 이것은 배관 소켓(18)-메인 실링 링(12)-배관부(16) 사이의 연결이 기체-밀폐 또는 진공-밀폐되도록 렌더링(render)하여 예를 들어 불소와 같은 공격적인 기체들에 대하여 그 뒤에 배열된 방사 샤프트 실링 링(13)을 보호한다. 배관부(16) 및 배관 소켓(18)의 종 방향으로의 연장 가능성이 여전히 보장된다. 테스트에 의하면 본 발명에 의한 연결 장치가 선행 기술에 의한 용접된 방식의 연결 장치에 비하여 더 높은 기밀성을 가지는 것을 보여준다. 인코넬로 만들어진 용접된 유연 벨로우즈를 생략하는 것은 50% 이상의 비용을 절감할 수 있다. 뒤집히고(turned) 가공된 부분들로부터 제조하는 것은 연결 장치의 알려진 디자인보다 훨씬 더 비용이 많이 든다. 특히 배관부(16)가 그것의 가동 온도에 도달하기 이전에, 기밀성을 증가시키고, 통제하거나 체크하기 위해, 배관부(16)에 예를 들어 내전기성(electrical resistence) 가열과 같은 가열 설비가 있을 수 있다. 이러한 가열 설비는 그루브 외부 상에서 또는 내장된 내부에서 플랜지(10) 위에 감길 수 있다. 따라서, 가동하지 않는 시간 동안에도 실링 효과가 유지될 수 있다. 스프링에 의해 역-인장된 스크류 연결(17)은 도 1에서 스크류 연결(4)과 동일한 기능을 이행할 수 있다.

Claims (10)

1. 개구부를 둘러싸는 플랜지(11), 상기 개구부에 기체-밀폐식(gas-tight manner)으로 연결된 배관부(16)를 구비한 진공 유닛용 연결 장치(15)에 있어서, 상기 플랜지(11)는 일체형 연결부의 일부이고, 상기 연결 장치는
   상기 개구부를 둘러싸고 상기 플랜지(11)에 인접한 배관 소켓(18)으로서, 상기 배관 소켓은 배관부(16)의 단부를 간격(clearance)을 두고 둘러싸서 배관 소켓과 배관부 사이에 환상 갭(annular gap)이 존재하는 배관 소켓,
   탄성 물질로 만들어진 메인 실링 링(12)을 구비한 메인 실링(main sealing)으로서, 상기 메인 실링 링은 그것의 온도가 배관 소켓의 온도와 같이 외기 온도(ambient temperature)에 대응하면 상기 단부가 메인 실링 링(12)에 대하여 임의의 각도를 갖도록 배관 소켓(18)과 상기 단부 사이에 배열되고, 단부가 외기 온도 이상의 가동 온도를 가지면 배관 소켓(18)과 단부 사이의 환상 갭을 기체-밀폐식으로 폐쇄하도록 메인 실링 링(12)이 단부와 배관 소켓(18) 사이에 핀치(pinched)되는 메인 실링, 및
   플랜지(11)와 대향하는 배관 소켓(18)의 외부단으로부터 오프셋(offset)되어 배열되는 보조 실(auxiliary seal)로서, 상기 보조 실은 배관 소켓(18)과 단부의 온도가 모두 외기 온도에 대응하면 배관 소켓(18)과 단부 사이의 환상 갭을 기체-밀폐식으로 폐쇄하는 보조 실을 포함하는 진공 유닛용 연결 장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 단부는 그것의 온도가 가동 온도에 대응되어도 메인 실링 링(12)에 대하여 종 방향으로 대체될 수 있는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
   
3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 메인 실링 링(12)은 원주방향 외부 표면을 구비하여 배관 소켓(18)의 내부에 기대어 놓이고, 원통형 부분을 갖는 원주 방향 실링 표면을 구비하여 말단 구획의 외부에 대하여 기체-밀폐 어버트먼트(abutment)되는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
   
4. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메인 실링 링(12)은 플라스틱, 특히 테플론으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
   
5. 제 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보조 실은 방사 샤프트 실링 링(13)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
   
6. 제 4항 또는 5항에 있어서, 상기 보조 실은 배관 소켓(18) 상부에서 재-진입(re-entrant) 원주 방향 칼라(14)에 의해 메인 실로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
   
7. 제 1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 말단 구획은 가열 설비되는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
   
8. 제 1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배관부(16)는 배관 소켓(18)의 외부에서 플랜지(11)에 기계식으로 연결되어 배관부(16)의 위치가 제한적으로 변화하도록 허용하는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
   
9. 제 1항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 플랜지(11)와 배관부(16) 사이의 기계적 연결은 스크류 연결(17)에 의해 영향을 받는 것을 특징으로 하는 연결 장치.
   
10. 제 9항에 있어서, 상기 스크류 연결(17)은 연결 요소의 플랜지(11) 및 배관부(16) 상부의 플랜지(10)를 연결하는 적어도 하나의 볼트에 의해 성취되고 두 개의 플랜지 중 적어도 하나에 대하여 변위가능한(displaceable) 것을 특징으로 하는 연결 장치.

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