KR20130014846A - 배관 연결 장치와 이에 사용되는 센터링 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는 배관 연결 장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 두 개의 배관을 연결시키는 배관 연결 장치에 있어서, 상기 두 개의 배관 사이의 결합영역에 배치된 환형의 센터링; 상기 센터링의 반경방향 측의 양측면을 감싸도록 구비되는 센터링 가이드링; 상기 두 개의 배관의 최단부 둘레에 결합되고, 상기 센터링 및 센터링 가이드링의 양측에 각각 배치되는 플랜지; 및 상기 플랜지의 둘레에 배치되어 상기 플랜지를 압착고정하여 상기 두 개의 배관을 연결하여 실링시키는 클램핑 장치를 포함하는 배관 연결 장치를 개시한다.

Description

배관 연결 장치{PIPE CONNECTION DEVICE}

본 발명의 일 실시예는 배관 연결 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 장치는 막 형성, 패턴 형성, 금속 배선 형성 등을 위한 일련의 단위 공정들을 순차적으로 수행함으로써 제조된다. 이러한 공정들은 반도체 장치의 품질 및 수율 향상을 위하여 압력 및 온도 등 공정 분위기의 정밀한 제어가 필수적이다. 이 중에서도 공정 효율에 제일 큰 영향을 미치는 것이 프로세스 챔버의 내부 압력이다.

반도체 기판의 가공 공정에서는 다양한 공정 가스들이 사용되며, 상기 공정 가스들이 변질되거나 공기와 반응하지 않도록 반도체 장치 내부는 진공 상태로 조성되어야 한다. 진공 펌프는 프로세스 챔버 내부의 가스를 외부로 배출하여 압력을 조절하는 용도 외에도 가공 공정들이 진행되는 도중에 공정 가스들에 의해 생성되는 반응 부산물 또는 미반응 가스 등을 외부로 배출하고, 공정이 종료된 후 공정 가스 공급 라인 내부에 잔류하는 공정 가스를 배출하기 위한 용도로도 사용된다.

보다 구체적으로 설명하자면, 프로세스 챔버에 반도체 기판이 투입되기 전 프로세스 챔버 내부는 진공 상태로 조성되고, 진공 상태로 조성된 프로세스 챔버 내부에 반도체 기판이 삽입된다. 프로세스 챔버 내부를 진공으로 조성하기 위하여 진공 펌프가 이용된다. 또한, 진공펌프는 반도체 기판 상에 막이 증착되거나, 증착된 막이 식각될 경우 발생된 반응 부산물 및 미반응 가스를 외부로 배출시에도 이용된다. 상술한 바와 같이, 사용 빈도가 높은 진공 펌프는 진공 라인을 통하여 프로세스 챔버와 연결된다. 일반적으로 진공 펌프와 프로세스 챔버가 상당 거리 이격되어 배치되므로, 진공 라인은 배관으로 구성되지 못한다. 따라서, 진공 라인은 수 내지 수십 개의 배관들을 직렬로 배치하고, 그 사이사이마다 센터링과 같은 배관 연결장치를 개재하여 연결시키고 있다.

도 16은 종래 기술에 따른 배관 연결 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 배관 연결 장치는, 오링(4), 센터링(3), 오링(4) 및 센터링(3)을 사이에 배치한 플랜지(1a, 2a), 플랜지(1a, 2a)의 둘레를 둘러싸는 클램프(5)를 포함한다.

보다 구체적으로 설명하자면, 상기 센터링(3)은 오링(4)이 배치된 상태로 진공 라인의 제1 배관(1)과 제2 배관(2) 사이에 개재된다. 상기 센터링(3)이 개재된 제1 배관(1) 및 제2 배관(2)의 최단부에는 플랜지(1a, 2a)가 배치되고, 오링(4)과 플랜지(1a, 2a)의 둘레에는 클램프(5)가 배치되어, 제1 배관(1) 및 제2 배관(2)의 각각의 플랜지(1a, 2a)를 센터링(3)에 압착시킨다.

여기서, 진공 라인을 통해서는 프로세스 챔버 내부의 공기뿐만 아니라, 공정 도중 발생되는 반응 부산물 또는 미반응 가스도 같이 배출된다.

상기와 같은 구조를 가지는 종래 기술에 따른 배관 연결 장치는, 오링(4)으로서 불소고무와 같은 탄성재료로 이루어진 바이톤(viton) 오링이 사용될 수 있고, 이러한 바이톤 오링은 기름, 연료유, 윤활제, 지방족 탄화수소 용매에 뛰어난 저항성을 가지고, 내산소성, 내일광성, 내가스 투과성, 내후성, 내오존성, 내노화성 등의 특성이 우수하다. 그러나, 이러한 바이톤 오링의 경우 상대적으로 내열성, 내화학성이 떨어져 불소(F)계열의 강한 부식성 가스(Gas)에 노출될 경우 또는 200도 이상 고온에 노출될 경우 부식되거나 경화되어 가스 누설이 발생되거나 부스러져, 파티클(particle)의 원인이 되며, 이로 인하여 공정불량 및 설비가동에 많은 문제점을 주고 있다.

따라서, 이러한 문제점을 개선하기 위해 오링 재질을 내열성, 내화학성이 뛰어난 퍼플러(perfluor)계열의 불소고무가 사용되고 있다. 또한, 플라즈마 분위기의 챔버 및 배관의 경우에도 일반 바이톤 오링을 사용하면 부식되어 사용이 제한되기 때문에, 퍼플러 계열의 오링이 사용되고 있다.

그러나, 최근에는 반도체 및 LCD공정에서 챔버 클린 가스로서 불소가 포함된 NF3, C3F8, CF4등 강한 부식성의 가스를 사용하면서 진공배관 및 배기 배관에 설치된 오링(4)이 부식되어 공정 가스의 누출로 인한 많은 공정 상의 문제점이 발생하고 있다.

또한, 종래의 배관 연결 장치를 구성하는 센터링(3)과 플랜지(1a, 2a)의 재질이 금속성을 가지는 재질로 이루어지기 때문에, 완전한 실링이 되지 못하고 일정한 공간(B)이 존재하게 되고, 이러한 틈새 공간(B)으로 부식성 가스가 침투하여 오링(4)을 장시간 부식시킴으로써, 진공 불량 및 가스 누설 등의 문제점이 발생하고 있다.

본 발명의 일 실시예는 환형의 센터링을 배치하고, 센터링을 둘러싸는 탄성의 센터링 가이드링을 설치하여 두 배관을 실링하는 것에 의하여, 종래에 가스 누설의 원인으로 작용했던 오링의 설치없이 배관 내의 진공도를 높일 수 있고, 가스 누설을 방지할 수 있는 배관 연결 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 환형의 오링과 센터링을 순차적으로 배치하고, 센터링을 둘러싸는 탄성의 센터링 가이드링을 설치하여 두 배관을 1차로 실링하고, 센터링의 외측면에 오링을 위치시켜 이중으로 실링하는 것에 의하여, 배관 내의 진공도를 높일 수 있고, 가스 누설을 방지할 수 있는 배관 연결 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 센터링을 둘러싸는 센터링 가이드링을 내열, 내화학성을 가지는 테프론 재질로 구성하여 배관 내의 오링의 내구성을 증가시킬 수 있는 배관 연결 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 오링의 재질로서 고가의 퍼플로 계열 재질 대신 바이톤 오링을 사용하여 제조코스트를 절감시킬 수 있는 배관 연결 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 오링의 경화 및 부식시 발생하는 불순물 입자에 의한 공정 불량을 방지하여 제품수율 및 설비가동율을 향상시킬 수 있는 배관 연결 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 배관 연결 장치는 두 개의 배관을 연결시키는 배관 연결 장치에 있어서, 상기 두 개의 배관 사이의 결합영역에 배치된 환형의 센터링; 상기 센터링의 반경방향 측의 양측면을 감싸도록 구비되는 센터링 가이드링; 상기 두 개의 배관의 최단부 둘레에 결합되고, 상기 센터링 및 센터링 가이드링의 양측에 각각 배치되는 플랜지; 및 상기 플랜지의 둘레에 배치되어 상기 플랜지를 압착고정하여 상기 두 개의 배관을 연결하여 실링시키는 클램핑 장치를 포함할 수 있다.

상기 센터링은 상기 플랜지의 내벽 사이의 반경방향 측 영역에 배치되어 상기 플랜지의 내벽과 인접하는 양측면이 서로 대칭되도록 경사지게 형성된 링몸체부와, 상기 링몸체의 중심에서 상기 반경방향의 외측으로 연장되도록 형성된 돌출부를 포함할 수 있다.

상기 링몸체부의 양측면과 그에 인접하는 플랜지의 내벽은 소정간격으로 이격되어 있고, 상기 소정간격에 상기 센터링 가이드링이 배치되어 있다.

상기 링몸체부의 양측면의 상부 영역과 그에 인접하는 센터링 가이드링의 내벽의 상부 영역은 소정간격으로 이격되어 있다.

상기 링몸체부의 양측면과 그에 인접하는 센터링 가이드링의 내측벽은 상기 반경방향 외측에서 내측으로 갈수록 서로 가까워지도록 배치되어 있다.

상기 링몸체부와 인접하는 플랜지의 내벽에는 함몰부가 형성되어 있고, 상기 함몰부에 상기 링몸체부의 양측면과 상기 센터링 가이드링이 배치되어 있다.

상기 링몸체부는 그 반경방향 측의 일면의 폭이 상기 일면에 대한 반대면인 반경방향 외측의 타면의 폭보다 크게 형성되어 있다.

상기 오링과 접하는 상기 돌출부의 외면에는 상기 오링의 외주면의 형상에 대응되는 곡면이 형성되어 있다.

상기 센터링은 알루미늄과 스테인레스와 황동과 같은 금속재질 또는 엔지니어링 플라스틱과 강화 플라스틱과 같은 비금속재질 중 어느 하나로 이루어진다.

상기 센터링 가이드링은 탄성 재질의 고무 또는 합성수지로 이루어진다.

상기 센터링 가이드링은 테프론, 실리콘, 불소성분을 포함하는 고무 또는 합성수지 중 적어도 어느 하나로 형성되어 있다.

상기 센터링 가이드링은 U자 형상을 가질 수 있다.

상기 센터링 가이드링은 상기 링몸체부의 반경방향에서의 양측면에 상기 링몸체부를 중심으로 서로 대칭되도록 배치되는 두 개의 단위 센터링 가이드링을 포함할 수 잇다.

상기 단위 센터링 가이드링은 상기 링몸체부의 반경방향에서의 양측면과 상기 양측면에 인접하는 적어도 하나의 일측면을 감싸도록 형성되어 있다.

상기 센터링과 상기 센터링 가이드링은 일체로 형성될 수 있다.

상기 센터링에 대하여 반경방향 외측으로 배치되는 오링을 더 포함할 수 잇다.

상기 배관 연결 장치는 상기 오링에 대하여 반경방향 외측으로 배치되어 상기 오링에 접하도록 구비되는 스페이서 링을 더 포함할 수 있다.

상기 오링에 접하는 센터링의 단부에는 상기 오링의 외주면의 형상에 대응되는 곡면이 형성되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치에 의하면, 환형의 센터링을 배치하고, 센터링을 둘러싸는 탄성의 센터링 가이드링을 설치하여 두 배관을 실링하고 있기 때문에, 종래에 가스 누설의 원인으로 작용했던 오링의 설치없이 배관 내의 진공도를 높일 수 있고, 가스 누설을 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치에 의하면, 환형의 오링과 센터링을 순차적으로 배치하고, 센터링을 둘러싸는 탄성의 센터링 가이드링을 설치하여 두 배관을 1차로 실링하고, 센터링의 외측면에 오링을 위치시켜 이중으로 실링하고 있기 때문에, 배관 내의 진공도를 높일 수 있고, 가스 누설을 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치에 의하면, 센터링을 둘러싸는 센터링 가이드링을 내열, 내화학성을 가지는 테프론 재질로 구성하여 배관 내의 오링의 내구성을 증가시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치에 의하면, 오링의 재질로서 고가의 퍼플로 계열 재질 대신 바이톤 오링을 사용하여 제조코스트를 절감시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치에 의하면, 오링의 경화 및 부식시 발생하는 불순물 입자에 의한 공정 불량을 방지하여 제품수율 및 설비가동율을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2a 및 2b는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'를 절취한 상태에서 바라본 배관 연결 장치의 동작을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치의 센터링, 센터링 가이드링, 오링, 스페이서링을 나타내는 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치의 센터링, 센터링 가이드링, 오링, 스페이서링을 나타내는 상면도이다.
도 5은 도 4의 Ⅱ-Ⅱ'를 절취한 상태의 배관 연결 장치의 센터링, 센터링 가이드링, 오링, 스페이서링을 나타내는 단면도이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치가 다른 플랜지 및 클램핑장치와 결합전후 상태를 나타내는 도면이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치가 또 다른 플랜지 및 클램핑장치와 결합전후 상태를 나타내는 도면이다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치가 또 다른 플랜지 및 클램핑장치와 결합전후 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치가 오링, 센터링 및 센터링 가이드링이 다른 플랜지와 클램핑 장치와 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치에서의 센터링과 센터링 가이드링의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 11a 및 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치의 센터링과 센터링 가이드의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배관 연결 장치가 오링없이 센터링과 센터링 가이드링이 플랜지와 클램핑 장치와 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배관 연결 장치가 오링없이 센터링과 센터링 가이드링이 다른 플랜지와 클램핑 장치와 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배관 연결 장치에서 센터링 가이드링의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배관 연결 장치에서 센터링의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 16은 종래 기술에 따른 배관 연결 장치를 나타내는 단면도이다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2a 및 2b는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'를 절취한 상태에서 바라본 배관 연결 장치의 동작을 나타내는 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치의 센터링, 센터링 가이드링, 오링, 스페이서링을 나타내는 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치의 센터링, 센터링 가이드링, 오링, 스페이서링을 나타내는 상면도이며, 도 5은 도 4의 Ⅱ-Ⅱ'를 절취한 상태의 배관 연결 장치의 센터링, 센터링 가이드링, 오링, 스페이서링을 나타내는 단면도이고, 도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치가 다른 플랜지 및 클램핑장치와 결합전후 상태를 나타내는 도면이며, 도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치가 또 다른 플랜지 및 클램핑장치와 결합전후 상태를 나타내는 도면이고, 도 8a 및 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치가 또 다른 플랜지 및 클램핑장치와 결합전후 상태를 나타내는 도면이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치가 오링, 센터링 및 센터링 가이드링이 다른 플랜지와 클램핑 장치와 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치는 오링(130), 센터링(110), 센터링 가이드링(120), 플랜지(20) 및 클램핑 장치(30)를 포함하여, 두 개의 배관(1, 2) 사이의 결합영역에 배치되어 두 개의 배관(1, 2)을 연결시킨다.

상기 오링(130)은 퍼플로(perfluor), 바이톤(viton) 등으로 형성되어 두 개의 배관(1, 2)의 결합영역을 밀봉한다. 상기 오링(130)은 일반적으로 압축 영구 줄음율이 적고, 내마모성이 우수한 어떠한 재질로 제조되어도 실질적으로 무관하다. 한편, 상기 오링(130)은 종래기술의 경우, 센터링과 플랜지 간의 틈 사이로 침투되는 부식성 가스로 인하여 오링이 쉽게 부식되거나 손상될 수밖에 없었다. 이로 인해, 오링의 교체 주기가 빨라지게 되고, 오링의 교체 작업 중에는 공정을 진행할 수 없기 때문에 그만큼 수율이 떨어지고 생산성이 저하될 수밖에 없어 공정상의 로스(Loss)를 유발시키는 문제점이 발생하였다. 이에, 본 실시예의 경우, 상기 오링(130)보다 반경방향 내측으로 마련된 센터링(110)과 플랜지(20)의 틈 사이의 공간을 실링하는 센터링 가이드 링(120)을 마련함으로써, 오링(130)이 본연의 역할은 수행하되, 오링(130)이 부식성 가스에 노출되는 것을 저지하여 오링(130)이 부식되거나 손상되는 것을 방지하고 있는 것이다. 참고로, 상기 오링(130)은 도 6a에 도시된 바와 같이 단면 구 형상을 가지는데, 상기 플랜지(20)의 내벽의 틈새에 결합된 후, 볼트나 너트 또는 클램프 등의 클램핑장치(30)에 의해 두 개의 배관(1, 2)이 상호 결합되면, 도 6b에 도시된 바와 같이, 거의 계란 형상으로 수축되면서 해당 영역을 밀봉한다.

한편, 본 발명에서는 오링(130)에 접하도록 반경방향 외측으로 마련되는 스페이서링(140)을 더 포함할 수 있다. 상기 스페이서링(140)의 단부에는 오링(130)과 접하도록 오링(130)의 외주면의 형상에 대응되는 곡면(도 6a의 141)이 형성되어 있다. 즉, 상기 곡면(141)은 오링(130)의 곡률과 거의 유사하게 형성된다. 그러나, 도 9에 도시된 바와 같이 본 배관 연결 장치는 오링(131)의 반경방향 외측에 스페이서링을 설치하지 않고, 오링(131)과 센터링(116) 및 센터링 가이드링(122)으로만 배관으로부터의 가스 누출을 막게 할 수도 있다.

상기 센터링(110)은 오링(130)보다 반경반향 내측으로 마련된다. 즉, 상기 센터링(110)은 오링(130)에 대하여 반경방향 최내측에 배치된다. 달리 말하면, 상기 센터링(110)은 두 개의 배관(1, 2)의 플랜지(20)의 몸체(210)의 내벽 사이에 마련된다. 또한, 상기 센터링(110)은, 알루미늄, 스테인레스, 황동 등과 같은 금속재질이나, 엔지니어링 플라스틱, 강화 플라스틱 등과 같은 내구성있는 비금속 재질 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 센터링(110)의 제작방법은 주물 가공이나 기계 가공, 혹은 사출 성형 등 어떠한 것이 적용되어도 좋다.

상기 센터링(110)은 링몸체부(111)와 돌출부(112)를 포함한다. 상기 링몸체부(111)는 소정의 두께를 갖는 마치 평평한 판체처럼 형성되며, 상기 플랜지(20)의 몸체(210)의 내벽 사이의 반경방향 측 영역에 배치되어 플랜지(20)의 몸체(210)의 내벽과 인접하는 양측면(111a)이 서로 대칭되도록 경사지게 형성된다. 그러나, 상기 링몸체부(111)의 양측면(111a)은 도 10에 도시된 바와 같이 경사지지 않도록 설계될 수 있으나, 이 경우에는 링몸체부(111)의 양측면(111a)과 인접하는 센터링 가이드링(121)의 내벽(121a)이 경사지도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 링몸체부(111)의 양측면(111a)과 그에 인접하는 플랜지(20)의 몸체(210)의 내벽은 소정간격으로 이격되어 있다. 또한, 상기 링몸체부(111)와 인접하는 플랜지(20)의 몸체(210)의 내벽에는 함몰부(220)가 형성되어 있다. 여기서, 상기 링몸체부(111)의 양측면(111a)과 함몰부(220)의 양측벽 사이에는 각각 소정의 이격간격이 형성되어 있다. 이는 상기 링몸체부(111)의 양측면(111a)과 함몰부(220)의 양측벽 사이에 센터링 가이드링(120)이 배치되도록 하기 위함이다. 상기 함몰부(220)에는 링몸체부(111)의 양측면(111a)과 센터링 가이드링(120)이 배치되어 있다. 여기서, 상기 함몰부(220)의 깊이(도 6b의 h2)는 링몸체부(111)와 센터링 가이드링(120)의 하면의 두께(도 6b의 h1)가 실질적으로 거의 동일하게 형성된다. 따라서, 상기 클램핑장치(30)에 의하여 플랜지(20)가 압착되었을 경우에 플랜지(20)의 몸체(210)의 내벽과 링몸체부(111)를 밀착되게 함으로써, 배관으로부터의 가스 누설을 방지할 수 있게 된다. 또한, 상기 플랜지(20)의 몸체(210)의 내벽과 링몸체부(111)의 열변형 등의 원인에 의하여 링몸체부(111)가 함몰부(220)로부터 이탈되거나 뒤틀리는 것을 저지할 수도 있게 된다. 그러나, 본 발명은 함몰부(220)의 두께에 대하여 한정하는 것은 아니고, 설계시 적절하게 변경 선택될 수 있다.

한편, 상기 링몸체부(111)는 그 반경방향 측의 일면의 폭(도 6a의 W2)이 상기 일면에 대한 반대면인 반경방향 외측의 타면의 폭(도 6a의 W1)보다 크게 형성되어 있다. 즉, 상기 링몸체부(111)의 상면의 폭(도 6a의 W1)은 하면의 폭(도 6a의 W2)보다 좁게 형성되어 있다.

또한, 상기 링몸체부(111)는 반경방향 외측에 배치된 오링(130)이 두 개의 배관(1, 2) 내부가 진공상태로 유지될 때 배관 내측으로 빨려 들어가지 않도록 지지 역할을 할 뿐 아니라, 양측 두 배관의 중심축이 어긋나는 것을 방지하는 역할을 수행한다. 나아가, 상기 링몸체부(111)의 양측면(111a)과 함몰부(220)의 내벽과의 사이의 틈새 공간에 센터링 가이드링(120)을 마련함으로써, 두 개의 배관(1, 2) 내부에서 유동하는 가스가 오링(130)으로 향하는 것을 완벽하게 차단할 수 있게 되어 실링이 가능하게 된다.

상기 돌출부(112)는 링몸체부(111)의 중심에서 반경방향의 외측으로 연장되어 플랜지(20) 사이의 틈새로 끼워져 오링(130)과 접하게 된다. 상기 돌출부(112)의 단부에는 오링(130)과 접하도록 오링(130)의 외주면의 형상에 대응되는 곡면(112a)이 형성되어 있다. 즉 상기 곡면(112a)은 오링(130)의 곡률과 거의 유사하게 형성된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서는 센터링(110)과 오링(130)을 동시에 사용하는 것을 일 예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 사용자의 선택이나 혹은 장치의 상황에 따라 센터링(110) 하나만 사용될 수도 있다. 상기 센터링(110) 하나만 사용하는 경우에 대하여는 도 12 및 도 13에 관한 기재에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

상기 센터링 가이드링(120)은 U자 형상을 가지고, 링몸체부(111)의 반경방향에서의 일측면과 양측면을 감싸도록 구비된다. 또한, 상기 센터링 가이드링(120)의 양측 영역은 링몸체부(111)의 양측면(111a)과 그에 인접하는 플랜지(20)의 몸체(210)의 내벽의 소정간격 내에 배치되어 있다. 상기 센터링 가이드링(120)은 탄성 재질의 고무 또는 합성수지로 이루어져, 상기 클램핑 장치(30)에 의하여 플랜지(20)와 함께 압착되어 링몸체부(111)의 양측면(111a)과 그에 인접하는 플랜지(20)의 몸체(210)의 내벽사이의 소정간격을 실링하게 된다. 또한, 상기 센터링 가이드링(120)은 테프론(Teflon), 실리콘(Silicone), 불소성분(F)을 포함하는 고무 또는 합성수지 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 테프론은 불소와 탄소의 강한 화학적 결합에 의하여 형성된 안정된 화합물로서, 화학적 비활성, 내열성, 비점착성, 절연성 등이 우수한 특성을 가지고 있기 때문에, 150도 이상의 고온 또는 강한 부식성 가스 및 화학적 분위기 내에서 장시간 사용시 오링(130)의 부식으로 인한 가스 누설이 발생하는 문제를 개선하기 위하여 사용될 수 있다. 여기서, 상기 센터링 가이드링(120)은 테프론 재질을 원료로 주물 가공이나 기계 가공 등의 가공 방법을 통하여 제작된다.

상기 센터링 가이드링(120)은 그 내벽의 상부 영역과 그에 인접하는 링몸체부(111)의 양측면(111a)의 상부 영역이 소정 간격으로 이격되도록 형성되어 있다. 즉, 상기 센터링 가이드링(120)의 내벽(120a)은 대략 수직으로 형성되어 링몸체부(111)의 경사진 양측면(111a)에 대하여 이격되어 있다. 그러나, 상기 센터링 가이드링(120)의 외벽(120b)은 플랜지(20)의 몸체(210)가 압착될 때 밀착되는 공간을 확보하기 위하여 센터링을 기준으로 내측에서 외측 방향으로 경사지도록 형성된다. 달리 말하면, 상기 링몸체부(111)의 양측면(111a)과 그에 인접하는 센터링 가이드링(120)의 내측벽은 반경방향 외측에서 내측으로 갈수록 서로 가까워지도록 배치되어 있다. 또한, 상기 센터링 가이드링(120)은 반경방향에서의 최내측면, 즉 하면의 폭(도 6a의 D1)이 내벽의 상부 영역, 즉 상면의 외경의 폭(도 6a의 D2)보다 더 작게 형성되어 있다. 이렇게 구성된 센터링 가이드링(120)은 클램프 장치(30)에 의하여 플랜지(20)에 압력이 가해지면 센터링(110) 방향으로 압착되게 되고, 이때 센터링 가이드링(120)의 내벽의 상부영역과 그에 인접하는 링몸체부(111)의 양측면(111a)의 상부 영역이 서로 압착되어 소정 간격의 공간을 밀봉하게 된다.

한편, 본 발명에서는 센터링(110)과 센터링 가이드링(120)이 분리되어 별도의 구성으로 형성되는 것을 일 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 센터링(110)과 센터링 가이드링(120)은 도 11a 및 11b 에 도시된 바와 같이 일체로 형성될 수도 있다.

상기 플랜지(20)는 내마모성이 우수한 금속물질로 이루어져, 두 개의 배관(1, 2)의 최단부 둘레에 결합되고 오링(130)과 센터링(110)의 양측에 각각 배치된다. 상기 플랜지(20)는 링몸체부(111)와 인접하는 몸체(210)의 내벽에 형성된 함몰부(220)를 포함한다. 여기서, 상기 함몰부(220)의 양측벽과 링몸체부(111)의 양측면(111a) 사이에는 각각 소정의 이격간격이 형성되어 상기 소정의 이격간격 내에 센터링 가이드링(120)이 배치되게 된다.

한편, 상기 플랜지(20)는 클램핑 장치(30)의 종류에 따라 그 구조가 다르게 형성될 수 있다. 한편, 도 1 내지 2b의 클램핑 장치(30)는 일반적으로 사용되는 클램프(clamp)이다. 그러나, 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 클램핑 장치(30)가 더블 클로 클램프(Double Claw Clamp)일 경우에는 플랜지(20)의 각각이 몸체(210)의 외측면에 집게홈(230)이 형성되어 집게홈(230)에 더블 클로우 클램프의 집게부(320)를 결합함과 동시에 상기 플랜지(20)를 압착함으로써, 두 배관을 연결시키게 된다. 또한, 도 7a 및 7b에 도시된 바와 같이, 클램핑 장치(31)가 싱글 클로 클램프(Single Claw Clamp)일 경우에는 일측의 플랜지(21)의 몸체(210)의 외측면에 집게홈(230)이 형성되고, 타측의 플랜지(22)에는 볼트(331)가 관통결합되는 결합홀(230)이 형성되어 집게홈(230)에 싱글 클로우 클램프의 집게부(321)를 결합하고, 결합홀(230)에 볼트(331)를 결합함과 동시에 플랜지(21, 22)를 압착함으로써, 두 배관을 연결시키게 된다. 여기서, 타측의 플랜지(22)는 결합홀(230)로 인하여 일측의 플랜지(21)보다 그 몸체(210)의 두께가 두껍게 형성된다. 또한, 도 8a 및 8b에 도시된 바와 같이, 클램핑 장치(32)가 볼트(332) 및 너트(333)로 이루어진 경우에는 플랜지(23)의 각각의 몸체(213)에 볼트(332)가 관통결합되는 결합홀(233)이 형성되어 결합홀(233)에 볼트(332)를 끼우고 너트(333)로 결합함과 동시에 플랜지(23)를 압착함으로써, 두 배관을 연결시키게 된다.

상기 클램핑 장치(30)는 플랜지(20)의 둘레에 배치되어 플랜지(20)를 압착고정하여 두 개의 배관(1, 2)을 연결시키게 된다. 즉, 상기 클램핑 장치(30)는 서로 인접하는 두 개의 배관(1, 2)의 각각의 플랜지(20)를 오링(130), 센터링(110) 및 센터링 가이드링(120)에 근접하도록 가압한다. 그 결과, 상기 센터링(110)의 링몸체부(111)를 둘러싼 센터링 가이드링(120)은 링몸체부(111)의 양측면(111a) 및 플랜지(20)의 함몰부(220)의 내벽에 밀착되고, 링몸체부(111)와 플랜지(20)의 몸체(210)의 내벽 사이에서의 가스 누출이 1차적으로 억제되게 된다. 나아가, 상기 플랜지(20)를 가압함으로써 만약 링몸체부(111)와 플랜지(20)의 몸체(210)의 내벽 사이에 가스 누출이 발생되었다 하더라도 함몰부(220)가 형성되지 않은 영역의 플랜지(20) 사이에 끼어있는 오링(130)에 의하여 2차적으로 가스 누출이 억제되게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치는 오링(130)과 센터링 가이드 링(120)의 이중 실링(double sealing)에 의하여 배관 내부의 진공도를 높일 수 있고, 오링(130)과 센터링 가이드 링(120) 중 어느 하나가 문제가 발생되더라도 나머지 하나가 실링 작용을 할 수 있기 때문에, 가스 누출을 효율적으로 억제할 수 있게 된다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치에서의 센터링과 센터링 가이드링의 다른 예를 나타내는 단면도이며, 도 11a 및 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치의 센터링과 센터링 가이드의 다른 예를 나타내는 단면도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치는 도 1 내지 도 9에 도시된 배관 연결 장치에서 링몸체부(111)와 센터링 가이드링(120)의 형상에 대한 변형예에 해당되는 것으로서, 링몸체부(114)의 양측면(114a)이 경사지지 않고 평평하게 반경방향 측의 면(즉, 하면)에 대하여 수직으로 형성되어 있다.

또한, 상기 링몸체부(114)의 양측면(114a)에 인접하는 센터링 가이드링(121)은 그 내벽(121a)이 경사지도록 형성된다. 즉, 상기 센터링 가이드링(121)의 내벽(121a)은 상기 링몸체부(114)의 중심부를 기준으로 하여 서로 대칭되도록 경사지게 형성되어 있다. 더욱 구체적으로는, 상기 센터링 가이드링(121)의 상부 내벽과 상기 링몸체부(114)의 양측면(114a)과의 간격이 센터링 가이드링(121)의 하부 내벽과 링몸체부(114)의 양측면(114a)과의 간격보다 넓게 되도록, 상기 센터링 가이드링(121)의 내벽(121a)이 경사지게 형성된다. 또한, 상기 플랜지(210)의 내벽(121a)에 인접하는 센터링 가이드링(121)의 외벽은 내벽과 동일한 방향으로 경사지도록 형성된다. 따라서, 상기와 같이 구성된 본 배관 연결 장치는 클램핑 장치를 통하여 서로 인접하는 두 배관들의 플랜지들(210)을 오링(130)과 센터링(113) 및 센터링 가이드 링(121)에 근접하도록 가압하여, 센터링 가이드 링(121)이 링몸체부(114)의 양측면(114a) 및 플랜지(210)의 함몰부(220)의 내벽에 밀착되게 함으로써, 링몸체부(114)와 플랜지(210) 사이에서의 가스 누출을 억제할 수 있게 된다.

도 11a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치의 센터링 및 센터링 가이드링(11)은 일체로 형성된 구조를 가질 수 있다. 이러한 구조는 앞선 실시예에서의 센터링의 링몸체부와 센터링 가이드링의 반경방향 측의 영역이 하나의 몸체부(1200)로 형성되고, 또한 플랜지의 내벽과 인접하는 센터링 가이드 링의 양측영역(1300)이 몸체부(1200)의 양측에 연장형성되어 있다. 여기서, 상기 몸체부(1200)의 양측면은 몸체부(1200)를 중심으로 하여 서로 대칭되도록 내측에서 외측 방향으로 경사지도록 형성되어 있다. 도 11a의 몸체부(1200)는 앞선 실시예의 센터링 재질과 동일한 재질이 사용될 수 있고, 몸체부(1200)의 양측에 연장형성된 부분(1300)의 재질은 앞선 실시예의 센터링 가이드링과 동일한 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 도 11a의 일체로 형성된 센터링 및 센터링 가이드링(11)은 상기와 같은 재질을 원료로 주물가공이나 기계 가공 등의 가공방법을 통하여 제작될 수 있다.

한편, 도 11b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치의 센터링 및 센터링 가이드링(11)은 일체로 형성되는 구조를 가지되, 이러한 구조의 센터링 및 센터링 가이드링(11)은 앞선 실시예에서의 센터링의 링몸체부와 센터링 가이드링이 하나의 몸체부(2200)로 형성되고, 몸체부(2200)의 양측면은 몸체부를 중심으로 하여 서로 대칭되도록 외측에서 내측 방향으로 경사지도록 형성되어 있다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배관 연결 장치가 오링없이 센터링과 센터링 가이드링이 플랜지와 클램핑 장치와 결합된 상태를 나타내는 단면도이고, 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배관 연결 장치가 오링없이 센터링과 센터링 가이드링이 다른 플랜지와 클램핑 장치와 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.

도 12 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배관 연결 장치는 센터링(117), 센터링 가이드링(122), 플랜지(210), 클램핑 장치(30)를 포함한다. 도 12 내지 도 13에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 배관 연결 장치는 도 1 내지 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 연결 장치의 오링과 스페이서링을 설치하지 않고, 센터링과 센터링 가이드링으로만 배관으로부터의 가스 누출을 막기 위한 장치이다. 여기서, 도 12와 도 13의 클램핑 장치(30)는 각각 일반적인 클램프와 더블 클로 클램프(Double Claw Clamp)가 사용될 수 있다.

따라서, 상기와 같이 오링없이 실링가능한 구조인 본 실시예의 배관 연결 장치는 클램핑 장치(30)를 통하여 서로 인접하는 두 개의 배관 (1, 2)의 플랜지(210)를 센터링(117) 및 센터링 가이드 링(122)에 근접하도록 가압하여, 상기 센터링 가이드 링(122)이 링몸체부(117a)의 양측면(117c) 및 플랜지(210)의 함몰부(220)의 내벽에 밀착되게 함으로써, 링몸체부(117a)와 플랜지(210) 사이에서의 가스 누출을 억제할 수 있게 된다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배관 연결 장치에서 센터링 가이드링의 다른 예를 나타내는 단면도이다.

도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배관 연결 장치는 센터링 가이드링을 센터링(118)의 양측으로 각각 분리한 두 개의 단위 센터링 가이드링(123, 124)을 사용한 구조이다. 즉, 본 실시예에서의 센터링 가이드링은 센터링(118)(또는 센터링(118)의 링몸체부(118a))의 반경방향에서의 양측면(118c)에 센터링(118)(또는 센터링(118)의 링몸체부(118a))를 중심으로 서로 대칭되도록 배치되는 두 개의 단위 센터링 가이드링(123, 124)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 단위 센터링 가이드링(123, 124)은 센터링(118)(또는 센터링(118)의 링몸체부(118a))의 반경방향에서의 양측면(118c)과 그 양측면(118c)에 인접하는 적어도 하나의 일측면(118d)을 감싸도록 형성되어 있다.

따라서, 상기와 같이 센터링(118)을 중심으로 두 개로 분리된 단위 센터링 가이드링(123, 124)을 사용한 구조인 본 배관 연결 장치는, 단위 센터링 가이드링(123, 124)이 각각 인접하는 플랜지(210)의 내벽에 더욱 밀착되게 함으로써, 센터링(118)의 양측면(118c)과 플랜지(210) 상에서의 가스 누출을 보다 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배관 연결 장치에서 센터링의 다른 예를 나타내는 단면도이다.

도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배관 연결 장치는 센터링(119)의 반경방향 외측면에 돌출부가 형성됨이 없이 그 외측면에 오링(133)에 접하도록 오링(133)의 외부면에 대응되는 곡면(119c)이 형성되어 있는 구조이다. 여기서, 상기 센터링(119)은 플랜지(210)의 내벽 사이의 반경방향 측 영역에 배치되어 플랜지(20)의 내벽과 인접하는 양측면(119b)이 서로 대칭되도록 경사지게 형성되어 있다.

따라서, 돌출부 없는 센터링(199)의 반경방향 외측면에 직접 오링이 접하도록 설치한 구조인 본 배관 연결 장치는, 센터링(199)의 반경방향 외측면과 플랜지(210)의 내벽과의 사이에 배치된 센터링 가이드링(125)과 센터링(199)의 반경방향 외측면에 접하는 오링(133)에 의하여 이중으로 가스 누출을 억제할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 배관 연결 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

1, 2: 배관 20: 플랜지
30: 클램프 장치 110: 센터링
111: 링몸체부 111a: 양측면
112: 돌출부 112a: 곡면
120: 센터링 가이드링 121a: 내벽
130: 오링 140: 스페이서링
210: 몸체 220: 함몰부
230: 집게홈 320: 집게부
331: 볼트 333: 너트

Claims (18)

1. 두 개의 배관을 연결시키는 배관 연결 장치에 있어서,
   상기 두 개의 배관 사이의 결합영역에 배치된 환형의 센터링;
   상기 센터링의 반경방향 측의 양측면을 감싸도록 구비되는 센터링 가이드링;
   상기 두 개의 배관의 최단부 둘레에 결합되고, 상기 센터링 및 센터링 가이드링의 양측에 각각 배치되는 플랜지; 및
   상기 플랜지의 둘레에 배치되어 상기 플랜지를 압착고정하여 상기 두 개의 배관을 연결하여 실링시키는 클램핑 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 센터링은 상기 플랜지의 내벽 사이의 반경방향 측 영역에 배치되어 상기 플랜지의 내벽과 인접하는 양측면이 서로 대칭되도록 경사지게 형성된 링몸체부와, 상기 링몸체의 중심에서 상기 반경방향의 외측으로 연장되도록 형성된 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 링몸체부의 양측면과 그에 인접하는 플랜지의 내벽은 소정간격으로 이격되어 있고,
   상기 소정간격에 상기 센터링 가이드링이 배치되는 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 링몸체부의 양측면의 상부 영역과 그에 인접하는 센터링 가이드링의 내벽의 상부 영역은 소정간격으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 링몸체부의 양측면과 그에 인접하는 센터링 가이드링의 내측벽은 상기 반경방향 외측에서 내측으로 갈수록 서로 가까워지도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.
6. 제2항에 있어서,
   상기 링몸체부와 인접하는 플랜지의 내벽에는 함몰부가 형성되어 있고,
   상기 함몰부에 상기 링몸체부의 양측면과 상기 센터링 가이드링이 배치되는 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.
7. 제2항에 있어서,
   상기 링몸체부는 그 반경방향 측의 일면의 폭이 상기 일면에 대한 반대면인 반경방향 외측의 타면의 폭보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.
8. 제2항에 있어서,
   상기 오링과 접하는 상기 돌출부의 외면에는 상기 오링의 외주면의 형상에 대응되는 곡면이 형성되는 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 센터링은 알루미늄과 스테인레스와 황동과 같은 금속재질 또는 엔지니어링 플라스틱과 강화 플라스틱과 같은 비금속 재질 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 센터링 가이드링은 탄성 재질의 고무 또는 합성수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 센터링 가이드링은 테프론, 실리콘, 불소성분을 포함하는 고무 또는 합성수지 중 적어도 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 센터링 가이드링은 U자 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.
13. 제2항에 있어서,
    상기 센터링 가이드링은 상기 링몸체부의 반경방향에서의 양측면에 상기 링몸체부를 중심으로 서로 대칭되도록 배치되는 두 개의 단위 센터링 가이드링을 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 단위 센터링 가이드링은 상기 링몸체부의 반경방향에서의 양측면과 상기 양측면에 인접하는 적어도 하나의 일측면을 감싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.
15. 제1항에 있어서,
    상기 센터링과 상기 센터링 가이드링은 일체로 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.
16. 제1항에 있어서,
    상기 센터링에 대하여 반경방향 외측으로 배치되는 오링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.
17. 제16항에 있어서,
    상기 오링에 대하여 반경방향 외측으로 배치되어 상기 오링에 접하도록 구비되는 스페이서 링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 오링에 접하는 센터링의 단부에는 상기 오링의 외주면의 형상에 대응되는 곡면이 형성되는 것을 특징으로 하는 배관 연결 장치.

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