KR20140006204U - 배관 연결을 위한 배관 플랜지 - Google Patents

Abstract

본 고안은 반도체나 LCD공정 등에 사용되는 진공 또는 가스배관의 연결부위를 구성하는 배관 플랜지 및 이를 이용한 배관-플랜지 조립체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진공 또는 가스배관의 연결부위의 구성을 최소화하고 효율적으로 변경하여 누출(leak)를 최소화하기 위한 배관 플랜지 및 이를 이용한 배관-플랜지 조립체에 관한 것이다. 도넛 형상으로 구성되고, 일측 배관(70)과의 결합을 위한 제1용접부(30), 클램프(50)의 내면과 형상맞춤 되도록 채워지는 클램프부(10) 및 내면이 연장되도록 타측면의 법선방향으로 돌출 형성되는 제1실링부(20)를 포함하는 제1부재(3); 및 제1부재(3)와 대응되도록 도넛 형상으로 구성되고, 타측 배관(72)과의 결합을 위한 제2용접부(32), 외주면에 형성되어 클램프(50)가 채워지는 클램프부(10) 및 타측면의 법선방향으로 돌출 형성되는 제2실링부(22)를 포함하는 제2부재(5);를 포함하고, 제1부재(3)와 제2부재(5)가 조립되면 탄성 재질의 실링부재(62)가 삽입될 수 있는 실링공간(60)이 형성되고, 상호 밀착 결합되어 내부가 밀폐되도록 구성되는 배관 플랜지를 제공할 수 있다. 본 고안에 의하면, 사용시 리크(leak)를 최소화하는 효과가 있다.

Description

배관 연결을 위한 배관 플랜지 및 이를 이용한 배관-플랜지 조립체{Flange for connecting pipes and pipes-flange assembly thereof}

본 고안은 반도체나 LCD공정 등에 사용되는 진공 또는 가스배관의 연결부위를 구성하는 배관 플랜지 및 이를 이용한 배관-플랜지 조립체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진공 또는 가스배관의 연결부위의 구성을 최소화하고 효율적으로 변경하여 누출(leak)를 최소화하기 위한 배관 플랜지 및 이를 이용한 배관-플랜지 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 배관은 수도관 또는 가스관 등으로 유체나 가스 등의 유동통로로 이용되거나, 전선 또는 케이블의 보호용으로 사용되는 구성이다. 배관의 길이를 무한정 길게 제조할 수 없고, 유동통로의 제공도 항상 직선형이 될 수 없는 점에서 배관은 통상 복수개로 제작되어 각각이 결합되는 형태로 유동통로를 연결하게 된다. 이때, 배관과 배관의 연결, 결합을 위해 배관의 양단에 사용되는 접속장치가 배관 플랜지이다.

결국 배관의 연결부위인 배관 플랜지에 있어서 필수적인 기능은 리크(leak)의 방지기능, 안정성, 경제성 및 조립의 신속성이다. 따라서 원칙적으로는 모든 배관을 용접하여 연결하듯 영구적으로 결합해버리는 것이 가장 이상적인 방법이나, 배관 파손으로 인한 배관 교체시, 분해가 곤란하다는 문제가 있으며, 배관의 분해와 조립이 상당히 난해하다는 문제점이 있어서 오링과 같은 실링부재를 배관의 경계에 두고 클램프를 이용하여 밀착시키는 분해식 결합법이 주로 이용되고 있다.

하지만, 분해식 결합법은 연결구조는 간단하나, 시간이 지남에 따라 하중이나 실링부재의 스크래치 등에 의해 배관의 이음부가 어긋나게 되어 리크(leak)가 발생될 위험이 있게 된다. 또한 실링부재, 예를 들면 오링과 배관 플랜지가 만나는 오링 접착면의 면청결상태와 오링의 상태가 리크(leak) 발생 여부를 결정하게 된다. 특히 반도체나 LCD 제조 공정에서 사용되는 진공 또는 가스배관에서의 배관 플랜지는 리크(leak) 방지와 안정성이 필수적으로 요구된다.

반도체 공정은 반응기 안에 화학기체들을 주입하여 화학반응에 의해 생성된 화합물을 웨이퍼에 증기착상시키는 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition)을 많이 사용하며, 이 과정에서 사용되는 고순도의 약액 또는 특수가스, 즉 화학기상증착재료를 유동시키기 위하여 정밀하게 밀폐되는 배관이 필요하다. 이 공정뿐만 아니라 웨이퍼 표면이나 평판디스플레이 기판에 반도체 집적회로를 형성시키거나 필요한 부위를 얻기 위하여 화학약품 및 특수가스의 화학반응을 이용하여 얻고자하는 패턴을 패터닝하는 작업을 말하는 식각작업(예를 들면 HF, BHF), 상기 패터닝 작업에서 발생되는 금속오염물이나 입자들을 각각의 제조공정을 수행하기 전, 후에 고순도의 약품을 사용하여 제거시켜주는 세정작업(예를 들면 HCl, H₂SO₄, H₃PO₄, IPA 또는 NH₄OH)에도 이러한 정밀하게 밀폐되는 배관의 중요성은 이루 말할 수 없다.

도 1은 종래 배관 플랜지의 부분단면도이고, 도 2는 종래 배관 플랜지의 부분확대도이다. 도 1, 2에 도시된 바와 같이 종래의 진공 또는 가스배관의 배관 플랜지는 2개의 플랜지 부재와 오링을 지지하기 위한 센터링으로 구성되었다.

실링, 즉 밀폐성은 구성이 단순할수록 유리하다. 종래 배관 플랜지의 센터링을 이용하는 구성은 밀폐성에 있어서 배관 플랜지 내경의 결합면이 2개 이상이 발생하므로 리크(leak) 발생의 가능성이 상존하고, 결합면에 파우더가 많이 쌓이는 문제점이 있었다. 또한, 배관 플랜지 부재와 센타링의 보관시에 오링 접촉면에 스크래치가 발생하는 문제가 있었으며, 배관 플랜지 부재 자체의 두께가 두껍지 않아서 배관의 연결이 비교적 연약한 문제점이 있었다. 또한 센터링이 오링의 사방을 밀착하도록 구성되지 않기 때문에, 클램프를 체결하여 조이는 위치와 순서에 따라서 오링 밀림 현상이 발생하게 되는 문제점이 있었다. 오링이 조금씩 밀리게 되면 결국 오링의 일부가 원위치보다 돌출될 수밖에 없으며, 리크(leak) 가능성이 상존하게 된다.

종래 공개특허공보 특1999-0080403에 따른 발명은 배관의 밀폐를 위하여 볼티드 플랜지(bolted flange)를 구성하였으나, 오링이 없어 충분한 실링이 되지않는 문제점이 있었고, 상기 종래의 문제점을 해결하지 못하였다.

등록특허 10-1045662에 따른 발명은 2개 오링을 이용하여 충분한 실링 효과를 제공하려 했으나, 여전히 센터링의 존재로 인한 리크(leak)의 염려가 상존하였다. 상기 종래의 문제점을 충분히 해결하지 못하였다.

따라서, 단순한 구조를 가지면서도 충분한 실링 효과, 즉 밀폐성을 갖는 배관 플랜지가 요구된다.

공개특허공보 특1999-0080403 등록특허 10-1045662

따라서 본 고안은 상기 제시된 문제점을 개선하기 위하여 창안되었다.

본 고안의 제1목적은, 반도체 또는 LCD 제작공정 설비에 이용되는 진공 또는 가스배관의 연결부위에 사용되고, 구성을 단순하게 하여 리크(leak)를 최소화하기 위한 배관 플랜지를 제공하는데에 있다.

본 고안의 제2목적은, 반도체 또는 LCD 제작공정 설비에 이용되는 진공 또는 가스배관의 연결부위를 구성하고, 구성을 단순하게 하여 리크(leak)를 최소화 하기 위한 배관-플랜지 조립체를 제공하는데에 있다.

이하 본 고안의 목적을 달성하기 위한 구체적 수단에 대하여 설명한다.

본 고안의 제1목적은, 배관 단부에 구비되어 한 쌍의 배관 사이를 연결하고, 힌지축을 중심으로 회동하며 체결되는 C자 단면의 클램프(50)에 의해 가압되어 내부가 밀폐되는 배관 플랜지에 있어서, 도넛 형상으로 구성되고, 일측 배관(70)과의 결합을 위해 일측면에 형성되는 제1용접부(30), 외주면에 형성되어 클램프(50)의 내면과 형상맞춤 되도록 채워지는 클램프부(10) 및 내면이 연장되도록 타측면의 법선방향으로 원주를 따라 돌출 형성되는 제1실링부(20)를 포함하는 제1부재(3); 및 제1부재(3)와 대응되도록 도넛 형상으로 구성되고, 일측면에 형성되는 타측 배관(72)과의 결합을 위한 제2용접부(32), 외주면에 형성되어 클램프(50)가 채워지는 클램프부(10) 및 타측면의 법선방향으로 원주를 따라 돌출 형성되는 제2실링부(22)를 포함하는 제2부재(5); 를 포함하고, 제1부재(3)와 제2부재(5)가 조립되면 제1실링부(20)와 제2실링부(22) 사이에 탄성 재질의 실링부재(62)가 삽입될 수 있는 실링공간(60)이 형성되고, 제1부재(3)의 타측면과 제2부재(5)의 타측면이 탄성 재질의 실링부재(62)를 사이에 두고 상호 밀착 결합되어 내부가 밀폐되도록 구성되는 배관 플랜지를 제공하여 달성될 수 있다.

제1부재(3) 및 제2부재(5) 중 적어도 하나의 클램프부(10)는 경사방향을 외주방향으로 한 소정의 각도로 경사형성되어, 외주면에 가까울수록 폭이 좁아지는 경사면을 구비하고, 제1부재(3) 및 제2부재(5)의 경사면은 서로 대칭되도록 구성될 수 있다.

제1실링부(20)의 단부에 외주방향으로 돌출형성되어, 실링부재(62)의 이탈을 방지하는 하는 오링단(24);을 더 포함할 수 있다.

제1용접부(30) 또는 제2용접부(32)의 내경에 원주를 따라 구성되고, 배관에 대응되도록 오목하게 구비되는 용접홈;을 더 포함할 수 있다.

제1용접부(30) 또는 제2용접부(32)의 내경이 연장되도록 일측면의 법선방향으로 돌출형성되는 용접목;을 더 포함할 수 있다.

용접목의 단부에 구성되어 배관의 용접이 용이하도록 원주방향으로 돌출 또는 함몰 구성되는 용접단;을 더 포함할 수 있다.

제2부재(5)의 타측면의 내경에 원주를 따라 구성되고, 제1실링부(20)의 단부측에 대응되도록 오목하게 구비되는 결합홈(26);을 더 포함할 수 있다.

제1부재(3)와 제2부재(5)의 각 클램프부(10)에 구비되고, 상호 대응되도록 구성되는 복수개의 나사홀;을 더 포함할 수 있다.

양단이 제1부재(3) 또는 제2부재(5)의 각 타측면과 결합되는 중공의 본체;를 더 포함하고, 본체는 엘보우형, 티형, 십자형 원뿔형, 또는 원통형으로 구성될 수 있다.

본 고안의 제2목적은, 한 쌍의 배관을 연결하여 연장하도록 구성되는 배관-플랜지 조립체에 있어서, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 배관 플랜지(1); 배관 플랜지(1)의 일구성인 제1부재(3) 및 제2부재(5)가 상호 밀착되도록 배관 플랜지(1)의 일구성인 클램프부(10)에 결착되는 클램프(50); 제1부재(3)와 제2부재(5) 사이에 형성되는 실링공간(60)에 삽입되며, 내면은 제1실링부(20)와 밀착되고, 외면은 제2실링부(22)와 밀착되어 제1부재(3)와 제2부재(5) 사이를 밀폐시키는 탄성 재질의 실링부재(62); 배관의 용접을 위해 제1부재(3)의 일측면에 형성되는 제1용접부(30)에 용접결합되는 일측 배관(70); 및 배관의 용접을 위해 제2부재(5)의 일측면에 형성되는 제2용접부(32)에 용접결합되는 타측 배관(72); 을 포함하는 배관-플랜지 조립체를 제공하여 달성될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 고안에 의하면 이하와 같은 효과가 있다.

첫째, 본 고안의 일실시예에 따르면, 센터링을 따로 가공하지 않아도 진공배관 플랜지의 역할을 수행할 수 있기 때문에, 가공비가 감소하고, 가공시간이 감축되는 효과가 있다.

둘째, 본 고안의 일실시예에 따르면, 센터링 구성이 제거되기 때문에 종래보다 조립이 간편해지는 효과가 있다.

셋째, 본 고안의 일실시예에 따르면, 센터링 구성이 제거되어 플랜지 부재 자체의 두께가 두꺼워지게 되므로, 더욱 튼튼한 배관 플랜지를 제공할 수 있고, 이로써 리크(leak)를 최소화할 수 있으며, 총 클램프 사용량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

넷째, 본 고안의 일실시예에 따르면, 센터링 구성이 제거되어 플랜지 부재에 돌출된 실링부가 구비되는바, 배관 플랜지 부재를 보관시 실링부재, 예를 들어 오링의 접촉면에 발생하는 스크래치를 최소화하여 차후 사용시 리크(leak)발생 가능성을 최소화하는 효과가 있다.

다섯째, 본 고안의 일실시예에 따르면, 종래 센터링 구성에 의해 발생하는 배관 플랜지 내면의 결합면의 개수가 감소하고, 틈이 감소함으로써, 틈에 파우더가 쌓이던 종래의 문제를 최소화하는 효과가 있다.

여섯째, 본 고안의 일실시예에 따르면, 실링부재, 예를 들어 오링을 결착하는 실링부에 단을 형성하였기 때문에 오링의 결착이 용이하고 위치가 변동되기 어려운 효과가 있다.

일곱째, 본 고안의 일실시예에 따르면, 종래의 배관 플랜지를 설치할 때, 클램프를 조이는 위치, 순서와 힘의 세기에 따라서 실링부재, 예를 들어 오링에 밀림현상 또는 뜨는 현상이 발생하여 리크(leak)가 발생하던 문제를 최소화하는 효과가 있다.

여덟째, 본 고안의 일실시예에 따르면, 클램프가 배관 플랜지 부재를 가압하는 방향과 오링이 밀착되어야 하는 방향이 일치하기 때문에 효과적으로 배관을 밀폐할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 고안의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 고안의 상세한 설명과 함께 본 고안의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 고안은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 배관 플랜지의 부분단면도,
도 2는 종래 배관 플랜지의 부분확대도,
도 3는 본 고안의 일실시예에 따른 배관 플랜지가 결합된 모습의 단면도,
도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 제1부재의 단면도,
도 5은 본 고안의 일실시예에 따른 제2부재의 단면도,
도 6은 본 고안의 일실시예에 따른 용접부에 구성되는 용접홈을 도시한 단면도,
도 7은 본 고안의 일실시예에 따른 배관-플랜지 조립체의 단면사시도,
도 8은 본 고안의 일실시예에 따른 배관-플랜지 조립체의 분해사시도,
도 9는 본 고안의 제7변형예에 따른 볼티드 플랜지 형태를 도시한 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 고안의 바람직한 실시예에 대한 동작원리를 상세하게 설명함에 있어서 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

<배관 플랜지>

<배관 플랜지의 구성 및 연결관계>

도 3는 본 고안의 일실시예에 따른 배관 플랜지가 결합된 모습의 단면도, 도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 제1부재의 단면도, 도 5은 본 고안의 일실시예에 따른 제2부재의 단면도를 도시한 것이다. 도 3, 4, 5에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일실시예에 따른 배관 플랜지(1)는 제1부재(3), 제2부재(5), 클램프부(10), 제1실링부(20), 제2실링부(22), 오링단(24), 결합홈(26), 제1용접부(30) 또는 제2용접부(32)로 구성될 수 있다.

제1부재(3)는 금속재질 또는 수지재질로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 Al, 스테인리스, 금도금 또는 은도금을 한 금속재질로 이루어질 수 있다. 제1부재(3)는 내부에 중공부를 형성하는 원통형상이고 제2부재(5)와 대응되도록 구성되며, 제2부재(5)와 밀착 결합되어 배관의 리크(leak)를 방지하는 역할을 하게 된다. 제1부재(3)에는 제2부재(5)와의 결합면인 타측면에 제1실링부(20)와 오링단(24)이 형성될 수 있고, 일측 배관(70)과 결합되는 방향의 면인 일측면에는 제1용접부(30)가 형성될 수 있으며, 외주면에는 클램프부(10)가 형성될 수 있다.

제2부재(5)는 금속재질 또는 수지재질로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 Al, 스테인리스, 금도금 또는 은도금을 한 금속재질로 이루어질 수 있다. 제2부재(5)는 내부에 중공부를 형성하는 원통형상이고 제1부재(3)와 대응되도록 구성되며, 제1부재(3)와 밀착 결합되어 배관의 리크(leak)를 방지하는 역할을 하게 된다. 제2부재(5)에는 제1부재(3)와의 결합면인 타측면에 제2실링부(22)와 결합홈(26)이 형성될 수 있고, 타측 배관(72)과 결합되는 방향의 면인 일측면에는 제2용접부(32)가 형성될 수 있으며, 외주면에는 클램프부(10)가 형성될 수 있다.

클램프부(10)는 제1부재(3)와 제2부재(5)를 밀착 고정시켜서 배관-플랜지 조립체(2)를 밀폐시키기 위한 클램프(50)에 의해 가압되기 위한 구성이다. 이때 클램프는 체인 클램프(chain clamp)나 퀵 클램프(quick clamp), 즉 C형 클램프를 의미할 수 있고, 크로우 클램프(claw clamp)를 의미하지 않는다. 클램프부(10)는 제1부재(3) 또는 제2부재(5)의 외주면에 형성될 수 있다. 클램프부(10)는 클램프(50)가 조여짐에 따라 더욱 강력하게 제1부재(3)와 제2부재(5)가 가압되기 위하여 소정의 각도로 경사면을 구비할 수 있다. 통상적으로 15도 안팎이 바람직하다.

제1실링부(20)는 제1부재(3)의 제2부재(5)와의 결합면에 원주를 따라 제2부재(5)가 결합되는 방향으로 돌출형성되는 구성이다. 배관 플랜지(1)의 내면이 한 쌍의 배관을 부드럽게 연결하도록 결합면의 내면이 연장되어 형성될 수 있다. 실링부재(62), 예를 들면 오링이 제1실링부(20) 위에 안착되게 된다. 단부에 오링단(24)을 구비할 수 있다. 제2실링부(22)의 돌출길이보다 더 길게 형성될 수 있으며, 이때에는 제2부재(5)의 결합면에 형성되는 결합홈(26)에 밀착되게 된다. 제1실링부(20)는 제2실링부(22)와의 이격거리에 의해 실링부재(62)가 삽입되는 실링공간(60)을 형성하게 된다. 실링공간(60)의 단면 면적은 실링부재(62)의 단면 면적보다 좁게 구성되는 것이 본 고안에 따른 배관 플랜지(1)의 밀폐에 바람직하다.

제2실링부(22)는 제2부재(5)의 제1부재(3)와의 결합면에 원주를 따라 제1부재(3)가 결합되는 방향으로 돌출형성되는 구성이다. 결합면의 외면이 연장되도록 형성될 수 있다. 실링부재(62), 예를 들면 오링이 제2실링부(22) 아래에 위치하게 되고, 실링부재(62)의 위에서 실링부재(62)를 가압하거나 실링부재(62)의 이탈을 방지하게 된다. 제1실링부(20)의 돌출길이보다 더 짧게 형성될 수 있으며, 이때에는 제1부재(3)와 제2부재(5)가 밀착되기 위하여 제2부재(5)의 결합면에 결합홈(26)이 형성될 수 있다. 제1실링부(20)는 제2실링부(22)와의 이격거리에 의해 실링부재(62)가 삽입되는 실링공간(60)을 형성하게 된다. 실링공간(60)의 단면 면적은 실링부재(62)의 단면 면적보다 좁게 구성되는 것이 본 고안에 따른 배관 플랜지(1)의 밀폐에 바람직하다.

제1실링부(20)와 제2실링부(22)의 구성에 의하여 종래 센터링 구성에 의한 단점인 오링 밀림현상, 배관 플랜지 보관시 오링 접촉면에 스크래치가 발생하던 문제, 센터링 가공비 문제, 센터링 구성에 의해 조립이 단순하지 않은 문제 및 배관 플랜지 내경에 형성되는 결합면이 2개 이상인 문제 등을 해결할 수 있게 된다. 따라서 본 고안의 일실시예에 따른 이러한 효과를 만족하기 위한 구성을 포함하고, 제1실링부(20)와 제2실링부(22)는 소정의 각도를 형성하며 돌출될 수 있으며, 도면에 한정되지 않는다.

오링단(24)은 제1실링부(20)의 단부에 외주방향으로 돌출형성될 수 있다. 실링부재(62), 예를 들면 오링이 제1실링부(20)에 안착되어 쉽게 이탈하지 않도록 적당한 크기로 구성된다. 오링단(24)이 제1실링부(20)의 단부에 돌출형성되는 경우에는 제2부재(5)에 구비되는 결합홈(26)의 크기도 그에 부합하도록 형성되어야 한다. 오링단(24)은 제1실링부(20)에 수직으로 돌출형성될 수도 있고, 소정의 각도를 가진 경사면으로 구성될 수도 있다.

결합홈(26)은 제2부재(5)의 내면에 원주를 따라 형성되는 원형의 홈이다. 제1실링부(20)가 들어맞도록 형성이 되며, 오링단(24)이 구비되는 경우에는 그에 걸맞는 크기로 형성이 되어야 한다. 결합홈(26)과 제1실링부(20)의 사이에는 틈, 간격이 최소화되어야 배관 플랜지(1)의 사용시 제1부재(3)와 제2부재(5)의 결합면 사이에 파우더가 끼지않게 된다. 따라서 제1실링부(20)의 결합면 법선 방향 돌출길이에 제2실링부(22)의 결합면 법선 방향 돌출길이의 차이길이로 결합홈(26)의 깊이가 결정되는 것이 바람직하다.

제1용접부(30)는 제1부재(3)의 배관이 용접되는 방향의 면에 구성되어 일측 배관(70)이 용접되는 부분을 의미한다. 도 6은 본 고안의 일실시예에 따른 용접부에 구성되는 용접홈을 도시한 단면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 결합되는 방향의 면의 내면에 원주를 따라 홈이 구비되어 용접홈을 형성할 수도 있고, 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 결합되는 방향의 면의 내면이 연장되도록 원주를 따라 돌출형성되는 용접목을 형성할 수도 있다. 용접목을 형성하는 경우, 용접을 용이하게 하기 위한 용접단을 구성할 수 있다. 일측 배관(70)은 일반 원통형 배관, 벨로우즈(bellows) 배관 또는 튜브형 배관 등으로 구성될 수 있는데, 일반 원통형 배관은 용접홈이 더 바람직하며, 벨로우즈(bellows) 배관은 용접목이 더 바람직하다.

제2용접부(32)는 제2부재(5)의 배관이 용접되는 방향의 면에 구성되어 타측 배관(72)이 용접되는 부분을 의미한다. 도 6은 본 고안의 일실시예에 따른 용접부에 구성되는 용접홈을 도시한 단면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 결합되는 방향의 면의 내면에 원주를 따라 홈이 구비되어 용접홈을 형성할 수도 있고, 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 결합되는 방향의 면의 내면이 연장되도록 원주를 따라 돌출형성되는 용접목을 형성할 수도 있다. 용접목을 형성하는 경우, 용접을 용이하게 하기 위한 용접단을 구성할 수 있다. 타측 배관(72)은 일반 원통형 배관, 벨로우즈(bellows) 배관 또는 튜브형 배관 등으로 구성될 수 있는데, 일반 원통형 배관은 용접홈이 더 바람직하며, 벨로우즈(bellows) 배관은 용접목이 더 바람직하다.

일실시예에 따른 치수를 기재하면, ISO 규격에 따른 NF50 플랜지의 경우, 직경이 50.8mm인 배관에 이용되며, 외경 75mm, 내경 47mm, 총 두께 20mm로 구성될 수 있다.

제1부재(3)에 있어서, 제1실링부(20)는 타측면으로 원주를 따라 6mm 높이, 5mm 너비로 돌출되도록 구성될 수 있으며, 오링단(24)은 원주방향으로 제1실링부(20)의 단부에 0.5mm 높이, 2mm 너비로 돌출되도록 구성될 수 있다.

제2부재(5)에 있어서, 제2실링부(22)는 타측면으로 원주를 따라 4mm 높이, 4mm 너비로 돌출되도록 구성될 수 있으며, 결합홈(26)은 내경에서 5.1mm 깊이, 제2부재(5)의 타측면에서 2mm 깊이로 오목하게 함몰되도록 구성될 수 있다. 이러한 치수들에서 보이는 바와 같이, 제1실링부(20)가 결합홈(26)에 맞춤 삽입되어 틈이 최소화되도록 구성될 수 있으며, 제1부재(3)와 제2부재(5)의 내경이 부드럽게 이어지도록 구성되게 된다.

<배관 플랜지의 작동관계>

제1용접부(30)에 일측 배관(70)을 용접결합하거나 제2용접부(32)에 타측 배관(72)을 용접결합한다. 실링부재(62), 예를 들면 오링을 제1부재(3)의 제1실링부(20)에 안착시킨다. 제1부재(3)에 제2부재(5)를 조립한다. 클램프(50)를 클램프부(10) 위에 체결한다. 클램프(50)의 볼트를 조여 제1부재(3)와 제2부재(5)를 가압하게 되면 배관 플랜지(1)의 내부는 밀폐되게 된다.

<배관-플랜지 조립체>

도 7은 본 고안의 일실시예에 따른 배관-플랜지 조립체의 단면사시도이고, 도 8은 본 고안의 일실시예에 따른 배관-플랜지 조립체의 분해사시도이다. 도 7, 8에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일실시예에 따른 배관-플랜지 조립체(2)는 배관 플랜지(1), 클램프(50), 실링부재(62), 일측 배관(70) 또는 타측 배관(72)으로 구성될 수 있다.

배관 플랜지(1)는 위에서 언급한 제1부재(3), 제2부재(5)로 구성될 수 있고, 제1부재(3)와 제2부재(5)는 클램프부(10), 제1실링부(20), 제2실링부(22), 오링단(24), 결합홈(26), 제1용접부(30) 또는 제2용접부(32)로 구성되는 배관 플랜지(1)를 이용할 수 있다.

클램프(50)는 체인 클램프(chain clamp)나 퀵 클램프(quick clamp), 즉 C형 클램프가 크로우 클램프(claw clamp) 보다 본 고안에 바람직한 구성일 수 있다.

실링부재(62)는 탄성을 지닌 소재로 구성될 수 있으며, 예를 들어 오링으로 구성할 수 있다. 실링공간(60)의 단면넓이보다 적절하게 넓은 단면넓이를 가진 오링으로 구성함이 배관 플랜지(1)의 밀폐에 바람직하다. 실링공간(60)에 스크래치가 발생하는 경우, 배관 플랜지(1)의 사용중에 오링에 스크래치를 발생시킬 수 있어서 리크(leak)의 위험이 발생하게 된다. 하지만, 본 고안의 일실시예에 따르면 배관 플랜지(1)를 보관할 때 실링공간(60)의 격벽, 즉 제1실링부(20)와 제2실링부(22)에 스크래치가 발생되기 어렵기 때문에 위와 같은 문제점이 발생하지 않는 효과가 있게 된다.

일측 배관(70)은 제1부재(3)의 배관이 용접되는 방향의 면에 구비되는 제1용접부(30)에 용접결합될 수 있다. 일측 배관(70)의 종류는 일반 원통형 배관, 벨로우즈(bellows) 배관 또는 튜브형 배관 등으로 구성될 수 있는데, 일반 원통형 배관은 제1용접부(30)가 용접홈으로 구성됨이 더 바람직하며, 벨로우즈(bellows) 배관은 제1용접부(30)가 용접목으로 구성됨이 더 바람직하다. 벨로우즈(bellows) 배관으로 구성되는 경우, 배관의 방향을 사용자가 용이하게 변경할 수 있는 기능이 있다.

타측 배관(72)은 제2부재(5)의 배관이 용접되는 방향의 면에 구비되는 제2용접부(32)에 용접결합될 수 있다. 타측 배관(72)의 종류는 일반 원통형 배관, 벨로우즈(bellows) 배관 또는 튜브형 배관 등으로 구성될 수 있는데, 일반 원통형 배관은 제2용접부(32)가 용접홈으로 구성됨이 더 바람직하며, 벨로우즈(bellows) 배관은 제2용접부(32)가 용접목으로 구성됨이 더 바람직하다. 벨로우즈(bellows) 배관으로 구성되는 경우, 배관의 방향을 사용자가 용이하게 변경할 수 있는 기능이 있다.

<변형예>

제1변형예로, 제1부재(3) 또는 제2부재(5)를 배관의 단부를 구성할 수 있는 블랭크 플랜지 역할의 배관 플랜지(1)를 제공할 수 있다. 이는 내부에 중공이 아닌 평면이 구성되어 배관을 밀폐하고 연결을 종료하는 역할을 할 수 있다.

제2변형예로, 제1부재(3)와 제2부재(5) 사이를 90도로 굽어진 원통형의 엘보(elbow) 본체를 구비하는 배관 플랜지(1)를 제공할 할 수 있다. 이는 배관의 연결부위에 연결되어 배관의 연결방향을 90도 전환하는 역할을 할 수 있다.

제3변형예로, 티(tee) 형의 원통 배관 본체를 구비하고, 본체에 형성되는 3개의 단부에 각각 제1부재(3) 또는 제2부재(5)를 구성하는 배관 플랜지(1)를 제공할 수 있다. 이는 두 개의 배관을 하나의 배관으로 연결하는 경우, 혹은 그 반대의 경우에 이용될 수 있다.

제4변형예로, 4way 형의 원통 배관 본체를 구비하고, 본체에 형성되는 4개의 단부에 각각 제1부재(3) 또는 제2부재(5)를 구성하는 배관 플랜지(1)를 제공할 수 있다. 이는 세 개의 배관을 하나의 배관으로 연결하는 경우, 그 반대의 경우, 혹은 두 개의 배관을 두 개의 배관으로 연결하는 경우에 이용될 수 있다.

제5변형예로, 원뿔(conical) 형의 배관 본체를 구비하고, 본체에 형성되는 2개의 단부에 각각 제1부재(3) 또는 제2부재(5)를 구성하는 배관 플랜지(1)를 제공할 수 있다. 이는 배관의 직경이 달라지는 연결부위에 이용될 수 있다.

제6변형예로, 어덥터(adapter) 형의 배관 본체를 구비하고, 본체에 형성되는 2개의 단부에 각각 제1부재(3) 또는 제2부재(5)를 구성하는 배관 플랜지(1)를 제공할 수 있다. 이는 배관의 규격이 달라지는 연결부위에 이용될 수 있다.

제7변형예로, 도 9는 본 고안의 제7변형예에 따른 볼티드 플랜지 형태를 도시한 단면도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 클램프부(10)에 클램프(50)를 체결하여 배관 플랜지(1)를 밀폐하는 방법 대신에, 클램프부(10)에 나사홀을 구성하여 볼트와 너트로 체결하는 볼티드 플랜지(bolted flange) 형태의 배관 플랜지(1)를 제공할 수 있다.

제8변형예로, 클램프부(10)에 클램프(50)를 체결하여 배관 플랜지(1)를 밀폐하는 방법 대신에, 클램프부(10)에 나사홀을 구성하고, 나사홀에 나사선을 구성하여 볼트만으로 체결하는 볼티드 탭드 플랜지(bolted tapped flange) 형태의 배관 플랜지(1)를 제공할 수 있다.

이상에서 언급한 배관 플랜지(1), 클램프(50) 및 배관의 규격, 크기, 형상 및 배열은 도면에 한정되지 않으며, 진공 또는 가스배관의 용도별 변화에 따라 결정됨이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 본 고안이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 고안의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 실용신안등록청구범위에 의하여 나타내어지며, 실용신안등록청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

1: 배관 플랜지
2: 배관-플랜지 조립체
3: 제1부재
5: 제2부재
10: 클램프부
20: 제1실링부
22: 제2실링부
24: 오링단
26: 결합홈
30: 제1용접부
32: 제2용접부
50: 클램프
60: 실링공간
62: 실링부재
70: 일측 배관
72: 타측 배관

Claims (3)

1. 배관 단부에 구비되어 일측 배관(70)과 타측 배관(72)의 사이를 연결하고, 힌지축을 중심으로 회동하며 체결되는 C자 단면의 클램프(50)에 의해 일체로 가압되어 내부가 밀폐되는 배관 플랜지에 있어서,
   상기 배관과 동일한 내경을 가지는 도넛 형상으로 구성되고, 상기 일측 배관(70)과의 결합을 위해 일측면에 형성되는 제1용접부(30), 외주면에 형성되어 상기 클램프(50)의 내면과 형상맞춤 되도록 채워지는 클램프부(10) 및 내면이 연장되도록 타측면의 법선방향으로 원주를 따라 돌출 형성되는 제1실링부(20)를 포함하는 제1부재(3); 및
   상기 제1부재(3)와 대응되는 도넛 형상으로 구성되고, 일측면에 형성되는 상기 타측 배관(72)과의 결합을 위한 제2용접부(32), 외주면에 형성되어 상기 클램프(50)가 채워지는 클램프부(10) 및 타측면의 법선방향으로 원주를 따라 돌출 형성되는 제2실링부(22)를 포함하는 제2부재(5);
   를 포함하고,
   상기 제1부재(3)와 상기 제2부재(5)가 조립되면 상기 제1실링부(20)와 상기 제2실링부(22) 사이에 탄성 재질의 실링부재(62)가 삽입될 수 있는 실링공간(60)이 형성되고, 상기 제1부재(3)의 타측면과 상기 제2부재(5)의 타측면이 탄성 재질의 실링부재(62)를 사이에 두고 상호 밀착 결합되어 내부가 밀폐되도록 구성되며,
   상기 제1실링부(20)의 단부에 외주방향으로 돌출형성되어, 상기 실링부재(62)의 이탈을 방지하는 오링단(24);
   상기 제2부재(5)의 타측면의 내경에 원주를 따라 구성되고, 상기 제1실링부(20)의 단부측과 상기 오링단(24)에 대응되도록 오목하게 구비되는 결합홈(26);
   상기 제1용접부(30) 또는 상기 제2용접부(32)의 내경이 연장되도록 일측면의 법선방향으로 돌출형성되는 용접목; 및
   상기 용접목의 단부에 구성되어 배관의 용접이 용이하도록 원주방향으로 돌출 또는 함몰 구성되는 용접단;
   을 더 포함하고,
   상기 클램프부(10)는 외주면에 가까울수록 폭이 좁아지는 경사면을 포함하고, 상기 제1부재(3) 및 상기 제2부재(5)의 상기 경사면은 서로 대칭되도록 구성되는 배관 플랜지.
   
2. 제1항에 있어서,
   양단이 상기 제1부재(3) 또는 상기 제2부재(5)의 각 타측면과 결합되는 중공의 본체;
   를 더 포함하고,
   상기 본체는 엘보우형, 티형, 십자형 원뿔형, 또는 원통형으로 구성되는 배관 플랜지.
   
3. 한 쌍의 배관을 연결하여 연장하도록 구성되는 배관-플랜지 조립체에 있어서,
   제1항에 따른 배관 플랜지(1);
   상기 배관 플랜지(1)의 일구성인 제1부재(3) 및 제2부재(5)가 상호 밀착되도록 상기 배관 플랜지(1)의 일구성인 클램프부(10)에 결착되는 클램프(50);
   상기 제1부재(3)와 상기 제2부재(5) 사이에 형성되는 실링공간(60)에 삽입되며, 내면은 제1실링부(20)와 밀착되고, 외면은 제2실링부(22)와 밀착되어 상기 제1부재(3)와 상기 제2부재(5) 사이를 밀폐시키는 탄성 재질의 실링부재(62);
   배관의 용접을 위해 상기 제1부재(3)의 일측면에 형성되는 제1용접부(30)에 용접결합되는 일측 배관(70); 및
   배관의 용접을 위해 상기 제2부재(5)의 일측면에 형성되는 제2용접부(32)에 용접결합되는 타측 배관(72);
   을 포함하는 배관-플랜지 조립체.

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