KR20160140950A

KR20160140950A - 유로 연결을 위한 이지-실 개스킷

Info

Publication number: KR20160140950A
Application number: KR1020167031254A
Authority: KR
Inventors: 킴 엔곡 부
Original assignee: 킴 엔곡 부; 비스타델텍, 엘엘씨
Priority date: 2014-04-15
Filing date: 2014-04-15
Publication date: 2016-12-07
Also published as: IL248236A0; CN111520474A; EP3132161B1; WO2015160336A1; JP2017514075A; IL248236B; SG11201608610RA; KR101895828B1; CN106461081A; EP3132161A4; JP6346304B2; EP3132161A1

Abstract

고순도의 유체 전달 시스템에 적합한 가단성의 개스킷은 서로 대면하는 측부들 상에 평평한 축 말단 표면 밀봉 영역들을 가지고, 제1 측부 상에 돌출 내부 립과 제2 측부 상에 외측 돌출 립을 더 포함한다. 돌출 립들은 함께 연결된 하나 또는 그 이상의 유체 전달 소자들의 면에 특징부들을 결합하여 캐스킷을 유체 전달 도관 내에 위치맞춤 하고, 동시에 보통의 조작과 유체 전달 시스템 조립 중에 밀봉 영역들의 보호를 제공한다.

Description

유로 연결을 위한 이지-실 개스킷{EZ-SEAL GASKET FOR JOINING FLUID PATHWAYS}

본 발명은 유로(fluid pathway)의 부분들 간의 조인트(joint)를 밀봉(sealing)하기 위한 가단성(malleable)의 금속 개스킷에 관한 것이다.

인터페이스 구조(interface structures)와 이와 관련된 개스킷(gasket)의 다양한 조합은 유체 전달 시스템(fluid delivery systems)의 설계 분야에서 잘 알려진 것이다. 이러한 구조들은 플랜지부(flanges), 눌림쇠부(glands), 부품 조인트, 그리고 서로 연결된 유로들의 배열을 형성하는 다양한 시스템 소자들의 기계적인 조립을 가능하게 하는 다른 소자들을 포함한다.

대표적인 유체 전달 시스템은 정밀 화학 약품, 석유 제품, 또는 반도체를 생산하는 공업 장비에서 찾을 수 있는데, 예를 들어, 진공, 압력 또는 순도 요구조건 및/또는 그것들의 조합에 영향을 받는다. 반도체 제조 장비에서 처리 물질을 조작하기 위한 소자들 가운데 유로들은 통상 전달되는 반응물의 높은 순도를 유지하기 위한 주의가 요구되며, 또한 통상적으로는, 예를 들어 석유 화학 플랜트에서 사용되는 유로보다 훨씬 더 작은 단면을 가진다. 많은 경우에서, 통상의 기술자들은 금속 개스킷이, 특히 개스킷을 통한 공정 유체 또는 오염물의 확산과 원하지 않는 누설에 따른 저항에 관련되어 폴리머(polymer) 소재 대비보다 우수한 성능을 제공함을 발견하였다.

유로 조인트(fluid pathway joint)의 공지된 한 유형은 서로 대면하는 장치 소자들의 환형 도관 개구부들(circular conduit openings)을 둘러싸는 실질적으로 동일한 형태의 고리 모양 돌기부들(projections) 사이에 압착된 링 형태의(ring-shaped) 평평한 금속 개스킷을 사용한다. 고리 모양 돌기부들은 서로를 향해 축 방향으로 이끌리고, 헬륨과 같은 담아 두기 어려운 유체들에 대해서 가단성의 금속 개스킷의 항구적인 플라스틱 변형을 일으켜서 누설에 저항할 실(seal)을 만들어 준다. 이러한 조인트들의 대표적인 예시들은, 예를 들어, 칼슨(Carlson)과 윌러(Wheeler)가 발명자인 미국 등록 특허 제3,208,758에 개시된 조인트 (바리안 컨플랏 플란지(Varian® Conflat® flange)로 잘 알려져 있음), 칼라한(Callahan)과 웬너스트롬(Wennerstrom)이 발명자인 미국 등록 특허 제3,521,910 에 개시된 조인트(스와겔록 브이시알 핏팅(Swagelok® VCR® fitting)으로 잘 알려져 있음), 하라(Harra)와 니스트롬(Nystrom)이 발명자인 미국 등록 특허 제4,303,251에 개시된 조인트에서 발견된다.

유로 조인트의 공지된 다른 유형은 대면하는 장치 소자들의 환형 도관 개구부를 둘러싸는 실질적으로 동일한 형태의 고리 모양 돌기부들(projections) 사이에 압축된 복잡한 링 형태의 금속 개스킷을 사용한다. 이러한 조인트의 대표적인 예시들은 산업상 널리 알려진 W-실 조인트 타입(W-seal joint type)으로, 라이(Leigh)가 발명자인 미국 등록 특허 제4,854,597, 맥가비(McGarvey)가 발명자인 미국 등록 특허 제5,505,464, 그리고 오미(Ohmi)가 발명자인 미국 등록 특허 제6,135,155에 개시된다. '155 특허는 부가적으로 조인트의 조립 중 개스킷을 고정하고 중심을 맞추기(centering) 위한 별도의 리테이너(retainer)를 제공한다. 이러한 별도의 리테이너 구조들은 또한 바버(Barber)와 알드리지(Aldridge)가 발명자인 미국 등록 특허 제5,673,946 및 미국 특허 제5,758,910와 오미(Ohmi)가 발명자인 미국 등록 특허 제7,140,647에서도 보여진다.

C-실 조인트 타입(C-seal joint type)으로 산업상 잘 알려진 유로 조인트의 공지된 또 다른 유형은 대면하는 장치 소자들의 환형 도관 개구부를 둘러싸는 실질적으로 동일한 형태의 고리 모양 돌기부들(projections) 사이에 압축된 복잡한 링 형태의 금속 개스킷을 사용하며, 하나 이상의 소자의 면(face)은 개스킷을 수용하기 위한 환형의 카운터보어 오목부(circular counterbore depression)를 가진다. 이러한 조합들의 대표적인 예시들은, 예를 들어, 니콜슨(Nicholson)이 발명자인 미국 등록 특허 제5,354,072, 마(Ma) 등이 발명자인 미국 등록 특허 제6,042,121, 도일(Doyle)이 발명자인 미국 등록 특허 제6,357,760 및 제6,688,608, 스펜스(Spence)와 펠버(Felber)가 발명자인 미국 등록 특허 제6,409,180에 개시된다. 스펜스(Spence)와 펠버(Felber)가 발명자인 '180 특허는 부가적으로 조인트의 조립 중 개스킷을 고정하고 중심을 맞추기 위한 별도의 리테이너를 제공한다. 이러한 별도의 리테이너 구조는 또한 스웬센(Swensen) 등이 발명자인 미국 등록 특허 제5,730,448, 코지마(Kojima)와 아오야마(Aoyama)가 발명자인 미국 등록 특허 제5,984,318, 도일(Doyle)이 발명자인 미국 등록 특허 제6,845,984, 그리고 휘틀로우(Whitlow)가 발명자인 미국 등록 특허 제6,945,539에서도 볼 수 있다.

Z-실 조인트 타입(Z-seal joint type)으로 산업상 잘 알려진 유로 조인트의 또 다른 유형은 환형 도관 개구부를 둘러싸고 있는 동반 되는 특징부들이 개스킷으로 전단가공(shear)되는 코너들을 형성하고, 서로 대면하는 장치 소자들 사이에 압축된 링 형태의 평평한 금속 개스킷을 사용한다. 이러한 유형의 코너-전단 조인트(corner-shear joint)는 본 발명의 발명자인 김 엔곡 부(Kim Ngoc Vu)가 발명자인 미국 등록 특허 제5,803,507 및 제6,394,138에 기술되어 있고, 이들 특허들은 또한 리테이너 구조를 사용한다. 상술한 모든 특허들은 그 전체로, 명시적으로 참조로서 본 명세서에 통합된다.

상술한 디자인 예시들의 대부분은, 조인트 조립 전에 개스킷의 면에 나쁜 스크래치가 발생하면 이러한 손상은 조인트의 누설 방지를 불가능하게 만드는 상당한 위험성을 가지고 있다. 별도의 리테이너에 의한 개스킷 센터링(centering)은 개스킷을 통한 유로 도관 포트들과 중앙부 통로(central passageway) 간의 바람직하게 일관된 위치맞춤(alignment)을 제공하나, 원치 않는 부가적인 비용을 초래한다. 반도체 제조 공정에서 사용되는 몇몇 유체 전달 시스템들 내에, 다수의 유형의 유로 조인트들을 동시에 사용할 수 있는데, 이런 경우에는 다양한 종류의 여분의 개스킷들의 바람직하지 않게 큰 재고품을 비축하고 활용할 수 있도록 관리하는 장비 유지 인력을 요구한다.

상술한 사항을 고려하여, 본 발명은 상기 주목한 문제들을, 밀봉 영역들(sealing regions)의 보호를 결합하고 또한 셀프-센터링(self-centering) 하는, 쉽게 제작된 일체 성형의(single-piece) 가단성(malleable) 금속 개스킷을 제공하여 다룬다. 본 발명의 개스킷은 링(ring)의 중심축에 대한 특정한 특징을 가지는 단면 프로파일(cross-sectional profile)을 회전시켜 생성된 토러스(torus)라고 기술되는 링 형태의 부품이다. 개스킷의 형태는 고체 스톡(solid stock)으로부터 편리하게 기계 작업하거나 또는 선반 또는 스크류 기계를 사용하여 배관(tubing)할 수 있으나, 적절한 어닐링(annealing)과 결합한 스탬핑(stamping) 또는 압인 가공(coining)과 같은 다른 제조 공정들이 또한 고려될 수 있다. 밀봉 영역 보호와 셀프-센터링의 장점은 PFA와 같은 폴리머 소재를 몰딩 하거나 또는 기계 가공하여 만들어진 개스킷과 함께 얻어질 수 있음은 당업자들에게 명백하나, 공정 유체 또는 오염 물질의 확산에 대한 저항이 감소할 것이다.

개스킷 토러스는 통상적으로 유로 도관들의 대략적인 내경에 대응하는 내경, 그리고 동반 하는 장치 소자들의 제한에 의해 규정된 외경을 가진다. 개스킷 토러스는 개스킷 중앙 유로 구멍(hole)의 축에 수직되는 제1 축 말단 표면 밀봉 영역(axial end surface sealing region)을 가지고, 그것은 일반적으로 평평하다. 개스킷 토러스는 또한 제1 축 말단 표면 밀봉 영역의 반대 편에 개스킷 중앙 유로 구멍의 축에 수직 하는 제2 축 말단 표면 밀봉 영역을 가지고, 그것은 일반적으로 평평하다. 제1 축 말단 표면 밀봉 영역은 제1 말단 표면 밀봉 영역을 보호하도록 축방향으로 충분히 연장된 내측 돌출 립(inner raised lip)을 둘러싸고 있고, 제1 밀봉 영역 보다 더 작은 직경을 가진다. 제2 축 말단 표면 밀봉 영역은 제2 말단 표면 밀봉 영역을 보호하도록 축방향으로 충분히 연장된 외측 돌출 립(outer raised lip)에 의해 둘러싸여 있고, 제2 밀봉 영역보다 더 큰 직경을 가진다. 내측 돌출 립 과 외측 돌출 립은 대응하는 인접한 밀봉 영역을 넘어서 서로 축의 방향으로 편리한 거리(예를 들어 0.010인치와 같은) 만큼 연장될 수 있다. 내측 돌출 립과 외측 돌출 립은 대부분의 볼록한 윤곽이라면(convex profile) 어떤 형태든 가질 수 있으나, 측부들(sides)을 테이퍼링(tapering)한 완곡부의 최외곽 부분은 쉽게 기계 가공되고, 또한 통상적으로 반도체 장비에서 사용되는 클린 룸 조건에서 유체 전달 조립 동안 개스킷을 스내깅(snagging) 하거나 긁어내는(scraping) 경우를 최소화한다. 개스킷의 형태는 원형봉재(round bar stock)와 같은 고체 스톡(solid stock)으로부터 편리하게 기계 가공될 수 있고, 또는 선반 또는 스크류 기계를 사용하여 배관(tubing)할 수 있으나, 적절한 어닐링(annealing)과 결합한 스탬핑(stamping) 또는 압인 가공(coining)과 같은 다른 제조 공정들이 또한 고려될 수 있다. 밀봉 영역 보호와 셀프-센터링의 장점은 PFA와 같은 폴리머 소재를 몰딩하거나 또는 기계 가공하여 만들어진 개스킷과 함께 얻어질 수 있음은 당업자들에게 명백하나, 공정 유체 또는 오염 물질의 확산에 대한 저항이 감소할 것이다. 원형봉재가 사용될 때, 그것은 스테인리스 스틸(stainless steel), 또는 하스텔로이(Hastelloy) C276 또는 C22와 같은 다른 적절한 소재일 수 있다.

코너-전단(corner-sheer) 조인트 타입들과 함께 사용되도록 된 개스킷들은 통상적으로 평평한 제2 축 말단 표면 밀봉 영역의 외경과 실질적으로 동일한 평평한 제1 축 말단 표면 밀봉 영역의 내경을 가진다. 개스킷의 다른 실시예는 평평한 제2 축 말단 표면 밀봉 영역의 외경과 실질적으로 동일한 평평한 제1 축 말단 표면 밀봉 영역의 내경을 가질 수 있다. 개스킷의 다른 실시예는 브이시알(VCR®) 조인트 유형들과 함께 사용하기 편리하게 하기 위해 평평한 제2 축 말단 표면 밀봉 영역의 외경 보다 더 작은 평평한 제1 축 말단 표면 밀봉 영역의 내경을 가질 수 있다. 본 발명의 개스킷의 유용한 변형은 개스킷의 소재를 관통하는 구멍이 없고, 당 기술 분야에서 잘 알려진 바와 같이 유체 도관을 통한 흐름을 방지하는 블랭크-오프 클로저(blank-off closure)로 기능할 수 있다. 본 발명의 개스킷의 또 다른 변형은 큰 중앙의 구멍 대신에 개스킷의 소재를 관통하는 하나 또는 그 이상의 구멍을 가지고, 당 기술 분야에서 잘 알려진 바와 같이 유체 도관을 통한 흐름을 감소시키거나 제한하도록 기능 할 수 있다. (코너-전단 조인트 타입을 사용하는 이러한 기능의 예시적인 적용으로 미국 특허 제7,874,208를 참조하라)

보다 특별하게는, 개시된 본 발명의 실시예에서 고순도 유체 전달 시스템에 적합한 가단성의 개스킷이 제공된다. 이 개스킷은 제1 측부, 반대쪽의 제2 측부, 그리고 외주부를 포함하고, 추가적으로 제1 측부 상에 내측 돌출 립과 제2 측부 상에 외측 돌출 립을 포함하고, 내측 돌출 립과 외측 돌출 립은 둘레가 서로 이격되어 있다. 설명된 실시예들에서, 개스킷은 둥근 형태이다. 그것은 금속이거나, 또는 그 대신에 폴리머로부터 만들어질 수도 있다. 개스킷의 금속 버전은 스테인리스 스틸(stainless steel), 또는 하스텔로이(Hastelloy)와 같은 원형봉재(round bar stock )로부터 기계 가공될 수 있다.

개스킷의 제1 측부는 내측 돌출 립의 외측 방향으로 배치된 평평한 제1 밀봉 영역을 포함하고, 개스킷의 제2 측부는 외측 돌출 립의 내측 방향으로 배치된 평평한 제2 밀봉 영역을 포함한다. 설명된 바와 같이, 개스킷의 제1 측부는 개스킷의 제2 측부의 거울상(mirror image)이다. 개스킷의 제1 측부는 추가적으로 내측 돌출 립의 일부를 형성하는 원형 섹터(circular sector), 원형 섹터로부터 외측 방향으로 연장된 테이퍼링부(tapering portion), 테이퍼링부으로부터 외측 방향으로 연장되고 평평한 제1 밀봉 영역과 연결하는 완곡부를 포함한다. 개스킷의 제2 측부는 추가적으로 외측 돌출 립의 일부를 형성하는 원형 섹터(circular sector), 원형 섹터로부터 내측 방향으로 연장된 테이퍼링부(tapering portion), 테이퍼링부으로부터 내측 방향으로 연장되고 평평한 제2 밀봉 영역과 연결하는 완곡부를 포함한다. 이것은 중앙축 보어(bore)를 형성하는 내주부를 가지는 토러스를 포함하고, 평평한 제1 밀봉 영역과 평평한 제2 밀봉 영역 각각은 중앙축 보어의 축과 실질적으로 수직이다.

개스킷은, 조인트 카운터보어부(joint counterbore portion)과 조인트 그루브부(joint groove portion), 조인트 카운터보어부(joint counterbore portion)으로부터 연장된 카운터보어 코너(counterbore corner) 및 조인트 그루브부(joint groove portion)으로부터 연장된 그루브부 코너(groove portion corner)를 포함하는 각각의 조인트를 가지는 조립된 부재들(members)에 의해 형성된 유체 통로 내의 밀봉 구조체(sealing arrangement) 내에 배치되고, 추가적으로 내측 돌출 립은 개스킷을 조인트 카운터보어부과 위치맞춤(align)하고 외측 돌출 립은 개스킷을 조인트 그루브부와 위치맞춤하고, 조인트가 완전히 조립된 때, 카운터보어 코너는 개스킷 제1 밀봉 영역으로 전단 가압(shear)되고, 그루브부 코너는 개스킷 제2 밀봉 영역으로 전단 가압된다.

본 발명은, 추가적인 특징이나 장점과 함께, 첨부의 도면들과 결합된 하기의 설명들을 참고하여 최상으로 이해될 수 있다. 첨부된 도면들 전체에서 동일 참조 번호는 동일 부분을 나타낸다.

도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따라 구성된 개스킷의 상면도이다.
도 1b는 도 1a에 나타난 개스킷의 A-A선을 따라 본 단면도이다.
도 1c는 도 1a 및 도 1b의 개스킷의 일부분의 등각 투영도이다.
도 2는 문자 "B"로 표시된 도 1b의 일부분의 확대된 상세도이다.
도 3a는 평면 코너-전단 유체 전달 소자들을 가지고 본 발명의 개스킷을 사용하는 유체 전달 시스템의 일부분의 상면도이다.
도 3b는 A-A선을 따라 본 도 3a의 시스템의 단면도이다.
도 3c는 도 3a 및 도 3b의 시스템의 등각 투영 단면도이다.
도 3d는 문자 "C"로 표시된 도 3b의 일부분의 확대된 단면도이다.
도 4a는 오목한 그리고 평면의 코너-전단 유체 전달 소자들의 조합을 가지고 본 발명의 개스킷을 사용하는 유체 전달 시스템의 일부분의 상면도이다.
도 4b는 A-A선을 따라 본 도 4a의 시스템의 단면도이다.
도 4c는 도 4a 및 도 4b의 시스템의 등각 투영 단면도이다.
도 4d는 문자 "D"로 표시된 도 4b의 일부분의 확대된 단면도이다.
도 5a는 또 다른 오목한 코너-전단 유체 전달 소자들을 가지고 본 발명의 개스킷을 사용하는 유체 전달 시스템의 일부분의 상면도이다.
도 5b는 A-A선을 따라 본 도 5a의 시스템의 단면도이다.
도 5c는 도 5a 및 도 5b의 시스템의 등각 투영 단면도이다.
도 5d는 문자 "E"로 표시된 도 5b의 일부분의 확대된 단면도이다.

도면을 보다 구체적으로 참조하면, 동일 참조 번호는 다수의 도면들 및 실시예들에서 동일한 또는 대응하는 부분들을 나타내며, 본 발명의 원리에 따라 구성된 개스킷(10)의 한 실시예가 도 1a 내지 도 1c 및 도 2에서 보여진다. 개스킷(10)은 내측 돌출 립(20)과 부드럽게 똑바르게 뻗은 중앙축 보어(central axial bore)(40)를 가지고, 내측 돌출 립(20)은 중앙축 보어(40)로부터 실질적으로 30도의 외측 방향 테이퍼(taper)(21)로 시작한다. 대략 0.007인치의 축 방향 연장에 도달하면, 외측 방향 테이퍼(21)는 외측 방향으로 대략 90도로 연장된 원형 섹터(22)를 형성하기 위하여 대략 0.006인치의 반경을 가진 완곡부로 회전하여 들어가고, 그리고 나서 실질적으로 45도의 추가적인 외측 방향 테이퍼(23)가 반대쪽 축 방향으로 시작한다. 외측 방향 테이퍼(21)의 시작으로 동일한 축 지점에 거의 도달하면, 추가적인 외측 방향 테이퍼(23)는 완곡부(24)로 회전하여 들어가고, 추가적으로 대략 0.004인치의 반경으로 외측을 향하고 있고, 유로 구멍(fluid pathway hole)을 형성하는 개스킷 중앙축 보어(40)의 축과 수직하는 평평한 제1 축의 말단 표면 영역(30)과 연결한다. 평평한 제1 밀봉 영역(30)은 대략 0.005인치 정도로 방사상으로 외측으로 연장되고, 그리고 나서 대략 0.020인치의 반경으로 외측으로 향하는 완곡부로 회전하여 들어가고, 대략 90도 정도의 원형 섹터(26)를 형성하고, 개스킷 외경(outside diameter)(50)의 똑바른 벽이 중앙축과 평행하게 형성된다.

상술한 실시예에서, 개스킷 외주(50)로부터 전개된(transition from) 외측 돌출 립(60)과 평평한 제2 밀봉 영역(70)의 외부 윤곽은 대응하는 내측 돌출 립(20)과 평평한 제1 밀봉 영역(30)의 거울상이다. 개스킷(10)은 부드럽게 똑바르게 뻗은 외주(50)와 외측 돌출 립(60)을 가지고, 그것으로부터 실질적으로 30도 내측 방향 테이퍼(61)로서 시작한다. 대략 0.007인치의 축 방향 연장에 도달하면, 내측 방향 테이퍼(61)는 대략 0.006인치의 반경을 가지고 내측 방향으로 향하는 완곡부로 회전하여 들어가고, 대략 90도 연장의 원형 섹터(62)를 형성하고, 그리고 나서 반대의 축 방향으로 실질적으로 45도의 추가적인 내측 방향 테이퍼(63)를 시작한다. 30도 테이퍼(61)의 시작으로 동일한 축 지점에 거의 도달하면, 추가적인 내측 방향 테이퍼(63)는 대략 0.004인치의 반경을 가지고 내측 방향으로 향하는 완곡부(64)로 회전하여 들어가고, 유로 구멍을 형성하는 개스킷 중앙축 보어(40)의 축과 수직하는 평평한 제2 축 말단 표면 밀봉 영역(70)과 결합한다. 평평한 제2 밀봉 영역(70)은 반경이 대략 0.005인치로 내측 방향으로 연장되고, 그리고 나서 대략 90도 연장의 원형 섹터(66)를 형성하기 위해 대략 0.020인치의 반경을 가지고 내측 방향으로 향하는 완곡부로 회전하여 들어가고, 개스킷 부드러운 중앙축 보어(40)의 똑바른 벽은 중앙축과 평행하게 형성된다.

제1 밀봉 영역(30)과 제2 밀봉 영역(70)의 축 방향 간격은 개스킷이 사용될 대응하는 장치 소자들의 특정 크기에 따라 편리하게 선택될 수 있다. 설명된 실시예에서, 대략 0.058인치의 축 방향 간격은 평면의 코너-전단 조인트 유형들과 함께 사용되어 개스킷이 0.012인치의 실질적인 개스킷 압축을 제공하도록 한다. 코너-전단 조인트 상호 결합 형상부들(corner-shear joint mating features)은 대응하는 장치 소자들 내에서 오목한 축 방향의 다양한 깊이로 위치할 수 있음이 인식되어야 하고, 동일한 일 실시예는 이러한 다른 조합들과 사용될 수 있다.

개스킷(10)은 원형봉재(round bar stock)와 같은 고체 스톡(solid stock)으로부터 편리하게 기계 가공될 수 있고, 또는 선반 또는 스크류 기계를 사용하여 배관(tubing)할 수 있으나, 적절한 어닐링(annealing)과 결합한 스탬핑(stamping) 또는 압인 가공(coining)과 같은 다른 제조 공정들이 또한 고려될 수 있다. 밀봉 영역 보호와 셀프-센터링의 장점은 PFA와 같은 폴리머 소재를 몰딩하거나 또는 기계 가공하여 만들어진 개스킷과 함께 얻어질 수 있음은 당업자들에게 명백하나, 공정 유체 또는 오염 물질의 확산에 대한 저항이 감소할 것이다. 원형봉재가 사용될 때, 그것은 스테인리스 스틸(stainless steel), 또는 하스텔로이(Hastelloy) C276 또는 C22와 같은 다른 적절한 소재일 수 있다.

도 3a 내지 3d에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 개스킷(10)은 내측 돌출 립(20)이 조인트 카운터보어부(320)과 개스킷(10)을 위치맞춤하고 외측 돌출 립(60)이 조인트 그루브부(360)과 개스킷(10)을 위치맞춤 하는 미국 등록 특허 제5,803,507 또는 6,394,138에 개시된 바와 유사한 평평한 코너-전단 조인트 상호 결합 형상부들과 함께 사용될 수 있다. 조인트가 완전히 조립된 때, 카운터보어 코너(322)는 개스킷 제1 밀봉 영역(30)으로 전단 가압되고, 그루브부 코너(362)는 개스킷 제2 밀봉 영역(70)으로 전단 가압된다. 개스킷 중앙축 보어(40)는 상단 소자 도관 포트(364)와 대략적으로 동일한 직경을 가지고, 이것은 통상적으로 하단 소자 도관 포트(324)와 동일한 직경을 가진다. 본 설계에서, 상단 및 하단 디바이스 도관 포트(364, 324)는 통상적으로 연결된 소자들의 평평한 표면을 래핑(lapping)하여 뾰족하게 깎여진 코너 형상부들(362, 322)을 가지고, 필수적으로 대면하는 인터페이스 표면(365, 325)에 코너 형상부들(362, 322)을 위치시킨다. 대면하는 인터페이스 표면들(365, 325) 사이에 두꺼운 쐐기(shim)(310)를 끼움으로 조인트는 최상으로 조립되어 개스킷(10)의 바람직한 압축(일반적으로 0.012인치)이 달성되는 것을 보장하고 최대 고정력(fastener force)이 가해졌을 때 단단한 고정(stop)을 제공한다.

도 4a 내지 4d에 나타난 바와 같이, 본 발명의 개스킷(10)은 코너-전단 조인트 상호 결합 형상부들과 함께 사용될 수 있고, 몇몇 소자 특징부들은 오목하다. 상술한 바와 같이, 내측 돌출 립(20)은 개스킷(10)과 조인트 카운터보어부(420)을 위치맞춤하고 외측 돌출 립(60)은 개스킷(10)과 조인트 그루브부(460)을 위치맞춤한다. 조인트가 완전히 조립된 때, 카운터보어 코너(422)는 개스킷 제1 밀봉 영역(30)으로 전단 가압(shear)되고, 그루브부 코너(462)는 개스킷 제2 밀봉 영역(70)으로 전단 가압된다. 개스킷 중앙축 보어(40)는 상단 소자 도관 포트(464)와 대략적으로 동일한 직경을 가지고, 이것은 통상적으로 하단 소자 도관 포트(424)와 동일한 직경을 가진다. 이러한 또 다른 장치 디자인에서, 하단 디바이스 도관 포트(424)는 조인트 카운터보어부(420)과 약간 더 큰 카운터보어(423) 내에 위치하고 하단 소자 표면(425) 아래로 오목하게 파인 그것의 코너 특징부(422)를 가진다. 상기에 포함된 평면의 상단 소자 디자인에서, 코너 특징부(462, 422)는 선택적으로 상단 소자의 평평한 표면을 래핑(lapping)하여 뾰족하게 될 수 있다. 개스킷(10)의 바람직한 압축(일반적으로 0.012인치)이 더 큰 카운터보어(423)의 깊이(depth)의 선택에 의해 달성되기 때문에, 조인트는 대면하는 인터페이스 표면(465, 425) 사이에 쐐기 없이 조립되고, 최대 고정력이 가해진 때 여전히 단단한 고정이 발생한다. 평평한 하단 소자 디자인과 오목한 상단 소자 디자인의 유사한 조합 역시 구현가능 하나, 간결한 설명을 위해 생략하였다.

도 5a 내지 5d에 나타난 바와 같이, 본 발명의 개스킷(10)은 소자 형상부들이 대칭적으로 오목하게 되어 있는, 코너-전단 조인트 상호 결합 형상부들과 함께 사용될 수 있다. 상술한 같이, 내측 돌출 립(20)은 개스킷(10)과 조인트 카운터보어부(520)을 위치맞춤하고 외측 돌출 립(60)은 개스킷(10)과 조인트 그루브부(560)을 위치맞춤한다. 조인트가 완전히 조립된 때, 카운터보어 코너(522)는 개스킷 제1 밀봉 영역(30)으로 전단 가압되고, 그루브부 코너(562)는 개스킷 제2 밀봉 영역(70)으로 전단 가압된다. 개스킷 중앙축 보어(40)는 상단 소자 도관 포트(564)와 대략적으로 동일한 직경을 가지고, 이것은 통상적으로 하단 소자 도관 포트(524)와 동일한 직경을 가진다. 이러한 또 다른 장치 디자인에서, 하단 디바이스 도관 포트(524)는 조인트 카운터보어부(520)과 약간 더 큰 추가적인 카운터보어(523) 내에 위치하고, 하단 소자 표면(525) 아래로 오목하게 파인 그것의 코너 형상부(522)를 가진다. 유사하게, 상단 디바이스 도관 포트(564)는 조인트 그루브부(560)과 더 깊은 추가 카운터보어(563) 내에 위치하고 소자 표면(565) 위로 오목한 그것의 코너 특징부(562)를 가진다. 조인트는 서로 대면하는 인터페이스 표면(525, 565) 사이에 쐐기 없이 조립되고, 개스킷(10)의 바람직한 압축(일반적으로 0.012인치)이 매칭되는 추가적인 카운터보어(523, 565)의 깊이(depth)의 선택에 의해 달성되고, 최대 고정력이 가해진 때 단단한 고정이 발생한다.

본 기술 분야의 당업자는 내측 돌출 립(20)과 외측 돌출 립(60)이 밀봉 영역(30, 70)의 서로 대면하는 에지들로부터 만들어져 나온 것이므로, 본 발명의 개스킷(10)의 모든 실시예들에서 각자 서로에 대해 반경방향으로 분리되어 있음(도 2에 나타난 바와 같이)을 추가적으로 인식할 수 있다. 유로 내에서의 의도하지 않은 가상의 누설과 오염 트랩(trap)은 축 보어(40)에 인접한 내측 방향 원형 섹터(66)의 부드러운 열린 형태와 실질적으로 30도로 시작하는 외측 방향 테이퍼(21)의 내측 돌출 립(20)의 부드러운 형태에 의해 방지된다.

본 명세서의 예시들과 실시예에서, 본 발명의 범위를 넘어서지 않고 다양한 변형들이 만들어질 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 상술한 설명은 발명을 한정하는 것으로 해석 되어서는 안되며, 단지 본 발명의 바람직한 실시예의 예시로 해석 되어야 한다. 본 발명은 이하의 청구범위의 보호 범위 내에서 다양하게 구현할 수 있다.

Claims

고순도 유체 전달 시스템에 적합한 가단성(malleable)의 개스킷에 있어,
상기 개스킷은 제1 측부, 반대쪽의 제2 측부, 그리고 외주부를 포함하고,
상기 개스킷은 상기 제1 측부 상의 내측 돌출 립(raised inner lip)과 상기 제2 측부 상의 외측 돌출 립(raised outer lip)을 더 포함하고,
상기 내측 돌출 립과 상기 외측 돌출 립은 둘레가 서로 이격되어 있는,
개스킷.
제1항에 있어서,
상기 개스킷은 둥근 형태인, 개스킷.
제1항에 있어서,
상기 개스킷은 금속성인, 개스킷.
제3항에 있어서,
상기 개스킷은 원형봉재(round bar stock)로부터 기계 가공된, 개스킷.
제4항에 있어서,
상기 원형봉재는 스테인리스 스틸 또는 하스텔로이(hastelloy)로 이루어진, 개스킷.
제1항에 있어서,
상기 개스킷은 폴리머로 만들어진, 개스킷.
제1항에 있어서,
상기 개스킷은 중앙축 보어(bore)를 형성하는 내주부를 가지는 토러스(torus)로 이루어진, 개스킷.
제1항에 있어서,
상기 개스킷의 상기 제1 측부는 상기 내측 돌출 립의 외측 방향으로 배치된 평평한 제1 밀봉 영역(sealing region)을 포함하는, 개스킷.
제8항에 있어서,
상기 개스킷의 상기 제2 측부는 상기 외측 돌출 립의 내측 방향으로 배치된 평평한 제2 밀봉 영역을 포함하는, 개스킷.
제9항에 있어서,
상기 개스킷의 상기 제1 측부는 상기 개스킷의 상기 제2 측부의 거울상인, 개스킷.
제9항에 있어서,
상기 개스킷의 상기 제1 측부는, 상기 내측 돌출 립의 일부를 형성하는 원형 섹터(circular sector), 상기 원형 섹터로부터 연장된 외측 방향 테이퍼링부(tapering portion), 그리고 상기 테이퍼링부로부터 외측 방향으로 연장되고 상기 평평한 제1 밀봉 영역과 연결하는 완곡부를 더 포함하는, 개스킷.
제11항에 있어서,
상기 개스킷의 상기 제2 측부는 상기 외측 돌출 립의 일부를 형성하는 원형 섹터, 상기 원형 섹터로부터 연장된 내측 방향 테이퍼링부, 그리고 상기 테이퍼링부로부터 내측 방향으로 연장되고 상기 평평한 제2 밀봉 영역과 연결하는 완곡부를 포함하는, 개스킷.
제9항에 있어서,
상기 개스킷은 중앙축 보어(bore)를 형성하는 내주부를 가지는 토러스(torus)로 이루어지고,
상기 평평한 제1 밀봉 영역과 상기 평평한 제2 밀봉 영역 각각은 상기 중앙축 보어의 축에 실질적으로 수직하는, 개스킷.
제1항에 있어서,
상기 개스킷은 조인트(joint)를 가지는 조립된 부재들에 의해 형성된 유로 내의 밀봉 구조체에 배치되고,
각각의 상기 조인트는, 조인트 카운터보어부(joint counterbore portion)와 조인트 그루브부(joint groove portion), 상기 조인트 카운터보어부로부터 연장된 카운터보어 코너(counterbore corner), 및 상기 조인트 그루브부로부터 연장된 그루브부 코너(groove portion corner)를 포함하고,
상기 내측 돌출 립은 상기 개스킷과 상기 조인트 카운터보어부를 위치맞춤하고, 상기 외측 돌출 립은 상기 개스킷과 상기 조인트 그루브부를 위치맞춤하며, 상기 조인트가 완전히 조립된 때, 상기 카운터보어 코너는 상기 개스킷의 제1 밀봉 영역으로 전단 가압(shear)되고, 상기 그루브부 코너는 상기 개스킷의 제2 밀봉 영역으로 전단 가압되는, 개스킷.