KR20110130880A

KR20110130880A - 메탈 개스킷

Info

Publication number: KR20110130880A
Application number: KR1020100050427A
Authority: KR
Inventors: 이종철; 김기동; 조현욱
Original assignee: 주식회사 국일인토트
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2011-12-06
Also published as: KR101184927B1

Abstract

본 발명은 실링성을 향상시킨 메탈 개스킷에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 의하면, 후프와 필러를 교대로 반복하여 감아서 이루어지는 스파이럴 와운드 개스킷과, 스파이럴 와운드 개스킷을 감싸는 메탈클래드와, 스파이럴 와운드 개스킷과 메탈클래드의 측벽 사이에 구비되어 스파이럴 와운드 개스킷의 반경방향 변형을 방지하는 메탈튜브 오링을 포함하며, 메탈튜브 오링의 내부에는 복원력 향상을 위해 코어스프링이 개재되는 것을 특징으로 하는 메탈 개스킷이 제공된다.

Description

메탈 개스킷{Metal Gasket}

본 발명은 개스킷에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스파이럴 와운드 개스킷(spiral wound gasket)의 상하 양측을 한 쌍의 메탈클래드(metal clad)로 감싸는 형태의 메탈 개스킷에 관한 것이다.

일반적으로 개스킷(gasket)은, 연결되는 두 관체 사이에 끼워져, 그 관체 간의 틈새로 유체가 누설되는 것을 차단하기 위한 것으로, 예를 들어 밸브 또는 파이프 등 유체를 이송시키는 관체의 연결부위인 플랜지(flange) 사이에 개재되어 유체의 누설을 방지함과 아울러, 외부의 이물질이 관체의 내부로 유입되는 것을 방지하는 실링(sealing) 기능을 갖는다.

즉, 밸브 또는 파이프 등의 플랜지 체결시, 축방향으로 가해지는 압력에 의해 개스킷의 부피가 압축되면서, 연결부위인 플랜지 사이의 이음새를 외부로부터 차단시키게 되는 것이다.

그런데, 플랜트(plant) 내에 실제 장착되어 사용되는 개스킷은 여러 가지 환경과 조건에 반응하며 실링상태를 유지하여야 한다.

예를 들어, 개스킷이 장착되는 플랜지의 크기나 위치, 체결을 위한 볼팅(bolting) 과정 등을 고려하여야 하고, 특히 플랜트의 운전조건이 가열과 냉각의 연속이어서, 관체 내부에 고온·고압의 유체가 반복적으로 흐르게 된다면, 관체(1)의 연결부위인 플랜지(2)의 편평도를 완벽하게 수평으로 유지시키기가 어렵게 되며, 따라서 플랜지(2)의 간격이 도 5에 도시된 바와 같이 편향적으로 벌어지게 된다(D₂ 〉D₁).

이때, 플랜지에 장착된 개스킷이 이 편차를 극복하고 실링상태를 유지해 주어야 하며, 이를 위해서는 개스킷의 실링방향으로의 항복점이 높아야 하고 복원력이 커야만 한다.

아울러, 도 6에 도시된 바와 같이 관체의 플랜지(2) 접촉면 사이에 A,B,C와 같은 틈새가 존재하게 되면, 개스킷을 고하중으로 장착하거나 혹은, 운전중인 플랜지에 대하여 리볼팅(re-bolting) 작업을 하는 경우, 종래의 스파이럴 와운드 개스킷은 후프(hoop)(5) 또는 필러(filler)(6)가 이 틈새로 이탈되는 현상이 발생하여, 개스킷이 파손되고 유체가 누설되는 위험이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예는 스파이럴 와운드 개스킷을 메탈클래드로 감싸는 한편, 스파이럴 와운드 개스킷과 메탈클래드의 측벽 사이에는 코어스프링이 개재된 메탈튜브 오링을 배치함으로써 실링성을 향상시킨 메탈 개스킷과 관련된다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 의하면, 후프와 필러를 교대로 반복하여 감아서 이루어지는 스파이럴 와운드 개스킷과, 스파이럴 와운드 개스킷을 감싸는 메탈클래드와, 스파이럴 와운드 개스킷과 메탈클래드의 측벽 사이에 구비되어 스파이럴 와운드 개스킷의 반경방향 변형을 방지하는 메탈튜브 오링을 포함하며, 메탈튜브 오링의 내부에는 복원력 향상을 위해 코어스프링이 개재되는 것을 특징으로 하는 메탈 개스킷이 제공된다.

여기서 메탈클래드는, 링 형상으로서 하측이 개방된 장방타원형 단면 형상을 가지는 제1메탈클래드와, 제1메탈클래드의 내부에 구비되고 상측이 개방된 장방타원형 단면 형상을 가지는 제2메탈클래드의 한 쌍으로 이루어지며, 메탈튜브 오링은 스파이럴 와운드 개스킷과 제2메탈클래드의 측벽 사이에 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 코어스프링은 메탈튜브 오링의 원주방향으로 개재되는 코일스프링인 것이 바람직하다.

또한, 메탈클래드의 상측 또는 하측에 부착되는 소프트실링재를 더 포함하는 것이 바람직하다.

아울러, 메탈클래드의 상측면 또는 하측면은 굴곡면으로 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메탈 개스킷에 의하면, 기존의 스파이럴 와운드 개스킷과 동일 사이즈에서도 높은 체부력과 복원력으로 인해, 고온·고압에서의 실링성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 스파이럴 와운드 개스킷의 상하 양측을 메탈클래드로 감싸는 구조이므로, 고하중으로 장착되는 경우에도 스파이럴 와운드 개스킷의 후프 또는 필러가 이탈되는 현상을 방지할 수 있다.

아울러, 스파이럴 와운드 개스킷의 양측에 코어스프링이 개재된 메탈튜브 오링이 배치됨으로써, 개스킷의 압착현상을 억제하고, 복원력과 실링성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 메탈 개스킷의 사시도.
도 2는 도 1의 부분 절개도.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 메탈 개스킷의 단면도.
도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 메탈 개스킷의 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 메탈 개스킷의 사용상태도.
도 5는 플랜지 사이에 편차가 발생되는 모습을 보인 개략도.
도 6은 플랜지 접촉면 사이에 틈새가 발생되는 모습을 보인 상태도.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 메탈 개스킷의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

실시예

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 메탈 개스킷의 사시도, 도 2는 도 1의 부분 절개도이다.

이하, 전체적으로 링(ring) 형상인 메탈 개스킷의 실시예를 도면을 참고하여 설명하기로 하나, 본 발명인 메탈 개스킷의 전체적인 형상은 이에 한정되지 않고, 필요에 따라 타원형(oval), 사각형(Oblong,square), 마름모형(diamond) 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있음은 물론이다.

본 발명의 일실시예에 따른 메탈 개스킷(10)은, 스파이럴 와운드 개스킷(20)과, 이 스파이럴 와운드 개스킷(20)을 감싸는 메탈클래드(30)와, 스파이럴 와운드 개스킷(20)과 메탈클래드(30)의 측벽 사이에 구비되어 스파이럴 와운드 개스킷(20)의 반경방향 변형을 방지하는 메탈튜브 오링(40)을 포함하며, 메탈튜브 오링(40)의 내부에는 메탈튜브 오링(40)의 복원력 향상을 위해 코어스프링(50)이 개재된다.

여기서, 스파이럴 와운드 개스킷(20)은 후프(21)와 필러(22)를 교대로 반복하여 나선형으로 감아서 이루어지는데, 후프(21)는 수직방향으로 지그재그 형상의 단면과 탄성을 가진 금속스트립으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 메탈클래드(30)의 내측으로 벌어지는 W 형상인 것이 바람직하고, 필러(22)는 흑연재(graphite)로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 스파이럴 와운드 개스킷(20)은 메탈클래드(30)에 의해 감싸지도록, 메탈클래드(30)의 내부에 배치되는데, 이 메탈클래드(30)는 예를 들어 스테인레스 스틸(stainless steel)과 같은 녹이 슬지 않는 금속으로 이루어지는 것이 바람직하고, 링 형상으로서 하측이 개방된 장방타원형 단면 형상을 가지는 제1메탈클래드(31)와, 제1메탈클래드(31)의 내부에 밀착하여 구비되고 상측이 개방된 장방타원형 단면 형상을 가지는 제2메탈클래드(32)의 한 쌍으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이때, 스파이럴 와운드 개스킷(20)의 상하 양측이 메탈클래드(30)에 밀착하여 고정될 수 있도록, 제1메탈클래드(31)의 상측면에는 제2메탈클래드(32)의 두께만큼 약간의 단차(31a)가 형성되는 것이 바람직하다.

이처럼, 스파이럴 와운드 개스킷(20)을 메탈클래드(30)가 밀착하여 감싸는 구조를 취함으로써, 종래의 스파이럴 와운드 개스킷의 필러가 외부의 공기와 접촉됨으로써 부식되는 현상을 방지할 수 있고, 종래의 스파이럴 와운드 개스킷의 가이드링(guide ring) 손상 및 이탈현상을 방지할 수 있으며, 특히 스파이럴 와운드 개스킷의 후프 또는 필러가 플랜지의 틈새 사이로 이탈되면서 개스킷이 파손되는 현상을 방지할 수 있게 된다.

더불어, 수직방향으로 높은 하중이 걸릴 때에도, 메탈클래드(30)가 탄성적으로 변형되면서 하중의 일부를 흡수하게 되므로, 압축에 따른 개스킷의 압착현상을 억제시킬 수 있다.

스파이럴 와운드 개스킷(20)과 메탈클래드(30) 사이에는 메탈튜브 오링(40)이 배치되는데, 이 메탈튜브 오링(40)은 스파이럴 와운드 개스킷(20)의 반경방향 변형을 방지하기 위한 것으로, 스파이럴 와운드 개스킷(20)이 수직방향으로 하중을 받으면서 내경 또는 외경방향으로 변형되는 것을 방지할 수 있도록, 스파이럴 와운드 개스킷(20)의 양측에 각각 하나씩, 한 쌍으로 배치되는 것이 바람직하다.

따라서, 메탈튜브 오링(40)은 스파이럴 와운드 개스킷(20)의 양측에서 스파이럴 와운드 개스킷(20)과 제2메탈클래드(32)의 측벽 사이에 배치되며, 종래의 스파이럴 와운드 개스킷에 구비되었던 가이드링(guide ring) 대신에 메탈튜브 오링(40)이 배치되고 메탈클래드(30)에 의해 감싸여짐으로써, 실링폭이 넓어짐에 따라 실링성이 향상되고, 메탈튜브 오링(40)의 탄성에 의해 복원력이 증가하는 효과를 갖게 된다.

이때, 메탈튜브 오링(40)은 전술한 후프(21)와 메탈클래드(30)의 경우처럼, 녹이 슬지 않는 금속 예를 들어 합금강이나 스테인레스 스틸로 이루어지는 것이 바람직하고, 이는 후술하는 코어스프링(50) 역시 마찬가지이다.

한편, 각각의 메탈튜브 오링(40)의 내부에 마련되는 중공에는 코어스프링(50)이 개재되는데, 이 코어스프링(50)은 메탈튜브 오링(40)의 복원력을 향상시키기 위한 것으로, 메탈튜브 오링(40)의 원주방향으로 코일스프링이 개재되는 것이 바람직하다.

또한, 메탈클래드(30)의 상측과 하측 중 어느 일측, 또는 상측과 하측 모두에 소프트실링재(33)가 부착되는 것이 바람직한데, 이 소프트실링재(33)는 플랜지(2)와 메탈 개스킷(10)이 접촉하는 실링면의 손상부분을 보완하고 실링성을 향상시키기 위한 것으로, 제1메탈클래드(31)의 상측 또는 하측에 예를 들어 흑연(graphite), 운모(mica), 테프론(PTFE), 은(silver), 스테인레스 스틸 분무재(SS atomize) 등의 소프트실링재(33)가 부착되는 것이 바람직하다.

도 3a에는 본 발명의 다른 실시예에 의한 메탈 개스킷(10')이 도시되어 있고, 도 3b에는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 메탈 개스킷(10")이 도시되어 있다. 이때, 도면상 메탈 개스킷의 좌측은 메탈 개스킷의 외측에 해당하고, 메탈 개스킷의 우측은 메탈 개스킷의 내측에 해당한다.

도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이, 소프트실링재(33)가 부착되는 대신에, 메탈클래드(30)의 상측면과 하측면 중 어느 일측면, 또는 상측면과 하측면 모두가 굴곡면(34)으로 형성될 수 있는데, 이때 굴곡면(34)은 메탈 개스킷(10',10")의 설치규격 또는 하중 등 설계조건에 따라, 도 3a에 도시된 바와 같이 언덕모양으로 형성될 수도 있고, 도 3b에 도시된 바와 같이 물결모양으로 형성되는 것도 가능하다.

여기서 메탈클래드(30)의 굴곡면(34)은, 메탈 개스킷(10')이 수직방향으로 하중을 받을 때 탄성변형되면서 하중의 일부를 흡수하는 한편, 굴곡면(34)에 탄성력이 부여됨으로써 메탈클래드(30)는 굴곡면이 없을 때보다 더 큰 복원력을 가지게 된다.

이하, 메탈클래드(30)에 소프트실링재(33)가 부착된 메탈 개스킷(10)의 예를 들어 그 사용상태를 설명하기로 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 메탈 개스킷(10)을 플랜지(2)와 플랜지(2) 사이에 위치시킨 상태에서 볼트(3)와 너트(4)를 이용하여 플랜지(2)와 플랜지(2)를 결합한다.

여기서, 제1메탈클래드(31)의 상하 양측에 부착된 소프트실링재(33)가 플랜지(2)와의 접촉면에 밀착하게 되며, 볼트(3)와 너트(4)의 체결력과 플랜지(2)의 자중에 의해, 메탈 개스킷(10)은 수직방향으로 압축력을 받게 된다.

이때, 스파이럴 와운드 개스킷(20)의 반경방향 변형은 메탈튜브 오링(40)에 의해 방지되고, 메탈튜브 오링(40)의 내부에 개재된 코어스프링(50)에 의해 메탈튜브 오링(40)의 복원력이 향상되며, 메탈클래드(30)와 스파이럴 와운드 개스킷(20)에도 압축에 의한 탄성력이 부여된다.

따라서, 이 탄성력에 의해 플랜지(2)와 플랜지(2) 사이가 메탈 개스킷(10)으로 완벽하게 실링됨으로써, 공기와의 접촉에 의한 메탈 개스킷(10)의 손상과, 관체를 흐르는 유체의 누설이 방지되는 것이며, 플랜지(2) 사이의 간격이 일정하지 않거나 약간의 편차가 발생하여 틈이 생기더라도 메탈 개스킷(10)의 복원력에 의해 실링이 유지될 수 있는 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10, 10' : 메탈 개스킷
20 : 스파이럴 와운드 개스킷
21 : 후프
22 : 필러
30 : 메탈클래드
31 : 제1메탈클래드
31a : 단차
32 : 제2메탈클래드
33 : 소프트실링재
34 : 굴곡면
40 : 메탈튜브 오링
50 : 코어스프링

Claims

후프와 필러를 교대로 반복하여 감아서 이루어지는 스파이럴 와운드 개스킷과, 상기 스파이럴 와운드 개스킷을 감싸는 메탈클래드와, 상기 스파이럴 와운드 개스킷과 상기 메탈클래드의 측벽 사이에 구비되어 상기 스파이럴 와운드 개스킷의 반경방향 변형을 방지하는 메탈튜브 오링을 포함하며, 상기 메탈튜브 오링의 내부에는 복원력 향상을 위해 코어스프링이 개재되는 것을 특징으로 하는 메탈 개스킷.
청구항 1에 있어서, 상기 메탈클래드는,
링 형상으로서 하측이 개방된 장방타원형 단면 형상을 가지는 제1메탈클래드와, 상기 제1메탈클래드의 내부에 구비되고 상측이 개방된 장방타원형 단면 형상을 가지는 제2메탈클래드의 한 쌍으로 이루어지며, 상기 메탈튜브 오링은 상기 스파이럴 와운드 개스킷과 상기 제2메탈클래드의 측벽 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 메탈 개스킷.
청구항 1에 있어서, 상기 코어스프링은,
상기 메탈튜브 오링의 원주방향으로 개재되는 코일스프링인 것을 특징으로 하는 메탈 개스킷.
청구항 1에 있어서,
상기 메탈클래드의 상측 또는 하측에 부착되는 소프트실링재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메탈 개스킷.
청구항 1에 있어서,
상기 메탈클래드의 상측면 또는 하측면은 굴곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 메탈 개스킷.