KR20200045388A

KR20200045388A - 실링 링

Info

Publication number: KR20200045388A
Application number: KR1020190033903A
Authority: KR
Inventors: 우동선
Original assignee: 우동선
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2020-05-04

Abstract

실링 링에 대한 발명이 개시된다. 개시된 발명은: 플랜지가 형성되어 플랜지의 결합에 의해 서로 결합 되는 두 배관 사이에 구비되어 서로 결합된 두 개의 플랜지 사이를 밀폐시키기는 실링 링에 있어서, 배관의 단부에 형합되는 링 형상으로 형성되는 몸체와; 몸체로부터 몸체의 직경방향 외측으로 돌출되고, 내부에 수용공간이 형성되는 돌출지지부와; 수용공간에 삽입되어 돌출지지부를 돌출지지부의 내측에서 지지하는 탄성부재; 및 돌출지지부 및 탄성부재의 직경방향 외측에 결합되어 두 개의 플랜지 사이에 배치되는 오링;을 포함한다.

Description

실링 링{Sealing ring}

본 발명은 실링 링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 연결되는 배관 사이를 밀폐하는 실링 링에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조 공정 가운데 많은 과정들은, 공정 진행 중 챔버 내부가 진공 상태일 것임을 필수적으로 요구한다. 이러한 진공 요구 공정에서, 챔버 내부의 진공도는 반도체 제조 수율 및 제조된 반도체의 품질 등을 결정짓는 가장 중요한 요소들 가운데 하나이다. 따라서 챔버 내부의 진공도 확보는, 반도체 소자의 고집적화에 따라 그 중요성이 점점 증가되고 있는 추세이다.

근래에 들어서는, 배관의 실링(Sealing)이 제대로 이루어지지 못함으로 인한 안전 사고 발생이 빈번해지고 있으며, 이로 인하여 인적 및 물질적 피해가 점차 늘어나고 있다.

일반적으로, 진공 요구 공정에서 배관의 연결은 센터링과 오링을 이용하여 이루어진다.

이에 따르면, 서로 인접한 상태로 연결되는 플랜지 배관 사이로 센터링이 개재되고, 센터링의 외주면에는 센터링의 둘레를 에워싸는 오링이 결합된다.

센터링은, SUS 또는 테프론(Teflon) 재질로 형성될 수 있다. 그리고 이러한 센터링은, 플랜지 배관에 형성된 단차홈에 끼워지는 방식으로 배관들 사이에 개재된다.

이 중 SUS 재질로 형성된 센터링은, 강도가 높은 장점이 있으나, 배관과 센터링 간의 공차가 클 경우 배관 연결 지점에서의 누설 발생의 원인이 될 수 있는 단점이 있다.

이에 비해 테프론 재질로 형성된 센터링은, 어느 정도의 형상 변형이 가능하기 때문에, 배관과 센터링 간의 공차가 있더라도 이로 인해 누설이 발생될 가능성을 낮출 수 있는 장점이 있다. 또한 테프론은 다른 고분자 재료에 비해 내열성, 내약품성이 매우 우수하므로, 이러한 테프론 재질로 형성된 센터링은 배관을 통해 이송되는 유독성 가스 및 열에 강한 특성을 갖는다.

통상적으로, 센터링은 플랜지 배관 사이에 끼워진 후, 그 외측에서 플랜지 배관을 조이는 클램프에 의해 가압되는 형태로 플랜지 배관 사이에 설치된다. 이때 센터링은 클램프에 의해 가해지는 힘에 의해 그 형상이 변형되며 플랜지 배관에 밀착되고, 이에 따라 센터링 설치 부위에서의 기밀성이 높아질 수 있게 된다.

테프론은, 외력에 의해 형상이 변형되기는 쉬우나 형상이 변형된 상태에서 다시 원상태로 복원될 수 있을 만큼 높은 탄성을 갖는 재료는 아니다.

따라서 이러한 테프론 재질로 형성된 센터링은, 그 형상이 변형된 후에는 원 형상으로 복원되기 어렵다. 그렇기 때문에, 한 번 설치된 센터링은 재사용이 어렵게 된다.

따라서 배관 유지보수 작업을 실시할 때마다 새로운 센터링으로의 교체가 필요하게 되고, 이로 인해 배관 유지보수 작업을 실시할 때마다 센터링을 항상 준비하고 교체하여야 하는 작업상의 불편함과 센터링 교체에 따른 비용 증가의 부담이 가중된다.

또한 한 번의 사용이라 하더라도, 테프론은 탄성복원력이 상대적으로 약하기 때문에, 클램프로 배관을 조일 때 테프론이 탄성복원 가능한 범위를 벗어나 변형되기 쉽고, 이는 누설 발생의 원인이 될 수 있다.

본 발명은 우수한 실링 성능을 제공할 수 있으면서도 교체 주기가 효과적으로 연장될 수 있도록 구조가 개선된 실링 링을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 실링 링은: 플랜지가 형성되어 플랜지의 결합에 의해 서로 결합 되는 두 배관 사이에 구비되어 서로 결합된 두 개의 상기 플랜지 사이를 밀폐시키기는 실링 링에 있어서, 상기 배관의 단부에 형합되는 링 형상으로 형성되는 몸체와; 상기 몸체로부터 상기 몸체의 직경방향 외측으로 돌출되고, 내부에 수용공간이 형성되는 돌출지지부와; 상기 수용공간에 삽입되어 상기 돌출지지부를 상기 돌출지지부의 내측에서 지지하는 탄성부재; 및 상기 돌출지지부 및 상기 탄성부재의 직경방향 외측에 결합되어 두 개의 상기 플랜지 사이에 배치되는 오링;을 포함한다.

또한 상기 돌출지지부는, 상기 몸체의 외주면에 링 형상으로 돌출되고, 상기 돌출지지부의 직경방향 외측에는, 상기 탄성부재가 상기 수용공간에 삽입되기 위한 통로를 형성하는 개구부가 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 개구부는, 상기 돌출지지부의 직경방향 외측에 직경방향으로 관통되게 형성되고, 상기 개구부의 둘레방향 양측에는 지지돌기가 각각 마련되고, 상기 지지돌기는, 상기 돌출지지부와 상기 개구부의 경계로부터 직경방향 외측으로 돌출되게 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 오링은, 상기 지지돌기의 단부에 안착되며 상기 돌출지지부의 직경방향 외측에 결합되는 것이 바람직하다.

또한 상기 지지돌기의 단부에는, 상기 개구부를 향해 하향 경사진 경사면이 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 지지돌기는, 상기 지지돌기의 단부에 안착된 상기 오링과 상기 수용공간에 삽입된 상기 탄성부재가 서로 이격되게 상기 오링을 지지할 수 있는 길이로 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 탄성부재는, 코일 형상으로 권선된 금속 스트립이 링 형상으로 구부려져 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 몸체의 외주면에 돌출되는 고정돌기를 더 포함하고,

상기 고정돌기는, 상기 돌출지지부보다 상기 몸체의 길이방향 단부에 인접되게 배치되는 것이 바람직하다.

또한 상기 몸체는, 형상 변형 가능한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 몸체는, 테프론 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 몸체와 상기 돌출지지부가 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 몸체의 내부에 삽입되는 코어부재를 더 포함하고, 상기 코어부재는, 상기 몸체보다 강성 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 몸체의 내주면에는, 코어삽입홈이 형성되고, 상기 코어삽입홈에는, 금속 재질의 상기 코어부재가 삽입되는 것이 바람직하다.

또한 상기 코어부재는, 상기 돌출지지부의 길이 이상이고 상기 몸체의 길이보다 짧은 길이로 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 탄성부재는, 상기 돌출지지부의 내부에서 두 개의 상기 플랜지의 결합방향의 반대방향으로 상기 돌출지지부를 지지하고, 직경방향 내측에서 직경방향 외측으로 상기 오링을 지지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실링 링에 따르면, 연결 대상이 되는 두 배관에 더욱 밀착성 높게 압착될 수 있어 기존에 비해 매우 향상된 실링 성능을 제공할 수 있을 뿐 아니라, 배관의 유지보수 작업 후에도 반복적으로 재사용될 수 있다.

이러한 실링 링은, 우수한 실링 성능을 제공함은 물론, 반복적인 재사용이 가능하므로, 실링 링의 교체 주기가 효과적으로 연장될 수 있도록 하고, 이로써 배관 유지보수 작업시 실링 링의 교체에 소요되는 비용과 시간이 절감될 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실링 링과 배관을 분리하여 도시한 분해사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실링 링의 각 구성을 분리하여 도시한 분해사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 실링 링과 배관의 결합 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 "Ⅳ" 부분을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 5는 도 4에 도시된 실링 링의 각 구성을 분리하여 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실링 링을 이용한 배관 연결 과정을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 실링 링을 이용한 배관 연결이 이루어진 상태를 보여주는 도면이다.
도 8은 연결되어 있던 배관이 다시 분리되었을 때의 실링 링의 상태를 보여주는 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실링 링의 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 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 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실링 링과 배관을 분리하여 도시한 분해사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 실링 링의 각 구성을 분리하여 도시한 분해사시도이다. 또한 도 3은 도 1에 도시된 실링 링과 배관의 결합 상태를 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 "Ⅳ 부분을 확대하여 도시한 확대도이며, 도 5는 도 4에 도시된 실링 링의 각 구성을 분리하여 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실링 링(100)은 이웃하는 두 개의 배관(10,20) 사이에 개재된다. 연결 대상이 되는 각각의 배관(10,20)의 마주보는 단부에는, 플랜지(30)가 형성된다. 플랜지(30)는, 배관(10,20)보다 긴 직경을 갖는 평판 링 형상으로 형성된다. 연결 대상이 되는 두 배관(10,20)은, 서로 마주보게 배치된 플랜지(30) 간의 결합을 통해 서로 연결될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 실링 링(100)은, 상기와 같이 서로 마주보게 배치된 두 플랜지(30)가 서로 맞대어져 결합됨에 따라 결합되는 두 배관(10,20) 사이에 구비된다. 이와 같이 구비되는 실링 링(100)은, 서로 결합된 두 개의 플랜지(30) 사이를 밀폐시킬 수 있다.

용어를 정의한다. "길이방향"은, 배관(10,20)의 길이방향과 나란한 방향인 것으로 정의된다. 그리고 "직경방향"은, 배관(10,20)의 직경방향과 나란한 방향인 것으로 정의된다. 또한 "둘레방향"은, 배관(10,20)의 둘레방향과 나란한 방향인 것으로 정의된다.

각각의 배관(10,20)에는, 단차홈(35)이 형성될 수 있다. 단차홈(35)은, 플랜지(30)가 배치된 배관(10,20)의 단부에 배치된다. 이러한 단차홈(35)은, 배관(10,20)의 단부면보다 길이방향을 따라 배관(10,20)의 내측으로 함몰된 면을 포함하여 이루어진다. 이때 단차홈(35)은, 플랜지(30)보다 배관(10,20)의 직경방향 내측에 배치된다.

실링 링(100)은, 이와 같이 형성된 단차홈(35)에 끼워지는 방식으로 각 배관(10,20)과 결합될 수 있다. 즉 실링 링(100)의 양측 단부가 실링 링(100)의 양측에 배치된 배관(10,20)의 단차홈(35)에 끼워지는 방식으로, 서로 결합되는 두 개의 배관(10,20) 사이에 실링 링(100)이 개재될 수 있다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 실링 링(100)은, 몸체(110)와 돌출지지부(120)와 탄성부재(130) 및 오링(140)을 포함하여 이루어질 수 있다.

몸체(110)는, 본 실시예에 따른 실링 링(100)의 중심 골격을 이루며, 실링 링(100)이 두 개의 배관(10,20) 사이에 개재되었을 때 두 개의 배관(10,20)을 서로 연결하는 중심 구조물 역할을 한다. 이러한 몸체(110)는, 배관(10,20)의 단부에 형합되는 링 형상으로 형성될 수 있다. 즉 몸체(110)는, 배관(10,20)의 단면 형상과 유사한 링 형상으로 형성되되, 배관(10,20)의 단부에 형성된 단차홈(35)에 끼워질 수 있다.

일례로서, 몸체(110)는 배관(10,20)보다 짧은 길이를 갖는 파이프 형상으로 형성될 수 있다. 이때 몸체(110)의 외경은, 단차홈(35)이 형성된 영역에서의 배관(10,20)의 내경에 대응되게 설정된다. 그리고 몸체(110)의 내경은, 단차홈(35)이 형성된 영역보다 배관(10,20)의 길이방향 중심에 더 가까운 영역에서의 배관(10,20)의 내경에 대응되게 설정된다.

아울러 몸체(110)에는, 고정돌기(111)가 마련된다. 고정돌기(111)는, 몸체(110)의 외주면에 돌출되는 형태로 형성된다. 이러한 고정돌기(111)는, 후술할 돌출지지부(120)만큼의 길이로 돌출되는 것이 아니며, 돌출지지부(120)보다 훨씬 짧은 길이로 돌출된다.

상기 고정돌기(111)는, 돌출지지부(120)보다 몸체(110)의 길이방향 단부에 인접되게 배치된다. 즉 고정돌기(111)는, 돌출지지부(120)를 사이에 두고 몸체(110)의 길이방향 양측에 각각 배치된다.

이와 같이 마련된 고정돌기(111)는, 몸체(110)가 배관(10,20) 내부의 단차홈(35)에 끼워질 때 억지 끼움이 이루어질 수 있도록 하는 역할을 한다.

돌출지지부(120)는, 상기 몸체(110)로부터 몸체(110)의 직경방향 외측으로 돌출된다. 돌출지지부(120)의 내부에는, 후술할 탄성부재(130)를 수용하기 위한 수용공간이 형성된다. 상기 수용공간의 단면 형상은 대략 원형일 수 있다. 이와 같이 형성되는 돌출지지부(120)는, 탄성부재(130)를 내부에 수용하면서 탄성부재(130)를 몸체(110) 상에 고정시키는 역할을 한다. 또한 돌출지지부(120)는, 돌출지지부(120)의 외측에 설치되는 후술할 오링(140)을 지지하는 역할도 함께 수행할 수 있다.

상기 돌출지지부(120)는, 몸체(110)의 외주면에 링 형상으로 돌출된다. 이와 같이 형성되는 돌출지지부(120)의 직경방향 외측에는, 개구부(121)가 형성된다. 본 실시예에서, 개구부(121)는 돌출지지부(120)의 직경방향 최외측에 직경방향으로 관통되게 형성되는 것으로 예시된다. 이러한 개구부(121)는, 탄성부재(130)가 돌출지지부(120)의 외측에서 돌출지지부(120) 내부의 수용공간에 삽입되기 위한 통로를 돌출지지부(120)에 제공한다.

아울러 돌출지지부(120)의 직경방향 외측에는, 지지돌기(125)가 마련될 수 있다. 지지돌기(125)는, 돌출지지부(120)로부터 직경방향 외측 단부에서 직경방향으로 더 돌출된 구조물로서, 개구부(121)의 둘레방향 양측에 각각 마련된다. 각각의 지지돌기(125)는, 돌출지지부(120)와 개구부(121)의 경계로부터 직경방향 외측으로 돌출되게 형성된다. 이와 같이 마련되는 지지돌기(125)에 의해, 돌출지지부(120)에는 지지돌기(125)의 외측으로부터 개구부(121) 사이를 연결하는 통로가 형성된다. 그리고 이러한 통로는 지지돌기(125)의 내부에 형성된다.

상술한 바와 같은 몸체(110)와 돌출지지부(120) 및 지지돌기(125) 중 적어도 둘 이상은 일체로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는, 몸체(110)와 돌출지지부(120) 및 지지돌기(125)가 일체로 형성되는 것으로 예시된다.

상기 몸체(110)는, 형상 변형 가능한 재질로 형성된다. 즉 몸체(110)는, 배관(10,20)과 배관(10,20) 간의 결합 과정에서, 두 배관(10,20) 사이에 개재된 실링 링(100)에 외력이 가해졌을 때, 형상이 변형될 수 있는 재질로 형성될 수 있다.

일례로서, 몸체(110)는 테프론(Teflon) 재질로 형성될 수 있다. 그리고 이러한 몸체(110)를 포함하는 실링 링(100)은, 몸체(110)와 돌출지지부(120) 및 지지돌기(125)가 테프론 재질로 일체로 형성될 수 있다. 이하, 몸체(110), 돌출지지부(120) 및 지지돌기(125)가 테프론 재질로 일체로 형성된 구조물을 "링본체"라 칭하기로 한다.

테프론 재질로 형성된 링본체는, 어느 정도의 형상 변형이 가능하기 때문에, 배관(10,20)과 링본체 간의 결합 부위에 어느 정도의 공차가 있더라도 이러한 공차로 인한 영향을 감소시키고, 이로써 배관(10,20)과 링본체 간의 결합 부위에서 누설이 발생될 가능성을 낮출 수 있다.

또한 테프론 재질로 형성된 링본체는, 내열성, 내약품성이 매우 우수하므로, 배관(10,20)을 통해 이송되는 유독성 가스 및 열에 강한 특성을 갖는다. 그리고 이러한 링본체는, 어느 정도의 형상 변형이 가능하면서도 어느 정도의 탄성 또한 가지므로, 링본체에 가해지는 외력이 약한 경우에는 그 형상이 약간 변형되었다가 다시 원상태로 복원될 수도 있다.

아울러 테프론 재질로 형성되는 링본체는, 몸체(110)와 돌출지지부(120) 및 지지돌기(125)가 일체로 사출될 수 있고, 또한 사출 성형 과정에서 후술할 SUS 재질의 코어부재(150)가 인서트 사출될 수 있으므로, 쉽고 저렴하게 제작될 수 있다는 장점도 있다.

탄성부재(130)는, 수용공간, 즉 돌출지지부(120)의 내부에 삽입된다. 이러한 탄성부재(130)는, 탄성부재(130)를 수용하는 돌출지지부(120)를 돌출지지부(120)의 내측에서 지지한다. 이러한 탄성부재(130)는 금속 재질의 코일스프링일 수 있으며, 상기 코일스프링을 링 형상으로 구부려 형성할 수 있다.

본 실시예에서, 탄성부재(130)는 코일 형상으로 권선된 금속 스트립(Strip)이 링 형상으로 구부러져 형성되는 것으로 예시된다. 이에 따르면, 탄성부재(130)는 철사 등과 같은 선재(wire rod)가 코일 형상으로 형성된 것이 아니라, 가늘고 긴 평면 형태의 금속 스트립이 코일 형상으로 권선된 것을 링 형상으로 구부린 형태로 제조된다.

통상 코일스프링은 주로 코일스프링의 길이방향에 대한 탄성을 제공하는 용도로 사용된다. 이와 대비하여 실시예의 상기 탄성부재(130)는, 주로 탄성부재(130)의 길이방향(링 형상으로 탄성부재를 구부렸을 때 그 원주 방향)으로 가해지는 외력을 지지하기 위한 탄성력을 제공하기보다, 탄성부재(130)의 직경방향(이는 배관의 길이방향과 대응함)으로 가해지는 외력을 지지하기 위한 탄성력을 주로 제공할 수 있다.

즉 탄성부재(130)는, 탄성부재(130)가 수용된 돌출지지부(120)에 플랜지(30)가 가하는 외력을 지지하기 위한 탄성력을 제공한다. 이러한 점을 고려하여, 탄성부재(130)는 선재가 아닌 금속 스트립이 권선된 형태로 마련된다. 이러한 탄성부재(130)는, 코일을 형성하는 각 부분의 면적이 일반적인 코일 스프링에 비해 확장된 형태로 제공되고, 이로써 좀 더 강하고 안정적으로 돌출지지부(120)를 지지할 수 있게 된다.

오링(140)은, 링 형상으로 형성된다. 오링(140)의 단면 형상은 원형일 수도 있고, 타원형일 수도 있다. 이러한 오링(140)은, 돌출지지부(120) 및 탄성부재(130)의 직경방향 외측에 결합된다. 그리고 이와 같이 설치되는 오링(140)은, 두 개의 플랜지(30) 사이에 위치하도록 배치된다. 본 실시예의 실링 링(100)에서, 직경방향 가장 내측에는 몸체(110)가 배치되고, 그 외측에는 돌출지지부(120) 및 그 내부에 수용된 탄성부재(130)가 배치되며, 직경방향 가장 외측에는 오링(140)이 배치된다.

이 중 몸체(110)는 배관(10,20)의 단차홈(35) 형성 영역에 배치되고, 돌출지지부(120)와 탄성부재(130) 및 오링(140)은 서로 마주보는 두 개의 플랜지(30) 사이의 영역에 배치된다. 오링(140)은, 몸체(110)와 돌출지지부(120) 및 탄성부재(130)의 직경방향 외측에 설치되어 두 개의 플랜지(30) 사이로 형성되는 간극을 밀폐하는 역할을 한다.

상기 오링(140)은, 돌출지지부(120)의 외측으로 돌출된 지지돌기(125)의 단부에 안착되며 돌출지지부(120)의 직경방향 외측에 결합될 수 있다. 그리고 지지돌기(125)의 단부에는, 개구부(121)를 향해 하향 경사진 경사면(126)이 형성된다. 오링(140)은, 이처럼 지지돌기(125)의 단부에 형성된 경사면(126)에 안착되며 돌출지지부(120)의 직경방향 외측에 결합될 수 있다.

상기 경사면(126)은 지지돌기(125)의 단부에 안착되는 오링(140)의 곡면과 유사한 형태의 지지면을 제공하므로, 오링(140)은 이러한 경사면(126)에 안정적으로 안착될 수 있다. 즉 지지돌기(125)의 단부에 형성되는 경사면(126)에 의해, 오링(140)은 그 안착 위치가 한 쌍의 지지돌기(125) 사이로 안내되며 지지돌기(125)의 단부에 안정적으로 안착될 수 있다.

또한 경사면(126)은, 돌출지지부(120) 내부의 수용공간으로 삽입되는 탄성부재(130)의 삽입을 안내하는 역할도 수행할 수 있다. 개구부(121)를 향해 하향 경사진 경사면(126)에 의해, 한 쌍의 지지돌기(125)의 단부에는 직경방향 외측으로 갈수록 폭이 넓어지는 통로가 형성될 수 있다.

탄성부재(130)의 삽입은, 탄성부재(130)가 한 쌍의 지지돌기(125) 사이로 형성되는 통로를 먼저 통과한 후 개구부(121)를 통해 돌출지지부(120) 내부의 수용공간으로 삽입되는 형태로 이루어질 수 있다. 즉 한 쌍의 지지돌기(125) 사이로 형성되는 통로가 넓을수록 탄성부재(130)의 삽입이 쉽게 이루어질 수 있다.

본 실시예에 따르면, 개구부(121)를 향해 하향 경사진 경사면(126)에 의해, 한 쌍의 지지돌기(125)의 단부에는 직경방향 외측으로 갈수록 폭이 넓어지는 통로가 형성되므로, 탄성부재(130)의 삽입이 쉽게 이루어질 수 있게 된다.

아울러 지지돌기(125)의 돌출 길이는, 돌출지지부(120) 내부에 수용된 탄성부재(130)의 직경과 지지돌기(125)의 단부에 안착되는 오링(140)의 직경을 고려하여 설정될 수 있다.

이에 따르면, 지지돌기(125)는, 지지돌기(125)의 단부에 안착된 오링(140)과 수용공간에 삽입된 탄성부재(130)가 서로 이격되게 오링(140)을 지지할 수 있는 길이로 형성될 수 있다. 즉 지지돌기(125)의 최소 돌출 길이는, 오링(140)과 탄성부재(130)가 서로 이격될 수 있도록 하는 길이로 설정될 수 있다.

이는, 오링(140)과 탄성부재(130) 간의 간섭 발생으로 인해 오링(140)이 지지돌기(125)의 단부에 제대로 안착되지 못하거나, 탄성부재(130)에 불필요한 외력이 가해지지 않도록 하기 위함이다.

또한 지지돌기(125)는, 지지돌기(125)의 단부에 안착된 오링(140)이 플랜지(30)보다 직경방향으로 더 돌출되지 않게 오링(140)을 지지할 수 있는 길이로 형성될 수 있다. 즉 지지돌기(125)의 최대 돌출 길이는, 오링(140)이 플랜지(30) 밖으로 튀어나오지 않도록 하는 길이로 설정될 수 있다.

이는, 오링(140)이 두 개의 플랜지(30) 사이의 간극을 제대로 밀폐할 수 있는 영역에 안정적으로 배치될 수 있도록 하기 위함이다.

한편 본 실시예의 실링 링(100)은, 코어부재(150)를 더 포함할 수 있다. 코어부재(150)는, 몸체(110)의 내부에 삽입되며, 몸체(110)보다 강성 재질로 형성된다. 즉 몸체(110)는 배관(10,20) 연결시 가해지는 외력에 의해 형상 변형이 가능한 재질로 형성됨에 비해, 코어부재(150)는 배관(10,20) 연결시 가해지는 외력 정도의 힘에 의해서는 형상 변형이 거의 이루어지지 않을 정도의 강성을 가지는 재질로 형성된다.

본 실시예에서, 코어부재(150)는 SUS 재질로 형성되는 것으로 예시된다. 즉 몸체(110)를 포함한 링본체가 테프론 재질로 형성됨에 비해, 코어부재(150)는 강도가 높은 SUS 재질로 형성된다.

아울러 상기 코어부재(150)가 삽입되는 몸체(110)의 내주면에는, 코어삽입홈(115)이 형성된다. 코어삽입홈(115)은, 몸체(110)의 내주면에 함몰되게 형성되되, 코어부재(150)의 형상에 대응되는 형상으로 함몰되게 형성된다. 코어부재(150)는, 이와 같이 형성된 코어삽입홈(115)에 삽입됨으로써, 몸체(110)의 내부에 삽입될 수 있다.

이와 같은 몸체(110)와 코어부재(150) 간의 결합 구조는, 코어삽입홈(115)에 코어부재(150)를 삽입하는 것만으로 몸체(110)와 코어부재(150) 간의 결합이 쉽고 빠르게 이루어질 수 있도록 함으로써, 실링 링(100)의 조립이 쉽고 빠르게 이루어질 수 있도록 하는데 기여할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 코어부재(150)는 인서트 사출될 수 있다. 이에 따르면 실링링(100)의 조립이 더욱 간편하고, 몸체(110)와 코어부재(150)의 일체화 정도를 더욱 향상시킬 수 있다.

상기와 같이 설치되는 코어부재(150)는, 몸체(110)를 내부에서 지지하여 몸체(110)의 변형 발생을 억제하고, 실링 링(100) 전체의 강성을 높이는 작용을 한다. 테프론 재질로 형성되는 몸체(110)의 특성 상, 몸체(110)는 배관(10,20) 연결시 가해지는 외력에 의해 그 형상이 쉽게 변형될 수 있다.

물론 테프론 재질로 형성되는 몸체(110)는, 어느 정도의 탄성을 갖고 있기 때문에, 형상 변형이 약한 수준으로 이루어진 경우에는 원상태로 다시 복원될 수도 있다. 그러나 몸체(110)의 형상 변형이 상당 수준으로 이루어진 경우에는, 몸체(110)에 가해지던 외력이 제거되더라도, 몸체(110)의 형상은 원상태로 다시 복원되기 어렵다.

이러한 점을 고려하여, 본 실시예에서는 몸체(110)의 내부에 코어부재(150)가 삽입된다. 이처럼 몸체(110)에 삽입된 코어부재(150)는, 몸체(110)의 형상 변형이 상당 수준 이하로 억제되도록 몸체(110)를 내부에서 지지하는 역할을 한다.

즉 코어부재(150)는, 외력으로 인해 몸체(110)의 형상 변형이 이루어지더라도, 몸체(110)의 형상 변형 수준이 상당 수준 미만이 되도록, 즉 외력이 제거되었을 때 몸체(110)의 형상이 원상태로 다시 복원될 수 있을 정도가 되도록, 몸체(110)의 형상 변형을 억제하는 역할을 한다.

본 실시예에서, 코어부재(150)는 몸체(110)의 내주면에서 길이방향 중앙 부분에 배치되는 것으로 예시된다. 이러한 코어부재(150)의 길이는, 돌출지지부의 길이와 몸체의 길이 사이로 설정될 수 있다. 즉 코어부재(150)는, 돌출지지부(120)의 길이 이상이고 몸체(110)의 길이 이하일 수 있다.

만약 몸체(110)의 길이에 비해 코어부재(150)의 길이가 너무 짧다면, 형상 변형이 쉽게 이루어질 수 있는 연질 부분(몸체)이 형상 변형이 쉽게 이루어지지 않는 경질 부분(코어부재)에 비해 실링 링(100) 상에서 지나치게 많은 영역을 차지하게 된다. 이 경우, 실링 링(100)에 외력이 가해졌을 때 몸체(110)의 형상 변형이 원상태 복원이 어려운 수준으로 이루어질 가능성이 높다.

이러한 점을 고려하여, 본 실시예에서는 코어부재(150)의 길이가 탄성부재(130) 또는 돌출지지부(120)의 길이 이상으로 설정된다. 배관(10,20) 연결시에는, 실링 링(100) 양측에서 서로 접근하는 플랜지(30)가 실링 링(100)을 길이방향 양측에서 가압하고, 이에 따라 실링 링(100)에는 실링 링(100)을 길이방향으로 압축시키는 방향으로 외력이 가해진다.

이때 몸체(110)에는, 몸체(110)를 길이방향으로 압축시키는 방향의 외력 외에도, 외력에 의해 압축된 탄성부재(130)가 몸체(110)를 직경방향 내측으로 누르는 힘도 함께 작용하게 된다. 아울러 단차홈(35) 형상에 의해 몸체(110)의 변형이 직경방향 내측으로 집중되는 경향이 발생할 수 있다. 이러한 힘과 변형의 경향은 몸체(110)에 삽입된 코어부재(150)에 의해 지지될 수 있다.

즉 코어부재(150)는, 탄성부재(130)가 몸체(110)를 직경방향 내측으로 눌렀을 때 몸체(110)가 그 힘에 의해 변형되지 않게 몸체(110)를 내측에서 지지할 수 있다. 이때 코어부재(150)의 길이방향으로의 길이가 탄성부재(130) 또는 탄성부재(130)를 수용하는 돌출지지부(120)의 길이 이상이면, 코어부재(150)는 몸체(110)가 탄성부재(130)에 눌려 찌그러지지 않도록 몸체(110)를 안정적으로 지지할 수 있게 된다.

코어부재(150)의 길이가 몸체(110)의 길이와 동등한 수준의 길이로 설정된다면, 몸체(110) 상에서 형상 변형이 이루어질 수 있는 부분의 영역이 너무 좁아지게 된다. 이 경우, 배관(10,20) 연결시 실링 링(100)이 배관(10,20)에 밀착되기 어렵게 되고, 이로 인해 배관(10,20) 연결 지점에서의 누설 발생 위험성이 높아지게 된다.

또한 코어부재(150)의 길이가 몸체(110)의 길이와 동등한 수준의 길이로 설정된다면, 코어부재(150)를 길이방향 양측에서 지지할 부분의 두께가 너무 얇아지게 되어 코어부재(150)가 몸체(110)에 제대로 결합될 수 없게 되는 문제도 발생된다.

이러한 점을 고려하여, 본 실시예에서는 몸체(110)의 길이방향 단부와 코어부재(150) 사이에 일정 길이 이상의 연질 부분이 확보될 수 있도록 코어부재(150)의 길이가 설정된다.

일례로서, 코어부재(150)는 돌출지지부(120)의 길이와 유사한 길이, 즉 돌출지지부(120)와 동일하거나 그보다 약간 더 긴 길이로 설정될 수 있다. 즉 코어부재(150)의 길이방향 길이는 한 쌍의 돌출지지부(120) 사이의 폭에 대해 ±10% 정도의 길이를 가질 수 있다. 이로써 실링 링(100)의 몸체(110)는, 외력에 의해 형상이 변형되었다가 외력이 제거되면 다시 원상태로 변형될 수 있게 코어부재(150)에 의해 지지될 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실링 링을 이용한 배관 연결 과정을 보여주는 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 실링 링을 이용한 배관 연결이 이루어진 상태를 보여주는 도면이며, 도 8은 연결되어 있던 배관이 다시 분리되었을 때의 실링 링의 상태를 보여주는 도면이다.

이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 실시예에 따른 실링 링의 작용, 효과에 대하여 설명한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예의 실링 링(100)은, 직경방향 내측으로부터 외측으로 몸체(110), 탄성부재(130), 오링(140)이 순차적으로 적층되는 형태로 조립된 상태로 준비될 수 있다.

직선 형태로 연장된 탄성부재(130)는, 원형 또는 "C" 자로 구부린 상태에서 한 쌍의 지지돌기(125) 사이에 형성된 통로를 통해 개구부(121)를 통과하여 돌출지지부(120) 내부의 수용공간에 수용되는 형태로, 돌출지지부(120) 내부에 끼워질 수 있다. 지지돌기(125)의 단부에는 경사면(126)이 형성되어 있으므로, 돌출지지부(120) 내부로의 탄성부재(130)의 삽입이 더욱 쉽게 이루어질 수 있다. 또한 돌출지지부(120)의 수용공간의 직경(이는 여기 수용되는 탄성부재의 직경과 대응함)은 개구부(121)의 폭보다 더 크기 때문에, 개구부(121)를 통해 일단 돌출지지부(120)의 수용공간에 끼워진 탄성부재(130)는, 수용공간에 안착된 상태를 안정적으로 유지하게 된다. 이에 따라, 탄성부재(130)를 링 형상의 폐루프 형태로 제작되지 않고 직선 형태로 제작하고 이를 구부려서 돌출지지부(120)에 삽입한다 하더라도, 탄성부재(130)는, 수용공간에 안착된 상태를 안정적으로 유지하게 된다.

탄성부재(130)와 달리 오링(140)은 폐루프 형태로 제작될 수 있다. 상기 오링(140)은, 지지돌기(125)의 단부에 안착되는 형태로 돌출지지부(120)의 외측에 끼워질 수 있다. 돌출지지부(120)의 외측에 돌출된 지지돌기(125)에 의해, 오링(140)은 탄성부재(130)와 이격된 상태로 설치될 수 있다. 이로써 오링(140)은, 탄성부재(130)와 간섭되어 지지돌기(125)의 단부에 제대로 안착되지 못할 염려 없이 돌출지지부(120)의 외측에 안정적으로 끼움 결합될 수 있다.

또한 지지돌기(125)의 단부에 형성된 경사면(126)은, 지지돌기(125)의 단부에 안착된 오링(140)의 설치 위치를 한 쌍의 지지돌기(125) 사이로 안내하며, 오링(140)이 지지돌기(125)의 단부에 안정적으로 안착될 수 있도록 하는 지지면을 제공할 수 있다.

아울러 몸체(110)의 내부에는 코어부재(150)가 삽입된다. 코어부재(150)는, 실링 링(100) 전체의 강성을 높이는 한편, 몸체(110)의 변형량을 적절한 수준으로 조절하는데 관여할 수 있다. 상기 코어부재(150)는 몸체(110)를 사출 성형할 때 인서트 될 수 있다.

상기와 같이 조립된 실링 링(100)을 이용하여 두 배관(10,20)을 연결하기 위해, 먼저 각 배관(10,20)의 단차홈(35)에 몸체(110)의 양단부를 각각 끼워 넣어준다. 이때 몸체(110)의 외주면에는 고정돌기(111)가 돌출되어 있으며, 이로써 몸체(110)와 각 배관(10,20) 간에 억지 끼움이 이루어질 수 있고, 이는 조립의 편의성을 제공할 수 있다. 이와 같이 이루어지는 억지 끼움 결합에 의해, 서로 결합된 실링 링(100)과 배관(10,20)은 일정 수준 이상의 힘이 가해져야 서로 분리될 수 있고, 배관(10,20)의 자중 등으로 인해 자연스럽게 분리될 수는 없게 된다.

즉 배관(10,20)에 실링 링(100)을 일단 끼워 놓기만 하면 그 결합 상태가 그대로 유지되므로, 이후에 실시되는 배관 연결 작업 과정에서 배관(10,20)과 실링 링(100)의 결합 부위를 별도로 붙잡고 있거나 고정시킬 필요가 없게 된다. 이로써 이후 진행될 배관 연결 작업이 매우 용이하게 실시될 수 있게 된다.

실링 링(100)의 양측에 배관(10,20)이 끼워진 상태에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 클램프(40)로 플랜지(30)를 조이면, 플랜지(30) 간의 간격이 실링 링(100)의 길이보다 좁아지면서 실링 링(100)과 배관(10,20) 및 플랜지(30) 간의 압착이 이루어지게 된다.

이에 따라 실링 링(100)의 외측에 배치된 오링(140)이 두 개의 플랜지(30) 사이에서 눌려지면서 두 개의 플랜지(30) 사이로 형성되는 간극을 밀폐함으로써, 배관(10,20) 간의 연결 부위에서의 실링이 이루어지게 된다.

이 과정에서, 테프론 재질로 형성된 몸체(110)와 돌출지지부(120)의 연결체, 즉 링본체의 형상 변형이 발생되고, 이에 따라 링본체와 배관(10,20) 및 플랜지(30) 사이의 틈이 메워질 수 있게 됨으로써 실링 링(100) 설치 부위에서의 기밀성이 더욱 높아질 수 있게 된다.

상기 링본체의 탄성력은, 돌출지지부(120)의 내부에 수용된 탄성부재(130) 및 몸체(110)에 수용된 코어부재(150)에 의해 보강될 수 있다.

두 플랜지(30) 간의 간격이 좁아짐에 따라, 돌출지지부(120)에는 돌출지지부(120)를 길이방향으로 압착하는 외력이 가해지게 되는데, 탄성부재(130)는 이러한 힘에 저항하는 탄성력을 제공한다.

즉 탄성부재(130)는 돌출지지부(120)의 내부에서 두 개의 플랜지(30)의 결합방향의 반대방향으로 돌출지지부(120)를 지지하는 탄성력을 제공하고, 이처럼 제공된 탄성력은 돌출지지부(120)의 형상이 일정 수준 이상으로는 변형되지 않도록 작용하게 된다. 이에 따라 상기 탄성부재(130)의 탄성력은 돌출지지부(120)와 플랜지 간의 밀착력을 높여준다. 따라서 탄성부재(130) 없이 테플론 재질만으로 밀착력을 제공하던 것과 대비하여, 돌출지지부(120)와 플랜지 간의 밀착력은 더욱 높아진다.

또한 탄성부재(130)는, 직경방향 내측에서 직경방향 외측으로 오링(140)을 지지함으로써, 두 개의 플랜지(30) 사이에서 눌려진 오링(140)이 실링 링(100)의 직경방향 내측으로 밀려 들어가지 않고 정위치에 지지되면서 두 플랜지(30) 간의 간극을 안정적으로 밀폐할 수 있도록 한다.

아울러 두 플랜지(30) 간의 간격이 좁아짐에 따라, 몸체(110)에도 몸체(110)를 길이방향으로 압착하는 외력이 가해지게 되는데, 코어부재(150)는 이러한 힘에 저항하는 지지력을 제공한다.

즉 코어부재(150)는, 몸체(110)를 내부에서 지지하여 몸체(110)의 변형 발생을 억제함으로써, 몸체(110)가 다시 원상태로 복원되기 위한 탄성을 유지할 수 있을 정도로만 몸체(110)의 형상 변형이 이루어지도록, 몸체(110)의 형상 변형을 억제하는 작용을 한다.

또한 코어부재(150)는, 탄성부재(130)가 돌출지지부(120)를 지지하는 과정에서 탄성부재(130)가 직경방향으로 찌그러졌을 때, 이러한 탄성부재(130)에 의해 몸체(110)가 눌려 몸체(110)가 직경방향 내측으로 찌그러지지 않도록 몸체(110)를 안정적으로 지지하는 작용을 할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 실시예의 실링 링(100)은 탄성부재(130) 및 코어부재(150)에 의해 제공되는 지지력에 의해 두 배관(10,20) 및 플랜지(30)에 더욱 밀착성 높게 압착될 수 있으면서도 다시 원 상태로 복원될 수 있을 정도로 형상 변형 정도가 조절될 수 있는 특징을 갖는다.

즉 본 실시예의 실링 링(100)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 배관(10,20)의 유지보수를 위해 배관(10,20)이 분리되었을 때, 거의 원상태와 동일한 형상으로 복원될 수 있게 된다.

이러한 본 실시예의 실링 링(100)은, 연결 대상이 되는 두 배관(10,20)에 더욱 밀착성 높게 압착될 수 있어 기존에 비해 매우 향상된 실링 성능을 제공할 수 있을 뿐 아니라, 배관(10,20)에서 분리된 후에는 거의 원상태와 동일한 형상으로 복원될 수 있으므로 배관(10,20)의 유지보수 작업 후에도 반복적으로 재사용될 수 있는 장점이 있다.

한 번 설치되었던 실링 링(100)이 버려지지 않고 반복적으로 재사용될 수 있게 되면, 배관 유지보수 작업시 실링 링(100)의 교체에 소요되는 비용 및 시간이 절감될 수 있게 된다. 또한 교체할 실링 링이 없어 배관 유지보수 작업이 매우 곤란해지는 상황의 발생도 상당 부분 줄일 수 있게 된다.

즉 본 실시예의 실링 링(100)은, 우수한 실링 성능을 제공함은 물론, 반복적인 재사용이 가능하므로, 실링 링의 교체 주기가 효과적으로 연장될 수 있도록 하여 배관 유지보수 작업시 실링 링의 교체에 소요되는 비용 및 시간이 절감될 수 있도록 하는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10,20 : 배관
30 : 플랜지
35 : 단차홈
40 : 클램프
100 : 실링 링
110 : 몸체
111 : 고정돌기
115 : 코어삽입홈
120 : 돌출지지부
121 : 개구부
125 : 지지돌기
126 : 경사면
130 : 탄성부재
140 : 오링
150 : 코어부재

Claims

플랜지가 형성되어 플랜지의 결합에 의해 서로 결합되는 두 배관 사이에 구비되어 서로 결합된 두 개의 상기 플랜지 사이를 밀폐시키는 실링 링에 있어서,
상기 배관의 단부에 형합되는 링 형상으로 형성되는 몸체;
상기 몸체로부터 상기 몸체의 직경방향 외측으로 돌출되고, 내부에 수용공간이 형성되는 돌출지지부;
상기 수용공간에 삽입되어 상기 돌출지지부를 상기 돌출지지부의 내측에서 지지하는 탄성부재; 및
상기 돌출지지부 및 상기 탄성부재의 직경방향 외측에 결합되어 두 개의 상기 플랜지 사이에 배치되는 오링;을 포함하는 실링 링.
제1항에 있어서,
상기 돌출지지부는, 상기 몸체의 외주면에 링 형상으로 돌출되고,
상기 돌출지지부의 직경방향 외측에는, 상기 탄성부재가 상기 수용공간에 삽입되기 위한 통로를 형성하는 개구부가 형성되는 실링 링.
제2항에 있어서,
상기 개구부는, 상기 돌출지지부의 직경방향 외측에 직경방향으로 관통되게 형성되고,
상기 개구부의 둘레방향 양측에는 지지돌기가 각각 마련되고,
상기 지지돌기는, 상기 돌출지지부와 상기 개구부의 경계로부터 직경방향 외측으로 돌출되게 형성되는 실링 링.
제3항에 있어서,
상기 오링은, 상기 지지돌기의 단부에 안착되며 상기 돌출지지부의 직경방향 외측에 결합되는 실링 링.
제4항에 있어서,
상기 지지돌기의 단부에는, 상기 개구부를 향해 하향 경사진 경사면이 형성되는 실링 링.
제1항에 있어서,
상기 탄성부재는, 코일 형상으로 권선된 금속 스트립이 링 형상으로 구부려져 형성되는 실링 링.
제1항에 있어서,
상기 몸체의 외주면에 돌출되는 고정돌기를 더 포함하고,
상기 고정돌기는, 상기 돌출지지부보다 상기 몸체의 길이방향 단부에 인접되게 배치되는 실링 링.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 몸체는, 형상 변형 가능한 재질로 형성되는 실링 링.
제8항에 있어서,
상기 몸체와 상기 돌출지지부가 테프론 재질로 일체로 형성되는 실링 링.
제8항에 있어서,
상기 몸체의 내부에 삽입되는 코어부재를 더 포함하고,
상기 코어부재는, 상기 몸체보다 강성 재질로 형성되는 실링 링.