용접되는 금속 밀봉재(Welded metal seal)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2010-0082338
(43) 공개일자 2010년07월16일
(51) Int. Cl.

F16J 15/08 (2006.01) F16J 15/00 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2010-7007219
(22) 출원일자(국제출원일자) 2008년06월25일
심사청구일자 없음
(85) 번역문제출일자 2010년04월02일
(86) 국제출원번호 PCT/EP2008/005162
(87) 국제공개번호 WO 2009/052875
국제공개일자 2009년04월30일
(30) 우선권주장
10 2007 049 925.8 2007년10월18일 독일(DE)
(71) 출원인
페데럴-모굴 씰링 시스템즈 게엠베하
독일, 헤르도르프 57562, 헤르만-괴쩨 슈트라쎄.
(72) 발명자
슈미트 클라우스
독일 57520 그뤼네바흐 암 브란드안 21
(74) 대리인
리앤목특허법인
전체 청구항 수 : 총 23 항
(54) 용접되는 금속 밀봉재
(57) 요 약
본 발명은 솔기(8)를 구비한 금속 밀봉재를 개시하는바, 여기에서 금속 밀봉재는 적어도 하나의 밀봉 구역(6)을
구비하고, 그 밀봉 구역은 적어도 하나의 대응하는 밀봉 표면(6)과 밀봉을 형성하여 접촉하기 위하여 각각의 경
계(18, 18')에 의해서 두 개의 측부들에서 한정되며, 그 솔기에는 적어도 하나의 용접된 솔기(10)가 제공되는데,
각 용접 솔기는 적어도 하나의 밀봉 구역의 경계들 외측으로만 연장되어서, 적어도 하나의 밀봉 구역의 경계들
사이의 솔기에서는 금속 밀봉재가 솔기의 두께 전체에 걸쳐서 용접되지 않는 것을 특징으로 한다.
대 표 도 - 도1d
공개특허 10-2010-0082338
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특허청구의 범위
청구항 1
솔기(8)를 구비한 금속성 밀봉재로서, 금속성 밀봉재는 적어도 하나의 밀봉 영역(6)을 구비하고, 그 밀봉 영역
은, 적어도 하나의 대응되는 밀봉 표면과 밀봉 방식으로 접촉하는 역할을 하는 것으로서, 두 측부들에서의 경계
(18, 18')에 의하여 개별적으로 한정되며, 솔기(8)에는 적어도 하나의 용접 솔기(10)가 제공되고,
금속성 밀봉재가 적어도 하나의 밀봉 영역(6)의 경계들 사이의 솔기(8)에서 솔기(8)의 두께 전체에 걸쳐서 용접
되지 않도록, 각 용접 솔기(10)는 적어도 하나의 밀봉 영역(6)의 경계들(18, 18')의 외측으로만 연장된 것을 특
징으로 하는, 금속성 밀봉재.
청구항 2
제 1 항에 있어서,
금속성 밀봉재는 적어도 하나의 비이드(bead)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 금속성 밀봉재.
청구항 3
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
금속성 밀봉재는 실질적으로 원통형 재킷(cylinder jacket)의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 금속성 밀봉재.
청구항 4
제 3 항에 있어서,
원통형 재킷은 저장통의 형상으로 굽혀진 것을 특징으로 하는, 금속성 밀봉재.
청구항 5
제 3 항에 있어서,
원통형 재킷은 테이퍼진(tapered) 것을 특징으로 하는, 금속성 밀봉재.
청구항 6
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
금속성 밀봉재에는 표면 코팅이 제공된 것을 특징으로 하는, 금속성 밀봉재.
청구항 7
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
금속성 밀봉재에는 적어도 밀봉 영역(6)의 경계들(18, 18') 사이에 표면 코팅이 제공된 것을 특징으로 하는, 금
속성 밀봉재.
청구항 8
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
표면 코팅은 땜납(solder)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속성 밀봉재.
청구항 9
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
금속성 밀봉재는 적어도 하나의 주름(bellow)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 금속성 밀봉재.
청구항 10
공개특허 10-2010-0082338
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앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
용접 솔기(10)는 레이저 용접 솔기로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 금속성 밀봉재.
청구항 11
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
용접 솔기(10)는 일 측부에 형성되는 것을 특징으로 하는, 금속성 밀봉재.
청구항 12
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
용접 솔기(10)는 두 측부들에 형성되는 것을 특징으로 하는, 금속성 밀봉재.
청구항 13
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
솔기(8)는 윤곽(profile)을 갖는 것을 특징으로 하는, 금속성 밀봉재.
청구항 14
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
솔기(8)는 금속성 밀봉재에 대해 적어도 부분적으로 경사진 것을 특징으로 하는, 금속성 밀봉재.
청구항 15
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
용접 솔기(10)가 연장되지 않는 적어도 하나의 밀봉 영역(6)의 솔기(8)의 부분은, 인접한 용접 솔기(10)로부터
의 힘에 의하여 압박되는 것을 특징으로 하는, 금속성 밀봉재.
청구항 16
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
용접 솔기(10)가 연장되지 않는 밀봉 영역(6)의 솔기(8)의 부분은, 설치된 상태에서 밀봉재에 작용하는 힘에 의
하여 압박되는 것을 특징으로 하는, 금속성 밀봉재.
청구항 17
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
용접 솔기(10)는 밀봉재의 측부에 형성되고, 여기에는 적어도 하나의 밀봉 영역(6)도 배치되는 것을 특징으로
하는, 금속성 밀봉재.
청구항 18
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
밀봉재는 경계들(18, 18')에 의하여 개별적으로 한정되는 적어도 두 개의 밀봉 영역(6)들을 구비하고, 금속성
밀봉재가 그 두 개의 밀봉 영역(6)들의 경계들 사이의 솔기(8)에서 두께 전체에 걸쳐서 각각 용접되지 않도록,
각 용접 솔기(10)는 그 두 개의 밀봉 영역(6)들의 경계들(18, 18')의 외측으로만 연장된 것을 특징으로 하는,
금속성 밀봉재.
청구항 19
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
밀봉 영역(6)들 중 적어도 하나는 밀봉재의 가장자리(20)에 배치된 것을 특징으로 하는, 금속성 밀봉재.
공개특허 10-2010-0082338
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청구항 20
제 19 항에 있어서,
금속성 밀봉재는 밀봉 영역(6)으로부터 가장자리(20)까지의 솔기(8)에서 두께 전체에 걸쳐서 용접되지 않은 것
을 특징으로 하는, 금속성 밀봉재.
청구항 21
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
솔기(8)는 가장자리(20)와 밀봉 영역(6)의 경계(18, 18') 사이에서 용접된 것을 특징으로 하는, 금속성 밀봉재.
청구항 22
제 1 항에 따른 금속성 밀봉재(2)의 제작방법으로서,
반-마무리처리된(semi-finished) 밴드(band) 또는 와이어(wire) 재료를 제공하는 단계;
반-마무리처리된 밴드 또는 와이어 재료를 적어도 하나의 기본재(blank)로 절단하는 단계로서, 각 기본재
(blank)가 단부 구역들을 구비하도록 절단되는 단계;
적어도 두 개의 단부 구역들이 서로 맞닿도록 적어도 하나의 기본재를 형상화하는 단계; 및
적어도 하나의 밀봉 영역(6)이 경계들(18, 18')에 의하여 한정되도록 기본재를 형상화하는 단계;를 포함하고,
기본재가 밀봉재(2)로 되도록 용접하는 단계로서, 적어도 하나의 용접 솔기(10)가 밀봉 영역(6)의 경계들(18,
18') 외측으로만 연장되고 또한 금속성 밀봉재의 솔기(8)가 밀봉 영역(6)의 경계들(18, 18') 사이에서 용접되지
않은 채로 남게 되도록, 용접하는 단계;를 특징으로 하는, 금속성 밀봉재의 제작방법.
청구항 23
제 22 항에 있어서,
적어도 하나의 밀봉 영역(6)을 롤-사이징(roll-sizing)하는 단계를 더 포함하는, 금속성 밀봉재의 제작방법.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 밀봉재에 관한 것이다. 특히 본 발명은 금속성 밀봉재에 관한 것이다. 또한 본 발명은 높은 온도에[0001]
저항성이 있는 재료의 금속성 밀봉재에 관한 것이다. 나아가 본 발명은 와이어(wire) 또는 밴드(band) 재료로
생성되는 비-무솔기(non-seamless)의 금속성 밀봉재에 관한 것이다.
배 경 기 술
이제까지는, 고체 재료로부터 그러한 밀봉재를 펀칭(punching)해 내거나 또는 접합부에서 용접되어 링 밀봉재[0002]
(ring seal)로 용접되는 와이어 또는 밴드 재료의 링을 형성하는 것이 일반적인 관행이었다.
공지된 금속성 밀봉재들은, 예를 들어 지. 무어(G. Moore)에 의한 "납땜된 접합부를 형성하기 위한 밀봉재"라는[0003]
명칭의 미국특허출원 US 2006/0237963, 및 로웨 등(Rowe et al)에 의한 "밀봉재"라는 명칭의 미국특허출원 US
2004/0239053 에 기술되어 있다.
링으로 되도록 굽혀지는 밴드 재료로 제작되는 이와 같은 형태의 밀봉재는 통상적으로 링 밀봉재가 용접 솔기에[0004]
의하여 폐쇄되었던 위치에서 누설이 발생할 수 있다는 단점을 갖는다. 편평한 재료의 형상을 갖는 밀봉재를
제작함에 의한 대안적인 해결안이 있는데, 이 또한 과도한 부스러기(scrap)가 발생되기 때문에 실용적이지 못하
다.
발명의 내용
해결하려는 과제
공개특허 10-2010-0082338
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그러므로, 본 발명은 종래기술의 알려진 바와 같은 높은 비용과 누설 위험의 단점들이 해소되는 금속성 밀봉재[0005]
를 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제의 해결 수단
본 발명의 제1 형태에 따르면, 솔기를 구비한 금속성 밀봉재, 즉 적어도 부분적으로 비-무솔기인(솔기가 없지[0006]
않은) 금속성 밀봉재가 제공된다. 이 경우, 금속성 밀봉재는 적어도 하나의 대응하는 밀봉 표면과 밀봉 방식으
로 접촉하기 위한 적어도 하나의 밀봉 영역을 구비한다. 이 경우에 있어서, 적어도 하나의 밀봉 영역은 두 측
부들에서의 경계에 의하여 개별적으로 한정된다. 솔기에서는, 본 발명의 금속성 밀봉재에 용접 솔기가 제공되
는데, 이 용접 솔기는 밀봉 영역들 중 적어도 하나의 경계들 외측으로만 각각 연장되고, 금속성 밀봉재는 적어
도 하나의 밀봉 영역의 경계들 사이의 솔기에서 솔기의 두께 전체에 걸쳐서 용접되지 않는다.
용접되지 않은 솔기는 본 발명의 밀봉재에 있는 적어도 하나의 밀봉 영역 안으로 연장된다는 것에 유의한다.[0007]
솔기를 닫거나 또는 밀봉재의 단부들을 연결하는 용접 솔기는 밀봉 영역에서 또는 가장자리에서 연장되지 않는
다. 본 발명의 금속성 밀봉재의 특징은, 밀봉재가 밀봉 영역의 주요 위치에서 용접 솔기 대신에 (닫힌) 간극
(또는, 용접되지 않지만 "간극이 없는" 접합부)을 구비한다는 점에 있다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 본 발명의 금속성 밀봉재의 제작방법이 제공된다.[0008]
금속성 밀봉재는 솔기 및 적어도 하나의 밀봉 영역을 구비하는데, 그 밀봉 영역은 적어도 하나의 대응하는 밀봉[0009]
표면과 밀봉되는 방식으로 접촉하도록 의도된다. 이 경우, 밀봉 영역들 중 적어도 하나는 밀봉재의 가장자리에
배치된다. 솔기에는 용접 솔기가 제공되는데, 그 용접 솔기는 밀봉 영역이 배치된 가장자리 앞에서 끝난다.
또한, 용접 솔기는 밀봉재의 가장자리에 배치된 밀봉 영역 외측에서만 연장된다.
본 발명의 방법은 반-마무리처리된 밴드 또는 와이어 재료를 제공하는 단계를 포함한다. 반-마무리처리된 밴드[0010]
또는 와이어 재료는 적어도 하나의 기본재(blank)로 되도록 절단되는바, 이로써 각 기본재는 단부 구역들 또는
절단면들을 구비하게 된다. 기본재는 (하나 이상의 기본재의) 적어도 두 개의 단부 구역들이 각각 서로 맞닿아
서 솔기를 형성하도록 형상화된다. 기본재들은, 기본재들에 적어도 하나의 밀봉 영역이 배치되도록
형상화되고, 그 밀봉 영역은 경계들에 의하여 한정된다. 기본재들은 밀봉재로 되도록 용접되는바, 그 용접은
용접 솔기(들)이 적어도 하나의 밀봉 영역의 외측으로만 연장되고 또한 적어도 하나의 밀봉 영역의 경계들 앞에
서 끝나도록 이루어진다. 이 경우에 밀봉 영역의 경계들 사이에서 금속성 밀봉재의 솔기는 용접되지 않은 채로
남겨진다.
특히 마지막 세 단계들의 순서는 임의적으로 변경될 수 있다. 그러나, 설명된 순서는, 후속되는 처리 단계들로[0011]
인하여 접합부의 비용접 부분이 간극이 되도록 넓어질 수 없게 된다는 장점을 제공한다. 후속의 처리 단계들의
형태에 따라서, 그 간극은 대응하는 형상화 공정에 의해서 추가적으로 닫혀질 수도 있다.
바람직하게는, 상기 방법이 밀봉 영역의 롤-사이징 단계를 더 포함한다. 롤-사이징으로 인하여, 밀봉 영역은[0012]
밀봉 표면, 밀봉 가장자리, 또는 밀봉 립의 형태로 구현될 수 있다. 또한 롤-사이징은 밀봉 영역이 압착되어서
콤팩트하게 되고 폭넓혀짐으로써, 솔기의 두 개의 맞닿는 용접되지 않는 영역들이 서로에 대해 더 강한 방식으
로 가압되고 솔기에서 밀봉재의 밀착도가 향상된다는 장점을 제공한다.
바람직하게는, 금속성 밀봉재에 (축방향에서 또는 반경방향에서 올라올 수 있는) 적어도 하나의 비이드가 제공[0013]
된다.
비이드는, 예를 들어 폭방향의 열 팽창으로 인하여 변화될 수 있는 밀봉 간극을 보상하기 위하여, 밀봉재에 잘[0014]
형성될 수 있는 접촉 압력 및/또는 적합한 선택을 발생시키는 것을 가능하게 한다.
금속성 밀봉재는 실질적으로 적어도 부분적으로 원통형 재킷과 같이 형상화되는 것이 바람직하다. 그 결과, 밀[0015]
봉재는 밀봉재가 삽입되는 밀봉 간극에 대해 적어도 부분적으로 직각으로 연장된다.
원통형 재킷(cylinder jacket)은 저장통 형상의 형태로 구현되는 것이 바람직하다. 저장통 형상으로 인하여,[0016]
밀봉재는 파이프의 가압된 공동 등을 밀봉하기에 특히 적합하게 되는데, 이것은 밀봉되는 매체로부터의 힘 성분
이 "저장통 가장자리"에 배치된 밀봉 영역을 밀봉 표면에 대하여 가압하기 때문이다. 그러한 구조의 다른 장점
은, 두 개의 밀봉 표면들 사이의 밀봉재의 압착 중에 비용접 부분에서의 솔기가 압착된다는 것이다.
금속성 밀봉재의 원통형 재킷은 테이퍼지는 것이 유리하다. 이러한 실시예에서는, 체적이 주위의 과잉 압력에[0017]
대해서 특히 잘 밀봉될 수 있다. 밀봉재의 설계에 따라서, 이 경우에 외부적으로 작용하는 과잉 압력에 의해
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솔기를 압착하는 것이 가능하다.
금속성 밀봉재에는 표면 코팅(surface coating)이 제공되는 것이 바람직하다. 표면 코팅은, 전기도금[0018]
(electroplating) 또는 증착(vapor-depositing), 화학 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 또는 화염 분사
(flame-spraying)에 의하여 화학적으로 적용될 수 있다.
금속성 밀봉재에 있어서는, 적어도 밀봉 영역의 구역에 표면 코팅이 제공되는 것이 바람직하다. 밀봉 영역의[0019]
구역에 있는 표면 코팅은 밀봉재의 밀봉 특성을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 또한, 하중을 받는 때에 밀봉
재가 밀봉 표면에 대해 이동하는 것을 가능하게 하기 위하여, 밀봉 영역에 표면 코팅을 적용하는 것도
가능하다. 이것은, 예를 들어 엘라스토머 코팅(elastomer coating), (연성 또는 비철성의 무거운) 금속 코팅,
또는 탄소나 그래파이트의 코팅 각각에 의하여 이루어질 수 있다.
표면 코팅은 기계적 및/또는 화학적 스트레스(mechanical and/or chemical stresses)에 대한 밀봉재의 저항성[0020]
을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 이것은, 예를 들어 니켈-도금 또는 질화(nitriding)에 의하여 이루어질 수
있다. 개별 적용예에 따라서, 수개 또는 상이한 표면 코팅들을 (외측/내측에, 인접하여서, 또는 서로 적층되도
록) 이용 또는 적용하는 것도 가능하다.
표면 코팅은 땜납(solder)을 포함하는 것이 바람직하다. 표면 코팅은 땜납 및/또는 플럭스(flux)를 포함할 수[0021]
있다. 특히, 고온의 밀봉재에 있어서는, 온도 과부하 모드(temperature overload mode)(압력 과부하 모드가 아
님)에서 밀봉재가 밀봉 표면에 자신을 납땜되도록 하는 것이 가능하게 된다. 이러한 실시예는 주름 또는 다중
부분(multipart)의 밀봉재를 신속하고 용이하게 제작하는데에도 기여할 수 있다.
적용된 표면 코팅은 밀봉 영역의 밀봉 특성을 개선시켜서 밀봉재 전체의 특성을 개선시키는 것이 바람직하다.[0022]
금속성 밀봉재에는 적어도 하나의 비이드가 제공되는 것이 유리하다. 비이드는 금속성 밀봉재에 디스크 스프링[0023]
(disk spring)과 유사한 탄성적 특성을 제공하는 것을 가능하게 한다. 전반의 비이드 및/또는 완전한 비이드는
밀봉 영역에서의 표면 압력을 보다 잘 조정 또는 규정하는 것을 가능하게 한다. 이 경우에는, 비이드가 원주
방향으로 연장될 수 있고 반경방향 및/또는 축방향으로 올라올 수 있다.
금속성 밀봉재에는 적어도 하나의 주름(bellow)이 제공되는 것이 바람직하다. 주름은 접혀진 주름, 원판 또는[0024]
물결형태의(corrugated) 주름의 형태로 구현될 수 있다. 이 경우, 접혀진 부분들, 원판들, 또는 물결들의 갯수
는 미리 규정되지 않는다. 주름 형태의 밀봉재는 (특히 납땜된 밀봉재들에서) 밀봉 표면들 간의 움직임을 위한
특히 큰 유극(clearance)과 특히 균일한 표면 압력을 달성하는 것을 가능하게 한다.
용접 솔기는 레이저 용접 솔기의 형태로 구현되는 것이 바람직하다. 레이저 용접 솔기는 추가적인 재료를 공급[0025]
할 필요없이 특히 소형인 용접 솔기의 형태로 형성될 수 있다.
용접 솔기는 일 측부에 생성되는 것이 바람직하다. 일 측부에 생성된 용접 솔기는, 특히 얇은 재료를 이용하는[0026]
때에, 필요한 밀봉 특성을 달성하기에 충분할 수 있다. 일 측부의 용접 솔기는 인장 응력이 우세하게 발생할
수 있는 밀봉재의 측부에 생성되는 것이 유리하다. 일 측부의 용접 솔기는 밀봉재의 상이한 측부들에 생성될
수도 있는바, 즉 일 측부의 용접 솔기는 측부들을 바꾸면서 생성될 수 있다. 이것은, 밀봉재의 응력의 분산을
최적화시키는 것을 가능하게 한다. 또한, 예를 들어 용접 과정 중에 밀봉재의 이동을 방지하기 위하여, 생산
공정/순서에 용접 솔기의 형태를 적합화시키는 것도 가능하다.
용접 솔기는 밀봉재의 양 측부들에 생성되는 것, 즉 양 측부의 양식으로 구현되는 것이 유리할 수 있다. 이것[0027]
은 높은 하중을 받는 밀봉재의 강도를 추가적으로 증가시킬 것이다. 또한, 양 측부의 용접 솔기는 재료에 대한
화염-직선화 효과(flame-straightening effect)가 감소되게 하는 장점을 제공한다. 양 측부의 용접 솔기에 있
어서는 노치(notch) 효과가 감소될 것으로 추정되어서, 예상 파손까지의 밀봉재의 수명이 연장될 것이다.
솔기는 윤곽(profile)을 갖는 것이 바람직하다. 기본재의 단부 구역들 또는 솔기는 개별적인 윤곽을 가질 수[0028]
있는바, 이로써 밀봉재의 생산을 단순화시키고 그리고/또는 솔기의 비용접 부분의 밀봉 특성을 향상시키기 위하
여, 솔기가 자체-중심잡음(self-centering) 및/또는 자체-조임(self-clamping)의 성질을 가질 수 있게 된다.
이 점에 있어서, 단순화는 특히 용접 과정 및 (있을 수 있는) 롤-사이징 단계에 관련되지만, 길이 절단 또는 단
부 구역들의 처리에 관하여는 필수적으로 관련되지 않는다. 이 경우에, 윤곽은 밀봉재의 평면에서 그리고/또는
밀봉재의 평면에 대해 직각으로 연장될 수 있다.
솔기는 금속성 밀봉재에 대해 적어도 부분적으로 경사지는 것이 바람직하다. 이것은 솔기의 주요 영역이 더 긴[0029]
솔기를 대가로 하여 서로에 대해 반대로 놓이지 않도록 하는 것을 가능하게 하여서, 솔기 또는 용접 솔기에 의
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하여 각각 유발되는 응력 또는 다른 비균등성(inhomogeneities)이.
용접 솔기가 안으로 연장되지 않는 밀봉 영역에 위치된 솔기의 부분은, 인접한 용접 솔기로부터의 힘에 의하여[0030]
압착되는 것이 유리하다. 지금까지는, 이 원리가 화염-직선화(flame-straightening)에서만 이용되었다. 냉각
공정 중에, 용접 솔기가 고체화된 후에 열 수축하여서, 솔기의 인접한 용접되지 않은 단부 구역들을 서로에 대
해 가압시킨다.
용접 솔기가 안으로 연장되지 않는 밀봉 영역의 솔기 부분은 설치된 밀봉재에 작용하는 힘에 의하여 압착되는[0031]
것이 바람직하다. 이것은, 예를 들어 원추형으로 테이퍼진 밀봉재에서 구현될 수 있는데, 여기에서는 밀봉 가
장자리(또는 밀봉 영역)가 그 원추의 외형(envelope)의 테이퍼진 부분 상에 배치된다. 밀봉재 또는 그 원추의
외형이 위로부터의 압착을 받는 때에는, 그 원추의 외형 상에서 연장된 솔기가 압착된다.
선행하는 설명은 금속성 밀봉재의 밀봉 가장자리 또는 가장자리 영역들에 부분적으로 용접되지 않은 솔기가 제[0032]
공되는 것으로 해석될 수 있지만, 양 측부들(예를 들어, 내측과 외측)에서 용접 솔기에 의해 경계지워지는 용접
되지 않은 영역(예를 들어, 완전한 비이드의 구역)을 제공하는 것도 가능하다.
용접 솔기는, 밀봉 영역들이 배치되는 밀봉재의 측부 상에 생성되는 것이 바람직하다.[0033]
기본재를 생산하기 위하여 정밀 공백형성 방법(precision blanking method)이 이용되는 것이 바람직하다. 정밀[0034]
공백형성 방법은 파단되는 표면이 발생되지 않으면서 절단이 이루어지는 것을 의미한다. 또한, 용접 솔기는 레
이저 용접 솔기의 형태로 구현될 수 있다. 용접 솔기는 개별의 밀봉 지점, 밀봉 가장자리, 또는 밀봉 영역 앞
의 예를 들어 0.2 내지 1 mm 에서 각각 중단 또는 종료될 수 있다. 밀봉 표면 또는 밀봉 가장자리는 금속 절단
또는 비절단 방식으로 밀봉 영역에 형성될 수 있다. 밀봉 지점이 마지막 생산 단계에서 롤-사이징된다면, 간극
의 비용접 부분은 적극적이지 않은 방식으로 압착될 수 있어서, 밀봉재가 간극의 비용접 부분(즉, 밀봉 영역)에
서도 밀착된다.
밀봉재는 경계들에 의하여 개별적으로 한정되는 적어도 두 개의 밀봉 영역들을 포함하는 것이 바람직하다. 그[0035]
러한 밀봉재에서, 각 용접 솔기는 적어도 두 개의 밀봉 영역들의 경계들 밖으로만 연장된다. 이 실시예에서,
금속성 밀봉재는 그 두 개의 밀봉 영역들의 경계들 사이의 솔기에서 각각 두께 전체에 걸쳐서 용접되지 않은 채
남겨진다. 원칙적으로, 모든 전술된 실시예의 사항들은 예를 들어 파이프 또는 콘테이너를 밀봉하기 위한 원판
형상의 단부 밀봉재의 형태로 구현될 수도 있다. 원칙적으로, 모든 전술된 실시예의 사항들은 수 개의 밀봉 영
역들에서 구현될 수도 있는바, 그 밀봉 영역들 중의 단 하나만 용접되지 않은 솔기에 걸쳐서 연장되는 것일 수
있다(이와 같은 형태의 실시예는 비대칭적인 밀봉 표면을 위해 이용될 수 있음). 본 발명의 설셰에 따른 두 밀
봉 영역들을 구비한 본 실시예는 특히 대칭적인 밀봉 표면들에 적합하다.
일 실시예에서, 밀봉 영역들 중 적어도 하나는 밀봉재의 가장자리에 배치된다. 이 실시예에서, 밀봉 영역들의[0036]
경계들과 일치하는 가장자리도 용접되지 않은 채 남겨질 수 있다.
바람직하게는, 금속성 밀봉재가 밀봉 영역으로부터 가장자리까지의 솔기에서 두께 전체에 걸쳐서 용접되지 않는[0037]
다. 밀봉 영역들이 가장자리에 배치되면, 밀봉되어야 하는 압력이 과도하게 높지 않은 한, 이 실시예에서 가장
자리를 부가적으로 강화시킬 필요는 없다.
바람직하게는, 금속성 밀봉재의 솔기가 가장자리와 밀봉 영역의 경계 사이에서 용접된다. 이 실시예에서, 밀봉[0038]
재의 가장자리는 밀봉 영역에 걸쳐서 (내향 또는 외향으로) 연장되어서, 밀봉재가 밀봉 영역에서 양 측부들로부
터 지지된다. 이 실시예는 밀봉 영역의 용접되지 않은 솔기를 부가적으로 강화시키는 것을 가능하게 하여서,
본 발명의 밀봉재가 (일 측부에서 용접된 밀봉 영역에 비하여) 높은 압력에 대해 이용될 수도 있게 된다.
발명의 효과
본 발명에 의하여, 종래 기술의 높은 비용과 누설 위험의 단점들이 해소되는 금속성 밀봉재가 제공된다.[0039]
도면의 간단한 설명
본 발명의 도면에는 금속성 밀봉재의 두 가지 상이한 형태의 실시예들이 도시되어 있다.[0040]
도 1a 내지 도 1d 에는 실질적으로 v-형상의 단면을 갖는 밀봉재의 실시예에 관한 상이한 도면들이 도시되어 있
는데, 여기에서는 밀봉재의 단면의 열린 부분이 외향을 지향한다.
도 2a 내지 도 2d 에는 실질적으로 u-형상의 단면을 갖는 밀봉재의 실시예가 도시되어 있는데, 여기에서는 단면
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의 열린 부분이 내향을 지향한다.
도 3 에는 밀봉재의 실시예의 부분 단면도가 도시되어 있는데, 여기에서 밀봉 영역들은 밀봉재의 가장자리에 직
접적으로 배치되지 않는다.
도면들에 부가된 a 내지 d 는 각각 경사 사시도, 상세도, 단면도, 및 단면 상세도를 의미한다. 단면도들 c 및
d 의 단면선은 각각 솔기를 따라서 연장된다.
도면들에 도시된 밀봉재들은 금속 시이트(sheet) 또는 스트립(strip)으로 제작된 단일-곡면의 원형 밀봉재의 형
태로서 구현되어 있고, 그것의 가장자리들은 각각 밀봉 요소 또는 밀봉 영역으로서 작용한다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
도 1a 에는 축방향에서 외향으로 지향된 밀봉 영역(6)(밀봉 표면(sealing surface), 밀봉 가장자리(sealing[0041]
edge), 또는 밀봉 립(sealing lip))을 구비한 밀봉재(2)의 전체적인 모습이 도시되어 있다. 반경방향 외향으로
놓여 있는 밀봉재의 외측 측부(outer side; 12)는 축방향에서 내향으로 굴곡져 있다. 이것은 밀봉재가 축방향
에서 테이퍼(taper)져 있다는 것을 의미한다. 반경방향 내향으로 놓여 있는 밀봉재(2)의 내측 측부(4)는 축방
향에서 볼록하게 굴곡져 있다. 그러므로, 밀봉재(2)는 실질적으로 일 시이트의 쌍곡면의 일부를 형성한다. 밀
봉재(2)는 링으로 굽혀지는 편평한 재료로 제작된다. 솔기(8)에서, 그 링은 용접 솔기(10)에 의하여 닫혀진다.
여기에서, 명확화를 위하여, 내측 측부(4) 및 외측 측부(12)는 도면들에 도시된 모든 예시적인 실시예들에서 반
경방향에 관하여 지칭하는 것임(즉, 예를 들어 축방향에 관한 것이 아님)에 유의하도록 한다.
도 1a 내지 도 1d 에 도시된 밀봉재는, 예를 들어 수중 시설물의 설치 또는 진공 기술에서 발생하는 외부의 과[0042]
도한 압력에 맞서는 밀봉 공동(sealing cavity)에 특히 적합하다.
도 1a 에는 솔기(8)에 있는 용접 솔기(10)를 도시한다. 축척으로 인하여, 용접 솔기(10)의 경계와 형상은, 용[0043]
접 솔기가 밀봉 영역(6)의 경계(18') 앞에서 끝나고 또한 밀봉재(2)의 가장자리(20) 앞에서 끝나도록 형상화되
어 있다.
도 1b 에는 밀봉재의 상세도가 도시되어 있는데, 여기에는 용접 솔기(10)를 구비한 솔기(8)가 도시되어 있다.[0044]
또한 도 1b 에는 밀봉 영역(6)이 도시되어 있는데, 이것은 반경방향 외향으로 지향된 가장자리(20) 상에 있는
밀봉 표면의 형태로 구현되어 있다. 또한 밀봉재의 내측 측부(4) 및 외측 측부(12)가 도시되어 있다.
도 1b 에 따르면, 용접 솔기 또는 용접 비이드(welding bead)(10)는 밀봉 영역(밀봉 가장자리 또는 밀봉 표[0045]
면)(6)의 (반경방향으로 내측인) 경계(18') 앞에서 끝난다. 또한, 용접 솔기 또는 용접 비이드(10)는 가장자리
(20)와 인접한 밀봉 영역(6)의 (반경방향으로 외측인) 경계(18) 앞에서 끝난다. 이와 같은 설계형태로 인하여,
재결정화 등과 같은 일어날 수 있는 재료의 변성이 밀봉 영역(6)에 영향을 미치지 못한다.
도 1c 에는 도 1a 및 도 1b 에 도시된 밀봉재의 단면이 도시되어 있다. 단면도의 단면선(line of section)은[0046]
부분적으로 용접되지 않은 솔기(8)를 따라 연장된다.
단면도는 솔기(8)를 참조하여 내측으로부터 약간 기울어져 있다. 솔기(8)는 두 영역들, 즉 (솔기(8)의 용접 부[0047]
분(welded part)인) 용접 솔기(10) 및 솔기(8)의 비용접 부분(unwelded part; 16)으로 구분된다. 관찰 각도로
인하여, 밀봉재(2)의 내측 측부(12) 상에서 연장된 용접 솔기(10)의 부분도 볼 수 있다. 밀봉재의 외측 측부
(4)는 단면에서 선으로서만 볼 수 있다. 밀봉 영역(6)들은 각각 밀봉재의 (반경방향으로) 내측의 경계(18')로
부터 (반경방향으로) 외측의 경계(18)까지 연장된다. 또한, 밀봉 영역(6)들은 밀봉재(2)의 가장자리(20)와 내
측 측부(12) 사이에서 연장된다. 도 1c 에 따르면, 용접 솔기(10)는 밀봉 영역(6) 안으로는 연장되지 않고, 내
측 경계(18')까지만 연장된다. 밀봉재의 가장자리(20)뿐만 아니라 반경방향 외측의 경계(18)는 도 1c 에 도시
된 바와 같이 용접되지 않은 채로 있다.
도 1d 에는 도 1c 의 확대 상세도가 도시되어 있다. 도 1c 에는 용접 솔기(10)가 밀봉 영역(6)까지 연장되지[0048]
않는다는 것이 도시되어 있다. 도 1d 에는 용접 솔기(10)가 밀봉재(2)의 내측 경계(18') 앞에서 끝난다는 것이
명확히 도시되어 있다. 솔기의 비용접 부분(16)은 밀봉 영역(6)에서 연장되고 또한 이 경우에는 밀봉재의 가장
자리(20)까지 연장된다. 상세도에서 선택된 각도로 인하여, 밀봉재의 내측 측부만이 표면의 형태로 도시되어
있다.
도 2a 에는 실질적으로 u-형상의 단면을 갖는 밀봉재(2)의 전체적인 모습이 도시되어 있다. 밀봉재(2)는 실질[0049]
적으로 저장통(barrel) 형상의 형태로 구현된다. 밀봉재(2)는 오목한 내측 측부(4) 및 볼록한 외측 측부(12)를
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갖는다. 금속성 밀봉재에는 가장자리(20)가 제공되는데, 이 가장자리는 (반경방향) 내향으로 지향되고, 이 가
장자리에 인접하여서는 밀봉 표면, 밀봉 가장자리, 또는 밀봉 립의 형태로 구현되는 밀봉 영역(6)이 배치될 수
있다. 도 2a 에는 용접 솔기(10)를 구비한 솔기가 도시되어 있다. 축척으로 인하여, 용접 솔기(10) 및 솔기의
형태가 명확하게 보이지는 않는다.
도 2a 내지 도 2d 에 도시된 밀봉재(2)는 공정 엔지니어링(process engineering) 및 동력 설비 엔지니어링[0050]
(power plant engineering) 뿐만 아니라, 예를 들어 엔진 및 터보차저에서 발생할 수 있는 가압된 공동을 밀봉
하기에 특히 적합하다. 도 2a 내지 도 2d 에 도시된 밀봉재(2)는 자전거 타이어 또는 자동차 타이어와 유사한
형상을 갖는바, 그것은 실질적으로 도넛형태의 표면(toroidal surface)이 내측에서 절개되어 열린 것에 대응된
다.
도 2b 에는 솔기(8)에서 용접 솔기(10)를 나타내는 밀봉재(2)의 상세도가 도시되어 있다. 용접 솔기(10)는 밀[0051]
봉재의 외측 측부(12)에 배치된다. 상세도에는 용접 솔기(10) 또는 용접 비이드가 밀봉재의 내측 경계(18')에
서 밀봉 영역(밀봉 가장자리 또는 밀봉 표면)(6) 앞에서 끝난다는 것이 도시되어 있다. 용접 솔기(10)가 밀봉
영역(6) 안으로까지 연장되지 않기 때문에, 밀봉 영역(6)에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 재결정화와 같은 재
료 변성이 이 위치에서 일어날 수 없다.
도 2c 에는 도 2a 및 도 2b 에 따른 밀봉재(2)의 단면도가 도시되어 있는데, 여기에서 단면선은 솔기(8)를 따라[0052]
연장되어 있다. 경사진 관찰 각도로 인하여, 밀봉재의 내측 측부(4)와 밀봉재의 외측 측부(12)를 볼 수 있다.
(반경방향) 내향으로 지향된 밀봉재의 가장자리(20)는 수평으로 돌출된 부분에 특히 잘 도시되어 있다. 이 단
면도에는 용접 솔기가 밀봉재(2)의 밀봉 영역(6)의 내측 경계(18') 앞에서 끝난다는 것이 도시되어 있다. 단면
으로 인하여, 이 도면에는 용접 솔기(10)의 외부에서 볼 수 있는 부분이 도시되어 있을 뿐만 아니라, 솔기에서
맞닿는 두 개의 단부면(end face)들을 연결하는 용접 솔기(10)의 부분도 잘 도시되어 있다. 또한 도 2c 에 따
른 실시예에는, 용접 솔기(10)가 솔기 전체를 연결하지 않는다는 것이 도시되어 있다. 이 도면에는 솔기(8)가
양 측부들, 즉 내측 측부(4) 및 외측 측부(12)에서 용접되지 않고, 따라서 밀봉 영역(6)에서 솔기(8)의 전체 두
께에 걸쳐 용접되지 않는다는 것이 도시되어 있다.
도 2d 에는 도 2c 의 확대 상세도가 도시되어 있다. 도 2d 에는 솔기(8)의 구역에 있는 용접 솔기(10)의 형태[0053]
가 도시되어 있다. 용접 솔기(10)는 밀봉 재(2)의 외측 측부(12)에서 외부적으로 형성된다. 용접 솔기(10)는
밀봉재의 두께 전체에 걸쳐서 연장되지 않는데, 만일 밀봉재의 두께 전체에 걸쳐서 연장된다면 용접 과정 중에
밀봉재가 현저히 뒤틀릴 수 있기 때문이다. 그러나, 다른 제작 단계에서 밀봉재의 내측 측부(4)에 제2의 용접
솔기가 형성될 수 있다는 점에 유의한다. 용접 솔기는 밀봉 영역의 내측 경계(18') 앞에서 끝나서, 밀봉 영역
(6) 안으로 연장되지 않는다. 밀봉 영역(6)은 롤-사이징(roll-sizing), 밀링(milling), 그라인딩(grinding),
또는 폴리싱(polishing)에 의하여 구현될 수 있다.
불필요하게 복잡한 도면들을 방지하기 위하여, 상이한 표면 코팅을 갖는 그 실시예들은 도시되지 않았다.[0054]
도 3 에는 본 발명의 실시예의 부분적으로 절개된 측면도가 도시되어 있는데, 여기에서 밀봉 영역은 밀봉재의[0055]
가장자리에 직접 배치되지 않는다. 이 경우에는 밀봉재의 밀봉 영역(6)들이 인접하게 배치된 비이드들의 형태
로 구현된다. 밀봉 영역(6)들은 밀봉재의 가장자리(20)로부터 그리고 서로로부터 개별적으로 떨어져 이격된다.
밀봉 영역(6)은 경계들에 의하여 한정되는바, 선택된 관찰 각도로 인하여 그 경계들 중에서는 내측 경계(18')만
이 개별적으로 도시되어 있다.
다른 도면들에 도시된 실시예와는 달리, 솔기는 밀봉 영역들의 양 측부들에서 용접 솔기(10)들에 의하여 용접된[0056]
다. 솔기에서는, 밀봉재가 용접 솔기(10)에 의하여 양 측부들, 즉 내측 측부(4) 및 외측 측부(12)에서 연결된
다. 그 솔기는 밀봉 영역(8)들의 구역에서 용접되지 않은 채 유지되고 용접 솔기(10)들은 밀봉 영역들에서 연
장되지 않는다. 그러나, 용접 솔기(10)들은 두 개의 상이한 밀봉 영역(6)들의 경계들 사이에서 연장될 수
있다. 또한, 밀봉 영역들을 강화하기 위하여, 도 3 에 도시된 밀봉재는 가장자리(20)와 밀봉 영역(6) 사이의
구역에서 개별적으로 용접된다. 외측 측부(12) 및 내측 측부(4)라는 용어는, 도 3 에 도시된 실시예를 참조할
때에는 조건적으로만 이용될 수 있다. 주로 외측 영역과 접촉하는 밀봉재의 측부는 외측 측부(4)로 호칭된다.
주로 내측 영역으로 할당될 수 있는 밀봉재의 측부는 내측 측부(4)로 호칭된다.
도 3 에 도시된 비이드의 형태를 갖는 밀봉 영역들도, 추가적인 단계들에서 롤-사이징, 밀링, 또는 그라인딩에[0057]
의하여 후속적으로 처리될 수 있다는 것에 유의한다.
나아가, 본 발명은 도면들에 도시된 실시예들의 구성요소들로 이루어지되 상이하게 설계된 수 개의 밀봉 영역들[0058]
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을 구비한 밀봉재를 구현하는 것도 가능하게 한다는 점에 유의한다.
부호의 설명
2: 밀봉재[0059]
4: 밀봉재의 내측 측부
6: 밀봉 영역, 밀봉 가장자리, 또는 밀봉 표면
8: 간극, 접합부, 솔기
10: 용접 솔기
12: 밀봉재의 외측 측부
16: 밀봉 영역에서 밀봉재의 비용접 부분
18: (반경 방향에서) 밀봉 영역의 외측 경계
18': (반경 방향에서) 밀봉 영역의 내측 경계
20: 밀봉재의 가장자리
도면
도면1a
도면1b
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도면1c
도면1d
도면2a
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도면2b
도면2c
도면2d
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도면3
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