KR0145311B1 - 튜브를 빠르게 연결하기 위한 커플링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커플링 내부의 씰링수단을 나머지 커플링 소재보다 유연한 물리적 특성을 가지도록 가구성함에 따라 파이프 소재 선택에 구애받지 않고 사용할 수 있도록 한 커플링에 관한 것으로, 상기 씰링수단(7)(28)이 커플링과 동일한 소재를 사용하여 일체형으로 성형되므로 비교적 간단한 공정에 의해 제작되도록 하고, 상기 씰링수단(7)(28)이 경질재나 반경질재로 제작되더라도 커플링의 가장 얇은 부위에 형성되도록 하여 커플링 내부에 튜브를 결합할시에 상기 씰링수단(7)(28)이 튜브 벽면에 견고하게 밀착되어지며 이에 따라 완전한 씰링상태를 유지할 수 있게 되는 커플링에 관한 것이다.

Description

튜브를 빠르게 연결하기 위한 커플링

제1도는 본 발명에 따른 커플링의 단면도로서, 튜브가 커플링에 연결된 상태를 도시한 단면도,

제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,

제3도는 제1도의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도,

제4도는 본 발명에 따른 커플링의 단부를 구성하는 플러그의 사시도,

제5도 및 제6도는 본 발명의 또다른 실시예들에 의한 커플링 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:커플링 5,24:구멍

7,28:씰링수단 9,29:입구

10:하우징 10a,10b:하우징의 벽면

11:튜브고정장치 12:와셔

12c,12d:인접부위 13:플러그

26:관형연장부 27:관형홈

본 발명은 두 개의 튜브 또는 파이프를 빠르고 견고하게 연결하는 커플링(coupling)에 관한 것이다.

일반적으로 대량생산체제의 구조물 산업분야인 자동차 산업분야에서는 두 개의 튜브 또는 파이프를 빠르게 연결하거나, 분해하기 위한 수단을 필요로 하는데 예를 들자면, 가솔린이나 냉각수와 같은 유체를 공급하기 위한 파이프를 손쉽게 연결하거나 분해할 수 있도록 하기 위해 이러한 커플링을 필요로 하는 것이다.

통상적으로 자동차에서 사용되는 유체공급용 파이프는 유연성이 있는 반경질 재질로 구성되며, 클램프와 같은 커플링 수단을 사용함에 의해 내부유체가 외부로 누설되지 않도록 서로 연결되어지는데, 만약 이때 연결되는 2개의 파이프가 동일한 커플링을 사용하여 클램프로 연결하게 된다면 연결작업에 시간이 많이 걸리게 되므로 조립공수가 비싸지게 되며 파이프가 연결된 상태에서 다시 분해하고자 할시에는 적어도 한 개 이상의 클램프가 파손되어지므로 부품이 재활용 되지 않는 문제점이 있다.

한편 자동차와 같은 복잡한 장치들에서의 파이프 연결작업을 자동화 하기 위해서는 필요없는 동작이 되도록 생략되도록 하여야 한다.

종래에 두 개의 파이프 또는 튜브를 신속하게 연결하기 위해서 사용되어오던 커플링장치는 프랑스 특허 제FR-A-1,535,163 및 1,403,312호와 미국특허 제US-A-2,360,732호 및 US-A-4,266,814호에 상세히 기술되어 있는데 여기에서 사용된 커플링 구조에서 보면, 통상적으로 그 일단부에 직경이 튜브의 외경과 실제적으로 동일한 직경을 갖는 구멍이 형성되어 있는데, 이 구멍에는 적어도 한 개 이상의 유연성을 가진 씰링수단이 튜브의 한쪽면에 접촉되도록 설치되어 있으며, 그 구멍의 입구와 상기 씰링수단 사이에는 커플링 내부에 끼워진 튜브가 쉽게 빠지지 않도록 하기 위해 삽입되어지는 튜브고정장치를 커플링 내부에 수용하기 위한 하우징이 형성되어져 있다.

이와같은 종래의 장치들은 커플링의 장착 및 분해가 손쉽게 이루어진다는 장점은 있으나, 파이프 내부에 고온, 고압의 유체가 흐르게 될 때 커플링 내부의 씰링수단은 충분한 기능을 하지 못하게 되므로 유체가 외부로 누설되는 문제점이 있었다.

즉, US-A-4,266,814호에서 보면 커플링 내부에 설치되는 씰링수단이 커플링의 구멍내부에 환형비드 형상으로 일체형으로 형성되는데, 상기 씰링수단은 커플링의 소재와 같은 경질재료로 이루어지며, 특히 변형이 용이하지 않은 커플링의 두꺼운 부위에 형성되므로 파이프가 커플링에 연결된 상태에서 상기 씰링수단이 파이프의 벽에 밀착되기 어려운바, 파이프 내부에 고압의 유체가 흐르게 될 시에는 파이프 내부의 유체가 외부로 누설되기 쉬운 문제점이 있었다.

따라서 이와같은 유체의 누설문제를 방지하기 위해서는 커플링에 의해 연결되는 파이프를 플라스틱과 같이 유연성이 양호한 재질로 구성하여야 하므로 파이프 소재 선택에 제한을 받게 되는 문제점도 있었다.

본 발명은 이와같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 커플링 내부의 씰링수단을 나머지 커플링 소재보다 유연한 물리적 특성을 가지도록 구성함에 따라 파이프 소재 선택에 구애받지 않고 사용할 수 있도록 하고 있으며, 파이프 내부에 고압의 유체가 흐르더라도 전혀 누설이 발생하지 않도록 하고 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 사용되는 커플링의 씰링수단은 나머지 씰링수단 소재와 같은 재료를 사용하여 단일 성형작업에 의해 제작되는데, 약간의 유연성을 가지는 플라스틱재로 제작되는 것이 바람직하지만 그외의 여러가지 재료를 사용하여 제작될 수도 있다.

단, 이와같이 유연성을 가지는 씰링수단은 커플링의 내부로 돌출되도록 성형되어야 하며, 커플링의 구멍 내부에는 튜브의 내경과 실제적으로 동일한 직경을 가지는 관형연장부를 구비할 수도 있는데, 상기 관형연장부에는 튜브를 끼워서 연결하기 위한 관형홈을 형성할 수 있으며 그 외벽에는 별도의 씰링수단을 구비할 수도 있다.

이하, 본 발명은 첨부된 도면에 의해 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제1도 내지 제4도에서 보면, 커플링은 (1)로 표시되어 있는데 그 후미 부분(1a)(제1도에서 오른쪽에 위치함)은 클램프(3)에 의해서 유연성을 가지는 튜브(2)와 결합되어져 있으며, 커플링(1)의 왼쪽부분은 경질 또는 반경질재로 이루어지는 튜브(4)를 수납하는데 적합하도록 형성된다. 대개, 상기 커플링(1)은 플라스틱재로 이루어지는데, 튜브(4)의 직경과 거의 동일한 직경을 갖는 구멍(5)이 형성되어져 있다.

또한 상기 구멍(5)의 내부에는 튜브(4) 삽입시에 걸림기능을 하기 위한 걸림턱(6)이 형성되어져 있으며, 커플링 후미부(1a)의 내부에는 통로(1b)가 형성되어져 있다.

또한 커플링(1)의 내부에는 그 내경이 튜브(4)가 끼워지지 않은 상태에서 튜브의 내경과 같거나 약간 작게되는 씰링수단(7)이 적어도 한 개 이상 구비되어져 있는데, 상기 씰링수단(7)은 반드시 커플링(1)의 얇은 벽부(7a)에서 커플링과 일체로 형성되어지므로 커플링의 중앙부에 형성되는 것이 바람직하다.

또한 씰링수단(7)이 있는 부분에서 커플링의 기계적 강도가 감소되기 때문에, 제2도에 도시된 것처럼 커플링 벽의 두꺼운 부분을 세로로 연결한 보강재(8)를 설치할 수도 있다.

한편, 씰링수단(7)의 단부와 입구(9) 사이에는 (11)로 표시된 튜브(4)를 고정시키기 위한 장치가 수용되는 하우징(10)이 형성되어져 있는데, 상기 튜브고정장치(11)는 상기 하우징(10) 내부에서 필요에 따라서는 튜브가 고정된 상태로부터 용이하게 해제할 수 있도록 설치되어진다.

또한 제1도에서 보면, 하우징(10)은 쐐기형상으로 이루어져 있는데, 즉 입구(9)의 반대편에 위치한 면(10a)은 구멍(5)의 축에 대하여 수직으로 되어 있으며, 그 반대면(10b)은 이 축에 대하여 경사져 있다.

제3도에서 보면, 튜브고정장치(11)는 금속과 같이 얇고 변형가능한 재질로 이루어진 와셔(12)로 형성되는데 두 개의 방사상 돌기부(12a)(12b)가 양측부에 형성되어져 있으며, 상기 와셔(12)의 내경은 커플링에 수납되는 튜브의 외경과 거의 같도록 형성된다.

상기 튜브고정장치(11)의 돌기부(12a)과 와셔(12)의 내부 인접부위(12c)는 제1도에 명백하게 도시된 것처럼 쐐기형 하우징의 가장 좁은부위에 위치되게 되므로 상기 튜브고정장치(11)가 축방향으로 움직이지 않게 되는 것이다.

한편 돌기부(12a)의 반대편에 위치한 또다른 인접부위(12d)의 돌기부(12b)는 하우징의 양측면(10a,10b) 사이에서 움직일 수 있도록 하우징의 넓은 부위에 위치하게 되며, 상기 돌기부(12b)는 커플링의 외주면으로부터 돌출되는 방사형의 텅(tongue)을 형성하기에 충분한 길이로 형성된다.

이와같은 튜브고정장치(11)는 커플링 내부에 튜브와 끼워지지 않거나 끼워져 고정된 상태에서 제1도의 실선으로 도시된 위치에 오게 되는데, 돌기부(12a)가 방사 방향으로 세워지게 될 때 상기 튜브고정장치(11)는 약간 휘어지게 된다.

한편 하우징(10)의 제조 및 튜브고정장치(11)의 배치를 쉽게 하기 위하여 제4도에 도시된 바와 같이 구멍(5)의 일측단에 플러그(13)를 결합하여 이 플러그(13)가 상기 구멍의 구멍(9)를 구성하도록 할 수도 있는데, 이때 상기 플러그(13)의 내측면은 평평한 면으로서 입구(9)의 축방향에 대해 경사져 있으므로 상기 하우징(190)의 경사진 일측 벽면(10b)를 구성하게 되는 것이다.

한편, 상기 하우징(10)의 또다른 벽면(10a)의 반대편에는 상기 플러그(13)를 접착제등과 같은 결합수단을 사용하여 그 내부에서 고정되도록 수용하기에 적합한 관형연장부(14)가 형성되어져 있다.

한편 이와같이 구성되는 커플링은 필요에 따라서는 제5도에 도시된 바와 같이 축방향으로 2개가 결합된 상태로 구성될 수도 있는데, 이와같이 2개의 커플링이 서로 대칭되는 형상으로 이루어진 커플링의 양측 개구부에는 튜브(4) 및 튜브(4a)가 별도의 클램프 없이 각각 끼워져 결합되어 진다.

제6도는 (21)로 표시된 커플링의 또다른 실시예를 도시한 도면으로서, 여기에서 보면, 커플링의 후미부분(제6도에서 오른쪽에 위치함)에는 유연성을 가지는 파이프(22)가 적절한 결합수단에 의해 끼워져 결합되어 있으며, 커플링의 왼쪽부분에는 경질 또는 반경질재인 튜브(23)가 내부에 수용될 수 있도록 되어 있다.

여기에서 사용된 파이프(22)는 유연성 파이프를 위한 커플링과 그 장치를 하기 위한 공법에 관련된 1989년 2월 27일에 본 출원인이 출원한 프랑스 특허출원 제89 02525호에 기술된 것과 같은 방법으로 고정된다.

또한 상기 커플링(21)은 대개 플라스틱재를 사용하여 일체형으로 성형되어지며 튜브(23)의 외경과 거의 동일한 직경을 갖는 구멍(24)을 가지고 있는데, 상기 구멍의 내측에는 튜브(23)가 끼워져 결합될시에 걸림기능을 하기 위한 걸림턱(25)이 형성되어져 있으며 상기 구멍(24)은 커플링의 후미에 있는 도관(21a)과 통하게 된다,.

한편 상기 걸림턱(25)으로 부터 시작하여 제6도의 왼쪽에 위치한 구멍(24)의 입구쪽으로 가면서 상기 도관(21a)의 내경과 거의 같은 내경을 갖는 관형연장부(26)가 설치되어 있다.

또한 상기 관형연장부(26)의 외경은 튜브(23)의 내경과 거의 동일하게 되며, 상기 관형연장부(26)의 상부에는 튜브(23)를 수용하기 위한 관형홈(27)이 형성되어져 있다.

상기 튜브(23)와 커플링(21)의 사이의 견고성은 관형연장부(26)의 외주면에 위치하고 커플링의 제조시에 함께 성형되는 적어도 한 개 이상의 씰링수단(28)에 의해 보장되는데, 상기 씰링수단(28)의 외경은 튜브(23)의 내경보다 조금더 크게 형성되며, 상기 씰링수단(28) 단부와 구멍의 입구(29) 사이에는 제1도 내지 제4도에서 설명한 것과 유사한 튜브고정장치(31)가 구비된 하우징(30)이 설치되어 있다.

이와같이 구성되는 본 발명 장치의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저 제1도에서 보면, 커플링(1) 내부에 튜브(4)를 끼워 결합하기 위해서는 커플링 구멍의 직경과 일치하는 직경을 갖는 튜브(4)가 입구(9)로 안내되어 상기 걸림턱(6)ㅇ에 튜브(4)의 단부가 닿을때까지 끼워지게 되는데, 운전자가 육안으로 튜브의 끼움상태를 확인할 수 있도록 튜브(4)의 외주면에 칼라밴드와 같은 표시부(4b)를 구비할 수도 있다.

상기 튜브는 튜브고정장치(11)의 와셔(12) 중앙에 형성된 구멍을 통해서 끼워지게 되는데 튜브가 끼워지는 동안 상기 튜브고정장치(11)가 후방으로 밀리게 되므로 상기 튜브고정장치(11)는 하우징(10)의 벽면(10a)에 닿게 된다.

제1도에서 점선으로 표시된 위치에서는 와셔(12)의 중앙홀이 실제적으로 구멍(5)과 동일축에 있게 되므로 커플링(1)에 튜브(4)가 끼워져 결합될 동안 튜브고정장치(11)가 튜브의 이동을 방해하지 않는다.

계속해서 튜브(4)가 커플링(1) 내부에 끼워지는 동안 상기 튜브고정장치(11)는 탄성에 의해 제1도에서 실선으로 도시된 위치 또는 그와 인접한 위치까지 복귀하게 되는데, 이때 인접부위(12d)의 내부 모서리는 튜브의 외부표면에 맣닿아 있게 된다.

튜브가 걸림턱(6)을 향하여 이동이 계속되는 동안 튜브(4)는 두 개의 씰링수단(7)과 맞닿게 되는데 벽(7a)의 유연성 때문에 씰링수단의 환형부분은 튜브가 통과할 수 있도록 하는 반면에 밀폐성을 보장한다.

튜브가 걸림턱(6)에 도달할 때 튜브의 위치 이동이 끝나게 되며 구멍(5)에서 튜브자체의 이동 이외의 다른작업이 요구되지 않는다.

그 연결의 밀폐성은 이미 설명된 것처럼 씰링수단(7)과 튜브(4)의 외부면의 접촉에 의해 얻어지는 반면에 구멍(5)에서의 튜브의 유지는 고정장치(11)에 의해 보장된다.

실제로 잡아당기는 힘이 튜브(4)에 미치게 되는 것으로 가정한다면, 튜브고정장치(11)의 인접부위(12d)(제3도)는 튜브(4)의 외부면에 즉시 걸리게 되고 와셔(12)의 돌기부(12a)와 인접부위(12d)에서의 튜브고정 작용때문에 구멍(5)으로 부터 튜브(4)가 빠지는 것이 방지되는 것이다.

상기 튜브고정장치(11)에 의해 튜브(4)에 큰 힘이 작용하게 되므로 확고한 결합상태가 유지될 수 있는 것이다.

따라서 이와같이 결합된 커플링 연결 구간에서는 어떠한 경우에도 튜브내부 유체의 누설이나 실수에 의한 튜브의 분리가 발생되지 않게 되는 것이다.

또한 상기 씰링수단(7)은 비록 커플링의 재질과 같은 재질로 제작되지만 가장 얇은 부위에 형성되어져서 충분한 유연성을 가지게 되므로, 튜브가 커플링에 결합될시에 튜브 벽에 확고히 밀착되어지는바, 별도의 씰링수단을 함께 사용하지 않아도 양호한 씰링효과를 얻을수 있는 것이다.

한편 필요에 따라서는 커플링(1)으로 튜브(4)를 분리하여야 하는데 이를 위해 작업자가 돌기물(12b)을 이용하여 고정장치(11)가 제1도에 점선으로 도시된 위치인 하우징(10)의 면(10a)에 근접하게 유지시키게 되면 튜브고정장치(11)가 해제되어지므로 상기 튜브(4)를 쉽게 커플링(1)으로부터 분리할 수 있는 것이다.

또한 제6도에 도시된 또다른 실시예의 경우에 대해 설명하자면 다음과 같다.

먼저 커플링(21) 내부에 튜브(23)를 끼워 결합하기 위해서는 커플링 구멍(24)의 직경과 일치하는 직경을 가지며 걸림턱 기능을 하는 플랜지(23a)가 형성된 튜브(23)가 입구(29)로 안내되어, 상기 플랜지(23a)가 입구(29)에 닿을때까지 끼워지게 되는데, 이때 튜브의 단부와 플랜지(23a) 사이의 길이는 상기 튜브(23)의 단부가 관형홈부(27)의 막다른 곳에 닿을 수 있도록 결정된다. 그러나 만약 튜브가 플랜지를 포함하고 있지 않다면, 튜브가 걸림턱(25)에 닿을때까지 끼워져 결합되도록 하여야 하는데 이때 작업자가 튜브의 끼움결합상태를 눈으로 확인할 수 있도록 튜브 위에 표시를 해둘수도 있다.

이와같이 튜브(23)의 선단을 커플링(21)의 관형홈부(27)에 끼워서 결합할시에, 상기 튜브(23)는 튜브고정장치(31)의 중앙에 형성된 구멍을 통해 끼워지게 되며 상기 관형홈부(27) 내에서 이동을 하는동안 두 개의 씰링수단(28)과 마주치게 되는데, 상기 씰링수단(28)은 비교적 얇은 두께로 이루어진 관형연장부(26)에 형성되어서 유연성을 가지게 되므로 튜브가 관형홈부(27)내에 끼워져 결합될시 상기 튜브(23)의 외주면에 견고하게 밀착되는바, 튜브 내부의 유체에 대한 완전한 씰링상태를 유지하는 것이다.

제1도 내지 제4도의 실시예에 관하여 위에 설명된 결과는 모두 튜브를 확실하게 연결하고 쉽게 분해할 수 있는 장치에 관한 것이므로 제6도에 의한 또다른 실시예에서도 똑같이 적용되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 커플링 구조에서는 씰링수단(7)(28)이 커플링과 동일한 소재를 사용하여 일체형으로 성형되므로 비교적 간단한 공정에 의해 제작되어진다.

또한 상기 씰링수단(7)(28)은 경질재나 반경질재로 제작되더라도 커플링의 가장 얇은 부위에 형성되므로 충분한 유연성을 가지게 되는 바 커플링 내부에 튜브를 결합할 시에 상기 씰링수단(7)(28)이 튜브 벽면에 견고하게 밀착되어지며 이에 따라 완전한 씰링상태를 유지할 수 있게 되는 것이다.

즉 본원 발명에 따른 커플링 구조에서는 커플링과 일체형으로 이루어진 씰링수단(7)(28) 자체가 충분한 유연성을 가지므로 튜브의 소재에 관계없이 밀착 결합될 수 있는바, 금속튜브와 같이 경질튜브에 대해 고온, 고압의 조건하에서 사용하더라도 유체의 누설없이 안전하게 사용할 수 있는 것이다.

Claims (7)

1. 금속재와 같은 경질재나 플라스틱과 같은 반경질재로 이루어진 튜브(4)(23)를 신속히 연결하기 위한 커플링(1)(21)으로서, 상기 커플링은 튜브(4)를 수용하기 위한 일단부에 튜브(4)의 외경과 같은 직경을 가진 구멍(5)(24)을 구비하고, 상기 구멍에는 튜브의 어느 한 벽면에 접하도록 설치되는 유연성을 가진 씰링수단(7)이 적어도 한 개 이상 제공되고, 상기 구멍의 입구(9)(29)와 씰링수단(7) 사이에는 축방향으로 움직이지 못하도록 설치되어지는 튜브고정장치(11)(31)가 수용되기 위한 하우징(10)(30)이 구비되는 커플링에 있어서, 상기 커플링(1)(21)과 상기 구멍(5)의 씰링수단(7)(28)이 같은 재료를 사용하여 단일 성형작업에 의해 일체형으로 제작되며, 상기 씰링수단(7)(28)은 상기 튜브의 통과를 허용할 만큼 유연성을 가지는 커플링의 얇은 벽면(7a)(26) 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 튜브를 빠르게 연결하기 위한 커플링.
2. 제1항에 있어서, 유연성을 가지는 씰링수단(7)은 상기 구멍(5) 내측으로 돌출된 것을 특징으로 하는 튜브를 빠르게 연결하기 위한 커플링.
3. 제1항에 있어서, 상기 구멍(24)의 내부에는 외경이 튜브(23)의 내경과 실제적으로 동일하게 되는 관현연장부(26)가 위치하며, 상기 관현연장부(26)의 상부에는 상기 튜브(23)의 단부를 수용하기 위한 관형홈(27)이 형성되어져 있으며, 상기 관형연장부(27)의 외주면에는 적어도 한 개 이상의 씰링수단(28)이 돌출형성된 것을 특징으로 하는 튜브를 빠르게 연결하기 위한 커플링.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(10)은 쐐기형상으로 이루어지는데 상기 구멍(5)의 축에 대해 수직한 벽면(10a)과 비스듬하게 경사진 벽면(10b)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 튜브를 빠르게 연결하기 위한 커플링.
5. 제4항에 있어서, 자유단에는 플러그(13)가 결합되어 고정되는데 상기 플러그(13)의 내측평면은 쐐기형상의 하우징(10)의 양측면중 구멍(5)의 축에 대해 경사진 어느 한쪽 벽면(10b)을 구성하는 것을 특징으로 하는 튜브를 빠르게 연결하기 위한 커플링.
6. 제4항에 있어서, 상기 튜브고정장치(11)는 얇고 변형 가능한 탄성체로 이루어진 와셔(12)로 구성되는데, 상기 와셔(12)는 한편으로는 쐐기형상으로 된 하우징(10) 내부에서 움직일 수 있도록 구성되는 한 개 이상의 인접부위(12d)와, 상기 하우징의 일측 벽면(10a)과 타측 벽면(10b) 사이에서 축방향으로 움직이지 못하도록 구성되는 인접부위(12c)로 이루어지며, 상기 양 인접부위(12c)(12d)는 상기 구멍(5)의 직경과 동일하게 되는 것을 특징으로 하는 튜브를 빠르게 연결하기 위한 커플링.
7. 제6항에 있어서, 상기 튜브고정장치(11)가 구멍(5)의 직경과 실제적으로 동일한 내경을 가지며, 돌기부(12a)가 축방향으로 움직이지 않도록 고정되어지는 얇고, 변형가능한 탄성체로 이루어진 와셔(12)로 구성된 것을 특징으로 하는 튜브를 빠르게 연결하기 위한 커플링.

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