KR100301171B1 - 압력관용삽입식커플링 - Google Patents

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KR100301171B1 KR1019940700306A KR19940700306A KR100301171B1 KR 100301171 B1 KR100301171 B1 KR 100301171B1 KR 1019940700306 A KR1019940700306 A KR 1019940700306A KR 19940700306 A KR19940700306 A KR 19940700306A KR 100301171 B1 KR100301171 B1 KR 100301171B1
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알브레히트 뷔트리히
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게르트루드 외티커, 히이디 군트하르트, 한스 외티커, 윌리 마이어, 마이어 울리히
한스 외티커 아게 마쉬넨-운트 아파라테파브리크
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    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L37/00—Couplings of the quick-acting type
    • F16L37/28—Couplings of the quick-acting type with fluid cut-off means
    • F16L37/38—Couplings of the quick-acting type with fluid cut-off means with fluid cut-off means in only one of the two pipe-end fittings
    • F16L37/47—Couplings of the quick-acting type with fluid cut-off means with fluid cut-off means in only one of the two pipe-end fittings with a tap or cock

Abstract

압력관용 커플링의 구성 부품은 암 커플링(1) 및 수 커플링(2)이다.
암 커플링(1)은 2개의 서로 접속되는 상이한 직경의 축방향 보어(3;4)를 가진다. 보다 큰 보어(3)의 측면으로 부터 보어(3;4)에 대해 동축으로 링형 홈(5)이 보다 작은 보어(4) 둘레에 형성된다. 커플링부재(1;2)의 삽입시 수 커플링(2)은 링형홈(5) 및 보다 작은 보어(4)로 형성된 니플(6)위로 밀려진다. 수 커플링(2)내에 놓인 밀봉부재(9)는 니플(6)의 매끄러운 외부면(7)을 밀봉하도록 둘러싼다. 암커플링(1) 및 관련 수 커플링(2)의 형상에 의해, 예정된 흐름단면에서 종래의 커플링에서 보다 적은 힘으로 커플링 및 디 커플링이 이루어진다.

Description

압력관용 삽입식 커플링
본 발명은 암 커플링 및 수 커플링으로 이루어지며, 압축성 유체 및 비압축성 유체가 압력매체로 사용되는, 압력매체 관용 삽입식 커플링에 관한 것이다.
종래의 압력관용 선형 커플링은 대개 암 커플링 및 수 커플링, 그리고 암 커플링과 수 커플링을 결합시키는 잠금 수단 및 이들 커플링의 분리시 압력하에 놓인 매체의 유출을 막는 차폐 장치를 가진 메카니즘으로 이루어진다. 관통관 접속을 위해 대개의 커플링시 수 커플링이 암 커플링내로 삽입되고 잠금시스템에 의해 수 커플링이 암 커플링내에 고정된다. 수 커플링이 암 커플링내로 삽입되면, 커플링의 차폐 기능이 제거되고 매체가 커플링에 의해 흐를 수 있다. 커플링이 분리되면, 흐름이 다시 중단된다. 이 경우에는 커플링 및 잠금시 그리고 잠금의 해제 및 디커플링시 수 커플링이 암 커플링에 대해 압착되어야 한다. 이것에 필요한 힘은 압력관내의 내부압력 및 커플링의 작용 황단면에 의존한다. 상기 작용 횡단면은 한편으로는 커플링 차폐장치의 분리시 압력하에 놓인 매체가 작용하는 수 커플링 또는 암 커플링의 환형 재료 횡단면으로 이루어진다. 수 커플링을 암 커플링내로 삽입하여 잠그기 위해 또는 그 역으로 하기 위해, 즉 암 커플링내의 수 커플링을 잠금위치로 부터 분리하기 위해 높은 압려과 동시에 큰 힘이 필요하다. 커플링 또는 디커플링 과정은 큰 힘의 필요로 인해 대개 수동으로 수행될 수 없는데, 그 이유는 수 커플링이 암 커플링에 대해 압착되어야 하는 동시에 잠금 메카니즘이 작동되어야 하기 때문이다.
선형 커플링과는 달리, 피봇이동 커플링에서는 피봇이동가능한 차폐부재가 디커플링 상태에서 동시에 흐름을 저지하는 암 커플링으로 사용된다. 수 커플링은 압력관에 대해 경사각으로 커플링 하우징내에 피봇이동 가능하게 지지된 차폐 부재내로 압력없이 삽입된다. 압력관은 상기 삽입후에도 여전히 차단되어 있다. 커플링 하우징 내부에서 수 커플링이 선형 및 통과위치로 된다. 수 커플링이 선형 위치에 도달하면 즉시, 수 커플링이 압력 관내의 압력에 의해 암 커플링내에서 약간 뒤로 밀려짐으로써 커플링 하우징 내부에 있는 리세스내로 압착됨으로써 차폐부재가 비틀림으로부터 보호된다. 그에 따라 커플링이 잠궈진다. 커플링 및 잠금의 상기 과정은, 차페부재상에 작용하는 마찰력만을 피봇이동시 극복하면 되기 때문에 비교적 적은 힘으로 이루어질 수 있다. 이에 반해 커플리의 해제는 비교적 큰 힘을 필요로한다. 피봇이동 가능한 차페부재를 해제하기 위해, 먼저 수 커플링이 커플링 하우징내에 있는 리세스로부터 나와 암 커플링에 대해 압착되어야 한다. 이것에 필요한 힘은 압력관내의 압력에 의존하며 클 수 있다. 후속하는 피봇이동과정시 커플링의 차폐부재는 흐름을 막는 위치를 취하고 커플링 하우징내의 배출보어위에 겹친다. 상기 피봇이동위치에서, 분리될 수 커플링의 내부와 주변사이의 압력 보상이 이루어진다. 그 다음에 차폐부재가 더욱 피봇이동됨으로써, 결국 수 커플링이 암 커플링으로부터 압력없이 분리될 수 있다.
전술한 2가지 방식의 커플링에서는- 즉 선형 커플링 및 피봇이동가능한 차폐 부재를 가진 커플링에서는- 암 커플링 및 수 커플링 사이의 시일부가 암 커플링내에 놓이고 수 커플링의 외부면이 밀봉면을 형성하거나, 또는 암 커플링 내부면이 밀봉면을 형성하고 시일부가 수 커플링 외부면상에 놓인다. 이러한 구조는 커플링의 밀봉면 또는 시일부가 외부로 향하고 있기 때문에 그것들이 쉽게 손상될 수 있다는 단점을 가진다. 실제 사용시 수 커플링은 대개 느슨한 튜브단부에 장착된다. 수 커플링이 즉시 커플링되지 않으면, 그것의 밀봉면이 쉽게 손상될 수 있고 신속히 오염된다. 바닥면에 자유로이 놓인 수 커플링은 예컨대 차량에 의한 롤링에 의해, 바닥면에서 튜브를 끌어 당김에 의해 그리고 밀봉에 대한 다른 영향에 의해 손상된다. 이것은 마모를 증가시키고 커플링 부품의 신속한 마모를 야기시킨다. 또한, 밀봉면 또는 시일부의 손상시 커플링이 밀봉되지 않으며, 결함이 있는 커플링 부품을 교체해야만 한다.
본 발명의 목적은 보다 쉽게 조작될 수 있고 특히 일정한 흐름단면에서 지금까지 공지된 삽입식 커플링보다 적은 힘으로 커플링 될 수 있거나 잠금 및 해제될 수 있고, 커플링 부품의 마모를 감소함으로써 종래의 커플링에 비해 수명이 더 연장될 수 있는 삽입식 커플링을 제공하는 것이다.
상기 목적은 암 커플링이 2개의 서로 이어지는 상이한 직경의 축방향보어를 가지며, 상기 보어중 보다 직경의 보어둘레로부터 큰 직경의 보어내에 환형 홈이 만들어져 있고, 상기 작은 직경의 보어(4)의 둘레로 니플이 형성되어 있고, 수 커플링이 환형 홈내로 밀봉가능하게 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는, 수 커플링 및 암 커플링을 포함하는 압력관용 삽입식 커플링에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 여러 실시예는 특허청구범위에 제시되며 그것의 구조는 하기 설명에 나타난다.
본 발명에 따른 커플링의 실시예를 첨부된 도면을 참고로 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 도면에서,
제 1도는 밀봉 부재가 수 커플링내에 있는 암 커플링 및 수 커플링의 단면도이고,
제 2도는 밀봉 부재가 암 커플링내에 있는 암 커플링 및 수 커플링의 단면도이며,
제 3도는 피봇이동 가능한 차폐부재를 가진 본 발명에 다른 커플링의 일 실시예이고,
제 4도는 삽입식 커플링의 여러 피봇이동위치에 잠궈질 수 있는 차폐부재를 나타낸 도면이다.
제 1도는 본 발명에 따른 커플링의 암 커플링(1) 및 수 커플링(2)을 나타낸다. 여기서, 암 커플링(1)은 피봇이동 커플링의 하우징내로 삽입될 수 있는 피봇이동 차폐부재로 형성된다. 선형 커플링에 있어서는 암 커플링이 다른 외형을 가진다. 암 커플링(1)의 내부디자인이 중요하다. 즉, 암 커플링은 상이한 직경을 가진, 2개의 서로 이어지는 축방향 보어(3;4)를 가진다. 보어(3;4)와 동축으로 큰 보어(3)의 측면으로부터 작은 보어(4)의 둘레까지 환형홈(5)이 형성되며, 상기 환형 홈(5)의 외경은 큰 보어(3)에 상응한다. 환형 홈(5)의 폭 및 깊이는 수 커플링(2)이 환형 홈(5)내로 정확히 삽입될 수 있도록 선택된다. 환형 홈(5) 및 작은 보어(4)로 형성되는 니플(6)의 외경은 가급적 작아야 하는데, 그 이유는 상기 직경이 커플링의 내부로 가압으로 수커플링(2)을 암 커플링(1)내로 밀어 넣는데 필요한 힘을 결정하는 작용 횡단면을 결정하기 때문이다. 따라서, 보어(4)의 내경에 의해 주어지는 일정 흐름단면에서 니플(6)의 벽두께는 가급적 얇아야 한다. 니플(6)의 매끄러운 외부면(7)은 도시된 실시예에서 밀봉면을 형성한다. 관련 수 커플링(2)의 내부면(8)에는 원형홈(12)이 형성되며, 상기 홈(12)내로 0형링이 밀봉부재로서 삽입된다. 커플링 부재(1,2)를 끼울 때 수 커플링(2)은 제 1단계로, 수 커플링(2)의 원형 홈(12)내에 있는 밀봉부재(9)가 니플(6)위로 밀봉하도록 놓일 정도로 암커플링(1)의 보어(3)내로 삽입된다. 밀봉부재(9)가 밀봉면(7)에 이를 때까지, 수 커플링(2) 및 암 커플링(1)을 커플링하는 상기 단계에서, 압력은 수커플링(2)의 전체 횡단면에 작용한다.
커플링의 제 2단계에서, 즉 밀봉부재(9)가 니플(6)상으로 밀려지자마자, 수 커플링 방향으로의 압력이 몰봉부재(9) 내부에서 압력에 노출된 수 커플링의 표면(18)상으로만 작용한다. 암 커플링(1)내에 니플(6)을 가진 이러한 암-수 커플링 실시예에 의해 수 커플링에서 압력에 노출된 횡단면이 현저히 감소된다. 수 커플링(2)의 삽입시 환형 홈(5)내에 존재하는 매체를 배출하기 위해 환형 홈(5)을 형성하는 보어의 바닥면 근처에서 하나 또는 다수의 배출보어(19)가 외부로 뻗는다.
제 2도는 전술한 실시예에 상응하되 단, 밀봉부재(10)가 니플(6)의 외부면(7)에 형성된 원형 홈(13)내에 놓이는 변형예를 나타낸다. 따라서, 수 커플링(2)의 내부면(11)이 관련 밀봉면을 형성한다.
본 발명에 따른 커플링의 암 커플링(1) 및 관련 수 커플링(2)의 형상에 의해 주어진 흐름 횡단면에서, 암 커플링(1)의 보어(4) 및 수 커플링(2)의 내경에 상응하는 직경을 가진 흐름 횡단면을 감소시키지 않으면서, 커플링시 및 디커플링시 내부 압력이 작용하는 횡단면을 줄어들게 한다. 매체의 압력이 작용하는 횡단면의 직경은 수 커플링(2)의 개구(14)의 내경에 상응한다. 종래의 수 커플링에서는 커플링의 밀봉부재가 수 커플링(2)의 외부면(16)과 암 커플링(1)의 보어(3)의 내부면(17) 사이에 놓인다. 이 경우에 작용하는 횡단면은 암 커플링(1)의 보어(3)의 직경을 갖는다. 전술한 2개의 직경, 즉 개구(14)의 내경과 보어(3)의 내경, 또는 그들의 횡단면의 차이로 부터, 암커플링과 수 커플링을 압착시키는데 필요한 힘의 감소가 초래된다.
종래의 커플링에 비해 제 1도 및 2도에 도시된 방식의 본 발명에 따른 커플링의 또다른 장점은, 밀봉부재 및 밀봉면이 내부에 놓이므로 기계적 영향으로부터 보호되고 외부 기계에 의해 훨씬 더 적게 마모되며, 그결과 보다 양호한 밀봉력, 접속된 기계의 보다 높은 작동안전성 및 커플링 수명의 연장이 주어진다는 것이다.
제 3도는 암 커플링(1)이 피봇이동 가능한 차폐부재(20)의 내부에 배치된 본발명에 따른 압력관용 삽입식 커플링의 변형예를 나타낸다.
여기서, 커플링은 분해도로, 즉 분해된 상태로 도시되어 있다. 일체로된 차폐부재(20)는 시일부(25)에 의해 하우징(21)내에 밀봉되게 지지되며 스터드(22)에 의해 그 안에서 고정된다. 시일부(25)는 조립된 상태에서 하우징(21)내에 삽입되며, 차폐부재(20)의 외부면에 밀봉되게 접하는 휘어진 밀봉면을 가진다. 스터드(22)는 하우징(21)내의 보어(24)에 꽂혀 차폐부재(20)내의 환형 홈(23)내로 결합한다. 암 커플링(1)내로 수 커플링(2)을 삽입하고 차폐부재(20)를 피봇이동시킴으로써, 커플링이 차폐위치로부터 통과위치로 될 수 있다. 수 커플링(2)이 선형 위치에 이르면, 상기 수 커플링은 압력관내의 압력에 의해 암 커플링(1)으로부터 약간 나와 커플링 하우징(21)내의 리세스(26)내로 압착되어 이 위치에 잠궈진다. 수 커플링(2), 및 상기 수 커플링(2)이 삽입된 차폐부재(20)는 이제 더 이상 피봇이동될 수 없고 커플링이 잠궈진다. 해제를 위해서는, 수 커플링(2)이 암 커플링(1)에 대향하는 방향으로 약간 압착됨으로써 수 커플링(2)이 리세스(26) 밖으로 밀려지고 차폐부재(20)가 피봇이동을 위해 해제되어야 한다. 수 커플링(2)을 다시 미는 상기 조작은 관의 직경이 클 때 그리고 압력이 놓을 때 여기에 도시된 암-수커플링 실시예에 의해 훨씬 용이해지는데, 그 이유는 그것에 필요한 힘이 현저히 감소하기 때문이다. 후속하는 수 커플링(2)의 피봇이동시 상기 수 커플링은 차폐 부재(20)를 다시 종동시키므로 상기 차폐부재(20)는 차폐위치로 된다. 이 때, 수 커플링(2)으로부터 떨어진 측면에서 차폐부재(20)를 관통하는 보어는 하우징(21)내에서 주변과 수 커플링 내부사이의 압력차를 보상하는 배출 보어 위에 겹치게 된다. 차폐부재(20)를 완전히 뒤로 피봇이동한 경우, 차폐 위치에서 수 커플링(2)은 암 커플링(1)으로부터 압력없이, 즉 도면에서 볼 때 위로 빠져나올 수 있다. 커플링에 본 발명에 따른 암-수 커플링을 사용함으로써, 예정된 흐름단면에서 피봇이동가능한 차폐부재로 상기 커플링을 해제하는 것이 지금까지 보다 훨씬 감소된 힘으로 수행될 수 있다.
피봇이동가능한 차폐부재를 가진 본 발명에 따른 삽입식 커플링의 변형예가 제 4도에 도시되어 있다. 암 커플링(1)은 커플링 하우징(21)내에 지지된 일체식 차폐 부재(20)내에 놓인다. 삽입되는 수 커플링에 의해 차페부재(20)는 재차 피봇이동에 의해 통과위치, 압력 경감 위치 및 잠금위치(27)로 된다. 상기 잠금위치(27)의 각각에서 차폐부재(20)의 피봇이동위치가 고정될 수 있다. 하우징(21)에 있는 단추를 누름으로써 차폐부재(20)가 해제될 수 있고 디커플링을 위해 상응하는 위치로 피봇이동될 수 있다. 이것을 위해 스프링 하중을 받는 핀(28)이 피봇이동가능한 차폐 부재(20)에 대해 방사 방향으로 하우징(21)을 관통한다. 상기 핀은 도브테일 형태로 두꺼워진 단부(32)를 가지며, 상기 핀의 단기 상부는 차폐부재(20)의 피봇이동시 단부(32)의 횡단면에 상응하는 홈(29)내에서 주행한다. 상기 홈(29)은 차폐부재(20) 둘레의 일부에 형성되어 있다. 잠금 위치(27)에서 홈(29)은 차폐부재(20)에 대해 방사방향으로 리세스(31)를 가지며, 상기 리세스(31)내로 핀(28)의 두꺼워진 단부(32)가 삽입된다. 차폐부재(20)가 잠금위치(27) 중 하나로 피봇이동되면, 스프링 하중에 의해 핀(28)의 두꺼워진 단부(32)가 거기의 리세스(31)내로 형상 끼워맞춤 방식으로 결합한다. 따라서, 차폐부재(20)가 고정되며, 차폐부재(20)에 대해서 핀(28)이 압착되면 비로서 상기 위치로부터 다른 위치로 피봇이동된다. 한편, 차폐 부재에 형성되어 있는 보어(30)내에 결합되는 핀(28)에 의해 차폐부재(20)가 하나 이상의 피봇이동위치에서 잠궈 질 수 있다.

Claims (10)

  1. 수 커플링(2) 및 서로 연달아 있는 2개의 상이한 직경의 축방향보어(3;4)를 가지는 암 커플링(1)을 포함하는 압력관용 삽입식 커플링에 있어서,
    상기 보어(3;4)중 작은 직경의 보어(4)둘레로부터 큰 직경의 보어(3)내에 환형 홈(5)이 만들어져 있고 상기 작은 직경의 보어(4)의 둘레로 니플(6)이 형성되어 있으며,
    상기 수 커플링(2)이 상기 환형 홈(5)내로 밀봉가능하게 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는 압력관용 삽입식 커플링.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 환형 홈(5)에 의해 둘러싸인 니플(6)의 매끄러운 외부면이 밀봉면(7)을 형성하고 있고, 상기 수 커플링(2)의 내부면(8)에 밀봉부재(9)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 압력관용 삽입식 커플링.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 환형 홈(5)에 의해 둘러싸인 니플(6)의 외부면(7)상에는 원형 홈(13)이 형성되어 있고, 상기 원형 홈(13)내에는 밀봉부재(10)가 삽입되어 있고, 상기 수 커플링(2)의 내부면(8)이 매끄러운 밀봉면을 형성하는 것을 특징으로 하는 압력관용 삽입식 커플링.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉 부재(9;10)가 각각 원형 홈(12;13)내로 삽입되는 성형품인 것을 특징으로 하는 압력관용 삽입식 커플링.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 암 커플링(1)이 피봇이동가능한 차폐 부재(20)의 내부에 배치되고, 상기 차폐부재는 하우징(21)내에 밀봉가능하게 지지되며, 내부에 상기 수 커플링(2)이 삽입되어 있는 차폐부재(20)는 피봇이동에 의해 유동 위치로부터 잠금위치로 또는 그 역으로 변환되는 것을 특징으로 하는 압력관용 삽입식 커플링.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 암 커플링(1)이 상기 차폐부재(20)를 구성하며 일체식으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압력관용 삽입식 커플링.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 피봇이동가능한 차폐부재(20)는 하나 이상의 피봇 위치에서 잠궈질 수 있으며, 상기 피봇위치에서는 스프링 하중을 받는 핀(28)이 상기 하우징(21)을 통해 상기 차폐부재(20)에 대해서 방사방향으로 돌출하고, 상기 차폐부재의 피봇이동시 상기 핀(28)이 주행하여 상기 핀의 도브테일형태의 두꺼워진 단부(32)가 차폐부재(20)내의 원주방향의 일부분 둘레로 연장하는 대응 홈(29)내에 끼워지고, 상기 홈(29)이 차폐부재(20)에 대해 방사방향의 리세스(31)를 갖추고 있으며, 상기 두꺼워진 단부(32)가 스프링 하중하에 상기 리세스(31)내로 형상 끼워맞춤 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 압력관용 삽입식 커플링.
  8. 제 5항 또는 6항에 있어서, 상기 차폐 부재(20)가 원통형이며, 하우징(21)을 통해 차폐부재(20)내에 있는 원형 홈(23)내로 스터드(22)가 결합함으로써 상기 차폐 부재(20)가 상기 하우징(21)내에서 축방향으로 고정되는 것을 특징으로 하는 압력관용 삽입식 커플링.
  9. 제 4항에 있어서, 상기 하우징(21)을 통해 차폐부재(20)내에 형성되어 있는 보어(30)내로 결합되는 핀(28)에 의해 차폐부재(20)가 하나 이상의 피봇이동위치에서 잠궈질 수 있는 것을 특징으로 하는 압력관용 삽입식 커플링.
  10. 제 5항에 있어서, 상기 암 커플링(1)에 형성된 하나 이상의 배출보어(19)가 외부로부터 상기 환형 홈(5)내로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 압력관용 삽입식 커플링.
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