KR100533816B1 - 일방향 체크 밸브가 있는 퀵 커넥터 - Google Patents

Abstract

일방향 흐름 밸브가 있는 퀵 커넥터는 암형 구성 요소의 보어 내에 장착되어 리테이너에 의해 하우징 내에 로킹 가능하게 유지되는 도관의 선단부를 지지하는 지지용 케이지를 구비한다. 지지용 케이지의 일단부로부터 돌출부가 연장되어, 수형 구성 요소와 암형 구성 요소 사이의 유동로가 플로우 볼의 외측 둘레와 하우징 내에 형성된 원주 방향으로 간격을 두고 있는 리브 사이에서 달성되는 제1 흐름 허용 개방 위치에서 하우징 내에 이동 가능하게 장착된 플로우 볼과 소정 간격을 두고 있으며, 플로우 볼을 지지한다. 상기 플로우 볼은 역방향 작용 압력차에 응답하여 하우징 보어 내에 형성된 밸브 시트와 밀봉 상태로 맞물리는 제2 흐름 차단 위치로 자동적으로 이동될 수 있어, 커넥터의 역방향 유체 흐름을 차단한다.

Description

일방향 체크 밸브가 있는 퀵 커넥터{QUICK CONNECTOR WITH ONE-WAY CHECK VALVE}

본 발명은 일반적으로 수형 구성 요소 및 암형 구성 요소와, 이 수형 구성 요소 및 암형 구성 요소를 해제 가능하게 함께 로킹하는 리테이너로 구성되는 퀵 커넥터에 관한 것이다.

유관을 해제 및 로킹 가능하게 상호 연결하는 퀵 커넥터는 산업 용례에서 널리 사용되고 있다. 그러한 퀵 커넥터는 값이 저렴하고, 조립이 용이하며, 분리에 저항하는 인발력(pull-out force)이 높기 때문에 많은 용례에서 신뢰성이 있는 것으로 입증되었다.

퀵 커넥터에는 또한 수형 연결부와 암형 연결부가 분리될 때 유체 흐름을 차단하는 체크 밸브가 사용되어 왔다. 그러한 퀵 커넥터에서는, 체크 밸브 또는 볼이 퀵 커넥터의 하나의 보어 내에 배치되어, 연결부 중 하나로부터의 유체 흐름을 차단하는 위치와 연결부들 간에 유체 흐름을 허용하는 위치 사이에서 이동될 수 있다.

도 1에 도시되어 있고 보다 상세히 후술되는 바와 같이, 체크 밸브는 수형 연결부와 암형 연결부가 서로 분리될 때, 연결부 중 하나에 부착된 도관의 유체 흐름을 차단하도록 퀵 커넥터에서 사용되어 왔다. 그러나, 그러한 퀵 커넥터의 구성은 수형 구성 요소를 암형 구성 요소에 기계적으로 삽입하는 것에 의존하여 체크 밸브를 개방 위치로 이동시키고 있다.

퀵 커넥터 내에 일체로 장착되어, 결합된 연결부들을 통하는 일방향 흐름을 차단하는 한편, 역방향 흐름을 허용하는 일방향 흐름 밸브 또는 체크 밸브를 구비한 퀵 커넥터를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 견고한 구성의 일방향 체크 밸브를 갖는 퀵 커넥터를 제공하는 것이 바람직하다.

도 1은 체크 밸브가 일체화된 종래의 퀵 커넥터의 종단면도이다.

도 2는 본 발명의 기술에 따라 구성된 체크 밸브가 있는 퀵 커넥터의 종단면도로서, 체크 밸브는 폐쇄된 흐름 차단 위치에서 도시되어 있다.

도 3은 도 2의 퀵 커넥터와 체크 밸브를 길이 방향으로 절취한 사시도로서, 체크 밸브는 개방된 흐름 허용 위치에서 도시되어 있다.

도 4는 도 3에 도시된 지지용 케이지의 확대 사시도이다.

도 5는 커넥터 하우징의 지지 리브를 일부 절취하여 도시하는 사시도이다.

본 발명은 퀵 커넥터에 연결된 도관을 통하는 역방향 유체 흐름을 차단하는 일방향 흐름 밸브가 있는 퀵 커넥터에 관한 것이다.

본 발명의 하나의 양태에서, 퀵 커넥터는 상호 정합하는 수형 구성 요소 및 암형 구성 요소와, 이 수형 구성 요소와 암형 구성 요소를 함께 로킹시키는 리테이너를 포함한다. 상기 암형 구성 요소에는 관통 보어가 있다. 상기 관통 보어 내에는 지지용 케이지가 배치되어 수형 구성 요소의 선단부를 수용한다. 상기 지지용 케이지의 제1 단부로부터 돌출부가 연장되어 있다. 하우징의 보어 내에는 플로우 볼이 장착되어, 이 플로우 볼이 지지용 케이지의 제1 단부로부터 연장되는 돌출부와 맞물리는 제1 흐름 허용 위치, 즉 개방 위치와 플로우 볼이 하우징의 보어 내에 형성된 밸브 시트와 밀봉 가능하게 맞물리는 제2 흐름 차단 위치, 즉 폐쇄 위치 사이에서 이동될 수 있다. 하우징의 보어 내에는 플로우 볼의 롤링 운동을 지지하는 복수 개의 지지 리브가 형성되어 있다. 상기 플로우 볼과 지지 리브는 흐름 둘레와 리브 사이에서 지지용 케이지 내로 향하는 유동로를 형성한다.

본 발명의 퀵 커넥터는 오랜 기간 사용했을 때 마모되는 스프링이 없이 최소의 구성 요소로 일방향 흐름 밸브 동작을 제공한다. 체크 밸브는 퀵 커넥터의 구성 요소들이 함께 결합될 때, 퀵 커넥터에 연결된 도관을 통하는 역방향 유체 흐름을 특유하게 차단한다.

본 발명의 다양한 특징, 이점 및 기타 용도는 다음의 상세한 설명 및 도면을 참고함으로써 더욱 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 일방향 체크 밸브가 있는 퀵 커넥터를 설명하기에 앞서, 본 발명의 퀵 커넥터의 장점이 명백해지도록 종래의 체크 밸브가 있는 퀵 커넥터를 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 퀵 커넥터(10)는 암형 구성 요소, 즉 하우징(12)과, 수형 구성 요소, 즉 도관(14)으로 구성된다. 암형 구성 요소, 즉 하우징은 통상 금속 또는 플라스틱으로 형성되고, 일예로 90°엘보우 형상을 갖는 것이 도시되어 있다. 하우징(12) 내에는 직경이 변하는 단차식 보어가 제1 단부(16)와 대향된 제2 단부(18) 사이에 형성되어 있다.

수형 구성 요소(14)는 통상 선단부(22)로부터 소정 거리를 두고 확대된 플랜지(20)가 있는 중공 도관의 형태이다. 상기 플랜지(20)는 하우징(12) 내에 분리 가능하게 로킹되는 리테이너(24)와 협동하여 도관(14)을 전형적인 방식으로 하우징(12)으로부터의 축선 방향 분리에 대항한 위치에 유지한다.

또한, 전형적인 강성 부재, 즉 상부 모자부(26), 한쌍의 시일 부재, 예컨대 O-링(28) 및 중간 스페이서(30)가 하우징(12)의 보어 내에서 도관(14)의 선단부(22)와 플랜지(20) 사이에 축선 방향으로 배치되어 하우징(12)과 수형 구성 요소, 즉 도관(14) 사이에 시일을 제공한다.

하우징(12)의 보어 내에는 관형 슬리브(36)의 제1 단부(38)가 도관(14)의 선단부(22)에 대한 지지면을 형성하는 위치에 관형 슬리브(36)가 장착되어 있다. 관형 슬리브(36) 내에는 이 슬리브(36)의 양단부 중간에 숄더(40)가 형성되어 체크 밸브(42)의 일단부에 대한 정지부로서 작용한다. 관형 슬리브(36)에는 또한 밸브 시일, 예컨대 O-링(44)을 수용하는 환형 오목부가 일단부 근처에 있다.

퀵 커넥터(10)에 있어서, 체크 밸브(42)는 거의 평면형의 제1 단부(48)와 전도된 반원형의 컵형 제2 단부(50)를 상호 연결하는 스템(46;stem)이 있는 탄성 부재의 형태이다. 상기 제1 단부(48)의 이동은 슬리브(36)의 일단부와 슬리브(36)의 숄더(40) 사이에서 축선 방향으로 제한된다. 평면형 제1 단부(48)는 직경 방향으로 보어의 개방 단부를 가로질러 연장됨으로써, 도 1에 도시된 바와 같이 도관(14)과 하우징(12)의 나머지 관통 보어를 통하는 유체 흐름이 하우징(12)의 제2 단부(18)를 향하게 한다.

이 용례에서, 체크 밸브(42)는 하우징(12)의 제2 단부(18) 상의 미늘(54;barb) 위에 장착된 도관(52)으로부터의 어떠한 유체 흐름도 차단하도록 구성된다. 이를 위해, 하우징(12)으로부터 도관(14)을 착탈할 때, 하우징(12)의 보어 내에 장착된 편향 스프링(56)이 체크 밸브(42)의 제2 단부(50) 상에 작용하여, 상기 제2 단부(50)가 체크 밸브 시일(44)과 밀봉 결합 상태로 배치되는 위치로 체크 밸브(42)를 이동시킴으로써, 하우징(12)을 통하는 도관(52)으로부터의 흐름과 하우징(12)의 제1 단부 밖으로의 흐름을 차단한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(12) 내에는 서로 90°떨어져 있는 4개의 리브와 같이 원주 방향으로 간격을 둔 복수 개의 리브(60)가 형성되어 하우징(12)의 보어 내에서 반경 방향 내측을 향해 마주하고 있다. 체크 밸브(42)의 제2 단부(50)의 주변 가장자리는 전술한 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 리브(60)를 따라 이동된다. 인접한 리브(60)와 체크 밸브(42)의 제2 단부(50)의 외부 가장자리 사이의 개구는 체크 밸브(42)가 도 1에 도시된 개방 위치에 있을 때 체크 밸브(42)의 제2 단부(50)를 통과하는 유체 흐름에 대한 흐름 개구가 된다.

하우징(12)의 제1 단부(16)를 통해 도관(14)을 재삽입하면, 체크 밸브(42)가 도 1에 도시된 위치를 향한 스프링의 편향력에 대항하여 이동됨으로써, 체크 밸브(42)의 제2 단부(50)의 외부면, 스템(46) 및 제1 단부(48) 둘레에서 도관(14)과 도관(52) 사이에 흐름이 다시 달성된다.

이제, 도 2 내지 도 5를 참조하면, 커넥터 구성 요소들이 밀봉 가능하게 함게 결합된 경우에, 퀵 커넥터(70)에 부착된 도관을 통한 정상적인 흐름 방향과 반대쪽인 일방향으로의 유체 흐름을 차단하는 특유한 체크 밸브가 통합된 본 발명의 퀵 커넥터(70)가 도시되어 있다.

후술하는 바와 같이, 퀵 커넥터의 하우징과 리테이너는 여러 형태를 취할 수 있기 때문에, 퀵 커넥터(70)에 대한 다음 설명은 일례일 뿐임을 이해해야 한다.

퀵 커넥터(70)는 외부 형상이 고르지 않은 하우징(74) 형태의 암형 구성 요소(72)를 포함한다. 단차식 보어(76)가 제1 단부(78)와 대향된 제2 단부(79) 사이에서 하우징(12)을 통해 연장되어 있다. 단차식 보어(76)의 일단부는 선단부(82)와 이 선단부 근처에서 소정 간격을 두고 떨어져 외측 반경 방향으로 확대 연장된 환형 플랜지(84)가 있는 중공의 관형 도관 형태의 수형 구성 요소(80)의 일단부를 수용한다. 수형 구성 요소, 즉 도관(80)의 도시되지 않은 대향 단부는 임의의 도관에 밀봉 가능하게 부착된다. 하우징(72)의 보어 내에는 전통적인 한쌍의 시일 부재, 예컨대 O-링(85)과, 중간 스페이서(86) 및 강성의 상부 모자부(88)가 수형 도관(80) 상의 확대 플랜지(84)와 선단부(82) 사이에 설치되어 수형 도관(80)을 하우징(72)에 밀봉시킨다.

리테이너(90)는 하우징(72)의 개방된 제1 단부(78)를 통해 장착될 수 있고, 하우징(12)으로부터의 축선 방향 분리에 대항하여 도관(80)의 플랜지(84)를 강제적으로 유지하는 요소를 포함한다. 도 2에 도시된 리테이너(90)는 일례일 뿐이며, 한쌍의 레그(94)가 경사 돌출되어 있는 환형 칼라(92)를 포함한다. 레그(94)의 외측 단부는 하우징(72)의 제1 단부(78)에 형성된 플랜지에 스냅되는 오목부를 포함한다. 레그(94)의 외측 단부(96)를 내측으로 만곡시키면 레그(94)의 반경 방향 내측으로 연장된 핑거(98)가 분리되어 도관(80)의 플랜지(84)가 걸리지 않는 충분한 거리만큼 상기 핑거(98)가 반경 방향 외측으로 이동됨으로써, 하우징(72)의 제1 단부(78)를 통해 도관(80)을 축선 방향으로 잡아당길 수 있게 된다.

전술되고 도 2에 도시된 리테이너(90)는 일례일 뿐임을 이해해야 한다. 그 외의 리테이너, 예컨대 미국 특허 제5,542,716호, 제5,730,481호, 제5,782,502호, 제5,863,077호 및 제5,951,063호에 도시된 리테이너를 또한 본 발명의 퀵 커넥터(70)에 사용할 수도 있다.

제2 단부(78)에 인접한 하우징(72)의 단부(100)에는 통상 반경 방향 외측으로 연장되는 복수 개의 경사 미늘(102)이 형성되는데, 이 미늘은 그 위에 밀봉 장착되는 도시하지 않은 가요성 도관과 강제적으로 결합된다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(72)의 단차식 보어(76)는 도면 부호 104로 지시된 소정 직경의 구멍 부분과, 이보다 직경이 작은 인접한 구멍 부분(106)을 포함한다. 상기 구멍 부분(104)은 지지용 케이지(110)를 수용하는 크기로 형성된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 지지용 케이지(110)는 측벽(112)과, 제1 단부(116)로부터 대향된 제2 단부(118)로 연장되는 관통 보어(114)가 있는 원통형 슬리브의 형태이다. 돌출부(120)는 제2 단부(118)로부터 거의 축선 방향으로 연장되어 복수 개의 반경 방향으로 연장된 아암(122)에 의해 제2 단부(118) 상에 지지되는데, 이 아암은 측벽(114)과 일체로 형성되어 그 측벽으로부터 반경 방향 내측으로 연장된다. 상기 돌출부(120)는 아암(122)의 교차부에서 일체로 지지된다.

지지용 케이지(110)는 이 지지용 케이지(110)의 일단부(116)와 지지 리브(130)의 일단부 상에 작용하는 스페이서(86), O-링(84) 및 상부 모자부(84)에 의해 구멍 부분(104) 내의 고정 위치에 유지된다. 상기 지지용 케이지(110)는 도관(14)의 선단부에 대한 지지면을 형성한다.

상기 지지용 케이지(110)가 하우징(72)의 구멍 부분(104) 내에 장착되는 경우, 돌출부(120)는 인접한 구멍 부분(106) 내로 연장되어, 이 구멍 부분(106)이 체크 볼 또는 플로우 볼(126)용 체크 밸브 챔버를 형성한다. 후술하는 바와 같이, 플로우 볼(126)은, 이 플로우 볼(126)이 지지용 케이지(110)의 단부(118)에 있는 아암(122) 사이에 형성된 구멍으로부터 소정 간격을 두고 있는 지지용 케이지(110) 상의 돌출부(120)의 외측 단부와 접촉되는 도 3에 도시된 제1 개방 위치와, 플로우 볼(126)이 구멍 부분(106)의 일단부와 하우징(72)의 단부(100)를 통해 연장되는 구멍 부분(110)의 연결부에 형성된 밸브 시트(128)와 밀봉 가능하게 결합되는 도 2에 도시된 제2 폐쇄 위치 간을 구멍 부분(106)에 형성된 체크 밸브 챔버 내에서 자유롭게 축선 방향으로 이동될 수 있다.

도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 플로우 볼(126)은 상기 제1 위치와 제2 위치 사이에서 적어도 일단부, 바람직하게는 원주 방향으로 간격을 두고 축선 방향으로 연장된 복수 개의 리브(130)에 의해 안내되는데, 상기 리브는 하우징(72)에 일체로 형성되어 반경 방향 내측으로 연장되는 방식으로 체크 밸브 챔버 또는 구멍 부분(106) 내에 배치된다. 상기 플로우 볼(126)의 원주면은 리브(130)의 반경 방향 내부면과 롤링 가능하게 접촉되는데, 상기 리브의 크기는 플로우 볼(126)이 제1 위치와 제2 위치 사이에서 축선 방향으로만 이동할 수 있도록 정해진다. 그러나, 도 5에 도시된 바와 같이, 리브(130)는 플로우 볼(126)의 외부면과 협동하여, 리브(130)의 원주 방향으로 인접한 표면들과 플로우 볼(126)의 외부면 사이에 원주 방향으로 소정 간격을 두고 있는 복수 개의 흐름 구멍(132)을 형성한다. 이에 의해, 플로우 볼(126)이 도 3에 도시된 개방된 제1 위치에 있는 경우에, 플로우 볼(126) 둘레에서 유체 흐름이 가능해 진다. 이 위치에서, 지지용 케이지(110) 상의 돌출부(120)는 지지용 케이지(112)의 제1 단부(118) 상의 아암(122) 사이의 개구로부터 플로우 볼(126)과 소정 간격을 두고 있고, 이에 의해 구멍 부분(104, 106), 리브(130)와 플로우 볼(126) 사이에 형성된 개구(132) 및 지지용 케이지(110)의 아암(122) 사이의 구멍을 통한 유체 흐름이 지지용 케이지(110)의 구멍(114)을 통해 도관(80)내로 이 도관의 구멍을 통해 허용된다.

이러한 배향에 있어서, 예컨대 퀵 커넥터(70)를 통한 정상적인 흐름은 하우징(72)의 미늘이 형성된 단부(110)로부터 도관(80)을 향한다. 퀵 커넥터(10)가 장착된 유체 흐름 시스템의 유체에 작용하는 압력차로 인해 임의의 역방향 흐름이 발생하면, 플로우 볼(126)이 도 3에 도시된 개방 위치로부터 밸브 시트(128)와 맞닿는 폐쇄 위치로 이동됨으로써, 도관(80)으로부터 하우징(72)의 미늘이 형성된 단부(100)로 향하는 역방향 유체 흐름이 차단된다.

요약하면, 퀵 커넥터에 연결된 도관을 통한 역방향 유체 흐름을 방지하는 동시에, 체크 밸브 동작을 구현하도록 이동 가능한 어떠한 스프링도 없이 최소의 부품수를 갖는 일방향 흐름 밸브가 있는 퀵 커넥터가 개시되어 있다.

Claims (4)

1. 제1 도관 및 제2 도관을 유체 흐름이 연통하도록 상호 연결시키는 퀵 커넥터로서,

   암형 구성 요소에는 관통 보어가 있고 상호 정합하는 수형 구성 요소 및 암형 구성 요소와,

   상기 수형 구성 요소와 암형 구성 요소를 로킹시키는 리테이너와,

   상기 관통 보어 내에 배치되어 수형 구성 요소의 선단부를 수용하는 지지용 케이지와,

   상기 지지용 케이지의 제1 단부로부터 연장되는 돌출부와,

   하우징의 보어 내에 이동 가능하게 장착되고, 유체의 압력차에 응답하여 플로우 볼이 지지용 케이지의 제1 단부로부터 연장되는 돌출부와 맞물리는 제1 흐름 허용 개방 위치와 플로우 볼이 하우징의 보어 내에 형성된 밸브 시트와 밀봉 가능하게 맞물리는 제2 흐름 차단 폐쇄 위치 사이에서 이동될 수 있는 플로우 볼

   을 구비하는 것인 퀵 커넥터.
2. 제1항에 있어서, 상기 하우징의 보어 내에 형성되어 플로우 볼의 이동을 지지하는 복수 개의 지지 리브를 더 구비하며, 상기 플로우 볼과 복수 개의 지지 리브는 이 지지 리브들 사이와 플로우 볼의 둘레에 지지용 케이지 내로의 유동로를 형성하는 것인 퀵 커넥터.
3. 제1항에 있어서, 상기 지지용 케이지는,

   제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장되는 관통 보어가 있는 원통형의 중공 슬리브와,

   지지용 케이지의 제1 단부 상에 구비되어 그 위의 돌출부를 지지하는 지지 아암

   을 포함하는 것인 퀵 커넥터.
4. 제1항에 있어서, 상기 돌출부는 지지용 케이지의 보어를 통과하는 길이 방향 축선과 축선 방향으로 정렬되는 것인 퀵 커넥터.