KR101586567B1

KR101586567B1 - 금속 시일 구조용 블록 피팅

Info

Publication number: KR101586567B1
Application number: KR1020140060368A
Authority: KR
Inventors: 윌리암 케슬러 에릭; 조지 슈로더 프레드; 샤스카 캐스트리엇
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2014-02-14
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2016-02-02
Also published as: US9556993B2; EP2908040B1; EP2908040A1; KR20150096293A; US20150233514A1

Abstract

본 발명의 공조 시스템용 블록 피팅은, 수형 블록부와 암형 블록부를 구비한다. 수형 블록부는 제1 환형 파일럿을 구비한다. 암형 블록부는 수형 블록부의 제1 환형 파일럿을 수용하는 제1 환형 칼라를 구비한다. 상기 수형 블록부의 제1 개구와 상기 암형 블록부의 제1 개구는 실질적으로 동심 관계로 정렬된다. 상기 수형 블록부의 제1 환형 파일럿과 상기 암형 블록부의 제1 환형 칼라의 사이에는 제1 시일 구조가 배치되어 있다. 패스너가 상기 수형 블록부를 상기 암형 블록부와 결합시켜 실질적으로 유밀한 시일을 형성한다. 상기 수형 블록부와 상기 암형 블로부 중의 어느 하나는 그 측면 근방에 안정화 힐이 형성되어 있다. 상기 안정화 힐은 작동시에 상기 시일 구조의 횡방향 동하중을 방지한다.

Description

금속 시일 구조용 블록 피팅{BLOCK FITTING FOR METAL SEAL STRUCTURES}

본 발명은 차량 공조 시스템용 피팅에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 배관부를 결합하기 위한 피팅에 관한 것이다.

차량을 제작하는 조립 라인에서는, 토크에 대응하는 백업 렌치를 필요로 하는 체결 방법을 사용하기 보다는 파워 너트 드라이버를 사용하여, 공조 시스템의 라인 피팅을 고정하는 것이 바람직하다. 이러한 이유로, 피넛 또는 블록 타입의 피팅이 대개 사용된다.

차량용 공조 시스템에는 다양한 냉매가 사용되고 있으며, 그 중 일부는 환경관련 문제가 있다. 그 결과, 미국 및 유럽 연합의 여러 정부 기관은, 공조 시스템이 실질적으로 냉매의 누출 없이 작동하는 것을 요구하는 법안을 통과시켰다.

파워 너트 드라이버를 사용한 설치에 적합한 금속 시일 피팅을 갖는 시일 구조가, 공조 시스템에서의 누출을 방지하는 데 사용되고 있다. 이러한 시일 구조 및 관련 블록 피팅은, 예컨대 출원인이 Schroeder et al.인 미국 특허 제7,621,568호; 출원인이 Schroeder et al.인 미국 특허 제8,104,773호; 및 출원인이 Schroeder et al.인 미국 특허 제8,523,244호에 기재되어 있다.

금속 시일 피팅이 심한 진동을 받는 용례에서, 예컨대 엔진에 장착된 배출 라인에 금속 시일 피팅이 사용되는 경우에, 지레 반력이 야기될 수 있는 것으로 확인되었다. 지레 반력은, 작동시 엔진 롤 및 관련 진동에 의하여 시일 피팅에 가해지는 횡방향 동하중에 기인하는 것으로 여겨지고 있다. 지레 반력은 바람직하지 않게도, 시간의 경과에 따른 체결 하중의 손실 및 결과적인 금속 시일 조인트의 열화를 야기할 수 있다.

시일 조인트를 횡방향 동하중에 대하여 안정화시키는 금속 시일 구조용 블록 피팅에 대한 요구가 계속 존재하고 있다. 블록 피팅이 체결 하중의 손실 및 시일 조인트의 열화를 방지하며, 금속 시일 구조가 심한 진동을 받을 수 있는 용례에서 금속 시일 구조의 사용을 용이하게 하는 것이 바람직하다.

본원 발명에 따르면, 금속 시일 구조용 블록 피팅으로서, 시일 조인트를 횡방향 동하중에 대하여 안정화시키고, 체결 하중의 손실 및 시일 조인트의 열화를 방지하며, 금속 시일 구조가 심한 진동을 받을 수 있는 용례에서 금속 시일 구조의 사용을 용이하게 하는 것인 금속 시일 구조용 블록 피팅이 놀랍게도 알려지게 된다.

일 실시형태에서, 공조 시스템용 블록 피팅은, 수형 블록부, 암형 블록부, 제1 시일 구조 및 패스너를 구비한다. 상기 수형 블록부는, 제1 개구와 이 제1 개구를 둘러싸는 제1 환형 파일럿을 구비한다. 제1 환형 파일럿은 그 제1 단부에 축방향으로 연장되는 립(lip)이 형성되어 있다. 상기 암형 블록부는 암형 블록부의 제1 개구를 둘러싸는 제1 환형 칼라를 구비한다. 제1 환형 칼라는 수형 블록부의 제1 환형 파일럿을 수용한다. 상기 수형 블록부의 제1 개구와 상기 암형 블록부의 제1 개구는 실질적으로 동심 관계로 정렬된다. 상기 수형 블록부의 제1 환형 파일럿과 상기 암형 블록부의 제1 환형 칼라의 사이에는 상기 제1 시일 구조가 배치된다. 상기 패스너는 상기 제1 시일 구조에 의해 실질적으로 유밀한 시일을 형성하도록 상기 수형 블록부를 상기 암형 블록부와 결합시킨다. 상기 수형 블록부와 상기 암형 블로부 중의 어느 하나는 그 측면 근방에 안정화 힐이 형성되어 있다. 상기 안정화 힐은 작동시에 상기 시일 구조의 횡방향 동하중을 방지한다.

다른 실시형태에서, 공조 시스템용 블록 피팅은, 안정화 힐이 그 측면 근방에 형성되어 있는 수형 블록부를 포함한다. 상기 수형 블록부는 수형 블록부의 제1 개구를 둘러싸는 제1 환형 파일럿을 구비한다. 제1 환형 파일럿은 그 제1 단부에 축방향으로 연장되는 립이 형성되어 있다. 상기 안정화 힐은, 제1 개구와 이 제1 개구를 둘러싸는 제1 환형 칼라를 갖는 암형 블록부에 접하도록 되어 있다. 상기 수형 블록부의 상기 축방향으로 연장되는 립의 반경방향 내측에는 제1 시일 구조가 배치된다. 패스너가, 상기 수형 블록부를 상기 암형 블록부와 결합시켜 상기 제1 시일 구조에 의해 실질적으로 유밀한 시일을 형성한다. 상기 안정화 힐은 작동시에 상기 제1 시일 구조의 횡방향 동하중을 방지한다.

다른 실시형태에서, 공조 시스템용 블록 피팅은, 안정화 힐이 그 측면 근방에 형성되어 있는 암형 블록부를 포함한다. 상기 암형 블록부는 암형 블록부의 제1 개구를 둘러싸는 제1 환형 칼라를 구비한다. 상기 안정화 힐은, 제1 개구와 이 제1 개구를 둘러싸는 제1 환형 파일럿을 갖는 수형 블록부에 접하도록 되어 있다. 제1 환형 파일럿은 그 제1 단부에 축방향으로 연장되는 립이 형성되어 있다. 상기 암형 블록부의 제1 환형 칼라의 반경방향 내측에는 제1 시일 구조가 배치된다. 패스너가, 상기 암형 블록부를 상기 수형 블록부와 결합시켜 상기 제1 시일 구조에 의해 실질적으로 유밀한 시일을 형성한다. 상기 안정화 힐은 작동시에 상기 제1 시일 구조의 횡방향 동하중을 방지한다.

본 발명의 전술한 이점과 그 밖의 이점은, 첨부 도면을 참조하여 고려해 보면, 이하의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명을 통해 당업자에게 쉽게 명백해질 것이다.
도 1은 본원 발명의 일 실시형태에 따른 금속 시일 구조용 블록 피팅의 사시도로서, 블록 피팅의 수형 블록부에 형성된 안정화 힐을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 블록 피팅의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 선 3-3을 따라 취한 블록 피팅의 단면 측면도이다.
도 4는 도 1의 선 4-4를 따라 취한 블록 피팅의 부분 확대 단면 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 블록 피팅의 수형 블록부의 사시도이다.
도 6a 내지 도 6c는 도 5에 도시된 수형 블록부의 부분 확대 사시도로서, 본원 발명에 따른 안정화 힐의 여러 실시형태를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 블록 피팅의 수형 블록부의 정면도로서, 수형 블록부의 다른 특징부에 대한 안정화 힐의 상대 위치를 여러 축과 함께 보여주는 도면이다.
도 8은 작동시에 도 1의 블록 피팅에 부여되는 힘을 도 7에 도시된 축에 대하여 보여주는 개략적인 자유 물체도이다.
도 9는 본원 발명의 다른 실시형태에 따른 금속 시일 구조용 블록 피팅의 사시도로서, 블록 피팅의 암형 블록부에 형성된 안정화 힐을 보여주는 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 블록 피팅의 분해 사시도이다.

이하의 상세한 설명과 첨부 도면에는 본 발명의 여러 예시적인 실시형태가 기재 및 예시되어 있다. 이러한 기재 내용 및 도면은, 당업자로 하여금 본 발명을 제작 및 사용할 수 있게 하는 역할을 하며, 본 발명의 범위를 어떤 방식으로든 제한하려는 의도는 없다.

도 1 내지 도 10은 공조 시스템용 블록 피팅(100)을 보여준다. 블록 피팅(100)은, 예컨대 출원인이 모두 Schroeder et al.이며 그 내용이 모두 본원에 참조로 인용되어 있는, 미국 특허 제7,621,568호; 미국 특허 제8,104,773호; 및 미국 특허 제8,523,244호에 개시되어 있는 바와 같은 금속 시일 구조(102, 104)에서 특히 유용할 수 있다.

금속 시일 구조(102, 104)는, 비제한적인 예로서, 주석 도금 구리로 형성된 제1 밀봉부와, 엘라스토머로 형성된 제2 밀봉부를 구비할 수 있다. 금속 시일 구조(102, 104)는 원하는 바에 따라 크기 및 구성이 동일하거나, 크기가 서로 다르거나, 또는 구성이 서로 다를 수 있다.

여기에서는 블록 피팅(100)이 제1 밀봉부 및 제2 밀봉부를 갖는 금속 시일 구조(102, 104)와 관련하여 주로 기술되어 있지만, 본원 발명의 블록 피팅(100)이 본원 발명의 범위 내에서 다른 타입의 시일 구조에 사용될 수도 있다는 것을 당업자라면 이해할 것이다.

블록 피팅(100)은 수형 블록부(106)와 암형 블록부(108)를 구비한다. 수형 블록부(106)는 제1 개구(110)와 제2 개구(112)를 구비한다. 제1 개구(110)는 제1 튜브 또는 도관(114)을 수용하고, 제2 개구는 제2 튜브 또는 도관(116)을 수용한다. 도 1 내지 도 5와 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 개구(110)는 거의 원형인 단면을 가질 수 있고, 제2 개구(112)는 블록 피팅(100)의 측면에 형성된 슬롯일 수 있다. 원하는 바에 따라, 제1 개구(110)와 제2 개구(112)는 모두 거의 원형인 단면을 갖거나, 혹은 슬롯의 형태일 수 있음은 물론이다.

제1 도관(114) 및 제2 도관(116)은 각각 제1 개구(110) 및 제2 개구(112)를 통과해 배치되어, 수형 블록부(106)에 의해 지지될 수 있다. 예를 들어, 제1 개구(110)가 형성된 벽과 제1 도관(114)의 사이 및 제2 개구(112)가 형성된 벽과 제2 도관(116)의 사이 중 적어도 하나에는 압입 끼워 맞춤이 실시될 수 있다. 또한, 제1 도관(114)과 제2 도관(116)은 비제한적인 예로서 경납땜 또는 용접 등의 임의의 종래의 방법에 의해 수형 블록부(106)에 연결될 수 있다.

수형 블록부(106)는 패스너(120)를 수용하도록 되어 있는 제3 개구(118)를 구비한다. 예를 들어, 패스너(120)는 너트(122) 및 와셔(124)를 이용하여 블록 피팅(100)에 고정되는 나사 스터드 또는 볼트의 형태일 수 있다. 또한, 본원 발명의 범위 내에서 다른 타입의 패스너(120)가 채용될 수 있음은 물론이다.

제1 개구(110) 및 제2 개구(112) 각각의 근방에는 환형 파일럿(126, 128)이 형성되어 있다. 환형 파일럿(126, 128)은 본원에 더 기술되어 있는 바와 같이 암형 블록부(108)와 협조한다. 원하는 바에 따라, 환형 파일럿(126, 128)은 수형 블록부(106)에 형성되거나, 혹은 수형 블록부(106)를 통과해 배치된 제1 도관(114) 및 제2 도관(116) 중 어느 하나의 단부에 형성될 수 있다.

도 1 내지 도 10에 예시된 특정 실시형태에서, 제1 개구(110)의 근방에 배치된 환형 파일럿(126)은 수형 블록부(106) 상에 형성되어 있으며, 제1 개구(110)를 에워싼다. 제2 개구(112)의 근방에 배치된 환형 파일럿(128)은 제2 도관(116)의 단부에 형성되어 있다. 제2 도관(116)의 단부는, 예컨대 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 슬롯의 형태인 제2 개구(112)에 미끄러져 들어갈 수 있다.

환형 파일럿(126, 128)은 그 제1 단부에 축방향으로 연장되는 립(130, 132)이 형성되어 있다. 립(130, 132)은 환형 면(134, 136)을 둘러싼다. 환형 면(134, 136)에는 환형 채널(138, 140)이 형성되어 있다. 환형 면(134, 136)에는 환형 채널(138, 140) 대신에 혹은 그에 부가하여 돌기(도시 생략)가 형성될 수 있는 것으로 이해된다. 도 1 내지 도 5와 도 7에 도시된 실시형태에서, 채널(138, 140)은 그 단면이 실질적으로 V자 형상이다. 그러나, 원하는 바에 따라, 다른 형상을 갖는 채널(138, 140)이 사용될 수 있는 것으로 이해된다.

수형 블록부(106)의 환형 면(134, 136)에 있어서 채널(138, 140)의 반경방향 내측에는 밀봉 비드(142, 144)가 형성되어 있다. 도시된 밀봉 비드(142, 144)는 V자 형상의 단면을 갖지만, 예를 들어 소정 곡률 반경의 곡선형, 직사각형, 또는 사다리꼴 형상 등의 다른 형상이 사용될 수 있다. 도 1 내지 도 10에는 각 시일 구조(102, 104)에 단 하나의 밀봉 비드(142, 144)가 사용되는 것으로 도시되어 있지만; 원한다면, 복수의 밀봉 비드(142, 144)가 사용될 수 있고, 그 결과 동심의 링이 된다.

또한, 블록 피팅(100)의 암형 블록부(108)는 제1 개구(146)와 제2 개구(148)를 구비한다. 암형 블록부(108)의 제1 개구(146) 및 제2 개구(148)는 제1 도관(114) 및 제2 도관(116)과 유체 연통 상태로 배치되도록 구성되어 있다. 암형 블록부(108)의 제1 개구(146) 및 제2 개구(148)는 그 단면이 거의 원형이고, 추가적인 도관 혹은 제3 및 제4 도관(150, 152)을 각각 수용하도록 되어 있다. 수형 블록부(106)의 제1 개구(110) 및 제2 개구(112)는 암형 블록부의 제1 개구(146) 및 제2 개구(148)와 동심 관계로 정렬될 수 있다. 제3 및 제4 도관(150, 152)은 예컨대 경납땜 또는 용접 등의 임의의 종래의 방법에 의해 암형 블록부(108)에 연결된다.

수형 블록부(106)와 마찬가지로, 암형 블록부(108)에는 패스너(120)를 수용하도록 되어 있는 제3 개구(154)가 형성되어 있다. 수형 블록부(106)의 제3 개구(118)는 암형 블록부(108)의 제3 개구(154)와 동심 관계로 정렬될 수 있다. 수형 블록부(106)의 제3 개구(118), 패스너(120) 및 암형 블록부(108)의 제3 개구(154)는, 작동시에 수형 블록부(106)를 암형 블록부(108)에 고정시키도록 서로 협조한다.

암형 블록부(108)에는 제1 환형 칼라(155) 및 제2 환형 칼라(157)가 형성되어 있고, 제1 개구(146) 및 제2 개구(148)를 각각 둘러싼다. 제1 및 제2 환형 칼라(155, 157)와 제1 및 제2 개구(146, 148)의 사이에는 환형 면(159, 161)이 형성되어 있다. 수형 블록부(106)와 마찬가지로, 환형 면(159, 161)에는 각각 환형 채널(163, 165)이 형성되어 있다. 각 환형 면(159, 161)에는 환형 채널(163, 165) 대신에 혹은 환형 채널(163, 165)에 부가하여 돌기(도시 생략)가 형성될 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 도시되어 있는 것과는 다른 단면 형상을 갖는 채널(163, 165)이 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 환형 면(159, 161)에 있어서 각 채널(163, 165)의 반경방향 내측에는 밀봉 비드(167, 169)가 형성되어 있다. 밀봉 비드(167, 169)는 원하는 바에 따라, 도시되어 있는 것과는 다른 단면 형상을 가질 수 있다. 또한 원한다면, 복수의 밀봉 비드(167, 169)가 사용될 수 있고, 그 결과 동심의 링이 된다.

도 1 내지 도 8에서, 본원 발명의 수형 블록부(106)는 안정화 힐(156)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 안정화 힐(156)은, 엔진 진동으로 인해 시일 구조(102, 104)에, 예컨대 도 4의 수평 화살표로 나타내어진 바와 같이, 횡방향 동하중이 가해지는 것을 방지하도록 구성되어 있으며, 또한 그 결과 작동시에 시일 구조(102, 104)에 야기되는 요동 혹은 지레 반력(도 4에 파단된 아치형 화살표로 도시)을 최소화한다. 특히, 안정화 힐(156)은, 시일 구조(102, 104)에 의해 수형 블록부(106)와 암형 블록부(108)의 사이에 실질적으로 유밀한 시일도 형성되어 있는 조립 상태에서, 암형 블록부(108)와 접하도록 구성되어 있다.

본원에서는 주로 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이 수형 블록부(106)에 형성되어 있는 안정화 힐(156)과 관련하여 블록 피팅(100)을 기술하고 있지만, 당업자라면, 안정화 힐(156)이 별법으로서 예컨대 도 9와 도 10에 도시된 바와 같이 암형 블록부(108)에 형성될 수 있다는 것도 인식할 것이다. 안정화 힐(156)이 수형 블록부(106)에 배치되어 있는 실시형태와 관련하여 기술된 안정화 힐(156)의 여러 특징이, 안정화 힐(156)이 암형 블록부(108)에 배치되어 있는 실시형태에도 마찬가지로 적용됨은 물론이다.

수형 블록부(106)의 안정화 힐(156)은 수형 블록부(106)의 측면(158) 근방에 형성되어 있다. 안정화 힐(156)은 제1 개구(110) 및 제2 개구(112) 각각으로부터 간격을 두고 배치되어 있다. 안정화 힐(156)은, 안정화 힐(156)이 압쇄되는 것을 방지하고, 그렇지 않으면 작동시에 안정화 힐(156)의 현저한 변형 없이 수형 블록부(106)와 암형 블록부(108)의 고정과 관련된 체결력을 견디기에 적합한 폭 및 형상을 갖는다.

도 5에 도시된 특정 실시형태에서, 안정화 힐(156)은, 수형 블록부(106)의 상측 가장자리(160)로부터 수형 블록부(106)의 하측 가장자리(162)까지 연장되는 수형 블록부(106) 상의 연속 융기 리브 또는 스트립이다. 예컨대, 안정화 힐(156)은 수형 블록부(106)의 측면(158) 전체를 따라 배치될 수 있다. 원하는 바에 따라, 안정화 힐(156)은 측면(158)과 동일 평면 상에 배치될 수 있고, 또는 측면(158)으로부터 간격을 두고 배치될 수 있다. 도시 생략된 다른 실시형태에서, 안정화 힐(156)은 간격을 두고 융기된 복수의 세그먼트로 형성될 수 있다.

비제한적인 예로서, 안정화 힐(156)은 직사각형 단면(도 6A에 도시), 반구형 단면(도 6B에 도시) 및 사다리꼴 단면(도 6C에 도시) 중의 어느 하나를 가질 수 있다. 당업자는 원하는 바에 따라, 본원 발명과 일치하는 안정화 힐(156)에 대한 다른 적절한 형상 및 구성을 선택할 수 있을 것이다.

특히, 안정화 힐(156)의 높이는, 시일 구조(102, 104)에 의해 수형 블록부(106)와 암형 블록부(108)의 사이에 실질적으로 유밀한 시일을 형성하기에 충분한 체결력을 받는 상태에서, 안정화 힐(156)이 암형 블록부(108)에 접하도록 선택된다. 또한, 안정화 힐(156)의 높이는, 수형 블록부(106)의 축방향으로 연장된 립(130, 132)이 암형 블록부(108)의 환형 면(159, 161)에 부딪히는 것을 방지하기 위해, 보다 구체적으로는 시일 구조(102, 104)가 없을 때에 수형 블록부(106)의 밀봉 비드(142, 144)가 암형 블록부(108)의 밀봉 비드(167, 169)에 부딪히는 것을 방지하기 위해 제한될 수 있다. 특정 예에서, 안정화 힐(156)의 높이는 수형 블록부의 평균 두께의 약 1% 내지 약 10%일 수 있고, 보다 구체적으로는 수형 블록부의 평균 두께의 약 2.5% 내지 약 7.5%일 수 있으며, 가장 구체적으로는 수형 블록부의 평균 두께의 약 5%일 수 있다. 당업자라면, 원하는 바에 따라 블록 피팅(100)의 특정 용례에 적합한 안정화 힐(156)의 높이를 선택할 수 있을 것이다.

제1 개구(110), 제2 개구(112) 및 제3 개구(118)에 대한 안정화 힐(156)의 위치 결정은, 특히 고진동 조건하에서, 수형 블록부(106)와 암형 블록부(108)를 서로에 대해 충분한 레벨로 안정화시키도록 선택될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본원 발명의 블록 피팅(100)에 있어서 시일 구조(102, 104)의 위치는, 각 시일 구조(102, 104)에 가해지는 밀봉 응력이 시일 구조(102, 104)의 크기에 관계없이 최적화되도록 조정될 수 있다. 특히, 제3 개구(118)를 통과해 배치된 패스너(120)로부터 멀수록, 작동시에 시일 구조(102, 104)에 가해지는 하중이 작다. 마찬가지로, 패스너(120)에 가까울수록, 시일 구조(102, 104)에 가해지는 하중이 크다.

두 시일 구조(102, 104)의 크기가 실질적으로 동일한 경우, 예컨대 도 7에 도시된 바와 같이 패스너(120)로부터의 시일 구조(102, 104)의 거리를 동일하게 하는 것이 바람직한 구성이다. 두 시일 구조(102, 104)의 크기가 서로 다르면, 두 시일 구조(102, 104) 중에 더 큰 시일 구조가 패스너(120)에 더 가까이 위치할 수 있다.

각 시일 구조(102, 104)에 미치는 체결 하중의 영향력을 변경하기 위해, 안정화 힐(156)이 선택적으로 위치 결정될 수 있음은 물론이다. 예컨대, 안정화 힐(156)이 시일 구조(102)에 가까울수록, 안정화 힐(156)에 가해지는 체결 하중은 크고, 시일 구조(102, 104)에 가해지는 체결 하중은 작다. 이는, 과도하게 응력을 받지 않도록 소형인 시일 구조(102, 104)의 경우에 매우 유익할 수 있다. 마찬가지로, 안정화 힐(156)이 시일 구조(102)로부터 멀수록, 안정화 힐(156)에 가해지는 체결 하중은 작고, 시일 구조(102, 104)에 가해지는 체결 하중은 크다.

도 7과 도 8을 더 참조해 보면, 블록 피팅(100)을 조정하기 위한 시스템이 도시되어 있다. 이 시스템은, 안정화 힐(156)에 대한 제1 수평 중심선(164)과, 패스너(120)에 대한 제2 수평 중심선(166), 그리고 시일 구조(102, 104) 중 적어도 하나의 중심에 대한 제3 수평 중심선(168)을 확인하는 것을 포함한다. 제1 수평 거리(A)는 제1 수평 중심선(164)과 제3 수평 중심선(168)의 상대 변위에 의해 정해진다. 제2 수평 거리(B)는 제2 수평 중심선(166)과 제3 수평 중심선(168)의 상대 변위에 의해 정해진다. 예컨대 도 8에 화살선으로 도시되어 있는 바와 같이, 패스너(120)에서의 체결 하중에 의해 시일 구조(102, 104)와 안정화 힐(156) 모두에 힘이 가해지면, 시일 구조(102, 104)와 안정화 힐(156) 모두에서 반력이 발생됨은 물론이다. 체결 하중은, 제1 수평 거리(A) 및 제2 수평 거리(B)의 상대 치수를 조절함으로써 조정 또는 최적화될 수 있다.

또한, 블록 피팅(100)을 조정하기 위한 시스템은, 제2 개구(112)에 대한 제1 수직 중심선(170)과, 제3 개구(118)에 대한 제2 수직 중심선(172), 그리고 제1 개구(110)에 대한 제3 수직 중심선(174)을 확인하는 것을 포함할 수 있다. 제1 수직 거리(C)는 제1 수직 중심선(170)과 제2 수평 중심선(172)의 변위에 의해 정해진다. 제2 수직 거리(D)는 제2 수직 중심선(172)과 제3 수직 중심선(174)의 변위에 의해 정해진다. 제1 수평 거리(A) 및 제2 수평 거리(B)의 상대 치수를 조절함으로써 패스너(120)에서의 체결 하중을 조정하는 것과 마찬가지로, 체결 하중은 또한 제1 수직 거리(C) 및 제2 수직 거리(D)의 상대 치수를 조절함으로써 조정 및 최적화될 수 있다. 원하는 바에 따라 블록 피팅(100)의 특정 용례에 맞춰 체결 하중을 조정하기 위해, 당업자가 적절한 수평 및 수직 거리(A, B, C, D)를 선택할 수 있음은 물론이다.

블록 피팅(100)을 조립하기 위해, 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 도관(114)을 수형 블록부(106)의 제1 개구(110)에 삽입하고 고정한다. 환형 파일럿(128)을 갖는 제2 도관(116)을 수형 블록부(108)의 제2 개구(112)에 삽입한다. 이때, 조립을 준비하고자, 시일 구조(102, 104)를 환형 파일럿(126, 128)의 환형 립(130, 132) 내에 배치한다.

그 후에, 수형 블록부(106)와 암형 블록부(108)를 서로 근접하게 이동시킨다. 수형 블록부(106)의 환형 파일럿(126, 128)과 암형 블록부의 환형 칼라(155, 157)는, 그 사이에 시일 구조(102, 104)가 배치되어 있는 상태로 협조하게 된다. 패스너(120)는 제3 개구(118, 134)에 관통 삽입되고 조여져, 수형 블록부(106)와 암형 블록부(108)를 밀봉 결합시킨다. 시일 구조(102, 104)는 출원인의 미국 특허 제7,621,568호; 미국 특허 제8,104,773호; 및 미국 특허 제8,523,244호에 개시되어 있는 바와 같이, 1차 시일 및 2차 시일을 모두 형성하도록 변형된다.

일단 조립되면, 수형 블록부(106)와 암형 블록부(108)는 시일 구조(102, 104)와 협조하여, 유밀한 시일을 형성하고, 블록 피팅(100)으로부터의 유체(액체 또는 기체)의 누출을 방지한다. 안정화 힐(156)을 수형 블록부(106)와 암형 블록부(108) 중 어느 하나에 마련함으로써, 횡방향 동하중과, 결과적으로 블록 피팅(100)의 장기 사용에 의해 야기되는 체결 하중의 손실 및 시일 조인트의 열화가 방지되는 것이 유익하다. 또한, 본원 발명의 블록 피팅(100)은, 본원 발명이 적용되지 않으면 금속 시일 구조가 심한 진동을 받을 수 있는 용례, 예컨대 엔진에 장착되는 용례에서, 금속 시일 구조의 사용을 용이하게 하는 것으로 확인되었다.

이상의 설명을 통해, 당업자는 본 발명의 본질적인 특징을 쉽게 확인할 수 있고, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고서도, 본 발명을 다양한 사용처 및 조건에 맞추도록, 본 발명에 대해 다양하게 변형 및 수정을 실시할 수 있다.

Claims

공조 시스템용 블록 피팅으로서,
축방향으로 연장되는 립(lip)이 그 단부에 형성되어 있는 제1 환형 파일럿이 형성되는 제1 평면과, 제1 환형 파일럿에 의해 둘러싸인 제1 개구를 갖는 수형 블록부;
상기 수형 블록부의 제1 환형 파일럿을 수용하는 제1 환형 칼라(collar)가 형성되고 상기 제1 평면과 대향하는 제2 평면을 구비하며, 제1 환형 칼라에 의해 둘러싸인 제1 개구를 갖는 암형 블록부;
상기 수형 블록부의 제1 환형 파일럿과 상기 암형 블록부의 제1 환형 칼라 사이에 배치된 제1 시일 구조; 및
상기 제1 시일 구조에 의해 실질적으로 유밀한 시일을 형성하도록 상기 수형 블록부를 상기 암형 블록부와 결합시키는 패스너
를 포함하고, 상기 수형 블록부의 제1 개구와 상기 암형 블록부의 제1 개구는 실질적으로 동심 관계로 정렬되며,
상기 수형 블록부와 상기 암형 블록부 중의 어느 하나는 그 측면 근방에 안정화 힐이 형성되어 있고, 상기 안정화 힐은 상기 패스너의 결합력에 대항하여 상기 제1 및 제2 평면 사이에 배치되되 상기 안정화 힐만이 상기 제1 및 제2 평면 중 어느 하나와 접촉되는 것인 블록 피팅.
제1항에 있어서, 상기 안정화 힐은 실질적으로 상기 수형 블록부의 측면과 동일 평면 상에 배치되어 있는 것인 블록 피팅.
제2항에 있어서, 상기 수형 블록부는 상기 측면에 의해 연결되어 있는 상측 가장자리와 하측 가장자리를 갖고, 상기 안정화 힐은 상기 수형 블록부의 상측 가장자리로부터 하측 가장자리까지 상기 측면 전체를 따라 배치되어 있는 것인 블록 피팅.
제1항에 있어서, 상기 안정화 힐은 직사각형 단면, 반구형 단면 및 사다리꼴 단면 중의 어느 하나를 갖는 것인 블록 피팅.
제1항에 있어서, 상기 제1 시일 구조에 의한 상기 시일이 상기 수형 블록부와 상기 암형 블록부 사이에 형성되는 경우, 상기 안정화 힐은, 상기 수형 블록부와 상기 암형 블록부 중의 어느 하나와 접하도록 구성되어 있는 것인 블록 피팅.
제5항에 있어서, 상기 안정화 힐의 높이는 상기 수형 블록부의 평균 두께의 1% 내지 약 10%인 것인 블록 피팅.
제6항에 있어서, 상기 안정화 힐의 높이는 상기 수형 블록부의 평균 두께의 2.5% 내지 7.5%인 것인 블록 피팅.
제7항에 있어서, 상기 안정화 힐의 높이는 상기 수형 블록부의 평균 두께의 5%인 것인 블록 피팅.
제1항에 있어서, 상기 수형 블록부는, 축방향으로 연장되는 립이 그 제1 단부에 형성되어 있는 제2 환형 파일럿을 구비하며, 제2 환형 파일럿에 의해 둘러싸인 제2 개구를 갖고, 상기 암형 블록부는, 상기 수형 블록부의 제2 환형 파일럿을 수용하는 제2 환형 칼라를 구비하며, 제2 환형 칼라에 의해 둘러싸인 제2 개구를 갖고, 상기 수형 블록부의 제2 개구와 상기 암형 블록부의 제2 개구는 실질적으로 동심 관계로 정렬되는 것인 블록 피팅.
제9항에 있어서, 상기 제1 환형 파일럿과 상기 제2 환형 파일럿 중의 적어도 하나는, 상기 수형 블록부의 제1 개구와 상기 수형 블록부의 제2 개구 중의 어느 하나를 통과해 배치되는 도관과 연결되어 있는 것인 블록 피팅.
제9항에 있어서, 상기 안정화 힐은, 상기 수형 블록부의 측면과, 상기 수형 블록부의 제1 개구 및 제2 개구 각각과의 사이에 배치되어 있는 것인 블록 피팅.
제9항에 있어서, 상기 수형 블록부와 상기 암형 블록부 각각은 상기 패스너를 수용하는 제3 개구를 갖는 것인 블록 피팅.
제12항에 있어서, 상기 수형 블록부의 제3 개구는, 상기 수형 블록부의 제1 개구와 제2 개구의 사이에 배치되어 있고, 상기 안정화 힐은, 상기 수형 블록부의 측면과, 상기 수형 블록부의 제1 개구, 제2 개구 및 제3 개구 각각과의 사이에 배치되어 있는 것인 블록 피팅.
제13항에 있어서, 상기 안정화 힐의 수평 중심선으로부터 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구 중의 적어도 하나의 수평 중심선까지의 변위에 의해 제1 수평 거리가 정해지고, 상기 제3 개구의 수평 중심선으로부터 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구 중의 적어도 하나의 수평 중심선까지의 변위에 의해 제2 수평 거리가 정해지며, 상기 제1 수평 거리와 상기 제2 수평 거리는 제1 시일 구조 및 제2 시일 구조에 체결 하중을 제공하도록 되어 있는 것인 블록 피팅.
제13항에 있어서, 상기 수형 블록부의 제2 개구의 제1 수직 중심선으로부터 상기 수형 블록부의 제3 개구의 제2 수직 중심선까지의 변위에 의해 제1 수직 거리가 정해지고, 상기 수형 블록부의 제2 개구의 제2 수직 중심선으로부터 상기 수형 블록부의 제1 개구의 제3 수직 중심선까지의 변위에 의해 제2 수직 거리가 정해지며, 상기 제1 수직 거리와 상기 제2 수직 거리는 제1 시일 구조 및 제2 시일 구조에 체결 하중을 제공하도록 되어 있는 것인 블록 피팅.
제1항에 있어서, 상기 안정화 힐은, 제1 시일 구조에 의해 실질적으로 유밀한 시일을 형성하기에 충분한 힘을 받는 상기 수형 블록부와 상기 암형 블록부 사이에서 안정화 힐이 압쇄되는 것을 방지하기에 충분한 폭을 갖는 것인 블록 피팅.
공조 시스템용 블록 피팅으로서,
축방향으로 연장되는 립이 그 단부에 형성되어 있는 제1 환형 파일럿이 형성되는 제1 평면을 구비하며, 제1 환형 파일럿에 의해 둘러싸인 제1 개구를 갖는 수형 블록부로서, 그 측면 근방에 안정화 힐이 형성되어 있고, 상기 안정화 힐은, 제1 개구와 이 제1 개구를 둘러싸는 제1 환형 칼라가 형성되는 제2 평면을 갖는 암형 블록부에 접하도록 되어 있는 것인 수형 블록부;
상기 수형 블록부의 상기 축방향으로 연장되는 립의 반경방향 내측에 배치된 제1 시일 구조; 및
상기 수형 블록부를 상기 암형 블록부와 결합시켜 상기 제1 시일 구조에 의해 실질적으로 유밀한 시일을 형성하는 패스너
를 포함하고, 상기 안정화 힐만이 상기 제2 평면과 접촉되는 것인 블록 피팅.
제17항에 있어서, 상기 수형 블록부는, 축방향으로 연장되는 립이 그 제1 단부에 형성되어 있는 제2 환형 파일럿을 구비하며, 제2 환형 파일럿에 의해 둘러싸인 제2 개구를 갖고, 상기 암형 블록부는, 상기 수형 블록부의 제2 환형 파일럿을 수용하는 제2 환형 칼라를 구비하며, 제2 환형 칼라에 의해 둘러싸인 제2 개구를 갖고, 상기 수형 블록부의 제2 개구와 상기 암형 블록부의 제2 개구는 실질적으로 동심 관계로 정렬되는 것인 블록 피팅.
공조 시스템용 블록 피팅으로서,
제1 개구와 이 제1 개구를 둘러싸는 제1 환형 칼라가 형성되는 제2 평면을 갖는 암형 블록부로서, 그 측면 근방에 안정화 힐이 형성되어 있고, 상기 안정화 힐은, 축방향으로 연장되는 립이 그 단부에 형성되어 있는 제1 환형 파일럿이 형성되는 제1 평면을 구비하며 제1 환형 파일럿에 의해 둘러싸인 제1 개구를 갖는 수형 블록부에 접하도록 되어 있는 것인 암형 블록부;
상기 암형 블록부의 제1 환형 칼라의 반경방향 내측에 배치된 제1 시일 구조; 및
상기 암형 블록부를 상기 수형 블록부와 결합시켜 상기 제1 시일 구조에 의해 실질적으로 유밀한 시일을 형성하는 패스너
를 포함하고, 상기 안정화 힐만이 상기 제1 평면과 접촉되는 것인 블록 피팅.
제19항에 있어서, 상기 암형 블록부는, 암형 블록부의 제2 개구를 둘러싸며 상기 수형 블록부의 제2 환형 파일럿을 수용하는 제2 환형 칼라를 갖고, 상기 수형 블록부는, 축방향으로 연장되는 립이 그 제1 단부에 형성되어 있는 제2 환형 파일럿을 구비하며 제2 환형 파일럿에 의해 둘러싸인 제2 개구를 갖고, 상기 수형 블록부의 제2 개구와 상기 암형 블록부의 제2 개구는 실질적으로 동심 관계로 정렬되는 것인 블록 피팅.