KR102229524B1

KR102229524B1 - 정면 고리형 실을 구비한 유체 전달 평면 커플러

Info

Publication number: KR102229524B1
Application number: KR1020167015449A
Authority: KR
Inventors: 지안마르코 가티; 지오반니 스투치; 세르지오 티벨리
Original assignee: 스투치 에스.피.에이.
Priority date: 2013-11-11
Filing date: 2014-11-10
Publication date: 2021-03-18
Also published as: LT3069066T; UA118461C2; CN105765287B; CN105765287A; KR20160106056A; ITMI20131866A1; HRP20181594T1; ZA201603804B; US20160290543A1; CA2929465A1; AU2014345514A1; BR112016010402B1; EP3069066B1; CA2929465C; US9964248B2; EP3069066A1; HUE040052T2; PT3069066T; EA201690975A1; AU2014345514B2

Abstract

유체 전달 피팅(100)이 기술되었으며, 이것은 커플링 해제되었을 때, 커플링-커플링 해제 단계 동안에, 그리고 평면 수 커플러(48)에 커플링되었을 때 불순물의 도입으로부터 보호하기 위해 정면 고리형 실(400)을 구비한 평면 암 커플러(47)를 포함한다.

Description

정면 고리형 실을 구비한 유체 전달 평면 커플러{FLUID TRANSMISSION FLAT―FACE COUPLER WITH FRONTAL ANNULAR SEAL}

본 발명은 정면 고리형 실(frontal annular seal)을 구비한 유체 전달 평면 커플러(fluid transmission flat-face coupler)에 관한 것이다.

강성 파이프 또는 가요성 호스에 의해 유체 공급부(fluid feed)를 접속시키기 위해서 서로에 신속하게 커플링될 수 있는 피팅(fitting)이 예를 들어 오퍼레이팅 머신 및 유압식 장비 내의 유체 전달을 위해 종종 요구된다.

알려진 신속한 커플링 피팅은 일반적으로 개별 파이프에 연결되도록 고정되고 나사로 고정되거나 스냅으로 고정됨으로써 함께 커플링될 수 있는 수(male) 및 암(female)이라 지칭되는 두 개의 커플링으로 이루어진다.

위에서 언급된 암수 커플러는 고정 부분, 및 정지 상태에서는 유체 통로 갭(gap)의 닫힌 위치로 배치되고 두 부재 사이가 커플링된 동안에는 다른 부재의 상응하는 부분들과 연결함으로써 이러한 통로 갭의 열린 위치로 변위되는 축방향 슬라이딩 부분에 의해 형성된다.

현재 거래되는 유체 전달 솔루션은 회로 내에 존재하는 잔여 압력이 증가하면서 노력이 점증적으로 증가하기 때문에 수 커플러와 암 커플러 사이의 커플링이 항상 매우 쉽지는 않음을 나타낸다.

본 출원인에 의한 이탈리아 특허 출원 MI2012A001254는 복잡하고 매우 비용 효율적이지는 않은 압력 보상 및 완화 시스템(relief system)이 제공된, 지속적인 노력으로 접속가능한 유체 전달 커플링과 관련된다. 이러한 알려진 피팅은 사용자에 의한 일부 우연한 작동 상황들에서 기계적으로 번거롭고 비효율적인 중앙 잠금 시스템을 더 포함한다.

US-4540021은 수 커플러에 커플링되었을 때 그리고 수 커플러의 커플링 또는 커플링 해제 단계 동안에만 불순물의 도입을 방지하는 정면 실을 포함하는 암 커플러를 구비한 유체 전달 피팅을 기술한다. 클로징 플러그가 제공되어 커플링 해제된 암 커플러 내로의 불순물의 도입을 방지한다.

US-3407847은 수 커플러에 커플링되었을 때 그리고 수 커플러의 커플링 또는 커플링 해제 단계 동안에만 불순물의 도입을 방지하는 정면 실을 포함하는 암 커플러를 구비한 유체 전달 피팅을 기술한다. 이러한 정면 실은 암 커플러가 커플링 해제되었을 때에는 암 커플러의 넓은 정면 개방을 커버하지 않으며, 따라서 바람직하지 않게도 불순물이 진입할 수가 있다.

본 발명의 목적은 커플링 동작을 위해 요구되는 노력이 최소이며 회로 내에 존재하는 잔여 압력으로부터 독립적인 파이프 피팅을 제조하는 것이다.

본 발명의 추가적인 목적은 피팅을 기계적으로 더욱 단순하게 제조하며 적절한 유압식 제어가 우연한 작동 상황에서도 사용자 안전을 보장하는 것을 가능하게 하는 것이다.

또 다른 추가적인 목적은 수 커플러로부터 커플링 해제된 경우 및 수 커플러에 커플링된 경우 모두와 수 커플러와 커플링 단계 또는 수 커플러로부터 커플링 해제된 단계 동안에 암 커플러로의 불순물 도입을 방지하는 것이다.

본 발명에 따르면, 청구항 제 1 항에 기술된 바와 같은 유체 전달 평면 피팅에 의해서 이러한 목적에 도달된다.

본 발명의 특성들이 첨부된 도면들에 도시된 본 발명의 비제한적인 예시에 대한 아래의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다:
도 1은 도 26의 라인 I-I를 따르는, 제 1 실시예에 따른 정면 실을 구비한 커플링되지 않은 암수 커플러를 가진 유체 전달 피팅의 단면도;
도 2는 잔여 압력을 완화하는 단계에서 커플링 해제된 수 커플러 및 암 커플러를 구비한 유체 전달 피팅의 도 1과 유사한 단면도;
도 3은 수 커플러와 암 커플러 사이가 접촉된, 수 커플러와 암 커플러 사이의 커플링의 제 1 단계에서의 피팅의 도 1과 유사한 단면도;
도 4 및 5는 암 커플러 내의 수 커플러의 안쪽 부분이 변위된, 수 커플러와 암 커플러 사이의 커플링의 제 2 및 제 3 단계에서의 피팅의 도 1과 유사한 단면도;
도 6은 원형 N 내의 확대된 세부사항을 갖는 블록 내의 암 커플러의 안쪽 부분이 변위되고 후방 압력 완화부를 개방한, 수 커플러와 암 커플러 사이의 커플링의 제 4 단계에서의 피팅의 도 1과 유사한 단면도;
도 7은 고정 링 넛(fixing ring nut)의 하우징 내의 암 커플러 내의 볼들의 반지름 방향 변위를 갖는, 수 커플러와 암 커플러 사이의 커플링의 제 2 단계에서의 피팅의 도 1과 유사한 단면도;
도 8은 수 커플러를 고정 볼에 위치시킨, 원형 Q 내의 확대된 세부사항을 갖는 수 커플러와 암 커플러 사이의 커플링의 제 6 단계에서의 피팅의 도 1과 유사한 도면;
도 9는 잠금 볼들을 갖는 외부 어셈블리가 수 커플러의 잠금 위치로 변위된, 수 커플러와 암 커플러 사이의 커플링의 제 7 단계에서의 피팅의 도 1과 유사한 도면;
도 10은 회로의 공급에 의해 발생되는 유압식 추진력의 영향에 의해 수 밸브가 열린, 수 커플러와 암 커플러 사이의 커플링의 제 8 단계에서의 피팅의 도 1과 유사한 단면도;
도 11은 압력이 완화된, 수 커플러와 암 커플러 사이의 제 1 커플링 해제 단계에서의 피팅의 도 1과 유사한 단면도;
도 12는 수 밸브가 닫힌, 수 커플러와 암 커플러 사이의 제 2 커플링 해제 단계에서의 피팅의 도 1과 유사한 단면도;
도 13은 원형 S 내에 확대된 세부사항을 갖는, 고정 볼들이 해제될 때까지 안쪽 부분들이 변위되는 수 커플러와 암 커플러 사이가 커플링되지 않은 제 3 단계에서의 피팅의 도 1과 유사한 단면도;
도 14는 고정 볼이 점진적으로 변위되는, 수 커플러와 암 커플러 사이가 커플링되지 않은 제 4 단계에서의 피팅의 도 1과 유사한 단면도;
도 15는 수 커플러와 암 커플러가 커플링되지 않은, 피팅의 도 1과 유사한 단면도;
도 16은 도 1의 정지 위치(resting position) 내의 캠(cam)의 원형 W 내의 확대된 세부사항을 도시한 도면;
도 17은 도 16의 라인 XVII-XVII에 따른 단면도;
도 18은 도 2에 도시된 것과 같이 회전된 제 1 위치의 캠의 원형 U 내의 확대된 세부사항을 도시한 도면;
도 19는 도 18의 라인 XIX-XIX에 따른 단면도;
도 20은 도 13 내의 제 2 회전된 위치의 캠의 원형 Z 내의 확대된 세부사항을 도시한 도면;
도 21은 도 20의 라인 XXI-XXI에 따른 단면도;
도 22는 도 27에 도시된 것과 반대 측면으로 회전된 제 3 위치의 캠의 원형 V 내의 확대된 세부사항을 도시한 도면;
도 23은 도 22의 라인 XXIII-XXIII에 따른 단면도;
도 24는 다른 실시예에 따라 원형 B 내에도 확대되어 도시된, 방사상 실(radial seal)을 갖는 암 커플러의 도 1과 유사한 단면도;
도 25는 또 다른 실시예에 따라 원형 C 내에도 확대되어 도시된, 방사상 실을 갖는 암 커플러의 도 1과 유사한 단면도;
도 26은 본 발명에 따른 피팅의 전면도;
도 27은 하부 유압 라인의 수 커플러와 암 커플러 사이의 커플링 이전에 잔여 압력을 완화하는 단계에서의 피팅의 도 1과 유사한 단면도;
도 28은 커플링 해제된 암 커플러 상에 장착된 원형 E 내에 부분적으로 확대되어 도시된 정면 실의 제 2 실시예를 갖는 도 1과 유사한 단면도;
도 29는 도 28의 커플링 해제된 암 커플러의 우측으로부터의 확대된 모습을 도시한 도면;
도 30은 도 1의 피팅 내에 포함된 제 1 실시예에 따른 정면 실의 단면도;
도 31은 도 28의 피팅 내에 포함된 제 2 실시예에 따른 정면 실의 단면도.

도 1은 유압식 전달 블록(1) 내에 삽입된 평면 암 커플러(47) 및 암 커플러(47)에 커플링될 수 있는 평면 수 커플러(48)를 포함하는 커플링 피팅(100)을 도시한다.

유체를 공급하는 블록(1)은 적어도 하나의 유압 라인(49) 및 배수 라인(50)을 포함하며, 이들 모두가 하나 이상의 암 커플러(47)와 인터페이싱한다.

동작의 기술에서, (도면의 상단에 도시된) 오직 하나의 암수 라인만을 참조할 것이지만, 이러한 고려사항은 동일한 피팅의 모든 라인들에 대해서도 적용가능하다. 도면에서 하부 라인 내의 암수 커플러가 단면이 아닌 하나의 모습으로서 도시되었으며, 이러한 단면은 상부 라인의 것과 동일함을 인지해야 한다.

블록(1)은 암 커플러(47) 내의 챔버(54)로부터의 압력을 완화하도록 적응되고 암 커플러(47)로부터 수 커플러(48)를 커플링 해제하도록 적응된 캠(cam)(7)과 통합된 레버(4)를 더 포함한다.

캠(7)은 위 유압 라인의 커플링에 대해 작동하는 상부(82) 및 아래 유압 라인의 커플링에 대해 작동하는 하부(83)의 두 개의 부분들로 구성된다(도 1).

캠(82, 83)은 부착 부분(821, 831)의 루프(822, 832) 내의 샤프트(5)의 회전을 가능하게 하도록 실질적으로 직사각형 섹션 및 둥근 단측(501)(도 16)을 갖는 중앙 샤프트(5) 상에 조립되는 디스크 형태의 부착 부분(821, 831)(도 16-23, 여기에서 하부 캠(83)은 아래에 기술되는 동작의 더 나은 이해를 위해 단면으로 도시되지 않았다)을 각각 구비한다. 중앙 샤프트(5)의 회전은 레버(4)에 스트레스를 가함으로써 전달되고, 이 레버(4)는 상부 캠(82)의 부착 부분(821)을 시계방향으로 이동시키지만 제 2 루프(832)에서 자유로움으로써 하측 캠(83)의 부착 부분(831)을 이동시키지 않으며, 하측 캠(83)의 부착 부분(831)을 반시계방향으로 이동시키지만 루프(822)에서 자유로움으로써 상측 캠(82)의 부착 부분(821)을 이동시키지 않는다.

이러한 루프(822, 832)의 형태는 중앙 샤프트(5)의 형태에 대해 실질적으로 상보적이지만, 아래에서 더욱 명백해지는 바와 같이, 이들의 폭은 회전 클리어런스(rotation clearance)가 하나의 캠(82)을 이동시키는 동시에 다른 캠(83)을 유지시키는 것을 가능하게 하도록, 그리고 그 반대도 가능하게 하도록 더욱 크다.

캠(82, 83)은 스프링(71), 예를 들어 C 스프링에 의해 제자리에 유지되지만, 두 개의 압축 스프링이 제공될 수 있다. 그 결과, 중앙 샤프트(5)가 레버(4)와 통합된다.

암 커플러(47)는 챔버(54)가 배수 라인(50)과 통하게 하는 압력 완화 밸브(51)를 포함한다(도 1).

이러한 밸브(51)는 밸브 바디(23)를 포함하고, 이것은 셔터(25) 및 스톱(stop)(27)의 돌출부에 대해 반응하는 스프링(26)에 의해 스트레스를 받는, 슬라이딩 셔터(25)를 위한 하우징을 형성한다. 밀봉은 셔터(25)의 원뿔형 표면(251)과 밸브 바디(23)의 에지(231) 사이의 접촉에 의해 보장된다(도 1).

축 방향으로 슬라이딩하고 스프링(84)의 반대 추진력에 대해 상부 캠(82)에 의해서 푸시되는 컵(72)이 셔터(25) 상에서 작용한다. 상부 캠(82)은 셔터(25)의 해제 위치(releasing position)에서 캠(82)에 대해 스프링(84)에 의해서 푸시되는 컵(72)과 항상 접촉한다. 따라서 컵(72)은 셔터(25)와의 연결 위치와 해제 위치 사이에서 이동가능하다.

셔터(25)는 내부에 공기를 환기시키기 위한 홀(252)(도 2) 및 최소로 감소된 유압 추력 섹션(hydraulic thrust section)을 구비한다. 이러한 유압 추력 섹션은 밸브 바디(23)와 셔터(25)의 원뿔형 표면(251) 사이의 인터페이스 지름에 의해, 그리고 실(28)이 작용하는 셔터(25)의 후방부(263)의 미세하게 더 작은 크기의 지름에 의해 결정된다. 셔터(25)-밸브 바디(23) 커플링의 기술된 구성은 챔버(54) 내에 존재하는 잔여 압력의 존재하에서 자체의 셔터(25)의 작동력을 최소화하는 것을 가능하게 한다.

암 커플러(47)는 자체의 암 커플러(47)의 외부 어셈블리(53) 내에서 축방향으로 슬라이딩하는 내부 어셈블리(60) 및 유압 라인(49)과 챔버(54) 사이의 압력차를 생성하도록 적응된 실(19)을 더 포함한다.

실(19)은 내부 바디(13) 내에 포함된 유압 라인(49)과 챔버(54) 사이의 캘리브레이션된 통신 파이프(calibrated communication pipe)(191)를 닫도록 적응된다(도 2).

실(19)은 링 형태이고, 방사 형태 밀봉을 결정하고, 즉 피팅(100)의 축에 대해 수직이며, 변형가능하지 않은 부분(192) 및 변형가능한 부분(193)을 포함한다.

이러한 파이프(191)는 챔버(54) 외부에 있으며 파이프 내를 흐르는 가압된 유체가 실(19)의 외부 표면에서 챔버(54) 내로부터 방사상 바깥 방향을 고집한다.

주어진 공칭 압력에 도달하였을 때, 변형가능한 부분(193)이 챔버(54)의 내부를 향해 구부러짐에 따라 유압 라인(49)의 챔버(54)로의 가압된 유체의 도입을 결정한다. 압력이 공칭 압력 아래로 복귀하면, 변형가능한 부분(193)이 자신의 초기 위치로 복귀하고 그에 따라 유체의 통과를 방해한다.

이러한 실(19)은 편평하지 않은 면의 암수 커플러들의 경우에서도 동일한 작동 원리로 사용될 수 있다.

암 커플러(47)는 정지 위치(resting position)에 평면을 가진다(도 1).

내부 어셈블리(60)는 서로 통합되고 암 커플러(47)의 외부를 향하는 평면(441)을 갖는 줄기(44) 및 바닥(35)과, 갭(65)을 정의하는 밀봉 부시(sealing bush)(43)를 포함한다(도 3). 갭(65)의 밀봉은 내부 바디(13)와 밀봉 부시(43) 자신의 적절한 돌출부(431) 사이에서 반응하는 스프링(33)에 의해 푸시되는 밀봉 부시(43)와 접촉하는 줄기(44)의 단부에서의 시트 내에 하우징된 실(42)에 의해 보장된다(도 3).

외부 어셈블리(53)(도 2)는 링 넛 홀더(ring nut holder)(29), 링 넛(30) 및 링 넛 홀더(29)의 하우징(291) 내부에 배치된 적어도 하나의 잠금 볼(locking ball)(32)을 포함한다.

하우징(304)(도 3)은 아래에서 더욱 명백해지는 바와 같이, 볼(32)을 푸시하기 위한 변형가능한 탄성 부재(305)를 포함한다(도 7).

적절한 돌출부(292, 302)에 대해 반응함으로써, 링 넛(30), 링 넛 홀더(29) 및 블록(1)에 대한 스프링(46)(도 2)이 커플링 후에 수 커플러(48)의 잠금을 보장하는 중앙 정지 위치에 있는 외부 어셈블리(53)를 제한한다.

동일하게, 컵(41)(도 2)이 링 넛 홀더(29) 내에서 축방향으로 슬라이딩한다. 스프링(54)은 컵(41)의 돌출부(411) 및 내부 바디(13) 내에 배치된 스톱 숄더(stop shoulder)(39)에 대해 반응하고, 커플링 위치에서 링 넛 홀더(29) 내의 컵(41)의 슬라이딩의 경우에서는 반대이다.

컵(41)은 암 커플러(47)가 커플링 해제되었을 때 볼(32)을 하우징하도록 적응된 하우징(412)과 밀봉 부시(43)의 지름에 프리로드하는 실(45)을 추가로 디스플레이하며 그에 따라 두 구성요소들 사이의 불순물의 도입을 제한한다(도 6).

수 커플러(48)와 마주하는 컵(41)의 부근에(도 2), 커플링/커플링 해제 단계에서 그리고 커플링되지 않은, 커플링된 커플러와의 불순물의 도입을 제한하는 변형가능한 부분(401)을 갖는 정면 고리형 실(400)이 존재한다.

수 커플러(48)와의 커플링의 경우에서, 바닥(35)이 내부 바디(13) 내에서 슬라이딩하고 밸브 바디(23)에 대해 반응하는 스프링(38)에 의해 스트레스된다(도 13).

바닥(35)은 유압 라인(49)의 측과 챔버(54)의 측 상에 각각 두 개의 실(14, 17)(도 9)을 구비한다. 두 개의 실(14, 17) 사이에 포함된 구역은 파이프(56)에 의해 배수 라인(50)과 접촉한다.

그 결과, 수 커플러(48)가 도 1에 도시되었고 수 바디(448)를 포함하며, 이것의 후면 상에 내부 파이프(61)를 가진 피팅(140)이 예를 들어 유압 장비와 같이 사용자에게 접속하기 위해 연관된다. 이러한 수 커플러(48)는 내부에 하나 이상의 밸브를 포함할 수 있다. 본 두 개의 내부 밸브를 가진 수 커플러를 지칭한다.

제 1 밸브(101)(도 1)는 암 커플러(47)와의 계면에 존재하고 스프링(3)에 대한 가이드 로드(guide rod)(2)가 제공된 전면 클로징 피스톤(8)을 포함한다. 수 바디(448)와 피스톤(8) 사이의 밀봉이 수 바디(448)의 전면 단부 부근의 바디의 고리형 실 내에 하우징된 실(51)에 의해 보장된다. 실(51)을 연결함으로써, 피스톤(8)은 수 커플러(48)가 암 커플러(47)로부터 커플링 해제되었을 때 공동(63)을 정면으로 밀봉한다.

제 2 밸브(102)는 수 커플러(48)의 중앙부에 존재하며 복수의 홀(62)에 의해 교차되는 밸브 바디(11)를 포함한다. 밸브(101, 102)는 수 바디(448)와 함께 잔여 압력이 없는 공동(cavity)(63)을 정의한다. 밸브(102)의 밀봉은 밸브 바디(11)의 내부에서 이어지는 셔터(18) 상에 배치된 실(120)에 의해 그리고 실(90)에 의해 보장된다.

잔여 압력이 동작시에 하나 이상의 유압 라인(49) 내에 존재할 수 있다. 레버(4)(도 2)를 오른쪽으로 이동시킴으로써, 상부 캠(82)이 작동되어 컵(72)에 의해 셔터(25)를 터치함으로써 배수 라인(50)과 유압 라인(49)이 통하게 하고 내부 잔여 압력을 완화하는 것을 가능하게 한다(도 2).

이러한 기능 동안에, 실(19)이 변형가능한 부분(193)에서 방사상으로 변형되어 유체가 파이프(191)를 통과하는 것을 가능하게 한다.

이러한 단계 동안에, 우측으로 회전시킴으로써 샤프트(5)가 상부 캠(82)의 루프(822)의 일 측과 만나는 반면, 부착 부분(831)의 루프(832)가 어느 측도 터치하지 않고 샤프트(5)를 회전시키도록 충분히 넓기 때문에 하부 캠(83)이 이동하지 않는다(도 18-19).

레버(4)에 의해 인가되는 힘은 반드시 모든 경우에서 하부 캠(83)을 위치로 유지하는 스프링(71)의 저항을 극복해야만 한다.

라인(49) 내의 잔여 압력이 완화되면, 시스템이 커플링될 준비가 된다.

제 1 커플링 단계(도 4)는 줄기(44)의 평면(441) 상에 압력을 인가함으로써 암 커플러(47)로 수 커플러(48)를 지속하여 푸시한다. 파이프(61) 내의 잔여 압력의 부재시에, 수 커플러의 스프링(9, 16) 및 암 커플러의 스프링(38)의 부하가 동일하며, 그에 따라 암 커플러의 밀봉 부시(43) 및 수 커플러의 밸브(101, 102)가 열린다. 파이프(61) 내의 압력의 경우에, 수 커플러(48)의 밸브(101)와 밸브(102) 사이에 포함된 챔버(63) 내의 잔여 압력이 존재하지 않으며, 잔여 압력은 파이프(61)에서 밸브(102)의 상류에 보유된다. 수 커플러(48)를 암 커플러(47)에 접근시킴으로써, 피스톤(8) 내부 어셈블리(60)를 형성하는 바닥(35), 실(37) 및 밀봉 부시(43)와 통합된 줄기(44)와 접촉하게 된다.

실(37)은 줄기(44)의 단부와 바닥(35) 사이의 밀봉을 보장한다.

수 바디(448)는 수 커플러(48)를 암 커플러(47)로 푸시함으로써 컵(41)(도 4-5)이 제자리로 돌아가게 만든다.

수 커플러의 암 커플러를 향한 추진력을 지속시킴으로써, 컵(41)은 볼(32)과 접촉하게 되고, 그 결과 링 넛 홀더(19)와 접촉하며, 그에 따라 전체 외부 어셈블리(53)가 암 커플러(47)의 내부를 향해 변위된다(도 6).

이 시점에서, 상부 캠(82)이 블록(1) 상에 인접하고 계속 밸브 바디(23)를 제자리로 돌려놓으며, 셔터(25)는 컵(72)을 접하고 챔버(54) 내에 생성된 압력을 완화시킨다(도 6).

챔버(54) 내의 압력을 완화시킴으로써, 로드(2)와 접촉하는 피스톤(8)에 의해 푸시되고 후방 압력의 존재로 인해 열릴 수 없는 밸브(18)에 대해 잠기기 때문에 전체 내부 어셈블리(60)가 제자리로 돌아갈 수 있다(도 8).

암 커플러(47) 내의 수 커플러(48)의 삽입 동안(도 7-8), 잠금 볼(32)이 컵(41)의 시트(412)로부터 나가고 변형가능한 요소(305)와 접촉한다.

변형가능한 부재(305)는 시계방향으로 돌림으로써 변형되고 시트(412)로부터 나가는 볼(32)에 의해 방사상으로 푸시된다. 수 바디(448)가 볼(32)의 하우징(49)을 마주하기 위한 위치에 있을 때, 변형가능한 부재(305)가 하우징(49) 내의 볼(32)을 푸시한다(도 8-9).

이러한 위치에서, 스프링(46)이 수 커플러(48)와 외부 어셈블리(53)로 구성된 어셈블리를 잠금 링 홀더(29)의 숄더(292) 상에서 작동함으로써 커플링된 균형 잡힌 위치로 복귀시킨다(도 9). 파이프(61) 내의 압력이 존재하지 않는 경우, 전술된 바와 같이, 내부 어셈블리(60)가 이동되지 않고 스프링(38)에 의해 위치로 유지되며, 따라서 밀봉 부시(43) 및 셔터(18)가 제자리로 돌아가고 이러한 경우에서 회로가 열리며 커플러가 도 10에 도시된 바와 같이 커플링된다.

커플링 이전에, 정면 고리형 실(400)이 링 넛(30), 링 넛 홀더(29) 및 컵(41) 사이에서 프리로드되며(도 1 및 2) 그에 따라 줄기(44)의 평면(441)과 함께 수 커플러(48)로부터 커플링 해제될 때에도 암 커플러(47) 내로의 불순물 도입을 가능하게 할 수 있는 어떠한 갭도 폐쇄한다.

커플링 동안에, 고리형 실(400)의 변형가능한 부분(401)이 수 바디(448)의 외부 지름을 프리로드하고, 그에 따라 이러한 지름 상에 존재하는 임의의 불순물을 세척하고 이들을 암 커플러(도 6의 원 N) 내로 운반하는 것을 방지한다. 커플링 후에, 고리형 실(400)이 링 넛(30), 링 넛 홀더(29) 및 수 바디(448)의 외부 지름을 프리로드하고(도 9), 그에 따라 이러한 구성요소들 사이로의 불순물 도입을 방지한다.

커플링 동안에, 변형가능한 커플링(401)이 시계방향으로 회전하고(즉, 암 커플러(47)의 내부를 향해 푸시됨), 커플링 해제 동안에는 변형가능한 부분(401)이 반시계방향으로 회전한다(수 커플링(48) 상에서 슬라이딩함으로써 바깥 방향으로 푸시됨).

수동 기계적 커플링 동작이 이 시점에서 완료되고(도 9); 수 커플러(48)는 그러나 내부 어셈블리(60)가 암 커플러(47)의 내부를 향해 이동되었고 수 커플러(48)의 파이프(61) 내의 잔여 압력을 보유하는 밸브(102)가 여전히 열리지 않았다는 사실로 인해서 암 커플러(47)에 기계적으로 커플링된다. 따라서, 커플링 동작을 위해 요구되는 노력은 잔여 압력을 보유하는 밸브에 대해서 작용하지 않기 때문에 수 커플러(48) 내부에 존재하는 잔여 압력으로부터 독립적이다.

밸브(102)(도 10)는 유압 라인(49)의 압력 임펄스를 전송함으로써 유압 작동을 이용하여 수 커플러(48)의 내부를 향해 암 커플러(47)의 내부 어셈블리(60)를 변위시킴으로써 열린다.

유압 작동은 실(19)의 변형가능한 부분(193) 덕분에 획득되며, 이것은 수 커플러(48)를 향해 내부 어셈블리(60)가 이동하는 바닥(35)의 밀봉 표면 상의 결과적인 추진력과 유압 라인(49)으로부터 챔버(54) 내로의 유체의 도입을 허용할 수 있다. 밀봉 부시(43)는 컵(41)과 접촉된 채로 유지되고, 그 결과 수 바디(448)에 의해 블록되며, 따라서 밀봉 부시(43)가 스프링(33)의 힘을 극복함으로써 열린다.

수 커플러(48)를 향한 이동을 계속함으로써, 내부 어셈블리(60)는 셔터(18)와 접촉하게 되는 피스톤(8) 및 로드(2)를 푸시하고, 이는 밸브(102)를 개방하며 그에 따라 잔여 압력을 방출시키고 유체의 흐름에 대한 통로를 완전히 개방한다.

수 커플러는 또한 유압 추력 섹션을 감소시키기 위한 목적으로 밸브(102) 내부의 다른 밸브를 구비할 수도 있다.

내부 어셈블리(60)는 내부 바디(13)의 숄더(36) 상에 바닥(35)이 인접할 때 중지한다(도 10). 이러한 위치에서, 챔버(54)는 오일로 채워진 채로 유지되고 가압되며, 실(19)이 유압 라인(49)을 향한 유체의 복귀를 허용하지 않기 때문에 셔터(25)의 이동을 제외한 내부 어셈블리(60)의 이동을 더 이상 허용되지 않는다.

수 커플러(48)와 암 커플러(47) 사이의 커플링 해제는, 도 2, 18 및 19에 도시된 전술된 초기 방출과 동일한 방법들에 따라 상부 캠(82)을 이동시키는 레버(4) 상의 작용에 의해 시작하며(도 11), 이는 컵(72)에 의해서 셔터(25)에 작용하여 가압 라인(49)이 배수 라인(50)과 통하게 함에 따라 내부의 압력을 배출시킨다. (예를 들어, 수 커플러의 부하 인가된 상류에 의해 발생된) 유압 라인(49) 내의 압력 및 가능한 흐름의 경우에, 셔터(25)를 작동함으로써 챔버(54) 내에 압력 드롭이 존재하는 반면, 실(19) 및 캘리브레이션된 파이프(191)의 존재는 실(14) 상에 작용하여 내부 어셈블리(60) 상에 추진력을 발생시키는 유압 라인(49) 내의 더 높은 압력을 발생시키고, 이것은 스프링(38)을 극복함으로써 내부 어셈블리(60) 자체, 피스톤(8) 및 셔터(18)를 닫히게 이동시킨다(도 12).

이동을 계속하여, 상부 캠(82)은 밸브 바디(23) 상에서 작용하도록 컵(72)을 푸시하고, 그 결과 암 커플러(47) 및 수 커플러(48)에 의해 형성된 전체를 고정 링 넛(30) 상의 리세스(303)를 갖는 잠금 볼(32)을 향해 바깥쪽으로 이동시킨다. 이러한 위치에서, 잠금 볼(32)은 수 바디(448) 내의 리세스(49)로부터 탈출하고 이를 해제시켜 밖으로 나가게 한다(도 13-14).

하부 캠(83)의 루프(832)가 제 2 이동의 끝에서 상부 캠(82)의 이중 이동을 가능하게 하도록 충분히 넓다는 것을 인지해야 하며, 샤프트(5)는 루프(832)의 일 측 상으로 가깝게 인접한다(도 20-21).

제한되지 않은 수 커플러(48)는 내부 스프링들의 추진력의 효과로 커플링 해제된다. 볼(32)이 해제되면, 스프링(46)은 링(34) 상에서 작동함으로써 암 커플러(47)를 정지 위치로 복귀시킨다(도 15 및 1).

커플링 해제 단계 동안에, 실(400)의 변형가능한 부분(401)이 회전하여 바깥 방향으로 스트레스를 받고 수 커플러에 의해 거리가 생긴다. 외부 어셈블리(53)의 최종 복귀는 탄성 복귀에 대한 도 1의 초기 위치로 실(400)을 복귀시킨다.

레버(4)가 해제된 후에, 시스템은 새로운 접속을 위해 준비된다.

만약 수 커플러(48)가 당겨지면, 커플링될 때 잠금 볼(32)에 의해 커플링된 암 커플러(47)가 바깥쪽으로 공급된다. 잠금 볼(32)이 링 넛(30)의 리세스(303)에 도달하면, 수 커플러(48)가 커플링 해제된다(우연한 커플링 해제, "이탈" 기능).

하부 라인의 연결은 상부 라인과 유사하고, 레버(4)가 반대 방향으로 왼쪽으로 이동하며(도 27): 하부 캠(83)의 부착 위치(831)와 샤프트(5) 사이의 상호작용이 상부 캠(82)의 부착 부분(821)에 대해 전술된 것과 유사하고, 여기에서 루프(822)가 상부 캠(82)을 이동시키지 않고 하부 캠(83)의 부착 부분(831)의 회전을 가능하게 함을 인지해야 한다.

도 24-25는 두 개의 다른 실시예들에 따른 실(19)을 구비한 암 커플러(47)를 도시한다.

도 24의 실(19)은 파이프(191)의 입구 바로 위에 배치되지 않으며, 다시 변형가능하지 않은 부분(192) 및 변형가능한 부분(193)을 포함하는 실(19) 자신의 마모를 제한하는 것을 가능하게 하는 밸브 바디(23) 상에서 획득되는 고리형 갭(194)이 제공된다.

이러한 갭(194)은 파이프(191)의 입구의 양측 상에서, 파이프(191)의 입구로부터 먼저 변형가능하지 않은 부분(192)을 향해, 그리고 변형가능한 부분(193) 상으로 나가는 가압된 흐름을 안내하는 것을 가능하게 한다.

이러한 변형가능한 부분(193)은 변형가능하지 않은 부분(192)으로부터 멀리 이동함으로써 추가로 감소되는 변형가능하지 않은 부분(192)에 대해 감소된 두께를 가진다. 챔버(54) 내에 압력이 존재할 때, 변형가능하지 않은 부분(193)이 밸브 바디(23)의 원뿔형 표면(232)을 누른다. 챔버(54) 내에 압력이 존재하지 않을 때, 유압 라인(49) 내의 가압된 유체가 변형가능하지 않은 부분(192)으로부터 가장 먼 거리의 부분으로부터 시작하여 안쪽 방향으로 변형가능한 부분(193)을 구부린다.

도 25의 실(19)은 대신 파이프(191)의 입구 바로 위에 더욱 강성의 재료로 제조된 변형가능하지 않은 부분(192)을 포함한다.

이러한 변형가능하지 않은 부분(192)은 L 형태 섹션을 구비하며 파이프(191)의 입구를 직접 마주하지 않는 변형가능한 부분(193)을 향해서 파이프(191)로부터 오는 가압된 유체를 안내하도록 적응된다. 원형 C에 도시된 확대에서 분명한 바와 같이, L은 이 경우에서도 고리형 갭(194)을 형성하도록 90°만큼 시계방향으로 회전된다: L의 짧은 부분이 파이프(191)의 입구의 단부를 닫는 동시에, 파이프(191)의 L의 더욱 긴 부분이 실(19)의 변형가능한 부분(193)을 향해 가압된 유체를 안내한다.

결과적으로, 실(192)의 변형가능한 부분(193)과 파이프(191)의 입구 사이의 직접적인 상호작용으로부터 실제로 파생하는 실(19)의 마모가 제 2 실시예에서도 제한되어 이러한 방식으로 배제된다.

도 28-31은 다시 변형가능한 부분(501)을 포함하는 제 2 실시예에 따른 정면 고리형 실(500)을 도시하며, 이러한 제 2 실시예는 제 1 실시예(400)에 대해서 컵(41)에서 종료하고 실(500)이 분해될 때 경사지는 링 넛 홀더(29)에 대한 정지 표면(502)을 포함한다(도 30과 31 비교).

도 28의 원형 E에 도시된 바와 같이, 표면(502)은 링 넛 홀더(29) 상에 정면으로 프리로드되는 반면, 컵(41) 상에서 프리로드가 주변을 둘러싸며 실(500)의 에지(503)가 관련된다.

제 1 실(400)의 정지 표면(402)이 줄기(44)의 평면(441)과 일직선(수직)인 반면, 제 2 실(500)의 정지 표면(502)이 장착되고(도 28) 암 커플러(47)로부터 분해된(도 31) 실(500)과 경사진다는 것을 인지해야 한다.

이것은 링 넛 홀더(29) 및 컵(41) 상의 더욱 큰 프리로드를 결정하며, 그에 따라 예를 들어 만약 운영자가 커플링 이전에 로드(44)의 평면(441)으로부터 남아있는 오염물질을 수동으로 제거하고자 시도한다면, 변형가능한 부분(501)의 우연한 리프팅조차도 방지된다.

Claims

유체 전달 평면 피팅(fluid transmission flat faced fitting)(100)으로서,
상기 유체 전달 평면 피팅(100)에 속한 유압 공급 블록(hydraulic feeding block)(1) 내에 삽입된 암 커플러(female coupler)(47) 및 상기 암 커플러(47)에 커플링될 수 있는 수 커플러(male coupler)(48)를 포함하고,
상기 유압 공급 블록(1)이 적어도 하나의 유압 라인(49)과 배수 라인(50), 및 각각의 상기 암 커플러(47) 내부의 챔버(54)로부터 압력을 완화하도록 적응되고 상기 암 커플러(47)로부터 상기 수 커플러(48)를 커플링 해제하도록 적응된 캠(cam)(7)과 통합된 레버(4)를 포함하며,
상기 암 커플러(47)는 상기 챔버(54)가 상기 배수 라인(50)과 통하게 하는 압력 완화 밸브(51)를 포함하고,
상기 암 커플러(47)는 상기 암 커플러(47) 자신의 외부 어셈블리(53) 내에서 축방향으로 슬라이딩하는 내부 어셈블리(60)를 더 포함하고,
상기 내부 어셈블리(60)는 상기 수 커플러(48)의 전면 클로징 피스톤(8)의 제 2 평면(881)을 연결하기에 적합한 제 1 평면(441)을 갖는 줄기(44) 및 갭(65)을 정의하는 밀봉 부시(sealing bush)(43)를 포함하고,
상기 외부 어셈블리(53)는 상기 암 커플러(47)가 링 넛 홀더(ring nut holder)(29) 및 컵(41)에 의해 상기 유압 공급 블록(1)으로부터 외부로 돌출하는 것을 가능하게 하는 링 넛(30)을 포함하고,
상기 암 커플러(47)가 상기 수 커플러(48)로부터 커플링 해제된 경우, 상기 줄기(44)의 상기 제 1 평면(441)이 블록 하우징에 대해 외부적으로 상기 링 넛(30), 상기 링 넛 홀더(29) 및 상기 컵(41)과 정렬되고, 따라서 상기 줄기(44)의 상기 제 1 평면(441)이 상기 전면 클로징 피스톤(8)의 상기 제 2 평면(881)과 연결되었을 때 상기 수 커플러(48)의 수 바디(448)가 상기 컵(41)과 연결되며,
상기 암 커넥터(47)는 상기 수 커플러(48)로부터 커플링 해제되거나 또는 상기 수 커플러(48)로 커플링되는 경우, 그리고 커플링/커플링 해제 단계에서 상기 암 커플러(47)로의 불순물의 도입을 방지하는 변형가능한 부분(401, 501)을 구비한 상기 수 커플러(48)에 마주하는 상기 링 넛(30)에 의해 지지되는 정면 고리형 실(frontal annular seal)(400, 500)을 더 포함하고,
상기 변형가능한 부분(401, 501)은 커플링 동안 상기 암 커플러(47)의 내부를 향해 시계방향으로 회전하고, 상기 변형가능한 부분(401, 501)은 커플링 해제 동안 상기 암 커플러(47)의 외부를 향해 반시계방향으로 회전하고 상기 수 커플러(48) 상에서 슬라이딩하며,
상기 암 커플러(47)가 상기 수 커플러(48)로부터 커플링 해제된 경우, 상기 정면 고리형 실(400, 500)이 상기 링 넛(30), 상기 링 넛 홀더(29) 및 상기 컵(41)을 프리로드(preload)하고, 그에 따라 상기 줄기(44)의 상기 제 1 평면(441)과 함께 상기 암 커플러(47)로의 불순물 도입을 허용할 수 있는 임의의 갭을 닫는 것으로 특징지어지는, 유체 전달 평면 피팅(100).
제 1 항에 있어서,
상기 정면 고리형 실(500)의 상기 변형가능한 부분(501)이 상기 링 넛 홀더(29)에 대한 정지 표면(resting surface)(502) 및 상기 컵(41)에 대한 정지 에지(503)를 포함하고, 상기 정면 고리형 실(500)이 상기 수 커플러(48)로부터 커플링 해제된 상기 암 커플러(47) 상에 장착되었을 때 상기 정지 표면(502)이 상기 줄기(40)의 제 1 표면(441)에 대해 경사지고, 상기 정지 표면(502)이 상기 링 넛 홀더(29)를 정면으로 프리로드하는 반면, 상기 컵(41) 상의 상기 프리로드가 주변을 둘러싸고, 상기 정면 고리형 실(500)의 상기 에지(503)와 관련되는 것을 특징지어지는, 유체 전달 평면 피팅(100).
제 1 항에 있어서,
상기 암 커플러(47)가 상기 링 넛 홀더(29)의 하우징(291) 내에 배치된 적어도 하나의 잠금 볼(locking ball)(32)을 포함하고, 상기 컵(41)이 상기 링 넛 홀더(29) 내에서 축방향으로 슬라이딩하며 상기 잠금 볼(32)에 대한 하우징(412)을 포함하는 것으로 특징지어지는, 유체 전달 평면 피팅(100).
제 1 항에 있어서,
상기 컵(41)이 밀봉 부시(sealing bush)(43)의 지름을 프리로드하는 실(seal)(45)을 더 포함함으로써 이들 구성요소들 사이의 불순물의 도입을 제한하는 것으로 특징지어지는, 유체 전달 평면 피팅(100).
제 3 항에 있어서,
상기 링 넛(30)의 하우징(304)이 상기 수 바디(448)의 하우징(49)을 방사상으로 향하여 상기 잠금 볼(32)을 푸시하도록 적응된 변형가능한 부재(305)를 포함하는 것으로 특징지어지는, 유체 전달 평면 피팅(100).
삭제