KR102314328B1

KR102314328B1 - 신속 유체 전달 커플링을 위한 복합 시일 및 이 유형의 커플링

Info

Publication number: KR102314328B1
Application number: KR1020177014988A
Authority: KR
Inventors: 필립보 그루예; 장뤽 파유
Original assignee: 허친슨
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2014-11-05
Publication date: 2021-10-20
Also published as: PL3215766T3; WO2016071583A1; KR20170085524A; EP3215766B1; JP6568215B2; US20180017194A1; CN107002879A; JP2018501440A; CN107002879B; US10527208B2; ES2747149T3; EP3215766A1

Abstract

본 발명은 급속 유체 전달 커플링(1)을 위한 가요성 바디 및 강성 보강재(35)를 갖는 복합 환형 시일(30)에 관한 것이며 또한 이러한 시일을 편입하는 유형의 신속 커플링에 관한 것이다. 보강재(35)를 갖는 시일(30)은 슬리브(10) 내의 리세스(13)와 엔드피스(20) 사이에 전체적으로 정적인 실링을 생성하기 위해, 암형 튜브형 슬리브(10) 및 상기 슬리브 내에 장착되는 숫형 튜브형 엔드피스(20)를 포함하는 커플링을 위해 사용될 수 있으며, 상기 시일은: 내측의 축방향 윙(31)으로서, 상기 엔드피스(10)에 대해 기밀하게 적용되도록 설계된 반경방향 최내측 가요성 원주방향 부분(31aa)을 가지는 반경방향 내측 표면(31a)을 갖는 내측의 축방향 윙(31); 상기 리세스(13)에 대해 견고하게 배치되도록 설계된 가요성 반경방향 외측 면(36a)을 갖는 외측의 축방향 윙(36); 및 상기 내측의 윙(31)과 상기 외측의 윙(36)을 연결시키는 코어(33)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 최내측 원주방향 부분(31aa)은 볼록하고, 축방향 단면에서 둥근 형상을 가지고 있다.

Description

신속 유체 전달 커플링을 위한 복합 시일 및 이 유형의 커플링{COMPOSITE SEAL FOR RAPID FLUID-TRANSFER COUPLING, AND COUPLING OF THIS TYPE}

본 발명은 신속 유체 전달 커플링에 사용가능한 보강재를 갖는 환형 시일 및 이와 같은 시일을 편입하는 신속 커플링에 관한 것이다. 본 발명은 특히 내연 엔진에 의해 이동하는 승용 차량, 유틸리티 차량, 중형 트럭, 건설(예컨대, 토목공학)용 차량 또는 나아가 농업용 유형의 차량을 포함하는 자동차 분야에서와, 유사한 연소 엔진을 사용하는 고정형 장치(예컨대, 발전 설비, 압축기, 펌프) 분야에서의 신속 커플링에 적용된다. 이러한 2가지 그룹의 적용처에 대해, 본 발명에 따른 장치는 특히 세정, 냉각 또는 유리하게는 공기 공급 회로를 장착할 수 있다.

일반적으로 차량용 유체 전달 회로에서는, 가요성 호스를 잠금형 강성 숫형 엔드피스(locking rigid male endpiece)에 기밀하게 연결시키기 위해, 폴리머 커넥터 또는 슬리브 바디를 포함하는 전체적으로 정적인 커플링을 사용하고, 상기 숫형 엔드피스가 슬리브의 한쪽 단부를 통해 삽입되고, 슬리브의 다른쪽 단부가 상기 호스에 의해 그립(grip)되는 것이 알려져 있다. 본 명세서 및 공지된 방식에서, "전체적으로 정적인 커플링(globally static coupling)"이란 정적인 또는 실질적으로 정적인 커플링, 즉 슬리브와 엔드피스가 영구적으로 상대 회전 불가능하여, 동적 회전 샤프트 커플링과 달리, 실질상 서로에 대해 상대 운동하지 않는 것을 의미한다.

전체적으로 정적인 유형의 이러한 공지된 신속 커플링(1')의 하나의 대표적인 예를 보여주고 있는 도 1에 도시된 바와 같이, 슬리브(10')는 일반적으로 반경방향 쇼울더(16') 및 정적 환형 시일(30')을 수납하는 슬리브(10')의 원통형 내측 면(14')에 의해 형성되는 환형 리세스(13')를 갖는다. 일반적으로 립 시일 형태이면서 사출성형된 엘라스토머로 제조되는 이 정적 시일(30')은 슬리브(10')의 내측 면(14'), 쇼울더(16') 및 외주 돌출부(21)를 가진 숫형 엔드피스(20) 사이에 그립되어 장착되고, 일단 숫형 엔드피스(20)가 화살표(A) 방향으로 축방향 및 반경방향으로 슬리브(10') 내로 삽입되어 시일(30')과 접촉하면, 이 시일(30')은 또한 축방향으로 쇼울더(16')와 슬리브(10')의 내측 면에 체결된 스페이서(17) 사이에 삽입된다.

이 엘라스토머 시일(30')의 한 가지 주요 단점은 시일(30')이 시간이 경과함에 따라 그 특성의 상당 부분을 잃게 만들고 엔드피스(20) 및 슬리브(10')에 대한 시일(30')의 그립 효과의 점진적인 감소를 유발하여, 원치 않는 누출 또는 누설의 잠재적인 출현을 초래하는 자연적 노화의 원인이 되는 단일 재료 구조(single-material structure)에 있다.

이 공지된 엘라스토머 시일(30')의 또 다른 단점은 엔드피스(20)의 축방향 장착 중에 작업자에 의한 반경방향 압축을 필요로 하고, 이것이 높은 장착력을 초래한다는 것이다.

정적 또는 동적 용도의 환형 시일은 또한, 예를 들어 각각이 L자형 보강재에 의해 보강되고 내측의 윙(inner wing)이 스프링에 의해 초기응력 부여된 U자형 축방향 단면을 갖는 시일을 갖는 EP-A1-0,317,903 및 US-A-4,579,352에 기술된 바와 같이, 고무 시일 바디 및 강성 보강재(예를 들어, 금속)로 이루어진 복합재 유형도 존재한다.

특히, EP-A1-0,317,903에 기술된 시일은:

- 내측 면 상에 내측 엔드피스와의 실링을 제공하도록 의도된 원주방향 에지를 그리고 외측 면 상에 상기 내측 실링 에지의 실질적 반대편에 장착된 반경방향 압축 스프링을 구비하고 있는 내측 실링 윙;

- 보강재를 편입하고 있는 반경방향 코어; 및

- 외측 면 상에 보스를 구비하고 있고, 또한 보강재를 편입하고 있는 외측 실링 링을 가진다.

이 복합 시일의 한 가지 주요 단점은 내측의 윙 상에 가지고 있으며, 시일의 동적 적용처에는(즉, 회전 커플링의 샤프트에 가압되는 동안에는) 적합하지만, 장기간에 있어서는 유체의 전달 중에 밀봉 결함 및 원치 않는 누출을 야기할 수 있다는 사실로 인해 정적 적용처에 대해서는 만족스럽지 못한 이 실링 에지에 있다.

본 발명의 하나의 목적은 가요성 바디(특히 엘라스토머제) 및 강성 보강재를 갖고, 모든 상술한 단점들을 해결하고, 암형 튜브형 슬리브의 내측 리세스와 숫형 튜브형 엔드피스의 원통형 외측 표면 사이에 전체적으로 정적인 실링을 생성하기 위해, 상기 암형 튜브형 슬리브 및 상기 슬리브의 반경방향 내부에 장착되는 상기 숫형 튜브형 엔드피스를 포함하는 신속 유체 전달 커플링에 사용가능한 복합 환형 시일로서, 상기 시일은:

- 반경방향 내측의 축방향 윙으로서, 상기 엔드피스의 상기 외측 표면에 대해 기밀하게 적용되도록 설계된 반경방향 최내측 가요성(예컨대, 엘라스토머제) 원주방향 부분을 가지는 반경방향 내측 표면을 갖는 반경방향 내측의 축방향 윙;

- 상기 리세스에 대해 강하게 가압되도록 설계된 가요성(예컨대, 엘라스토머제) 반경방향 외측 면을 갖는 반경방향 외측의 축방향 윙; 및

- 상기 내측의 윙을 상기 외측의 윙에 연결시키는 코어를 포함한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 시일은 상기 최내측 원주방향 부분이 볼록하고, 축방향 단면에서 둥근 형상을 가지고 있도록 된다.

출원인은 작업 중에 이 볼록하고 둥근 최내측 부분이 회전 샤프트와 접촉하는 종래 기술의 상술한 에지에 의해 한정되는 최내측 부분과 비교하여, 전체적으로 정적인 커플링(즉, 슬리브와 엔드피스 사이에 영구적인 상대 회전이 없는 커플링) 내의 시일의 전달 유체에 대한 실링 및 누출에 대한 저항성을 현저하게 개선시킨다는 것을 확인하였다. 따라서, 본 발명에 의한 전체적으로 정적인 시일은 서로에 대해 상대 운동이 불가능하거나, 병진운동을 통하거나 슬리브와 엔드피스 사이의 작은 진폭(예컨대, 수 도(several degrees))의 회전 운동(rotational movement)에 의해 극도의 최소한으로 운동가능한 슬리브 및 엔드피스를 갖는, 예컨대 스냅 온 커플링(snap-on coupling)과 같은 커플링 내에서 실링을 최적화하고 누출을 최소화하는 데 적합하다.

이 볼록하고 둥근 최내측 부분은 원주방향으로 연속적이라는 것도 알 수 있을 것이다.

바람직하게는, 상기 최내측 원주방향 부분은 축방향 단면에서 원호 형상을 가질 수 있다.

보다 바람직하게는, 이 부분은 35 mm와 100 mm 사이에 포함되는 상기 엔드피스에 적용된 상태에서의 상기 내측의 윙의 내경에 대해(즉, 35 mm와 100 mm 사이에 포함되는 엔드피스의 외경에 대해) 0.5 mm와 3.0 mm 사이에 포함되는 반경을 가질 수 있다

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 내측의 윙에는 당해 내측의 윙에 반경방향 내측으로 초기응력을 가하는 복귀 수단이 제공될 수 있다.

바람직하게는, 상기 복귀 수단은 상기 최내측 원주방향 부분에 대해 축방향으로 오프셋된 방식으로 센터링되면서 상기 내측의 윙의 반경방향 외측 면 상에 장착된 환형 금속제 반경방향 압축 스프링을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 복합 시일은 엔드피스 상의 시일의 내측의 윙의 그립력(gripping force)이 더 이상 엘라스토머의 노화에 좌우되지 않게 함으로써 상술한 단일 재료 정적 시일의 단점을 해결한다는 것을 알게 될 것이며, 이는 그립력을 제공하는 것이 이 복귀 수단이며, 차량용 유체 회로의 정상 작동 조건들은 금속 스프링 유형(단순 강으로 또는 스테인레스 강으로 제조되는)의 이 복귀 수단을 변경시키는 성질이 없기 때문이다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라, 상기 외측의 윙은 가압 유체에 의해 상기 리세스에 대해 가압되기에 적합하고, 축방향으로 상기 코어로부터 멀어지면서 반경방향 내측으로(즉, 비스듬하게) 뻗어 있는 원주방향 가요성 실링 립에 의해 형성된 자유 단부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 실링 립은 35 mm와 100 mm 사이에 포함되는 상기 엔드피스에 그립된 상태에서의 상기 내측의 윙의 내경에 대해(즉, 35 mm와 100 mm 사이에 포함되는 엔드피스의 외경에 대해) 0.8 mm와 3.0 mm 사이에 포함되는 축방향으로 돌출된 길이를 가질 수 있다.

이 실링 립은 비스듬하게, 원주방향으로 연속적으로 또는 불연속적으로 연장될 수 있어, 이 립을 리세스에 대해 가압된 상태로 유지시키는 유체의 압력으로 인해 시간 경과에 걸쳐 리세스와의 실링을 개선시키는 결과를 낳는다는 것을 알게 될 것이다.

또한, 슬리브의 리세스 내의 시일의 외측의 윙의 실링은 조립의 압축에 의해 제공되고, 시간의 경과에 걸쳐 보강재 및 상기 실링 립에 의해 보존된다는 것을 알게 될 것이다.

또한, 슬리브 내부로의 엔드피스의 축방향 삽입 시에, 작업자는 복귀 수단에 의해 제공되는 시일의 내측의 윙의 그립만을 인지하며, 따라서 엘라스토머 단일 재료에 의한 것보다 더 작은 장착력을 인지한다는 것을 알게 될 것이다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라, 상기 외측의 윙의 상기 외측 면은 상기 리세스에 대해 가압되기에 적합하고, 축방향 단면에서 원호 형상을 가지는 적어도 하나의 원주방향 가요성(예컨대, 엘라스토머제) 보스를 포함할 수 있고, 바람직하게는 복수의 상기 보스가 축방향 분절에 의해 이격되어 있다.

상기 또는 각각의 엘라스토머 보스는 원주방향으로 연속적이거나 불연속적 일 수 있고, 상기 리세스의 벽에 대해 가압하는 유체의 압력을 통해, 상기 립에 의해 획득된 제1 외측 기밀성에 추가되는 제2 반경방향 외측 기밀성을 제공한다는 것을 알게 될 것이다.

일반적으로, 상기 시일은 유휴 시에 실질적으로 U자형 축방향 단면을 가지며, 상기 코어는 반경방향으로 연장되고 상기 보강재에 의해 보강되고, 상기 보강재는 축방향 단면에서 L자형을 형성하면서 상기 외측의 윙 내에 연장되고, 상기 보강재는 금속 또는 강성 플라스틱(예를 들어, 플라스틱 엘라스토머와 같은 열가소성 재료)으로 제조되고 상기 시일의 엘라스토머 바디를 각을 이루어 연속적으로 보강할 수 있다. 이 엘라스토머 시일 바디는 예를 들어 고무 또는 열가소성 엘라스토머로 제조될 수 있으며, 특히 상기 최내측 원주방향 부분 및 상기 외측의 윙의 외측 면을 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라, 상기 최내측 원주방향 부분은 상기 내측의 윙을 상기 코어에 연결시킬 수 있고 경사 램프에서 반경방향 내측으로 연장되는 원주방향 보호 립이 제공되는 힌지를 형성하는 연결부로 반경방향 내측으로 연장되는 경사 램프에 의해 축방향으로 상기 코어를 향해 연장된다.

바람직하게는, 상기 힌지는 335 mm와 100 mm 사이에 포함되는 상기 엔드피스에 그립된 상태에서의 상기 내측의 윙의 내경에 대해(즉, 35 mm와 100 mm 사이에 포함되는 엔드피스의 외경에 대해) 0.5 mm와 1.0 mm 사이에 포함되는 두께를 가질 수 있다.

상기 힌지는 선택적으로 공지된 U자형 시일의 힌지와 비교하여 감소된 높이를 가질 수 있으며, 이는 리세스와 엔드피스 사이에서 더 현저한 센터링 결함을 흡수하는 것을 가능하게 해줄 수 있다.

본 발명에 따른 신속 유체 전달 커플링은 강성 숫형 튜브형 엔드피스를 가요성 암형 호스에 연결시키는 데 사용될 수 있으며, 상기 커플링은:

- 바람직하게는 플라스틱 재료 또는 플라스틱 매트릭스 복합재를 사출함으로써 성형된 암형 튜브형 슬리브;

- 상기 슬리브 내부에 반경방향 및 축방향으로 장착되고, 원통형 외측 표면을 갖는 엔드피스; 및

- 보강재를 갖는 환형 시일로서, 상기 슬리브의 내측 리세스 내에 수납되고, 상기 슬리브와 상기 엔드피스 사이에 전체적으로 정적인 실링을 생성하도록 상기 엔드피스의 상기 외측 표면에 그립되기에 적합한 환형 시일을 포함하며,

이 시일은 상기 한정된 바와 같다.

전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 이러한 커플링의 슬리브 및 엔드피스는 유체 전달 시에 영구적으로 상대 회전 불가능하며, 상기 유체 전달 시의 작동 중의 상대 병진운동 또는 이어지는 수 도의 회전 운동만 가능하다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라, 상기 슬리브의 리세스는:

- 제1 직경을 갖는 상기 슬리브의 제1 내측 원통형 면;

- 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경을 갖는 상기 슬리브의 제2 내측 원통형 면;

- 상기 제1 면을 상기 제2 면에 반경방향으로 연결시키는 환형 쇼울더; 및

- 상기 제1 면으로부터 반경방향으로 연장되고, 상기 시일이 맞닿아 축방향으로 병치되는 시일용 환형 정지부에 의해 한정되고,

상기 시일은 상기 쇼울더 및 상기 정지부 내에 웨지 고정되고, 상기 쇼울더의 높이와 실질적으로 동일한 반경방향 시일 높이를 가지면서 상기 슬리브의 상기 제1 면에 대해 지지되어 장착될 수 있다.

바람직하게는, 상기 정지부은 상기 제1 면 아래에 장착되는 축방향 체결 부분과 및 상기 축방향 체결 부분을 상기 쇼울더 쪽으로 연장하고 상기 시일의 반경방향 높이와 실질적으로 동일한 반경방향 정지부 높이를 갖는 반경방향 정지부 부분을 포함하는 스페이서를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 특징, 이점 및 세부 사항은 여기에 간단히 설명되는 첨부 도면을 참조하여 설명되는 예시적이면서 비제한적인 본 발명의 하나의 예시적 실시예의 다음의 설명을 읽음으로써 표출될 것이다.
도 1은 공지된 엘라스토머 시일을 포함하는 종래 기술에 따른 신속 커플링의 부분적인 개략적 반단면도이다.
도 2는 보강재를 갖는 엘라스토머 복합 시일을 포함하는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 신속 커플링의 부분적인 개략적 반단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 복합 시일의 확대된 축방향 반단면도이다.
도 4는 도 2 및 도 3의 시일의 외측의 윙의 자유 단부의 상세도이다.
도 5는 도 2 및 도 3의 시일의 내측의 윙의 상세도이다.

본 명세서에서, "전방의" 또는 "전방"이라는 표현은 숫형 엔드피스(male endpiece) 및 슬리브의 대칭 축(X)을 따르는, 숫형 엔드피스의 삽입 방향 측을 향하는 상대 위치를 의미하고, "후방의" 또는 "후방"은 축(X)을 따르는, 상기 방향의 반대 측(즉, 호스 측)을 향하는 상대 위치를 지시한다.

도 2에 도시된 본 발명에 따른 신속 커플링(1)은 가요성 호스(도시 안됨)를 그립(grip)하고, 슬리브(10)를 관통하여 장착되어 엔드피스(20)의 외주 돌출부(21)와 협력하는 잠금 부재(도시 안됨, 예컨대 핀(pin)형 등의)에 의해 강성 숫형 엔드피스(20)를 축방향으로 잠금하는, 플라스틱 또는 플라스틱 매트릭스 복합 재료를 기재(base)로 하는 튜브형 슬리브(10)를 포함한다(잠금 부재는 공지된 방식으로 그리핑 헤드(gripping head)에 의해 연결되고, 엔드피스(20)의 완전 삽입 후에 스내핑(snapping)에 의해 외주 돌출부(21)에 대한 잠금 위치에서 차단되도록 슬리브(10)의 전방에 형성된 2개의 구멍부를 통해 횡단방향으로 가역적으로 밀어 넣어지는 적어도 2개의 탄성 잠금 윙을 포함할 수 있다).

보다 구체적으로는, 유리하게는 이 예에서의 PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트) 또는 폴리아미드(예: PA 6, PA 6.6, PA 4.6)와 같은 한 가지 또는 여러 가지의 열가소성 폴리머로부터 사출성형되는 슬리브(10)는 잠금 부재가 횡단하게 되는 전방부(11) 및 본 발명에 따른 시일(30)을 수납하는 내측 환형 리세스(13)를 포함한 후방부(12)를 포함한다.

이 예의 슬리브(10)의 후방부(12)는 본질적으로 시일(30)이 맞닿아 장착되는 직경(D1)을 갖는 제1 내측 원통형 면(14) 및 직경(D1)보다 작은 직경(D2)을 가지고 환형 반경방향 쇼울더(16)에 의해 상기 제1 내측 원통형 면(14)에 연결되는 제2 내측 원통형 면(15)을 가진다. 쇼울더(16)는 시일(30)에 대한 축방향 정지부(stop)를 형성하고 제1 내측 원통형 면(14)에 체결되는 환형 스페이서(17)와 연계하여 리세스(13)를 한정한다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 스페이서(17)는 제1 내측 원통형 면(14)의 환형 리브(rib)와 협력하는 반경방향 환형 슬롯을 통해 제1 내측 원통형 면(14)에 체결되고, 시일(30)을 쇼울더(16)에 대해 축방향으로 웨지 고정(wedging)하는 반경방향 부분(19)이 직각으로 연장되는 축방향 부분(18)을 가진다. 도 3은 시일(30)이 스페이서(17)의 반경방향 높이 및 쇼울더(16)의 반경방향 높이와 실질적으로 동일한 반경방향 시일 높이(H)를 가지는 것을 도시한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 복합 시일(30)은 U자형 기하형상 축방향 반단면을 가지며,

- 반경방향 내측의 축방향 환형 윙(31)으로서, 바람직하게는 엘라스토머 재료로 이루어지고, 상기 윙(31)의 엘라스토머 반경방향 내측 면(31a)이 상기 윙(31)에 반경방향 내측으로 초기응력을 가하는 복귀 수단(32)(이 수단(32)은 예컨대 상기 내측의 윙(31)의 반경방향 외측 면(31b)의 중공부(31ba) 내에 장착되는 환형 금속제 반경방향 압축 스프링으로 이루어진다)에 의해 엔드피스(20)의 반경방향 외측 원통형 표면(22)에 맞닿아 그립되기에 적합하게 되어 있는 반경방향 내측의 축방향 환형 윙(31);

- 반경방향 환형 코어(33)로서, 바람직하게는 엘라스토머 재료의 기재를 가지면서 상기 내측의 윙(31)의 힌지(34)를 형성하는 연결부로부터 직각으로 연장되고, 축방향 반단면에서 L자 형상을 갖는 강성 플라스틱 또는 금속으로 제조된 환형 보강재(35) 중의 반경방향 환형 부분(35a)에 의해 보강되는 반경방향 환형 코어(33); 및

- 반경방향 외측의 축방향 환형 윙(36)으로서, 바람직하게는 동일한 엘라스토머 재료의 기재를 가지고, 상기 윙(36)의 엘라스토머 반경방향 외측 면(36a)이 슬리브(10)의 제1 내측 원통형 면(14)에 맞닿아 그립되도록 되어 있고, 또한 상기 반경방향 환형 부분(35a)으로부터 직각으로 연장되는 환형 보강재(35) 중의 축방향 환형 부분(35b)에 의해 보강되어, 상기 코어(33)와 상기 윙(36)이 엘라스토머/강성 플라스틱 또는 엘라스토머/금속 복합재를 형성하도록 되어 있는 반경방향 외측의 축방향 환형 윙(36)을 포함한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 내측의 윙(31)의 내측 면(31a)은, 반경방향 외측으로 만곡되어 중공부(31ba) 내의 복귀 수단(32)을 웨지 고정하는 그것의 자유 단부(31c) 근방에, 본 발명에 따라 축방향 단면에서 둥근 볼록 형상을 갖는 반경방향 최내측 엘라스토머 원주방향 부분(31aa)을 가진다. 이 예에서, 상기 부분(31aa)은 축방향 단면에서 예컨대 약 45 mm의 엔드피스(20)의 외측 표면(22)의 외경(D0)에 대해 1.0 mm인 반경(R1)을 갖는 원호 형상을 갖는다(둥근 부분(31aa)은 내측의 윙(31)의 내측 면(31a)에 한정되어 있고, 따라서 원처럼 그 자체로 닫힌 구조를 만들지 못한다).

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 엔드피스(20)와 접촉하는 둥근 부분(31aa)은, EP-A1-0,317,903에서와 같은 원주방향 에지에 형성되는 최내측 부분과 비교하여, 전체적으로 정적인 커플링(1)에 있어 전달 유체(예: 공기)에 대한 실링 및 시일(30)의 누출에 대한 저항성을 현저하게 개선시킨다.

도 5에 도시된 바와 같이, 둥근 부분(31aa)은:

- 시작점에서 축방향과 예컨대 45°± 7°의 각도(α)를 형성하고, 베이스(30 및 31c)를 형성하는 짧은 축방향 부분(31e)으로 끝나는 오목 구역(31d)을 발생시키는 변곡점을 지나 폐쇄형 반경방향 단부(31c)를 향하여, 그리고

- 축방향(X)과 예컨대 20°± 10°의 각도(β)를 형성하면서 반경방향 외측으로 뻗어 있고, 경사 램프(31ab)의 끝에서 코어(33)의 연장부로 반경방향 내측으로 비스듬하게 뻗어 있는 원주방향 보호 립(31f)(도 3 참조)으로 끝나는 경사 램프(31ab)를 지나 힌지(34)를 향하여 연장된다.

힌지(34)는 예컨대 약 45 mm의 엔드피스(20)의 외경(D0)에 대해 약 0.75 mm의 두께를 가지며, 구체적으로 도시된 예에서 내측의 윙(31)이 그것의 경사 램프(31ab) 및 축방향 외측 면(31b)을 통해 둥근 부분(31aa)으로부터 힌지(34)의 최소 두께에 도달할 때까지 더 얇아진다.

또한, 특히 도 5에 도시된 바와 같이, 원주방향 복귀 수단(32)은 둥근 부분(31aa)에 대해 코어(33) 쪽으로 거리(L1)만큼 축방향으로 오프셋되어 센터링된다(즉, 둥근 부분(31aa)의 반경방향 대칭축(X1)이 복귀 수단(32)의 대칭축(X2)과 합동되지 않으며, 축(X2)이 축(X1)보다 코어(33)에 더 가깝다).

코어(33)는 힌지(34)에 인접하여 최대 축방향 두께를 갖는 반경방향 내측 부분(33a)을 포함하며, 이 반경방향 내측 부분(33a)은 내측 부분(33a)을 좁히는 쇼울더를 통해 외측의 윙(36)에 인접한 반경방향 외측 부분(33b)까지 연장된다. 바람직하게는 금속(예를 들어, DC01 타입의 강으로 이루어진 금속, 구체적으로는 합급 또는 합금이 아닌 다른 금속이 사용될 수도 있다)으로 제조된 보강재(35)가 반경방향으로 이 두 부분(33a 및 33b)에 걸쳐 연장된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 외측의 윙(36)은 그것의 외측 면(36a) 상에, 축방향으로 서로 이격되어 있고, 리세스(13) 내에서 슬리브(10)의 제1 내측 면(14)에 대해 가압되기에 적합하고, 각각이 축방향 단면에서 원호 형상을 갖는 제1 및 제2 원주방향 엘라스토머 보스(37a, 37b)를 포함한다. 외측의 윙(36)의 자유 단부(38)에 축방향으로 가장 가까운 제2 보스(37b)는 리세스(13) 내에서 가압 유체에 의해 내측 면(14) 및 쇼울더(16)에 대해 가압되도록 되어 있고 축방향으로 코어(33)로부터 멀어지면서 반경방향 내측으로 비스듬하게 뻗어 있는 엘라스토머 원주방향 단부 실링 립(38)까지 연장된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 립(38)은:

- 립(38)의 단부 에지(38a)까지의 경미하게 외형 조정된 형상(slightly profiled shape)(즉, 립(38)의 반경방향 외측 에지(38b)(제2 보스(37b)로 뻗어 있는)와 반경방향 내측 에지(38c) 사이에 형성된 각도(γ)가 12°이고 에지(38a)는 약 0.3mm의 두께를 갖도록 두께가 지속적으로 감소한다); 및

- 약 45 mm의 엔드피스(20)의 외경(D0)에 대해 축방향(X)으로 1.6 mm 돌출되는 길이(L2)를 가지며, 바디(idle) 시에 립(38)이 반경방향(Y)과 약 65°의 각도(δ)를 형성한다.

전술한 바와 같이, 립(38)은 리세스(13) 내에서 그것을 슬리브(10)의 제1 면(14) 및 쇼울더에 맞닿게 적용시키는 유체의 압력을 통해 슬리브(10)에 대한 시일(30)의 외측의 윙(36)의 실링을 개선시키며, 이는 유체의 압력으로 인해 시간 경과에 걸쳐 리세스(13)와의 실링을 개선시킨다. 외측의 윙(36)과 리세스(13) 사이의 실링은 따라서 조립 시에는 시일(30)의 압축에 의해 제공되고, 시간의 경과에 걸쳐 보강재(35) 및 실링 립(38)에 의해 보존된다.

보스(37a, 37b)는 시일에 립(38)에 의해 획득되는 제1 기밀성에 더하여 리세스(13)와의 제2 기밀성을 제공하며, 구체적으로 립(38) 덕분에 보스(37a, 37b)의 성분인 엘라스토머의 노화에 의해 야기되는 잔류 변형으로 인한 시간 경과에 따른 보스(37a, 37b)의 실링 결함이 극복된다.

도 3의 예에서, 환형 보강재(35)는 코어(33)의 내측 및 외측 부분(33a 및 33b)을 따라 반경방향으로 그리고 외측의 윙(36)을 따라 축방향으로 연장되며, 구체적으로 보강재(35)는:

- 코어(33)의 내측 부분(33)에 매설되고, 즉 보강재(35)의 반경방향 내측 환형 에지(35aa)가 축방향으로 코어(33)의 내측(윙(31, 36)을 향하는)과 코어(33)의 외측(윙(31, 36)의 반대쪽을 향하는)의 양측의 시일(30)의 엘라스토머 재료에 의해 둘러싸여지고,

- 코어(33)의 외측 부분(33b)에서 코어(33)의 내측 면을 그리고 외측의 윙(36)의 내측 면(36b)에서 그 내측 면(36b)의 대부분을 한정하고(즉, 보강재(35)가 내부에 매설되지만 시일(30)의 탄성 재료를 갖는 외측 면에서만 덮여진다), 구체적으로 보강재(35)의 반경방향 외측 환형 에지(35ba)(도 4 참조)는 그것의 내측 면 중의 축소 구역에 걸쳐 엘라스토머 재료에 의해 둘러싸여지면서 엘라스토머 재료 내에 매설된다.

Claims

가요성 바디 및 강성 보강재(35)를 갖는 복합 환형 시일(30)로서, 상기 시일(30)은 암형 튜브형 슬리브(10)의 내측 리세스(13)와 숫형 튜브형 엔드피스(20)의 원통형 외측 표면(22) 사이에 정적인 실링을 생성하기 위해, 상기 암형 튜브형 슬리브(10) 및 상기 슬리브(10)의 반경방향 내부에 장착되는 상기 숫형 튜브형 엔드피스(20)를 포함하는 신속 유체 전달 커플링(1)에 사용가능하고, 상기 시일(30)은:
- 반경방향 내측의 축방향 윙(31)으로서, 상기 엔드피스(20)의 상기 외측 표면(22)에 대해 기밀하게 적용되도록 설계된 반경방향 최내측 가요성 원주방향 부분(31aa)을 가지는 반경방향 내측 표면(31a)을 갖는 반경방향 내측의 축방향 윙(31);
- 상기 리세스(13)에 대해 강하게 가압되도록 설계된 가요성 반경방향 외측 면(36a)을 갖는 반경방향 외측의 축방향 윙(36); 및
- 상기 내측의 윙(31)을 상기 외측의 윙(36)에 연결시키는 코어(33)를 포함하는 시일(30)에 있어서,
상기 최내측 원주방향 부분(31aa)은 볼록하고, 축방향 단면에서 둥근 형상을 가지고 있고,
상기 외측의 윙(36)의 상기 외측 면(36a)은 상기 리세스(13)에 대해 가압되도록 구성되고, 축방향 단면에서 원호 형상을 가지는 적어도 하나의 원주방향 가요성 보스(37a, 37b)를 포함하고,
상기 외측의 윙(36)은 가압 유체에 의해 상기 리세스(13)에 대해 가압되도록 구성되고, 축방향으로 상기 코어(33)로부터 멀어지면서 반경방향 내측으로 뻗어 있는 원주방향 가요성 실링 립(38)에 의해 형성된 자유 단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시일(30).
제 1 항에 있어서, 상기 최내측 원주방향 부분(31aa)은 축방향 단면에서 원호 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 시일(30).
제 2 항에 있어서, 상기 최내측 원주방향 부분(31aa)은 35 mm와 100 mm 사이에 포함되는 상기 엔드피스(20)에 적용된 상태에서의 상기 내측의 윙(31)의 내경(D0)에 대해 0.5 mm와 3.0 mm 사이에 포함되는 반경(R1)을 갖는 것을 특징으로 하는 시일(30).
제 1 항에 있어서, 상기 내측의 윙(31)에는 당해 내측의 윙(31)에 반경방향 내측으로 초기응력을 가하는 복귀 수단(32)이 제공되는 것을 특징으로 하는 시일(30).
제 4 항에 있어서, 상기 복귀 수단(32)은 상기 최내측 원주방향 부분(31aa)에 대해 거리(L1)만큼 축방향으로 오프셋되어 센터링되면서 상기 내측의 윙(31)의 반경방향 외측 면(31b) 상에 장착된 환형 금속제 반경방향 압축 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 시일(30).
제 1 항에 있어서, 상기 실링 립(38)은 35 mm와 100 mm 사이에 포함되는 상기 엔드피스(20)에 그립된 상태에서의 상기 내측의 윙(31)의 내경(D0)에 대해 0.8 mm와 3.0 mm 사이에 포함되는 축방향(X)으로 돌출된 길이(L2)를 갖는 것을 특징으로 하는 시일(30).
제 1 항에 있어서, 상기 외측의 윙(36)의 상기 외측 면(36a)은 축방향 분절에 의해 이격되어 있는 복수의 상기 보스를 포함하는 것을 특징으로 하는 시일(30).
제 1 항에 있어서, 유휴 시에 상기 시일(30)은 실질적으로 U자형 축방향 단면을 가지며, 상기 코어(33)는 반경방향으로 연장되고 상기 보강재(35)에 의해 보강되고, 상기 보강재(35)는 축방향 단면에서 L자형을 형성하면서 상기 외측의 윙(36) 내에 연장되고, 상기 보강재(35)는 금속 또는 강성 플라스틱으로 제조되고 상기 시일(30)의 엘라스토머 바디를 각을 이루어 연속적으로 보강하고, 상기 엘라스토머 시일 바디는 상기 최내측 원주방향 부분(31aa) 및 상기 외측의 윙(36)의 외측 면(36a)을 포함하는 것을 특징으로 하는 시일(30).
제 1 항에 있어서, 상기 최내측 원주방향 부분(31aa)은 상기 내측의 윙(31)을 상기 코어(33)에 연결시킬 수 있고 경사 램프(31ab)에서 반경방향 내측으로 연장되는 원주방향 보호 립(31f)이 제공되는 힌지(34)를 형성하는 연결부로 반경방향 내측으로 연장되는 경사 램프(31ab)에 의해 축방향으로 상기 코어(33)를 향해 연장되는 것을 특징으로 하는 시일(30).
제 9 항에 있어서, 상기 힌지(34)는 35 mm와 100 mm 사이에 포함되는 상기 엔드피스(20)에 그립된 상태에서의 상기 내측의 윙(31)의 내경(D0)에 대해 0.5 mm와 1.0 mm 사이에 포함되는 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 시일(30).
강성 숫형 튜브형 엔드피스(20)를 가요성 암형 호스에 연결시키는 데 사용가능한 신속 유체 전달 커플링(1)으로서,
- 암형 튜브형 슬리브(10);
- 상기 슬리브(10) 내부에 반경방향 및 축방향으로 장착되고, 원통형 외측 표면(22)을 갖는 엔드피스(20); 및
- 보강재(35)를 갖는 환형 시일(30)로서, 상기 슬리브(10)의 내측 리세스(13) 내에 수납되고, 상기 슬리브(10)와 상기 엔드피스(20) 사이에 정적인 실링을 생성하도록 상기 엔드피스(20)의 상기 외측 표면(22)에 그립되도록 구성되는 환형 시일(30)을 포함하는 커플링(1)에 있어서,
상기 시일(30)은 제 1 항에 한정된 바와 같은 것을 특징으로 하는 커플링(1).
제 11 항에 있어서, 상기 슬리브(10) 및 상기 엔드피스(20)는 유체 전달 시에 영구적으로 상대 회전 불가능하며, 상기 유체 전달 시의 작동 중의 상대 병진운동만 가능한 것을 특징으로 하는 커플링(1).
제 11 항에 있어서, 상기 리세스(13)는:
- 제1 직경을 갖는 상기 슬리브(10)의 제1 내측 원통형 면(14);
- 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경을 갖는 상기 슬리브(10)의 제2 내측 원통형 면(15);
- 상기 제1 면(14)을 상기 제2 면(15)에 반경방향으로 연결시키는 환형 쇼울더(16); 및
- 상기 제1 면(14)으로부터 반경방향으로 연장되고, 상기 시일(30)이 맞닿아 축방향으로 병치되는 시일(30)용 환형 정지부(17)에 의해 한정되고,
상기 시일(30)은 상기 쇼울더(16) 및 상기 정지부(17) 내에 웨지 고정되고, 상기 쇼울더(16)의 높이와 동일한 반경방향 시일 높이(H)를 가지면서 상기 슬리브(10)의 상기 제1 면(14)에 대해 지지되어 장착되는 것을 특징으로 하는 커플링(1).
제 13 항에 있어서, 상기 정지부(17)는 상기 제1 면(14) 아래에 장착되는 축방향 체결 부분(18) 및 상기 축방향 체결 부분(18)을 상기 쇼울더(16) 쪽으로 연장하고 상기 시일(30)의 반경방향 높이(H)와 동일한 반경방향 정지부 높이를 갖는 반경방향 정지부 부분(19)을 포함하는 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 커플링(1).
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