KR102407492B1

KR102407492B1 - 야외 공간용 커플링 라인을 위한 커플링 장치

Info

Publication number: KR102407492B1
Application number: KR1020197015202A
Authority: KR
Inventors: 케이츠 안드레아스 폰
Original assignee: 케이츠 안드레아스 폰
Priority date: 2016-10-26
Filing date: 2017-10-26
Publication date: 2022-06-10
Also published as: JP7004708B2; WO2018078036A1; CN109952462B; KR20190096980A; EP3532760B1; DE102016120446B4; DE102016120446A1; CN109952462A; EP3532760C0; ES2950504T3; JP2020500279A; US20190285211A1; US11054072B2; PL3532760T3; EP3532760A1

Abstract

본 발명은 두 라인(3, 4)을 서로 연결하기 위해 축 방향으로 함께 결합되어 연결되는 두 커플링 파트(11, 12)를 갖는 두 라인을 연결하기 위한 커플링 장치(1)로서, 두 커플링 파트(11, 12)는 커플링 장치(1)의 둘레 방향으로 분포된 복수의 스프링 하중이 가해진 커플링 요소(8)를 통해 서로 결합되어, 두 커플링 파트(11, 12)가 커플링 장치(1)의 축 방향에 대한 측 방향으로 작용하는 힘에 의해 정상 위치에 대해 서로 상대적으로 절곡되도록 작동할 수 있고, 커플링 요소(8)는 굽힘 위치에서 스프링 하중에 의해 정상 위치의 방향으로 커플링 파트(11, 12)에 복원력을 가하는 커플링 장치(1)를 제공한다.

Description

야외 공간용 커플링 라인을 위한 커플링 장치

본 발명은 일반적으로 라인 커플링, 특히 야외 공간의 사용을 위한 라인 커플링에 관한 것이다.

이러한 커플링은 예를 들어 실내 공간용 커넥터에 비해 기계적 강도에 대한 특수한 요구 조건을 만족해야 한다. 특수한 요구 조건은 물에서 사용하도록 의도된, 예컨대 연안 구역용 커플링에서 생긴다. 이러한 커플링은 물에서 높은 정수압을 견뎌야 하거나, 커플링이 해상 상황에 노출된다. 특히 해상 상황은 반복적인 기계적 하중 피크를 야기한다. 이는 시간이 지남에 따라 피로를 유발할 수 있어, 커플링이 원치 않게 분리된다.

따라서 본 발명의 목적은 해상 상황에 의해 야기되는 것과 같이 측 방향으로 작용하는 기계적 하중이 변화하는 사용에 특히 적합한 커플링을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 독립항의 청구 대상에 의해 달성된다. 유리한 추가적인 발달예는 종속항에 특정되어 있다. 본 발명의 기본적인 사상은 연결될 두 라인의 강성적인 연결부를 제공하는 것이 아니라, 정렬된 커플링에도 불구하고 커플링 파트 사이에 일부 유연성을 부여하는 것이다. 구체적으로, 커플링 장치는 두 라인을 함께 결합하거나 연결하도록 제공되는데, 커플링 장치는 축 방향으로 두 라인의 연결부를 형성하기 위해 함께 결합되어 서로 연결되는 두 커플링 파트를 갖고,

두 커플링 파트는 커플링 장치의 둘레 방향으로 분포된 복수의 스프링 하중이 가해진 커플링 요소를 통해 서로 결합되며, 이에 두 커플링 파트는 축 방향 또는 길이 방향에 대한 측 방향으로 작용하는 힘에 의해 정상 위치에 대해 서로 상대적으로 절곡되도록 작동 가능하고, 커플링 요소는 굴절 위치에서 스프링 하중에 의해 정상 위치의 방향으로 커플링 파트에 복원력을 가한다.

따라서 커플링 장치의 커플링 요소는 커플링 장치가 절곡될 때 커플링 요소의 스프링에 하중이 가해짐으로써, 길이 방향에 대한 측 방향으로 작용하는 힘 또는 횡 방향 힘을 흡수하여, 기계적 에너지를 흡수한다.

커플링 장치는 두 라인의 영구적인 연결부를 구성할 수 있다. 단 특히 분리 가능한 연결부를 제공하는 커플링 장치를 제공하는 것도 가능하다. 이 경우, 두 라인은 두 커플링 파트의 연결부를 해제함으로써 서로 분리될 수 있는데, 커플링 파트 중 하나는 라인의 각 단부에 유지된다. 일반적으로, 본 발명의 이러한 추가적인 양상에 따르면, 커플링 장치는 두 라인의 연결부를 형성하기 위해 축 방향으로 서로 연결되어 탈착 가능하게 함께 결합되도록 작동 가능한 두 커플링 파트를 갖는 두 라인을 연결하도록 제공되는데, 커플링 파트의 연결부는 적어도 하나의 실에 의해 주위 환경으로부터 밀봉되고, 두 커플링 파트는 커플링 장치의 둘레 방향으로 분포된 복수의 스프링 하중이 가해진 커플링 요소에 의해 함께 고정되며, 이에 두 커플링 파트는 특정한 거리를 초과한 후 커플링 요소가 분리될 때까지 스프링 하중을 통해 작용하는 스프링 힘에 대항하여 떨어지거나 절곡되도록 작동 가능하여, 커플링 파트가 분리될 수 있고, 두 커플링 파트는 적어도 0.5°의 굽힘 각도로 분리될 때까지 절곡 가능하며, 본 발명의 추가적인 발달예는 적어도 1°로 절곡될 수도 있다. 적어도 0.5°, 바람직하게는 적어도 1°의 유연성은 영구적으로 서로 연결되거나 탈착 가능하지 않게 서로 연결된 커플링 파트를 갖는 커플링 장치에 제공될 수도 있다.

특히 바람직하게는 두 커플링 파트가 함께 결합된 상태에서 커플링 파트 중 적어도 하나, 바람직하게는 커플링 장치가 물에서 부유할 수 있다.

커플링이 부유할 수 있어, 물에 빠진 커플링 파트를 갖는 라인 반쪽 또는 함께 결합된 라인에 용이하게 접근 가능하다. 다른 한편으로, 해상 상황이 라인 및 커플링에 지속적으로 변화하는 힘을 가하는 문제가 있다. 이에 의해 야기되는 하중을 흡수하기 위해, 커플링 메커니즘은 스프링 하중이 가해진 커플링 요소에 의해 유연하여, 커플링 파트가 분리됨 없이 기계적 응력을 회피하기에 특정한 수준의 굽힘 모멘트를 허용한다.

본 발명은 첨부의 도면을 참조하여 아래에서 더 상세하게 설명된다.

도 1은 정상 위치에 있는 커플링 장치를 나타낸 것이다.
도 2는 횡 방향 힘의 효과를 받는 커플링 장치를 나타낸 것이다.
도 3은 함께 결합된 두 커플링 파트를 갖는 커플링 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 축 방향 인장 하중을 받는 도 3에 나타난 커플링 장치를 나타낸 것이다.
도 7은 커플링 파트와 커플링 요소의 상호 대응되는 경사면을 갖는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 것이다.
도 8은 굽힘 모멘트가 가해진 도 7에 나타난 커플링 장치를 나타낸 것이다.
도 9는 커플링 장치의 둘레 방향으로 분포된 복수의 스프링 하중이 가해진 커플링 요소를 갖는 커플링 장치의 다른 실시예를 나타낸 것이다.
도 10은 개방된 커플링 요소를 갖는 도 9에 나타난 커플링의 커플링 파트를 나타낸 것이다.
도 11은 굽힘 모멘트가 가해진 도 9에 나타난 커플링 장치를 나타낸 것이다.
도 12는 적용예로서 지상 설비와 선박을 연결하기 위한 커플링 장치를 나타낸 것이다.
도 13은 분리된 커플링 장치를 갖는 도 10에 따른 구성을 나타낸 것이다.
도 14는 플로팅 라인 연결부를 나타낸 것이다.
도 15는 측 방향 힘을 받는 커플링 장치를 갖는 라인 구성을 나타낸 것이다.

도 1은 기본적인 실시예의 본 발명에 따른 커플링 장치(1)를 나타낸다. 커플링 장치(1)는 두 커플링 반쪽 또는 커플링 파트(11, 12)를 포함한다. 커플링 장치(1)에서, 두 라인(3, 4)이 함께 연결되어, 유체가 라인을 관통하거나 한 라인으로부터 다른 라인으로 유동할 수 있다. 라인은 특히 축 방향(100)으로 서로 결합된다. 축 방향(100)은 라인의 길이 방향으로 또는 라인을 관통하는 유체 유동의 방향으로 연장된다. 커플링 장치(1)는 둘레 방향으로 분포되거나 함께 결합된 라인(3, 4)에 의해 형성되는 유체 채널(6) 주변에 분포된 복수의 커플링 요소(8)를 갖는다. 커플링 요소(8)는 스프링 하중이 가해져, 커플링 장치(1)의 축 방향으로 인장 가능하다. 이러한 목적을 위해, 커플링 요소(8)는 스프링 요소(9)가 구비된다. 커플링 요소(8)에서, 두 커플링 파트(11, 12)가 서로 결합된다. 커플링 장치(1)는 두 커플링 파트(11, 12)가 커플링 장치(1)의 축 방향에 대한 측 방향으로 작용하는 힘에 의해 정상 위치에 대하여 서로 상대적으로 절곡 가능하도록 설계된다. 도 1은 상기 정상 위치에 있는 커플링 장치(1)를 나타낸다. 도 2에 나타난 것은 이러한 힘(F)이 축 방향(100)에 대한 측 방향 또는 횡 방향으로 작용하여, 커플링 장치(1)가 굽힘 위치에 있는 것이다. 힘(F)은 정상 위치에 대하여 커플링 파트(11, 12)의 축 방향(100, 101) 사이에 각도(α)를 형성한다. 굽힘 상태에서도 유체 채널(6)의 밀봉을 보장하기 위해, 변형 가능한 커넥팅 요소(7)가 두 커플링 파트(11, 12) 사이에 제공될 수 있다.

커플링 요소(8)의 스프링 요소(9)는 횡 방향 힘을 흡수하여, 두 라인(3, 4)의 유연한 연결을 보장한다. 그 결과, 갑작스럽게 발생한 강한 측 방향 힘과 굽힘 모멘트가 흡수되어, 커플링 장치가 야외 공간에서, 예컨대 연안에 적용될 경우 해상 상황에서와 같이 라인 연결부의 운동이 있을 때 기계적으로 응력이 덜 가해진다. 스프링 하중은 도 2에 나타난 위치에서 횡 방향 힘이 약화됨에 따라 커플링 파트(11, 12)가 정상 위치로 되돌아가게 되는 복원 토크를 제공한다.

도 3은 본 발명의 다른 발달예에 따른 본 발명에 따른 커플링 장치(1)의 기본적인 구조를 나타낸다. 도시된 커플링 장치는 두 라인의 해제 가능한 연결부를 제공한다. 커플링 장치(1)는 두 라인(3, 4)의 연결부가 형성되는 두 커플링 반쪽 또는 커플링 파트(11, 12)를 포함한다. 이러한 연결부는 가역적으로 해제 가능해야 하며, 이에 라인(3, 4)이 반복적으로 서로 연결될 수 있다. 적용예에 따라, 본 발명에 따른 커플링 장치는 일반적으로 두 유체, 전력 또는 신호 라인(3, 4)을 연결하기 위해 설계될 수 있다. 마찬가지로, 예컨대 복수의 평행한 유체 라인을 갖는 라인 다발 또는 적어도 하나의 유체 라인과 하나의 전력 케이블을 갖는 다발로 형성된 라인(3, 4)이 서로 연결될 수도 있다.

연결부는 커플링 파트(11, 12)의 축 방향(100)으로 형성된다. 각각의 커플링 파트(11, 12)는 커플링 단부(110, 120)를 갖는데, 이에 의해 커플링 파트(11, 12)가 서로 연결되며, 반대편 터미널 단부(111, 121)는 각 라인(3, 4)을 연결하기 위한 것이다. 축 방향은 라인(3, 4)의 길이 방향으로도 정의된다. 따라서 라인(3, 4)의 인장 응력은 커플링 장치(1)의 길이 방향(100)으로 작용하는 인장력을 유발한다.

두 커플링 파트(11, 12)가 함께 결합된 상태에서 커플링 장치(1)는 물에서 부력을 갖는다. 바람직하게는 (도시된 특정한 예로 제한되는 것은 아님) 각각의 커플링 파트(11, 12)는 자체적으로 부력을 갖는다. 커플링 파트(11, 12) 중 적어도 하나의 부력을 형성하기 위해, 커플링 파트는 적어도 하나의 부력체를 가질 수 있다. 바람직하게는 도 3의 예에서 나타난 바와 같이, 두 커플링 파트(11, 12)에 적어도 하나의 부력체(16, 17)가 구비된다. 커플링 장치(1)에 대해 바람직한 구성 소재는 금속이다. 특히 이 경우, 부력체 또는 캐비티는 커플링 파트(11, 12) 및/또는 커플링 장치(1)의 부력을 가능하게 하는 데 유용하다. 부력체(16, 17)는 커플링 파트(11, 12) 중 하나 또는 모두의 부력을 보조하기 위해 각 커플링 파트(11, 12)의 외측에 장착 가능할 수도 있다.

커플링의 내부를 밀봉하기 위해, 커플링 파트(11, 12)의 연결부는 적어도 하나의 실(seal)(5)에 의해 주위 환경(environment)으로부터 밀봉된다.

복수의 커플링 요소(8)는 하나 이상의 스프링 요소(9)에 의해 두 커플링 파트(11, 12)가 함께 결합된 상태에서 스프링 하중이 가해지도록 제공되며, 그 결과 커플링 파트가 축 방향(100)으로 서로 압박됨으로써 함께 고정된다. 유리하게는 커플링 요소(8)는 커플링 장치(1)의 둘레에 걸쳐 분포된다. 따라서, 하나 이상의 스프링 요소(9)에 의해 가해지는 힘은 커플링 장치(1)의 둘레에 걸쳐 분배된다. 커플링 요소(8)는 도시된 예에서 스프링 요소(9)를 통해 커플링 파트 중 하나(이 경우 커플링 파트(11))에 고정되어, 다른 커플링 파트(12)의 접합부(81)에 맞물린다. 도 3에서 커플링 메커니즘은 단순히 상직적이다. 커플링 요소(8)의 가능한 바람직한 연결부가 아래에서 더 설명된다. 다만, 다른 옵션도 존재한다. 예를 들어, 접합부(81)와 커플링 요소(8)가 자기력에 의해 서로 연결될 수 있다.

반면, 커플링 요소(8)에 대한 연결부는 강성이 아니며, 이에 파도 작용 또는 플로팅 커플링 장치(1)가 예컨대 부두나 선박의 선각에 충돌할 때와 같이 그밖에 운동에 의해 커플링 요소에 작용하는 힘이 부분적으로 완충될 수 있다. 일반적으로 (도시된 예로 제한되는 것은 아님) 본 발명에 따르면 두 커플링 파트(11, 12)는 스프링 하중을 통해 작용하는 스프링 힘에 대항하여 떨어지거나 절곡되도록 작동 가능하다. 탈착 가능한 커플링의 경우, 커플링 요소(8)는 특정한 거리를 초과한 후 분리될 수 있으며, 이에 커플링 파트(11, 12)가 분리될 수 있다. 바람직하게는 두 커플링 파트(11, 12)는 커플링 요소(8)가 커플링 파트(11, 12)의 연결부를 해제함 없이 이들이 분리되기 전에 적어도 0.5°의 각도까지 절곡될 수 있다.

도 4는 인장력이 축 방향으로 작용하는 커플링 장치(1)의 제1 하중 상태를 나타낸다. 두 커플링 파트(11, 12)는 가해진 힘에 의해 서로 약간 떨어지며, 스프링 요소(8)는 도 3에 나타난 상태에 비해 더 인장된다. 따라서, 인장력은 스프링 요소(9)에 의해 가해지는 힘에 대항하여 작용하는데, 이는 두 커플링 파트(11, 12)를 함께 밀어 낸다.

두 경우, 즉 도 4에 나타난 인장의 경우와 절곡의 경우, 커플링 요소(8)는 여전히 두 커플링 파트를 서로 결합한다. 또한 실(5)은 절곡이나 인장에도 불구하고 주위 환경으로부터 커플링 파트의 내부의 밀봉을 유지한다.

삭제

특정한 거리가 초과된 후, 커플링 요소(8)는 분리되며, 다시 말해 접합부(81)로부터 분리되어, 커플링 파트(11, 12)가 분리된다. 이러한 상황은 도 6에 나타나 있다. 함께 결합된 상태에서, 스프링 요소(9)는 바람직하게는 외부적으로 작용하는 힘 없이도 인장되어 있어, 커플링 파트가 서로 압박된다. 따라서, 도 6에 따른 분리된 상태에서, 스프링 요소(9)는 도 3에 나타난 함께 결합된 상태에 비해 압축되어 있다. 커플링 파트를 함께 압박하기 위한 스프링 힘이 인장이 아니라 하나 이상의 스프링 요소(9)의 압축에 의해 이루어지는 반대의 경우도 가능하다.

커플링 파트(11, 12)가 분리되기까지, 이들은 외부의 굽힘 모멘트에 의해 적어도 0.5°의 각도로 서로 경사질 수 있다.

도 7은 커플링 요소(8)의 특정한 설계를 갖는 본 발명의 일 실시예를 나타낸다. 커플링 장치(1)의 이러한 실시예는 커플링 파트(11, 12) 중 적어도 하나가 커플링 장치(1)의 축 방향(100)에 대해 경사지게 이어져 둘레 방향으로 분포된 적어도 하나의 결합면(7) 및 커플링 파트가 결합된 상태에서 이들 경사진 결합면(7) 중 하나 이상과 접촉되는 스프링 하중이 가해진 커플링 요소(8)를 갖는다는 사실에 기초한다. 커플링 요소(8)는 스프링 하중에 대항하여 반경 방향으로 이동 가능하다. 경사진 결합면(7)은 스프링 하중의 반경 방향으로 작용하는 힘이 커플링 단부(110, 120)에서 두 커플링 파트(11, 12)를 함께 고정하는 축 방향으로 작용하는 힘으로 변환되도록 야기한다. 커플링 파트(11, 12)는 커플링 요소(8)가 스프링 하중에 대항하여 반경 방향으로 이동함으로써, 반경 방향으로 작용하는 스프링 하중에 대항하는 축 방향에 대한 횡 방향으로 작용하는 힘에 의해 절곡 가능하다.

특히 도 7에 나타난 예와 같은 경우, 두 커플링 파트(11, 12)는 경사진 결합면(7)이 구비될 수 있다.

스프링 요소(9)는 구조적으로 단순한 설계로 유리한 일 실시예에 따르면, 환형의 인장 가능한 스프링 요소 또는 인장 가능하거나 연장 가능한 스프링 와셔(90)를 포함한다. 반경 방향으로 작용하는 스프링 힘은 스프링 요소가 둘레 방향으로 작용하는 압축력의 확산(spreading)에 의해 영향을 받음으로써 형성된다. 이러한 스프링 와셔는 도 7에 나타난 실시예와 다른 설계의 커플링 요소(8)와 함께 사용될 수도 있다. 예를 들어, 회전 가능하게 장착된 레버형 커플링 요소(8)가 스프링 와셔(90)에 의해 함께 체결되도록 제공될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 커플링 요소(8)는 결합면(7)에 대응되며 축 방향(100)에 대해 경사진 표면(80)을 가질 수 있으며, 이에 커플링 파트(11, 12)의 축 방향 분리 이동 및 그로 인한 커플링 요소(8)의 반경 방향 이동 시, 결합면(7)과 커플링 요소의 대응되는 표면이 서로 미끄러져 지나간다. 이러한 추가 발달예는 도 7에 나타난 예에서도 구현되어 있다. 특히, 두 커플링 파트(11, 12)의 경사면(7)에 대응되는 경사면(80)은 커플링 요소(8)에도 제공된다. 커플링 요소(8)의 경사면(80)은 서로 바라보며, 이에 커플링 파트(11, 12)가 함께 고정된다.

두 커플링 파트(11, 12)는 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 커플링 단부(110, 120)를 향해 개방된 캐비티(19, 20)와 실링 장치(13, 14)를 각각 갖는다. 실링 장치(13, 14)는 커플링 파트(11, 12)의 분리 동안 주위 환경으로부터 캐비티(19, 20)를 밀봉하도록 각각 설계된다. 도 7에 나타난 실시예에서, 실링 장치(13, 14)는 포핏 밸브로 형성된다. 각각의 커플링 파트(11, 12)는 실링 장치(13, 14)를 구동하여 각 캐비티(19, 20)를 밀봉하기 위해 구동 수단(130, 140)을 가질 수 있다. 구동 수단(130, 140)은 예컨대 포핏 밸브를 움직여 밸브 시트에서 캐비티(19, 20)를 밀봉하기 위한 유압식 또는 공압식 액추에이터일 수 있다. 포핏 밸브가 구동 수단(130, 140)의 일부로서 바이어스 스프링에 대항하여 개방된 상태로 유지되는 메커니즘도 가능하다. 밸브 시트에 대한 압박과 구동은 스프링이 커플링 파트를 분리할 때 이루어진다.

원격으로 작동 가능한 분리 메커니즘은 커플링 요소(8)가 커플링 표면(7)으로부터 분리되어 커플링 파트(11, 12)가 분리될 때까지 반경 방향으로 이동 가능하도록 제공될 수도 있다. 이러한 메커니즘에 의해, 구동 장치(130, 140)가 커플링 파트(11, 12)를 분리하기 위해 동시에 움직일 수도 있다.

대안적인 또는 추가적인 실시예에 따르면, 커플링 장치(1)는 연결된 라인(3, 4)이 파열되는 것을 방지하기 위해, 미리 정해진 기계적 인장 하중 한계가 초과될 때 분리되는 안전 분리 커플링으로 설계될 수도 있다.

도 8은 길이 방향을 가로지르는 하중을 받는 도 7에 따른 커플링 장치를 나타낸다. 두 커플링 파트(11, 12)는 일측에서 하중에 의해 떨어져, 커플링 파트(11, 12)의 축 방향이 더 이상 나란하지 않고 서로 각도를 이룬다. 커플링 파트(11 ,12)의 분리 이동은 화살표로 표시되어 있다. 커플링 요소(8)는 커플링 파트(11, 12)가 굽힘 모멘트에 의해 떨어지는 지점에서 경사면(7)이 표면(80)을 미끄러져 지나감으로써 반경 방향 바깥쪽으로 이동한다. 다만, 커플링 파트(11, 12)는 여전히 연결되어 있어, 상호 개방된 캐비티(19, 20)에 의해 형성된 공통의 내부가 여전히 실(5)에 의해 밀봉된다. 두 커플링 파트(11, 12) 사이의 굽힘 각도는 도시된 예에서 약 1.5°이다.

도 9는 본 발명에 따른 커플링 장치(1)의 추가적으로 특히 바람직한 실시예의 예를 나타낸다. 이러한 실시예는 전반적으로 레버(82)를 포함하는 스프링 하중이 가해진 커플링 요소(8)에 기초하는데, 레버(82)는 스프링 하중에 대항하여 회전 가능하게 장착된다. 특히, 레버(82)는 스프링 하중이 가해진 제1 암(83) 및 두 커플링 파트(11, 12)의 커플링을 이루는 제2 암(84)을 포함할 수 있다.

도 7과 8의 실시예에서와 같이, 그리고 도 9에 나타난 바와 같이, 커플링 파트가 함께 결합된 상태에서 스프링 하중이 가해진 커플링 요소(8)는 하나 이상의 결합면(7)과 접촉될 수 있으며, 스프링 하중에 대항하여 운동 가능하다. 이 경우, 스프링 하중에 대항하는 운동은 회전 운동이다. 특히, 레버(82)의 회전 운동은 암(84)이 설계에 따라 반경 방향 안쪽이나 바깥쪽으로, 바람직하게는 도시된 바와 같이 반경 방향 바깥쪽으로 움직임으로써 이루어진다. 레버는 회전 운동이 회전 중심(85)에 대해 이루어지도록 장착된다. 회전 중심의 위치는 반경 방향으로 조절 가능하게 구성하는 것이 특히 유리하다.

회전 중심(85)의 반대편에서, 레버(82)는 지지면(86)을 갖는데, 이에 분리된 커플링 파트(11, 12)를 연결하여 서로 결합하기 위해 레버가 스프링 힘에 대항하여 회전할 때 레버(81)가 커플링 파트에 지지될 수 있다. 따라서 함께 결합하는 과정에서, 지지면이 레버(82)의 회전 중심을 형성한다. 스프링 힘은 이러한 예에서 코일 스프링(91)에 의해 이루어진다. 다만, 다른 스프링 타입, 예컨대 레버 암(83) 주변으로 연장된 도 7과 6의 예시적인 실시예와 유사한 스프링 와셔 또는 가스 압축 스프링 또는 탄성 중합 스프링도 채용 가능하다.

또한 경사진 결합면(7)은 스프링 하중의 반경 방향으로 작용하는 힘이 커플링 단부(110, 120)에서 두 커플링 파트(11, 12)를 함께 고정하는 축 방향으로 작용하는 힘으로 변환되도록 제공되며, 커플링 파트는 커플링 요소(8)가 스프링 하중에 대항하여 반경 방향으로 이동함으로써, 반경 방향으로 작용하는 스프링 하중에 대항하여 축 방향을 가로질러 작용하는 힘에 의해 절곡 가능하다.

도 10과 11은 커플링 요소(8)의 기능을 나타낸다.

도 10은 커플링 요소(8)가 개방된, 즉 레버(82)가 코일 스프링(91)의 스프링 힘에 대항하여 지지면(86)에 대해 회전한 커플링 파트(11)를 나타낸다.

도 11에서, 도 8과 유사하게, 커플링(1)은 전방 방향을 가로질러 작용하는 힘에 의해 약간 절곡되어, 커플링 파트의 축이 서로 각도를 이루는 상태로 나타나 있다. 커플링 파트(11, 12) 및 경사면(7)이 일측(도 11에서 위쪽)에서 횡 방향 힘에 의해 약간 떨어짐으로써, 레버(82)의 레버 암(84)이 회전 중심(85)에 대해 다른 암(83)에 작용하는 스프링 힘에 대항하여 회전한다. 굽힘 각도 및 레버(82)의 회전이 도시된 것보다 훨씬 더 크면, 커플링 요소는 경사면(7)으로부터 분리되며, 커플링 파트(11, 12)가 서로 분리될 수 있다.

도 10과 11에 나타난 바와 같이, 지지면(86)의 지지점과 회전 중심(85)의 길이 방향 위치는 다르다. 일반적으로 (특정한 예시적인 실시예로 제한되는 것은 아님) 추가적인 발달예에 따르면 커플링 요소(8)가 레버(82)를 포함하도록 제공되는데, 레버(82)는 레버 암(83, 84)을 따라 길이 방향 위치가 다른 두 회전축을 갖도록 장착되어, 커플링 파트(11, 12)가 서로 떨어지도록 회전하거나 서로를 향하도록 절곡되는 것은 제1 회전축에 대해 이루어지고, 커플링 파트(11, 12)를 결합하기 위해 커플링 요소(8)를 개방하는 것은 제2 회전축에 대해 이루어진다. 따라서, 도 9 내지 11에 나타난 예에서, 제1 회전축은 회전 중심을 관통하여 이어지고, 제2 회전축은 커플링 파트(11)의 지지면(86)의 지지점을 관통하여 이어진다.

이는 특히, 커플링 파트(11, 12)를 결합하거나 분리할 때 극복되어야 하는 힘, 레버 암의 길이 및 회전축의 위치가 영향을 받을 수도 있는 이점을 갖는다. 특히, 회전 중심(85)의 반경 방향 위치를 변경함으로써 레버(82)가 회전 가능한 두 회전축 사이에 제3 암이 형성될 수도 있으며, 이에 커플링 요소는 도 10에 나타난 바와 같이 커플링 파트(11, 12)가 연결되도록 허용하는 장착 위치로 된다. 도시된 실시예에서, 회전 중심(85)은 고정 나사(87)의 단부에 의해 형성된다. 조절 나사(87)는 도 10에서 하부 커플링 요소(8)에 나타난 바와 같이 더 나사 결합되어, 회전 중심(85)이 반경 방향 안쪽으로 이동함으로써, 레버가 지지면(86)의 지지점에 대해 회전할 수 있도록 하여, 레버 암(84)을 반경 방향 바깥쪽으로 움직인다.

도 12는 본 발명에 따른 커플링 장치(1)의 사용 상태를 나타낸다. 두 라인(3, 4)은 커플링 장치(1)를 통해 서로 연결된다. 이 경우, 한 라인(3)은 선박(27)에 연결되고, 다른 라인(4)은 부두(29)와 같은 지상 설비에 연결된다. 라인(3, 4)은 예컨대 선박의 화물을 선적하거나 선박(27)의 연료를 보충하는 역할을 할 수 있다.

해상 상황으로 인해 굽힘 하중이 발생할 수 있는데, 이는 도 5와 8에 나타난 바와 같이 커플링 파트(11, 12)의 탄성 운동에 의해 흡수된다. 도 13에 나타난 바와 같이 커플링 파트(11, 12)의 외도된 또는 의도치 않은 개방이 발생하면, 이러한 작동 동안 물에 빠진 커플링 파트(11)는 부력에 의해 용이하게 회복될 수 있다. 특히 부력 없는 커플링 파트가 물에서 예컨대 앵커 체인에 걸리면 문제가 일어날 수도 있다.

도 12와 13에 나타난 예에서, 커플링 파트(12)가 커플링 장치(1)의 개방 후에도 물에 빠지지 않을 수 있도록, 육상 측 라인(4)이 강성이거나, 지상 측 커플링 파트(12)가 강성적인 설비의 일부일 수 있다. 이 경우, 이러한 커플링 파트(12)가 부력을 가질 필요는 없다.

도 14는 다른 사용 상태를 나타낸다. 이 경우 두 라인(3, 4) 사이의 플로팅 라인 연결부는 커플링 장치(1)가 수면에서 부유하도록 제공된다. 커플링 장치(1) 가 자체적으로 부력을 갖기 때문에, 그 무게에도 불구하고, 라인(3, 4)이 물 아래로 당겨지지 않아 용이하게 회복 가능하다.

이 경우, 해상 상황은 라인(3, 4)을 통해 직접적으로, 그 사이에 배치된 커플링 장치에 작용하여, 굽힘 모멘트를 야기한다. 더 큰 굽힘 모멘트는 설명된 두 커플링 파트의 굽힘 운동에 의해 흡수된다. 만약 굽힘 모멘트의 한계값이 초과되면, 커플링 장치가 분리됨으로써 해제된다. 이러한 라인 연결부는 예컨대 도시된 바와 같이 두 선박(27, 28) 사이에 액체 또는 가스 유체를 운반하는 데 사용될 수 있다.

본 발명은 일반적으로 체적이 큰 직경 라인을 서로 연결하는 데 특히 적합하다. 따라서, 커플링 장치(1)는 바람직하게는 큰 직경을 갖는다. 특히 이러한 커플링 장치와 라인에서, 해상 상황에서 발생하는 힘은 임의의 소재의 피로로 인한 문제를 나타낸다. 커플링 장치(1)는 바람직하게는 (예시적인 실시예로 제한되는 것은 아님) 적어도 30 cm의 직경을 갖는다. 커플링 파트(11, 12)의 유체 채널(6)의 전형적인 직경은 본 발명의 일 실시예에 따르면 적어도 8 in, 바람직하게는 적어도 10 in 또는 12 in 이상이다.

본 발명에 의해 얻어어지는 커플링 장치(1)의 유연성은 커플링 장치에 연결된 라인(3, 4)이 완전히 강성이 아닌 경우에도 유리하다. 특히 적어도 8 in의 전술한 내경에서와 같이 큰 라인 직경에서, 강성으로서 전단력을 견딜 수 없을 경우, 발생하게 될 측 방향 힘은 커플링 장치에 피로를 유발할 수 있을 정도로 상당히 크다. 따라서 커플링 장치가 라인 구성의 유연성보다 큰 유연성을 제공할 때 일반적으로 특히 유리하다. 이는 본 발명의 다른 양상에 따르면, 횡 방향 힘이 가해질 때 커플링 장치(1)를 포함하는 라인 구성의 부위를 따라 그 섹션의 단부가 직선적인 구성에 대해 어떠한 각도로 변형되고, 커플링 장치(1)는 두 커플링 파트(11, 12)가 축 방향에 대해 변형된 각도가 라인 구성의 섹션의 단부의 변형의 각도의 절반보다 크도록 구성될 때 이루어진다. 다시 말해, 커플링 조립체(1)는 횡 방향 힘이 작용할 때, 라인 구성의 변형이 커플링 파트(11, 12)의 절곡에 의해 주로 이루어지도록 설계된다. 이러한 비율은 내경에 대한 라인 섹션의 길이에 특히 의존한다. 바람직한 실시예에서, 라인 섹션은 유체 채널(6)의 내경의 길이의 20배를 가지며, 언급된 바와 같은 커플링 장치(1)를 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 보다 구체적으로, 라인 구성(2)은 도 15에서 측 방향 힘(F)의 작용 및 그에 의해 형성된 라인 섹션(22)의 변형을 받는 것으로 나타나 있다. 라인 섹션(22)은 단지 라인 구성(2)의 개념상 일부이며, 라인(3, 4) 중 어느 하나의 유체 채널(6)의 직경(d)이나 단면보다 상당히 큰 길이(s)를 갖는다. 일 실시예에 따르면, 라인 섹션(22)은 유체 채널(6)의 직경(d)의 20배를 갖는 것으로 간주된다(s=20*d). 다른 실시예에 따르면, 고정적인 길이 라인 섹션(22)이 간주될 수도 있다. 적절한 길이는 8 m이다.

라인 구성(2)은 라인 섹션(22)의 영역에서 측 방향으로 작용하는 힘(F)의 결과로 절곡된다. 따라서, 라인 섹션(22)의 섹션 단부(220, 221)의 축 방향에 대한 접선은 도시된 바와 같이 서로 각도(β를 이룬다. 커플링 요소(8)의 스프링 요소(9)의 복원력은 측 방향 힘(F)에 의해 야기된 굽힘 각도(α)가 라인 섹션(22)의 각도(β의 절반보다 크거나, 섹션 단부(220, 221)의 방향을 나타내도록 형성된다. 따라서, 발생하는 기계적 모멘트로부터 라인 구성을 완화하기 위해 라인 섹션(22)의 유연성은 커플링 장치(1)에 의해 주로 이루어진다.

따라서 요컨대, 본 발명의 다른 양상에 따르면, 라인 구성(2)은 본 발명에 따른 커플링 장치(1)에 의해 서로 연결된 두 라인(3, 4), 바람직하게는 호스 라인을 포함하도록 제공되며, 커플링 장치(1)의 커플링 요소(8)의 스프링 요소(9)는 라인(22)에 측 방향으로 작용하는 힘이 커플링 장치(1)가 배열된 범위 내에서 가해질 경우, 힘(F)에 의해 야기된 커플링 파트(11, 12) 사이의 굽힘 각도(α)가 섹션 단부(220, 221)의 축 방향이나 길이 방향 사이의 각도(β)의 절반보다 크도록 설계된다. 이 경우 제1 실시예에 따르면, 라인 섹션(22)의 길이는 라인(3, 4) 중 하나의 유체 채널(6)의 내경의 20배로 주어진다. 다른 실시예에 따르면, 길이는 8 m이다.

도 15를 참조하면, 커플링 장치(1)는 커플링 파트(11, 12)가 절곡될 때 움직이는 회전 중심(30)이 전체적으로 바람직하게는 유체 채널(6)의 외측에 있도록 더 설계되는 것으로 나타난다. 이는 도면에 나타난 다른 실시예의 경우에도 명확하게 나타나 있다. 이러한 구성은 특히 단순한 구조를 제공하는 한편, 작용하는 힘의 반대편에 위치한 스프링 요소(9)의 더 큰 절곡 및 더 큰 복원력을 야기하기 때문에 유리하다.

본 발명의 기술 분야에서 통상의 기술자라면 도면의 예시적인 실시예로 제한되지 않음이 분명할 것이다. 특히 도면에 도시된 특징들은 서로 조합될 수도 있다. 예를 들어, 스프링 요소(9)는 코일 스프링으로 나타나 있으나, 판 스프링, 디스크 스프링, 탄성 중합 스프링 또는 공압식 스프링 요소가 사용될 수도 있다.

1: 커플링 장치
2: 라인 장치
3, 4: 라인
5: 실
6: 유체 채널
7: 변형 가능한 커넥팅 요소
8: 커플링 요소
9: 스프링 요소
11, 12: 커플링 파트
13, 14: 실링 장치
16, 17: 부력체
19, 20: 캐비티
25: 수면
27, 28: 선박
29: 부두
30: 회전 중심
81: 접합부
82: 레버
83, 84: 레버 암
85: 회전 중심
86: 지지면
87: 조절 나사
90: 스프링 와셔
91: 코일 스프링
100: 축 방향, 길이 방향
101: 12로부터의 축 방향, 길이 방향
110, 120: 커플링 단부
111, 121: 연결부 단부
130, 140: 13, 14를 위한 구동 장치
220, 221: 섹션 단부

Claims

두 커플링 파트(11, 12)를 갖는 두 라인(3, 4)을 연결하기 위한 커플링 장치(1)로서, 두 커플링 파트(11, 12)는 두 라인(3, 4)의 연결부를 형성하기 위해 축 방향으로 함께 결합되어 연결되고,
두 커플링 파트(11, 12)는 커플링 장치(1)의 둘레 방향으로 분포된 복수의 스프링 하중이 가해진 커플링 요소(8)를 통해 서로 결합되어, 두 커플링 파트(11, 12)가 커플링 장치(1)의 축 방향에 대한 측 방향으로 작용하는 힘에 의해 정상 위치에 대해 서로 상대적으로 절곡될 수 있으며, 커플링 요소(8)는 굽힘 위치에서 스프링 하중에 의해 정상 위치의 방향으로 커플링 파트(11, 12)에 복원력을 가하고,
두 커플링 파트(11, 12)는 두 라인(3, 4)의 연결부를 형성하기 위해 축 방향(100)으로 연결되어 탈착 가능하게 함께 결합되도록 작동 가능하며, 적어도 하나의 실(5)을 갖는 커플링 파트(11, 12)의 연결부는 주위 환경으로부터 밀봉되고,
두 커플링 파트(11, 12)는 커플링 장치의 둘레 방향으로 분포된 복수의 스프링 하중이 가해진 커플링 요소(8)에 의해 함께 고정되며, 이에 두 커플링 파트(11, 12)는 커플링 요소(8)가 특정한 거리를 초과한 후 분리될 때까지 스프링 하중을 통해 작용하는 스프링 힘에 대항하여 서로 떨어지거나 절곡되도록 작동 가능하여, 커플링 파트(11, 12)가 분리될 수 있고, 두 커플링 파트(11, 12)는 적어도 0.5°의 굽힘 각도로 분리될 때까지 절곡 가능한 커플링 장치(1).
삭제
제1항에 있어서,
커플링 파트(11, 12) 중 적어도 하나는 물에서 부력을 갖는 것을 특징으로 하는 커플링 장치.
제1항에 있어서,
커플링 파트(11, 12) 중 적어도 하나는 커플링 장치(1)의 축 방향(100)에 대해 경사지게 이어진 적어도 하나의 결합면(7)을 갖고,
커플링 장치(1)는 커플링 파트가 함께 결합된 상태에서 하나 이상의 결합면(7)과 접촉되며 스프링 하중에 대항하여 반경 방향으로 이동 가능 또는 회전 가능한 둘레 방향으로 분포된 스프링 하중이 가해진 커플링 요소(8)를 갖는 커플링 장치.
제4항에 있어서,
커플링 요소(8)는 결합면(7)에 대응되며 축 방향(100)에 대해 경사진 표면(80)을 가져, 커플링 파트(11, 12)의 축 방향 분리 운동 및 그에 따른 커플링 요소(8)의 반경 방향 운동이 있을 때, 결합면(7)과 커플링 요소의 대응되는 표면이 서로 미끄러져 지나가는 커플링 장치.
제1항에 있어서,
스프링 요소(9)는 연장 가능한 스프링 와셔(90)를 포함하는 것을 특징으로 하는 커플링 장치.
제1항에 있어서,
스프링 하중이 가해진 커플링 요소(8)는 레버(82)를 포함하고, 레버(82)는 스프링 하중에 대항하여 회전 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 커플링 장치(1).
제7항에 있어서,
레버(82)는 회전 운동이 회전 중심(85)에 대해 이루어지도록 장착되되, 그 위치는 반경 방향으로 조절 가능한 것을 특징으로 하는 커플링 장치(1).
제7항에 있어서,
레버(82)는 레버 암(83, 84)을 따라 길이 방향 위치가 다른 두 회전축을 갖도록 장착되어, 제1 회전축에 대해 커플링 파트(11, 12)가 서로 떨어지거나 절곡되도록 움직임으로써 회전이 이루어지고, 제2 회전축에 대해 회전함으로써 커플링 파트(11, 12)를 함께 결합하기 위한 커플링 요소(8)의 개방이 이루어지는 커플링 장치(1).
제1항에 있어서,
두 커플링 파트는 커플링 단부(110, 120)를 향해 개방된 캐비티(19, 20) 및 실링 장치(13, 14)를 각각 갖고, 실링 장치(13, 14)는 커플링 파트(11, 12)가 분리될 때 주위 환경으로부터 캐비티를 밀봉하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 커플링 장치.
제1항에 있어서,
각각의 커플링 파트(11, 12)는 자체적으로 부력을 갖는 것을 특징으로 하는 커플링 장치(1).
제1항에 있어서,
커플링 파트(11, 12)는 적어도 하나의 부력체(16, 17)를 갖는 것을 특징으로 하는 커플링 장치(1).
제1항에 있어서,
두 유체, 전력 또는 신호 라인을 연결하도록 설계되는 커플링 장치(1).
제1항에 있어서,
원격으로 작동 가능한 분리 메커니즘에 의해, 커플링 요소(8)가 커플링 표면(7)으로부터 분리되어 커플링 파트(11, 12)가 분리될 때까지 반경 방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 커플링 장치.
제1항에 있어서,
커플링 장치는 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 커플링 장치.
제1항에 있어서,
커플링 장치(1)는 적어도 30 cm의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 커플링 장치.
제1항에 있어서,
커플링 장치(1)는 연결된 라인(3, 4)이 파열되는 것을 방지하기 위해 미리 정해진 기계적 인장 하중 한계가 초과될 때 분리되는 안전 분리 커플링으로 설계되는 것을 특징으로 하는 커플링 장치.
제1항에 있어서,
커플링 파트(11, 12)의 유체 채널(6)은 적어도 8 in의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 커플링 장치.
제1항에 따른 커플링 장치(1)에 의해 서로 연결된 두 라인(3, 4)을 포함하고, 커플링 장치(1)의 커플링 요소(8)의 스프링 요소(9)는 커플링 장치(1)가 배열된 섹선 내에서 그 라인 섹션(22)에 측 방향으로 힘이 작용할 때, 그 힘에 의해 야기되는 커플링 파트(11, 12) 사이의 굽힘 각도(α)는 라인 섹션(22)의 섹션 단부(220, 221)의 길이 방향 사이의 각도(β)의 절반보다 크며, 라인 섹션(22)의 길이는 라인(3, 4) 중 하나의 유체 채널(6)의 내경의 20배로 주어지거나 8 ft인 라인 구성(2).
수면에서 부유하는, 제1항에 따른 커플링 장치(1)를 갖는 두 라인(3, 4) 사이의 플로팅 라인 연결부.