KR20040105548A - 극저온 유체 커플링 - Google Patents

Abstract

얼음, 가스 퍼징의 문제를 해결하면서, 단체로 사용하는 경우에도, 암수의 커플링의 합체 상태가 유지되어, 작업성이 좋고, 보다 광범위하게 사용할 수 있는 극저온 유체 커플링을 제공한다.

저장 탱크와 이동체 사이에서 극저온 유체를 공급하기 위해서 사용되고, 베이스 스테이션에 설치되어 합체 링크 기구(1)를 구비한 수커플링(10)과, 이동체측에 설치되는 암커플링(20)으로 이루어지고, 수커플링(10)을 암커플링(20)에 끼워넣어, 합체 링크 기구(1)의 레버 장착 조작에 의해서, 가스 퍼지하는 일이 없고, 극저온 유체에 의해서 생기는 물의 영향을 받지 않고서, 쌍방의 커플링을 합체시켜, 유체의 공급을 가능하게 하여, 합체 링크 기구(1)에 연동하여 수커플링(10)과 암커플링(20)의 합체 상태를 유지하여 해제하는 합체 로크 유지 기구(8)를 설치한다.

Description

극저온 유체 커플링{Cryogenic fluid coupling}

액화 천연 가스(LNG) 등과 같은 종래의 극저온 유체는 예를 들면, 베이스 스테이션에 설치된 저장 탱크로부터 탱크 트레일러(tank trailer)와 같은 이동체의 탱크로 하기 방식으로 공급된다. 각 베이스 스테이션 및 이동체 상에 개폐 밸브가설치된다. 베이스 스테이션에서는 이 개폐 밸브로부터 이동체측으로 신장하는 공급 관로(pipeline)에 로딩 아암을 설치한다. 접속 선단부는 플랜지 구조를 가진다. 이 접속 플랜지는 상하 좌우로 어느 위치에서도 유지될 수 있다. 이동체의 공급관로 선단부도 역시 플랜저 구조를 가진다. 상기 베이스 스테이션의 접속 플랜지는 이동체측의 플랜지와 정렬되고 양 플랜지들은 볼트 체결됨으로써, 베이스 스테이션과 이동체측의 공급 관로는 서로 접속된다. 극저온 유체는 상기 공급 관로를 통해서 공급된다.

상기 극저온 유체를 공급할 때는 통상, 베이스 스테이션과 이동체의 커플링이 폐쇄 시스템에서 행해지고, 공급을 위한 공급 관로 접속 뿐만 아니라, 공급한 극저온 유체의 양만큼 수용 탱크의 가스를 공급측에 환류시키는 귀환 관로의 접속도 필요해지고 있다. 이 귀환 관로의 접속은 공급관로와 동일한 구성으로 되어 있다.

종래, 이러한 단순한 관로 접속 구조로 하고 있는 이유는, 극저온 유체가 예로서 액화 천연 가스(LNG)인 경우를 예로 들어 이하에 설명하기로 한다. 이 액화 천연 가스는 액체 상태에서는 약 -162℃라는 극저온이기 때문에, 이것을 수용한 관로 등이 대기에 닿으면 즉석으로 대기 중의 수분이 얼음이 되어 부착하여, 관로 접속 기구나 접속의 밀봉성 유지에 지장을 초래하기 때문에, 통상의 유체로 사용되는, 접속 선단 부분에 밸브 기구를 설치한 신속한 접속 해제 커플링과 같은 것을 사용할 수 없기 때문이다.

그런데, 이 접속 공급 방법에서는 각각의 개폐 밸브로부터 접속측까지 대기 개방 상태로 되지 않으면 안 되고, 이 대기 중에 포함되는 산소가 기화한 천연 가스와 혼합하여 폭발할 위험성이 있고, 또한, 공급물에 이물질이 혼입되는 것을 피하기 위해서, 베이스 스테이션과 이동체측의 관로를 플랜지 접속한 후에는 쌍방의 개폐 밸브 사이의 관로 내에 있는 대기를, 우선, 질소 가스를 강제 주입함으로써 추방하고, 또한, 공급관로내에 질소가스만으로 된 상태에서, 기화한 천연 가스를 강제 주입하여, 공급관로내에 기화 천연 가스만으로 되도록, 가스 퍼징(purging)한 후에, 쌍방의 개폐 밸브를 열고, 액화 천연 가스를 공급하도록 하고 있었다.

이 가스 퍼징은 공급을 종료하여 쌍방의 관로의 접속을 해제하는 경우에도,반대의 순서로 필요하였다.

이 때, 저장 탱크로부터 이동체(탱크 트레일러)에 액화 천연 가스를 공급하는 경우, 공급 효율을 높이기 위해서, 복수의 공급 스테이션을 설치하고, 복수의 탱크 트레일러에 공급 가능하도록 하고 있지만, 가스 퍼지로 기화 천연 가스 누출의 가능성이 있기 때문에, 가스 퍼지의 시간을 포함하여 다른 탱크 트레일러로의 공급이 행해지고 있는 동안은 탱크 트레일러의 엔진을 기동시키는 것은 금지되고 있고, 복수대의 탱크 트레일러로의 액화 천연 가스를 반드시 동시에 하지 않으면 안 된다는 제약이 있었다.

또한, 가스 퍼징할 때는 외부로부터 강제 공급하는 질소 가스나 기화 천연 가스 분만, 내부 기체를 대기측으로 배출시키기 위해서, 퍼지 가스를 배출하기 위한 추가 관로를 필요로 한다. 따라서, 천연 가스 공급 스테이션과는 멀리 이격된 위치의 높은 굴뚝으로부터, 여분의 가스를 배출시키도록 하지 않으면 안되었다. 또한, 이렇게 배출된 가스는 환경 보호 면에서, 가능한 최소한으로 할 것이 요청되고 있었다.

이러한 극저온 유체 공급의 문제를 해결하는 것으로서, 미국특허 5,429,155호의 극저온 유체 커플링이 제안되어 있고, 이 극저온 유체 커플링을 도 19에 도시한다.

이 극저온 유체 커플링은 이동체측에 설치되는 암커플링(female coupling)과, 베이스 스테이션에 설치되는 수커플링(male coupling)으로 구성되고, 수커플링에 설치된 합체 링크 기구에 의해, 수커플링을 암커플링에 끼워넣어 합체시켜, 수커플링과 암커플링 사이의 극저온 유체의 공급, 유통을 가능하게 하고 있다.

암커플링은 밸브통(valve tube) 및 접촉 밸브 소자(butt valve element)로 이루어지며, 상기 접촉 밸브 소자는 이 접촉 밸브 소자가 전후 슬라이딩 가능한 방식으로 밸브통에 수용된다. 접촉 밸브 소자는 밸브통과 밀봉부로 폐쇄하여, 이 밀봉을 유지하도록 편향력을 부여받는다. 수커플링은 외측통, 밸브통 및 접촉 밸브 소자로 구성되며, 밸브통은 이 밸브통이 전후 슬라이드될 수 있는 방식으로 외측통에 수용된다. 또한, 밸브통은 이 밸브통이 외측통에 대하여 소정의 후퇴 위치를 유지하도록 편향력이 부여된다. 접촉 밸브 소자는 이 접촉 밸브 소자가 전후 슬라이드될 수 있는 방식으로 밸브통에 수용되고, 밸브통의 밀봉부로 폐쇄되어서, 이 밀봉을 유지하도록 편향력이 부여된다.

이러한 구성의 극저온 유체 커플링은 합체 링크 기구에 의해서, 수커플링을 보유하고, 상기 수커플링을 암커플링에 끼워넣어서 암커플링의 밸브통의 선단이 수커플링의 외측통의 내주 칼라에 접촉한다. 이 상태에서, 합체 링크 기구가 도 19에 도시된 실선 화살표 방향으로 레버를 사용하여 부착될때, 외측통에 대하여 밸브통만이 전방(도시한 실선 방향)으로 슬라이딩하여, 암커플링의 밸브통내에 끼워넣어진다. 이 경우에, 암수커플링이 접촉 밸브 소자의 선단와 서로 맞대져서 서로 가압한다. 이 상황에서, 밸브통만이 전방으로 슬라이딩함으로써, 각각의 접촉 밸브 소자가 밸브통에 대하여 후퇴한다. 따라서, 밀봉부의 밀봉이 해제되어, 암커플링과 수커플링 사이의 극저온 유체의 공급, 유통을 가능하게 한다.

이 때, 수커플링의 밸브통의 외주 선단부에 설치된 극저온 밀봉에 의해, 암수커플링의 밸브통 사이의 유체 밀봉이 확보되어, 유통하는 극저온 유체가 누출되는 일은 없다.

상술한 극저온 유체 커플링에 의하면, 암수커플링의 접촉 밸브 소자와 밸브통 사이의 유체 밀봉은 쌍방의 밸브통 사이의 유체 밀봉이 유지된 상태에서, 접촉 밸브 소자들이 서로 가압될 때 해제된다. 이 경우에, 밸브통 사이의 공간이 외부로부터 격리되어 밀봉된 공간은 매우 한정된 좁은 공간이 되기 때문에, 특히 또한, 이 공간에 포함되는 대기를 배제할 필요가 없고, 종래, 필요했던 가스 퍼지가 불필요하게 되었다.

또한, 암커플링의 밸브통의 전측 가장자리단과 수커플링의 밸브통의 외측통의 전측 가장자리단은 서로 끼워넣을 때, 상대측의 표면에 극저온 유체의 영향에 의해서 부착되어 발생한 얼음막을 긁어내는 얼음 긁기 기능을 발휘한다. 또한, 외측통에 설치된 얼음 배출 창은 이렇게 해서 긁혀진 얼음을 외부로 놓치게 되어 있고, 극저온 유체의 영향에 의해서 발생 부착한 얼음막이 커플링이 양호한 접속의 장해가 되지 않도록 되어 있다.

그러나, 이 극저온 유체 커플링은 유체의 공급 관로와 과잉 가스의 귀환 관로의 쌍방의 접속을 동시에 행하기 위해서, 2개의 커플링을 인접시킴으로써 조합하여 동시에 착탈할 수 있는 구조로 되어 있다. 이 커플링의 접속 합체 상태를 유지하는 유지 기구는 각각의 커플링의 사이에, 완전히 별체인 것으로서 설치되어 있었다.

따라서, 극저온 유체를 공급할 때의 공급 관로와 귀환 관로가 독립하여 완전하게 별도의 위치에 설치되어 있는 경우, 혹은, 귀환 관로가 불필요해지는 경우에, 극저온 유체 커플링을 단체로 사용하고자 하면, 이 유지 기구가 없기 때문에, 접속 합체 상태를 유지할 수 없다. 따라서, 작업성, 커플링의 보다 광범위한 이용의 용이성에서 개선이 불가결하였다.

본 발명은 저장 탱크와 이동체의 탱크 사이에서 액화 천연 가스(LNG) 등의 극저온 유체를 공급하기 위해서 사용되는 극저온 유체 커플링에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 극저온 유체 커플링의 외관 정면도.

도 2a는 로크전 상태를 도시하는 도 1의 커플링의 외관 사시도.

도 2b는 로크 상태를 도시하는 도 1의 커플링의 외관 사시도이고.

도 3은 도 1의 수커플링의 전면도.

도 4는 도 3에 있어서의 수커플링의 XA-XA 종단면도.

도 5a는 도 1의 수커플링을 구성하는 밸브통과 제 1 접촉 밸브 소자의 종단면도.

도 5b는 도 5a의 전면도.

도 5c는 도 5a의 밸브통에 대한 제 1 접촉 밸브 소자의 동작 설명도.

도 6a는 도 5a의 제 1 접촉 밸브 소자의 종단면도.

도 6b는 그 전면도.

도 6c는 그 외관 사시도.

도 7a는 도 1에 도시하는 외측통의 전측 부분 상세도.

도 7b는 그 종단면도.

도 7c는 그 후측부 상세도.

도 8a는 도 5b의 XB-XB단면도.

도 8b는 XC-XC 종단면도.

도 8c는 전면도.

도 9a는 도 1에 도시하는 래치 클로우의 정면도.

도 9b는 도 9a의 XD-XD 단면도.

도 10a는 도 1에 도시하는 로크통의 정면도.

도 10b는 도 10c의 XE-XE 단면도.

도 10c는 그 종단면도.

도 11a는 도 1에 도시하는 링크 고정판의 정면도.

도 11b는 그 측면도.

도 12a는 도 1에 도시하는 연접판의 정면도.

도 12b는 그 측면도.

도 13은 도 1의 암커플링의 종단면도.

도 14a는 도 13에 도시하는 제 2 접촉 밸브 소자의 정면도.

도 14b는 그 종단면도.

도 14c는 그 외관도.

도 15a는 도 13에 도시하는 하우징의 정면도.

도 15b는 그 종단면도.

도 16은 도 1의 수커플링의 합체 링크 기구의 원리 설명도.

도 17a는 도 1의 커플링의 로크 해제 상태의 설명도.

도 17b는 로크 유지 상태의 설명도.

도 18은 도 1의 극저온 유체 커플링을 사용한 LNG 공급 시스템의 일 예를 도시하는 전체도.

도 19는 종래의 극저온 유체 커플링을 도시하는 도면.

본 발명은 상기 문제를 해결하고자 제공된다. 본 발명의 목적은 얼음, 가스 퍼지의 문제를 해결하면서, 단체로 사용하는 경우에도, 암수의 커플링의 합체 상태가 유지되고, 작업성이 좋고, 보다 광범위하게 사용할 수 있는 극저온 유체 커플링을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서 제안된, 청구항 1에 기재된 극저온 유체 커플링은 저장 탱크와 이동체 사이에서 액화 천연 가스(LNG) 등의 극저온 유체를 이송시키기 위해서 사용되고, 수커플링은 합체 조작 레버를 구비한 합체 링크 기구를 구비하며 암커플링과 합체되어서 유체를 이송시키고, 상기 극저온 유체 커플링은 합체 로크 유지 기구를 포함하며, 수커플링과 암커플링이 삽입하여 설치되고 합체 조작 레버가 작동할 때, 수커플링과 암커플링에 대해서 제공된 설치 수단이 작동함으로써, 수커플링과 암커플링의 합체 상태를 유지한다.

암수커플링이 합체되어서 유체를 공급할 수 있는 극저온 유체 커플링에 따르면, 합체 링크 기구와 연관해서 암수커플링의 합체를 유지 또는 해제하기 위한 합체 로크 유지 기구는 합체 링크 기구를 포함하는 극저온 유체 커플링과 통합된다.따라서, 극저온 유체 커플링은 얼음 및 가스 퍼징 문제점을 해결하면서 사용될 수 있다. 커플링의 적용 범위는 크다. 접속 및 합체 이후에, 작업자는 커플링을 무인으로 해제하고 남겨둔 상태에서 다른 관련 작업을 행할 수 있으므로, 효율성을 개선할 수 있다.

청구항 2에 기재된 극저온 유체 커플링은 저장 탱크와 이동체 사이에서 액화 천연 가스(LNG) 등의 극저온 유체를 이송시키기 위해서 사용되고, 수커플링과 암커플링을 합체시켜 유체를 이송시키고, 상기 수커플링은 재료 유통 구멍을 둘레벽에 형성한 제 1 접촉 밸브 소자와, 상기 저장 탱크측의 재료구와 상기 암커플링측의 밸브구를 형성하고, 또한 이 밸브구에는 상기 제 1 접촉 밸브 소자를 상시 편향력을 부여시켜 폐쇄 상태로 수용하고 있는 밸브통과, 이 밸브통을 상시 비합체 방항으로 편향력을 부여시켜 수용시킨 외측통과, 합체 조작 레버를 갖고, 그 합체 조작 레버의 조작에 의해서 상기 밸브통을 상기 외측통에 대하여 합체 위치로 이동시키는 합체 링크 기구를 구비하고 있고, 상기 암커플링은 재료 유통 구멍을 둘레벽에 형성한 제 2 접촉 밸브 소자와, 상기 이동체측의 재료구와 상기 수커플링측의 밸브구를 형성하고, 또한 이 밸브구에는 상기 제 2 접촉 밸브 소자를 상시 편향력을 부여시켜 폐쇄 상태로 수용하고 있는 접합통(junction tube)을 구비하고 있고, 상기 극저온 유체 커플링은 합체 로크 유지 기구를 추가로 구비하고 있고, 이 합체 로크 유지 기구는 로킹 방향으로 편향력을 부여받으면서 수커플링의 외측통의 외벽의 적절한 곳에 피벗 부착된 래치 클로우(latch claw)와, 상기 밸브통과 연관하여 상기 외측통의 진퇴 이동하는 로크통과, 래치 클로우에 대응하는 상기 암커플링의 접합통의 위치에 형성된 래치 오목부를 적어도 구비하고 있고, 이로써, 상기 수커플링의 외측통을 상기 암커플링의 접합통에 삽입시켰을 때에는 상기 래치 클로우는 상기 래치 오목부에 의해 로킹되고, 그 후, 상기 합체 조작 레버가 합체 방향으로 작동하였을 때에는 상기 밸브통을 이동시켜, 상기 제 1, 제 2 접촉 밸브 소자를 서로 맞대어 상기 수커플링측의 밸브통과 상기 암커플링측의 접합통과의 밸브구를 개방하여 극저온 유체의 이송을 허용하면서, 상기 로크통이 상기 래치 클로우를 커버하여서 로크 상태를 해제 불능으로 유지한다.

극저온 유체 커플링에 있어서, 극저온 유체에 의해서 발생한 얼음에 의한 영향을 받지 않으면서 극저온 유체를 공급할 수 있는 커플링의 구조가 명확해지고, 커플링의 구조에서, 합체 로크 유지 기구의 구조도 역시 명확해진다. 상세하게 설명하면, 합체 로크 유지 기구는 수커플링에서는 외측통에 설치된 래치 클로우, 합체 링크 기구에 연동하여 외측통의 외측을 슬라이딩하는 방식으로 제공되는 로크통, 암커플링에서는 접합통의 전단 외주에 설치된 래치 오목부라는 간단한 구성으로 된다. 이로써 커플링 전체의 비용을 너무 올리지 않고서, 단체로서의, 합체 로크 유지 기구를 달성하고 있다.

청구항 3에 따른 극저온 유체 커플링은 상기 래치 클로우의 배면 후측부와, 상기 로크통의 전측 가장자리 내면과는 이 로크통이 가장 후측부에 위치하였을 때에 서로 접촉하여, 상기 래치 클로우를 로크 해제 방향으로 움직이게 하는 해제 테이퍼부가 설치된다.

극저온 유체 커플링에 있어서, 로크/해제는 로크통 및 래치 클로우 상에 해제 테이퍼 부분을 제공함으로써, 간단하게 달성될 수 있다. 로크/해제는 합체 ㄹ이크 기구와 연관하여 실행된다. 구성은 간단하고 비용이 감소될 수 있다.

청구항 4에 따른 극저온 유체 커플링은 제 2 항 또는 제 3 항에 기재된 극저온 유체 커플링이며, 상기 수커플링과 암커플링은 극저온 유체에 의해서 생기는 얼음막을 긁어내기 위한 얼음 제거 수단을 더 구비하고 있고, 이 얼음 제거 수단은 상기 수커플링의 외측통의 전측 가장자리로 구성된 스크레이퍼 링과, 이 외측통의 적절한 곳에 형성된 얼음 배출 구멍(ice escape hole)과, 상기 수커플링의 밸브통의 선단에 설치된 스크레이퍼 링과, 상기 암커플링의 접합통의 전측 가장자리로 구성된 스크레이퍼 링을 적어도 구비한다.

청구항 5에 따른 극저온 유체 커플링은 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 극저온 유체 커플링이며, 상기 수커플링의 제 1 접촉 밸브 소자는 수커플링과 접촉하는 밀봉 부분을 구비하고 상기 암커플링의 제 2 접촉 밸브 소자는 수커플링과 접촉하는 밀봉 부분을 구비하며, 상기 밀봉 부분은 상호교환가능하다.

극저온 유체 커플링에 있어서, 제 1 접촉 밸브 소자, 제 2 접촉 밸브 소자의 밀봉 부분을 착탈 교환 가능한 구조로 하였다. 따라서, 본 커플링의 가장 중요한 부분이고, 커플링의 사용에 있어서 가장 빈번하게 접촉 이탈이 행해져 마모의 발생이 많은 밀봉 부분을 교환 가능하다. 그러므로, 본 커플링은 상기 부분을 교환함으로써, 밀봉 성능을 열화시키지 않고서 커플링을 계속 사용할 수 있고, 비용 절감을 도모할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 관해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 극저온 유체 커플링의 외관 정면도이다.

극저온 유체 커플링(30)은 베이스 스테이션 또는 탱크나 액화 천연 가스(LNG) 공급 스테이션의 탱크 등의 저장 탱크측에 설치되는 수커플링(10)과, 탱크 트레일러나 LNG 구동차 등의 이동체의 탱크에 설치되는 암커플링(20)으로 이루어진다. 극저온 유체 커플링(30)은 저장 탱크와 이동체 사이에서 LNG 등의 극저온 유체를 공급하기 위해서 사용되는 것이다.

수커플링(10)에는 합체 링크 기구(1)를 구비한다. 이 합체 링크 기구(1)의 합체 조작 레버(1d)를 도면에 2점 쇄선으로 도시하는 로크 유지전 상태[0]로부터, 실선으로 도시하는 로크 유지 상태[6]로, 도면에 실선 원호 화살표로 나타내는 바와 같이 레버 장착 조작함으로써, 가스 퍼지하지 않고서, 극저온 유체에 의해서 생기는 얼음막의 영향을 받지 않고서, 쌍방의 커플링을 합체시켜, 유체의 공급을 가능하게 하는 것이다.

더욱이, 이 극저온 유체 커플링(30)에는 합체 링크 기구(1)에 연동하여 수커플링(10)과 암커플링(20)의 합체 상태를 유지하여 해제하는 합체 로크 유지 기구(8)를 구비한다(도 1에서, 합체 로크 유지기구(8)는, 합체 링크 기구(1)에 연동하여 도면에 있어서 이점 쇄선의 상태로부터, 실선의 상태로 직선 화살표의 방향으로 이동하는 로크통(2)과, 이 로크통(2)에 의해 로크 해제 방향의 이동이 규제되어 있는 래치 클로우(3) 등으로 구성된다.).

수커플링(10)은 상술한 합체 링크 기구(1), 로크통(2), 래치 클로우(3)에 더하여, 외측통(4), 밸브통(5)을 구비하고 있다.

합체 링크 기구(1)는 외측통(4)의 외주 후단부에 고정점(A)에서 고정되고, 합체 조작 레버(1d)를 피봇 지점(B)에 의해 회동 가능하게 지지하는 링크 고정판(1a), 밸브통(5)의 외측통(4)으로부터 후측부에 노출된 소정 위치에 고정되고, 합체 조작 레버(1d)의 회동 동작에 연동시키고 밸브통(5)을 외측통(4)에 대하여 슬라이딩시키기 위한 링크 지점(D)을 설치한 연접판(1b), 합체 조작 레버(1d)의 링크 지점(C)과 연접판(1b)의 링크 지점(D)의 사이를 링크하는 링크판(1c), 기술의 합체 조작 레버(1d)를 구비하고 있다.

합체 링크 기구(1)는 또한, 연접판(1b)과 로크통(2)을 접속하여 양자를 연동시키는 연접봉(1e)을 구비하고 있고, 이 연접봉(1e)은 기능적으로는 상술한 합체 로크 유지 기구(8)의 일부로도 되어 있다.

로크통(2), 수커플링(10)과 암커플링(20)의 합체를 로크하고 있는 래치 클로우(3), 외측통(4), 밸브통(5)의 상세에 대해서는 후술한다.

암커플링(20)은 후술하는 바와 같이 수커플링(10)과 맞물려서 합체하는 접합통(11)을 설치한 하우징(12), 이 하우징(12)의 후측부에 접속되어 이동체측의 관로와 접속하기 위한 접속 보조구(15)를 구비하고 있다.

이러한 구성으로, 이 극저온 유체 커플링(30)에서는 합체 로크 유지 기구(8)를 구비하고 있다. 따라서, 합체 링크 기구(1)의 레버 장착 조작(도 1의 실선 원호 화살표)에 의해, 밸브통(5)에 연동시켜서, 합체 로크 유지 기구(8)를 실선 직선 화살표 방향으로 슬라이딩시켜, 이 로크통(2)으로 래치 클로우(3)의 외주를 덮고, 래치 클로우(3)의 로크 해제 방향의 움직임, 즉, 래치 클로우(3)이 외측으로 열리는 것을 방지하고, 로크 유지 기능을 발휘하고 있다. 또한, 이 합체 로크 유지 기구(8)는 외측통(4)보다 내부에 설치된 얼음, 가스 퍼지의 문제를 해결하는 기구에 영향을 주는 것은 아니다.

따라서, 본 발명에 따르면, 얼음, 가스 퍼지의 문제를 해결하면서, 극저온 유체 커플링을 단독으로 사용할 수 있고, 커플링의 적용 범위가 넓어지고, 접속 합체 후는 작업원은 커플링을 덮어 놓고 방치하여 다른 접속 관련 작업을 할 수 있어, 작업성이 향상된다.

도 2는 도 1의 커플링의 외관 사시도이고, 도 2a는 로크전 상태이고, 도 2b는 로크 상태를 도시하고 있다. 이것으로부터 이미 설명한 부분과 동일한 부분에 관해서는 같은 부호를 붙이고, 중복 설명을 생략한다.

도 2a의 로크전 상태는 도면상의 2점 쇄선 상태에 대응하여, 도 2b의 로크 상태는 도 1의 실선 상태에 대응하고 있고, 이 외관 사시도에 의해서, 수커플링(10)의 합체 링크 기구(1), 로크통(2), 래치 클로우(3), 외측통(4), 합체 로크 유지 기구(8) 등의 설치 위치 관계를 알 수 있다.

도 2에 있어서, 합체 로크 유지 기구(8)를 설치한 극저온 유체 커플링(30)의 구성에 대하여, 상세하게 설명한다.

도 3은 도 1의 수커플링의 전면도이다. 도 4는 도 3에 있어서의 수커플링의XA-XA 종단면도이다. 도 3은 도 1에 있어서, 암커플링(20)을 분리하고, 로크 유지전 상태(이점쇄선 상태)의 수커플링(10)를 도면의 위에서 본 부분을 도시하고 있다.

도 3 및 도 4로부터 알 수 있는 것처럼, 합체 링크 기구(1)의 합체 조작 레버(1d)는 상하 대칭인 것이 좌우 한 쌍 설치되고, 그 상하간을 접속하도록, 작업원이 이 수커플링(10)을 파지하는 파지부(1da)가 되는 둥근 봉이 설치되어 있다.

로크통(2)은 외측통(4)에 외측에서 끼워지고, 외측통(4)에 대하여 전후(도 4의 상하) 슬라이딩 가능하다. 접속링(21)이 로크통(2)의 내부벽에 접촉하도록 로크통(2)의 후부에 제공된다. 접속 링(21)을 로크통(2)의 외부벽으로부터 나사(22)로 고정하고 있고, 이 접속 링(21)의 종방향에 연접봉(1e)의 선단 수나사를 나사 결합시키기 위한 암나사가 형성되어 있다. 이 연접봉(1e)에 의해, 로크통(2)과 밸브통(5)에 고정된 연접판(1b)이 연결된다. 결과적으로, 로크통(2)이 밸브통(5)과 연동하여 전후 슬라이딩하도록 되어 있다.

3개의 래치 클로우(3)는 외측통(4)의 외주 전측부에 설치된 3개소의 래치 매설 구멍에 지점(3a)에 의해서, 이 외측통(4)의 통면의 내측으로부터 외측으로 회동 가능하도록 지지된다. 그 후단부와 외측통(4)의 대응부의 사이에는 스프링(3b)이 설치되고, 상시 이 래치 클로우(3)의 전단측(도면의 상측)이 외측통(4)의 내측 방향, 즉, 암커플링(20)과의 합체 로크를 유지하는 방향으로 편향력이 부여되어 있다.

밸브통(5)은 외측통(4)의 내부에 전후 슬라이딩 가능하게 수용되고,밸브통(5)과 외측통(4)의 사이에는 이 밸브통(5)을 외측통(4)에 대하여 후방 슬라이딩 위치를 유지하도록 편향력을 부여하는 스프링(41)이 설치되고, 합체 조작 레버(1d)를 로크 유지전 상태[0]로부터 로크 유지 상태[6]로 회동시키면, 도 4에 도시하는 바와 같이, 이 밸브통(5)은 이 편향력에 저항하여 로크 유지전 상태[0]로부터 로크 유지 상태[6](2점 쇄선으로 나타낸다.)로 전방 슬라이딩한다.

외측통(4)의 외주, 거의 축 방향 길이의 반분 위치는 정지 링(42)이 외측에서 끼워지고, 이 정지 링(42)이 로크통(2)에 고정된 접속 링(21)에 접촉하여, 로크통(2)이, 외측통(4)에 대하여, 그 이상 후방으로 슬라이딩하지 않도록, 또한, 결과적으로, 밸브통(5)이 외측통(4)에 대하여 그 이상 후방으로 슬라이딩하지 않도록 규제하고 있다.

밸브통(5)은 또한, 보조통(51), 스프링(52)을 구비하고, 제 1 접촉 밸브 소자(6)는 수포핏(male poppet;7)을 구비하고 있지만, 그 상세한 것은 다음의 도 5, 도 6으로 설명한다.

도 5a는 도 1의 수커플링을 구성하는 밸브통과 제 1 접촉 밸브 소자의 종단면도이다. 도 5b는 도 5a의 전면도이고, 도 5c는 도 5a의 밸브 통에 대한 제 1 접촉 밸브 소자의 동작 설명도이다.

밸브통(5)은 그 외주 전단에, 수커플링(10)의 합체 시에, 맞물림 상대인 접합통(11)의 내주와의 유체 밀봉을 하는 극저온 내성의 밀봉 수단(5a)과, 이 밀봉 수단(5a)의 바로 전방에 삽입되고, 접합통(11)의 내주에 부착하는 얼음막을 긁어내는 역할을 하는 스크레이퍼 링(5b)과, 밀봉 수단(5a)와 스크레이퍼 링(5b)이 밸브통(5)의 선단으로부터 탈락하지 않도록 고정하고 있는 정지 링(5c)을 구비하고 있다.

이 전단의 내벽은 개구되고, 유체를 통과시키는 밸브구(5h)로 되어 있고, 이 밸브구(5h)가 제 1 접촉 밸브 소자(6)로 폐쇄되어, 유체 밀봉을 유지하도록 되어 있다.

밸브통(5)의 외주 후방의 소정 위치에는 도 1에서 도시한 연접판(1b)을 고정하기 위한 반원호 형상의 오목홈(5e)이 설치되고, 또한, 후단 내경에는 저장 탱크로부터의 관로 선단과 접속하기 위한 관용 테이퍼 암나사(5f)가 형성되고, 이 개구가 재료구(5g)로 되어 있다.

밸브통(5)의 내부에는 전후 슬라이딩 가능한 제 1 접촉 밸브 소자(6)와, 정지 링(5d)으로 후방 위치 고정된 보조통(51)을 수용하고 있고, 이 보조통(51)과 제 1 접촉 밸브 소자(6) 사이에는 제 1 접촉 밸브 소자(6)를 전측 슬라이딩 방향으로 편향력을 부여하는 스프링(52)이 수용되고, 제 1 접촉 밸브 소자(6)는 이 편향력에 의해 상시, 밸브통(5)의 밸브구(5h)를 폐쇄하여, 유체 밀봉을 유지하도록 되어 있고, 이 때, 보조통(51)의 전단과 제 1 접촉 밸브 소자(6)의 후단에는 소정의 틈(E)이 형성되어 있다.

제 1 접촉 밸브 소자(6)는 이 편향력에 저항한 하방 슬라이딩력을 받으면, 밸브통(5)에 대하여, 도 5c에 도시하는 바와 같이, 이 틈(E)이 없어지는 상태까지 후퇴하여, 상기 유체 밀봉을 해제하도록 되어 있다.

제 1 접촉 밸브 소자(6)의 외경의 대부분은 밸브통(5)의 내주 직경과 비교하여, 일정한 공간을 발생하는 정도로 작게 되어 있고, 그 전체 길이의 내 전후의 2개의 볼록단부(6a)에 의해, 틈 없이 밸브통(5)의 내주에 접촉하도록 되고, 이 볼록단부(6a)의 외주 오목부에 슬라이드 금속 링(61)이 끼워지고, 제 1 접촉 밸브 소자(6)가 밸브통(5)내에서 원활하게 슬라이딩하도록 되어 있다.

밸브통(5)과 제 1 접촉 밸브 소자(6)는 유체 밀봉을 유지할 수 있기 때문에, 수커플링(10)은 암커플링(20)과 분리된 상태로 된 경우도, 수커플링(10)으로부터의 유체의 누출이 생기지 않는, 소위 자기 밀봉 기능을 구비하고 있다.

도 6a는 도 5a의 제 1 접촉 밸브 소자의 종단면도이고, 도 6b는 전면도이고, 도 6c는 외관 사시도이다.

제 1 접촉 밸브 소자(6)에는 이미 설명한 것에 더하여, 선단에 포핏(poppet) 설치부(6b)가 설치되고, 이 포핏 설치부(6b)에, 선단에 돌기단(7aa)을 설치한 포핏 본체(7a), 밸브통(5)의 밸브구(5h)를 폐쇄하는 밀봉 부분을 구성하는 밀봉체(7b)로 구성된 수포핏(7)을, 포핏 본체(7a)와 포핏 설치부(6b)의 사이에 밀봉체(7b)가 사이에 장착되는 상태로, 나사(62)로 장착할 수 있도록 되어 있다.

이 밀봉체(7b)는 커플링의 사용 시에 있어서 가장 빈번하게 접촉 이탈이 행해지고, 마모의 발생이 많은 밀봉 부분이고, 이것을 교환 가능하게 하였기 때문에, 이 부분을 바꿀 뿐이며, 밀봉 성능을 열화시키지 않고서 커플링을 계속 사용할 수 있어, 비용 절감을 도모할 수 있다.

또한, 이 밀봉체는 극저온 유체에 노출되는 부분이고, 극저온 내성을 구비하고, 밀봉 특성이 뛰어난 것으로 하는 것이 요망되고, 그 소재로서는 적합하게는 폴리테트라플루오르에틸렌시트를 사용할 수 있다. 또한, 밀봉체는 착탈 교환 가능하기 때문에, 보다 적합한 재료가 입수 가능해진 경우, 그 재료의 것과 교환함으로써, 보다 적합한 대마모성, 밀봉 특성을 발휘시키도록 할 수 있다.

제 1 접촉 밸브 소자(6)의 포핏 설치부(6b)의 바로 후방에는 제 1 접촉 밸브 소자(6)의 외주로부터 내주로의 유체의 통과를 가능하게 하는 재료 유통 구멍(6c)이 가능한 한 큰 통과 단면적이 얻어지도록 형성되어 있다.

도 7a는 도 1에 도시하는 외측통의 전측부 상세도이고, 도 7b는 종단면도이고, 도 7c는 후측부 상세도이고, 도 8a는 도 7b의 XB-XB 단면도이고, 도 8b는 XC-XC 종단면도이고, 도 8c는 전면도이다.

외측통(4)은 전체로서 통(tube) 형상이고, 도 7a, 도 7b에 도시하는 바와 같이, 전방측에 외주로부터 내주로 관통한 3개소의 래치 매설 구멍(4a)이 설치되어 있고, 이 매설 구멍(4a)의 벽면을 원주 방향에 관통하는 래치 클로우 회동 지지 구멍(4aa)이 설치되고, 이 지지 구멍(4aa)에 스프링 핀 등이 삽입되고, 도 4로 설명한 래치 클로우(3)의 피봇 지점(3a)을 구성한다. 또한, 이 외측통(4)의 전측 가장자리는 이 외측통(4)이 외측에서 삽입되는 접합통(11)의 외주의 얼음막을 긁어내는 스크레이퍼 링(4g)으로서 기능한다.

매설 구멍(embedding hole;4a)의 후방부는 래치 클로우 후방 수용부(4ab)가 형성되고, 이 래치 클로우 후방 수용부(4ab)에 래치 클로우(3)의 후방 하면에 편향력을 주는 스프링(3b;도 4 참조)을 매립하는 스프링 수용 구멍(4ac)이 설치되어 있다.

외측통(4) 외주의 상기 래치 매설 구멍(4a)이 설치된 부분으로부터, 후측부에는 얼음 배출 창(4b)이 설치되고, 외측통(4)의 내부에서 전방으로 슬라이딩하는 밸브통(5)의 외주에 부착하고, 암커플링(20)의 접합통(11)의 전측 가장자리단인 스크레이퍼 링(11a; 도 13 참조)으로 긁어낸 얼음이 밖으로 배출되도록 되어 있다.

이 얼음 배출 창(4b)의 축 방향 길이의 중심 위치 부근에는 이 외측통(4)의 외주에 정지 링(42; 도 4 참조)을 끼워넣기 위한 링홈(4c)이 설치되어 있다.

외측통(4)의 외주의 가장 후측부에는 합체 링크 기구(1)의 링크 고정판(1a)을 고정하기 위한 반원호형의 오목홈(4d)이 형성되어 있다.

외측통(4)의 내주에는 부분적인 볼록단부(4e, 4f)가 전방과 후방에 2개소 설치되고, 이 볼록단부(4e, 4f)의 내경이 밸브통(5)의 외주와 틈 없이 맞물리도록 되어 있고, 외측통(4)내에서 밸브통(5)이 전후로 원활하게 슬라이딩한다. 이후방의 볼록단부(4f)의 후방측이 도 4에서 설명한 스프링(41)의 전방 접촉으로 되어, 외측통(4)과 밸브통(5) 사이의 편향력을 받고 있다.

도 9a는 도 1에 도시하는 래치 클로우의 정면도이고, 도 9b는 도 9a의 XD-XD 단면도이다.

이 래치 클로우(3)는 직사각형 평행 육면체이고, 그 긴변 방향의 일면의 후방부분을 관통하도록 회동축 구멍[3a; 이것이, 도 4에서 설명한 지점(3a)이기도 하다]이 설치되고, 이 축구멍에 평행하는 하면에 오목홈이 형성되고, 그 전방측 홈벽을 래치부(3d)로서 구성하고, 래치부(3d)를 설치한 면의 배면은 회동 축구멍(3a)을 넘는 부근까지 평탄부(3e)에서, 그것에 계속되는 배면 후측부에는 로크통(2)이 최후 위치로 후퇴하였을 때, 서로 접촉하여, 이 래치 클로우(3)를 도 9b에 있어서 회동 축구멍(3a)을 중심으로 하고, 좌회전, 즉, 로크 해제 방향으로 움직일 수 있는 해제 테이퍼부(3s)가 설치되고, 또한 평탄부(3f)로 되어 있다.

래치 클로우(3)의 하면 후방에는 회동축 구멍(3a)을 끼우고, 래치부(3d)와 반대가 되는 위치에, 도 4에서 설명한 스프링(3b)을 수용하기 위한 스프링 수용 구멍(3c)이 설치되어 있다.

도 10a는 도 1에 도시하는 로크통의 정면도이고, 도 10b는 도 10c의 XE-XE 단면도이고, 도 10c는 종단면도이다.

이 로크통(2)은 전체로서는 원통 형상이며, 외주로부터 내주에 관통하는 통과 창(2a)이, 외주를 6등분하도록 설치되고, 또한 내경은 조립하였을 때는 전방이 되는 부분이 보다 소직경의 단부(2b)가 되어 있고, 이 단부(2b)의 후방측, 즉, 로크통(2)의 내측 가장자리 내면에는 후방으로 보다 직경이 커지도록, 상기 래치 클로우(3)의 해제 테이퍼부(3s)에 대응한 해제 테이퍼부(2s)가 설치되어 있다.

로크통(2)의 후단 부근에는 도 4에서 설명한 접속 링(21)을 설치하기 위한 설치 구멍(2c)이 설치되어 있다.

상기 단부(2b)는 도 4로부터 알 수 있는 것처럼, 외측통(4)에 설치된 래치 클로우(3)의 외주를 덮고, 이 래치 클로우(3)가이 로크 유지 상태로부터, 로크 해제 상태로 열리지 않도록, 래치 클로우(3)를 규제하는 역할을 한다.

상술한 래치 클로우(3)와 로크통(2)의 해제 테이퍼부(3s, 2s)는 도 4에서도 알 수 있는 것처럼, 로크통(2)이 가장 후측부로 후퇴하였을 때(도 4보다 약간 더하방으로 후퇴), 서로 접촉하여, 래치 클로우(3)를 도 4에서 좌회전 회동, 즉 로크 해제 방향으로 움직이는 역할을 한다.

도 11a는 도면에 도시하는 링크 고정판의 정면도이고, 도 11b는 측면도이다.

이 링크 고정판(1a)은 전체로서, 평판 형상으로, 그 상하면을 관통하도록 대직경의 외측통 고정 구멍(1aa)이 설치되고, 그 측면을 관통하도록, 외측통 고정 보조 구멍(1ab; 도 1상의 A점에 상당)과, 도 1의 지점(B)이 되는 지점축을 삽입하기 위한 지점 구멍(1ac)이 설치되어 있다.

도 12a는 도 1에 도시하는 연접판의 정면도이고, 도 12b는 측면도이다.

이 연접판(1b)은 전체로서 평판 형상이고, 그 상하면을 관통하도록 대직경의 밸브통 고정 구멍(1ba)과, 그 긴 변 방향 양측에 연접봉(1e)을 관통시키는 연접봉 구멍(1bb)이 설치되고, 그 측면을 관통하도록, 밸브통 고정 보조 구멍(1bc)이 설치되어 있다. 이 밸브통 고정 보조 구멍(1bc)은 도 1의 링크 지점(D)이 되는 것이다.

도 13은 도 1의 암커플링의 종단면도이다. 이 도면은 도 1에 있어서, 암커플링(20)을 수커플링(10)으로부터 분리하고, 상하를 반대로 한 상태의 종단면도이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 암커플링(20)은 도 1에서 이미 설명한 접합통(11), 하우징(12), 접속 보조구(15)에 더하여, 암포핏(14)을 구비한 제 2 접촉 밸브 소자(13), 스프링(16)을 구비하고 있다.

접합통(11)은 하우징(12)으로부터 돌출한다. 그 접합통(11)과 하우징(12)이분리될 수 있는 방식으로 조립된다. 이 접합통(12)은 수커플링(10)의 밸브통(5)과 외측통(4) 사이에 맞물린다. 이 맞물림 부분의 외경은 그 상대에게 맞물리기 위한 경사를 형성하고, 상대측에 부착된 얼음막을 긁어내는 스크레이퍼 링(11a)과, 그 후측부에 설치되고, 외측통(4)에 설치된 래치 클로우(3)의 래치부(3d)가 끼워지는 래치 오목부(11b)가 형성되어 있다.

또한, 이 접합통(11)은 그 내부가 유체의 통과로가 되어 있고, 이 통과로의 반분 수커플링측을 재료구(11c), 이 통과로가 제 2 접촉 밸브 소자(13)로 폐쇄되어 유체 밀봉이 이루어지는 부분을 밸브구(11d)라고 부른다.

또, 이 접합통(11)의 래치 오목부(11b)와, 외측통(4)의 래치 클로우(3, 2)의 래치 클로우(3)의 로크 해제를 규제하는 로크통(2) 등은 암수의 커플링을 결합 유지시키는 결합 수단이기도 하다.

또한, 이 접합통(11)의 스크레이퍼 링(11a), 밸브통(5)의 스크레이퍼 링(5b), 외측통(4)의 스크레이퍼 링(4g)과 얼음 배출 창(4b)은 모두 얼음 제거 수단으로, 총칭하여 얼음 제거 수단이라고 한다.

제 2 접촉 밸브 소자(13)는 하우징(12)의 내부에 전후 슬라이딩 가능하게 수용되고, 상시 접합통(11)에 대하여 유체 밀봉하도록 스프링(16)으로 편향력이 부여되어 있고, 이 암커플링(20)은 이 도면에 도시하는 바와 같이, 수커플링(10)과 분리된 상태로 된 경우에도, 암커플링(20)으로부터의 유체의 누출이 생기지 않는, 소위 자기 밀봉 기능을 구비하고 있다.

도 14a는 도 13에 도시하는 제 2 접촉 밸브 소자의 정면도이고, 도 14b는 종단면도이고, 도 14c는 외관도이다.

이 제 2 접촉 밸브 소자(13)는 도 6의 수커플링의 제 1 접촉 밸브 소자(6)의 상부와 거의 동일한 구성으로 되어 있고, 포핏 설치부(13a)가 설치되고, 이 포핏 설치부(13a)에, 선단에 돌기단(14aa)을 설치한 포핏 본체(14a), 접합통(11)과의 밀봉 부분을 구성하는 밀봉체(14b)로 구성된 암포핏(14)을, 포핏 본체(14a)과 포핏 설치부(13a)의 사이에 밀봉체(14b)가 사이에 장착되는 상태에서, 나사(17)로 장착할 수 있도록 되어 있다.

이 밀봉체(14b)는 수커플링의 밀봉체(6b)와 마찬가지로 커플링의 사용 시에 있어서 가장 빈번하게 이탈이 행해지고, 마모의 발생이 많은 밀봉 부분이고, 이것을 교환 가능하게 하였기 때문에, 이 부분을 바꾸는 것만으로, 밀봉 성능을 열화시키는 일없이 커플링을 계속 사용할 수 있어, 비용 절감을 도모할 수 있다.

또한, 이 밀봉체는 극저온 유체에 노출되는 부분이고, 극저온 내성을 구비하고, 밀봉 특성이 뛰어난 것으로 하는 것이 요망되고, 그 소재로서는 바람직하게는 폴리테트라플루오로에틸렌시트를 사용할 수 있다. 또한, 밀봉체는 착탈 교환 가능하기 때문에, 보다 적합한 재료가 입수 가능해진 경우, 그 재료의 것과 교환함으로써 보다 적합한 대마모성, 밀봉 특성을 발휘시키도록 할 수 있다.

제 2 접촉 밸브 소자(13)의 포핏 설치부(13a)의 바로 후방에는 제 2 접촉 밸브 소자(13)의 외주로부터 내주로의 유체의 통과를 가능하게 하는 재료 유통 구멍(13b)이 가능한 한 큰 통과 단면적이 얻어지도록 형성되어 있다.

도 15a는 도 13에 도시하는 하우징의 정면도이고, 도 15b는 종단면도이다.

이 하우징(12)은 전체로서 플랜지 형상이고, 그 플랜지면의 한쪽 측은 접합통(11)을 설치시키는 설치면(12a)으로 되고, 이 설치를 위한 설치 암나사 구멍(12aa)이 소정 중심 직경상에 등간격으로 설치되어 있다.

설치면(12a)의 중심 부분에는 제 2 접촉 밸브 소자(13)를 슬라이딩 가능하게 수용하는 수용 구멍(12b)이 되어 있고, 그 저면(12c)에는 제 2 접촉 밸브 소자(13)를 접합통(11) 방향으로 편향력을 부여하는 스프링(16)의 삽입 홈(12d)이 형성되어 있다.

이 저면(12c)의 중심 부분은 유체의 통로가 되는 관통 구멍(12e)이 형성되고, 반대측의 볼록부면(12f)에 도달하고 있다. 이 볼록부면(12f)은 접속 보조구(15)의 접합면과 접촉하는 부분으로, 그 외주의 단부면(12g)에는 접속 보조구(15)를 설치시키기 위한 설치 암나사 구멍(12ga)이 소정 원주상에 등간격으로 설치되어 있다. 도 16은 도 1의 수커플링의 합체 링크 기구의 원리 설명도이다.

본 발명의 합체 링크 기구는 합체 로크 유지 기구와 함께 작동하여, 간이하고 확실하게, 합체 로크를 유지하는 역귀환 기구를 구비하고 있고, 여기서, 이 합체 링크 기구와 역귀환 기구에 대하여 설명한다.

도 16에 있어서, 부호(A, B, C, D)는 도 1에서 설명한 고정점(A), 합체 조작 레버(1d)의 피봇 지점(B), 링크 지점(C), 연접판(1b)의 링크 지점(D1)에 대응하여, 고정점(A)과 피봇 지점(B)을 연결하는 직선이 도면 상의 링크 고정판(1a) 즉 외측통(4)에 대응하고 있고, 지점(B)과 지점(C)을 연결하는 직선이 합체 조작 레버(1d)에 대응하고 있고, 또한, 지점(C)과 지점(D)를 연결하는 직선이 링크판(1c)에 대응하고 있고, 또한, 링크 지점(D)은 밸브통(5), 로크통(2)의 움직임에 대응하고 있다.

이 링크 모델에 의해서, 합체 조작 레버(1d)를 회동시킨 경우의 밸브통(5), 로크통(2)의 전후 슬라이딩의 상황을 알 수 있다. 즉, 합체 조작 레버(1d)를 링크 지점(C)이 상태[0]로부터 순차로 [1][2][3][4][5][6]이 되도록, 우측 방향(도면의 실선 원호 화살표 방향)으로 회동시켜 가면, 이것에 따라서, 링크 지점(D)은 밸브통(2)의 전후 슬라이딩 방향으로, 상태[0]로부터 순차로 [1][2][3][4][5][6]와 슬라이딩한다.

여기서, 도 16의 상태[5]에서는 합체 조작 레버(1d)의 방향과 링크판(1c)의 방향이 일치하고, 이 때, 지점(B)을 중심으로 하여, 링크(B-C)가 그리는 원호를 그리면 원호(BC)가 되고, 또한, 지점(D)을 중심으로 하여 링크(C-D)가 그리는 원호를 그리면 원호(DC)가 된다.

이 원호(DC)와 원호(BC)를 비교하면 알 수 있는 것처럼, 상태[5]가, 지점(D)이 전방으로 슬라이딩하는 최전방으로의 도달점이고, 이것보다 합체 조작 레버(1d)가 더 우측으로 상태[6]로 회동하면, 지점(D)은 반대로 후방으로 슬라이딩하게 된다.

여기서, 지점(D)은 외측통(4)과 밸브통(5) 사이의 스프링(41)에 의해서 외측통(4)에 대하여 상시 후방으로 편향력이 부여되어 있고, 이 편향력을 도면에 흰색 화살표로 도시한다. 따라서, 이 상태[5]를 지나가면, 합체 조작 레버(1d)는 이 편향력에 의해, 더 우측으로 회동하도록 편향력이 부여되고, 상태[6]를 유지하게 된다. 즉, 합체 조작 레버(1d)를 회동시키고 있던 손을 빼고, 합체 조작 레버(1d)를 방치하더라도, 상태[6]를 유지하도록 되어 있다.

합체 링크 기구(1)가 내포하는 이러한 기구를 역귀환 기구라고 한다.

또, 합체 조작 레버(1d)는 상태[6]로부터는 더 합체 방향으로는 회동하지 않도록 되고 있지만, 이것은 이 레버(1d)가 수커플링(10)의 외측 부품인 로크통(2)등에 접촉하기도 하기 때문이고, 필요하다면, 스토퍼를 설치하도록 하여도 좋다.

도 17a는 도 1의 커플링의 로크 해제 상태의 설명도(b)는 로크 유지 상태의 설명도이다. 이 도면에 의해서, 합체 로크 유지 기구를 설치한 본 발명의 극저온 유체 커플링에 있어서의 커플링의 합체, 로크 유지 해제에 대하여 설명한다.

극저온 유체 커플링(30)의 암수의 커플링(10, 20)을 합체, 접속하기위해서는 우선, 암커플링(20)에 대하여 수커플링(10)의 외측통(4)을 암커플링의 접합통(11)에 밖으로부터 끼워지도록 하고, 이 외측통(4)의 선단이 접합통(11)의 어깨부에 접촉하는 상태까지 수커플링(10)을 암커플링(20)측으로 가압한다. 이 때, 외측통(4)의 스크레이퍼 링(4g)에 의해 접합통(11)의 외주에 부착한 얼음막이 긁혀져서, 이 가압의 지장이 되는 일이 없다.

또, 수커플링(10), 암커플링(20)을 분리한 상태, 또한, 양자를 합체시켜 유체 밀봉을 강제적으로 해제할 때까지는 각각의 커플링(10, 20)의 자기 밀봉 기능(도 5, 도 13)에 의해, 유체 밀봉되어, 유체가 누출되지 않도록 되어 있다.

이 상태가, 도 17a에 도시하는 것으로, 여기서는 래치 클로우(3)의 래치부(3d)가 접합통(11)의 래치 오목부(11b)에는 끼워지지 않지만, 이것은 합체링크 기구(1)의 합체 조작 레버(1d)가 가장 바로앞측의 상태[0]가 되고 있고, 로크통(2)과 래치 클로우(3)와의 해제 테이퍼부(2s, 3s; 도 9, 도 10 참조)가 서로 접촉하여, 래치 클로우(3)가 로크 해제 상태로 되어 있기 때문이다.

여기서, 합체 조작 레버(1d)를, 도 16에 도시하는 바와 같이 상태[1]로부터 [6]의 상태가 되도록 회동 조작하면, 우선, 래치 클로우(3)의 래치부(3d)가 접합통(11)의 래치 오목부(11b)에 끼워넣어 수암커플링의 합체가 로크되어, 최종적으로는 도 17b의 상태가 된다. 도 17b에서는 로크통(2)의 선단 부분의 위치를 도 16의 상태에 맞추어서 부호[1] 내지 부호[6]으로 도시하고 있다.

도 16으로 설명한 바와 같이, 합체 조작 레버(1d)의 회동에 대응하여, 외측통(4)에 대하여 밸브통(5), 로크통(2)만이 순차 전측 방향으로 슬라이딩하면, 우선, 밸브통(5)의 선단은 암커플링의 접합통(11)의 내주에 접촉하면서 슬라이딩하고, 밸브통(5)의 선단부의 스크레이퍼 링(5b)에 의해 접합통(11)의 내주에 부착한 얼음막이 긁히고, 또한, 밸브통(5)의 외주에 부착한 얼음막이 접합통(11)의 이 얼음은 접합통(11)과 밸브통(5) 사이의 폐쇄 공간에 잔류하지만, 이 폐쇄 공간은 긁혀지는 얼음과 비교하면 충분하게 크기 때문에, 암수 커플링의 합체를 방해하지 않는다.

한편, 접합통(11)의 스크레이퍼 링(11a)에 의해서, 밸브통(5)의 외주에 부착한 얼음막이 긁혀서 떨어뜨려지고, 이 물은 외측통(4)과의 틈으로 들어가거나, 외측통(4)에 설치된 얼음 배출창(4b; 도 7, 도 8 참조)으로부터 밖으로 배출되기 때문에, 합체의 지장이 되지 않는다.

또한, 접합통(11)의 내주면과 밸브통(5)의 외주의 유체 밀봉은 밸브통(5)의 선단에 설치된 밀봉 수단(5a)에 의해 유지되어 있다.

수커플링이 암커플링으로 더 깊이 슬라이딩될 때, 수커플링의 제 1 접촉 밸브 소자(6)의 수포핏(7)의 돌기단(7aa)과, 암커플링의 제 2 접촉 밸브 소자(13)의 암포핏(14)의 돌기단(14aa)이 접촉한다. 이 후, 또한, 밸브통(5)만이 전측으로 슬라이딩되지만, 수커플링의 밸브통(5)에 대하여 제 1 접촉 밸브 소자(6)를 편향력을 부여하고 있는 스프링(52; 도 5 참조)의 편향력은 암커플링의 접합통(11)에 대하여 제 2 접촉 밸브 소자(13)를 편향력을 부여하고 있는 스프링(16)의 편향력보다 작게 설정되어 있기 때문에, 이 전방 슬라이딩에 반대 방향으로, 수커플링의 제 1 접촉 밸브 소자(6)만이, 도 5e에 도시하는 바와 같이, 틈(E)이 영이 되어 제 1 접촉 밸브 소자(6)의 후단이 보조통(51)의 전단에 접촉할 때까지 후방 슬라이딩한다.

이 다음, 또한 밸브통(5)이 슬라이딩하면, 다른, 제 1 접촉 밸브 소자(6)는 후측으로 슬라이딩할 수 없기 때문에, 암커플링의 제 2 접촉 밸브 소자(13)가 접합통(11)에 대하여 후퇴하고, 유체 밀봉이 해제된다. 이렇게 해서, 우선, 수(雄)측의 측방으로부터, 밸브통(5)에 대한 제 1 접촉 밸브 소자(6)의 유체 밀봉이 해제되고, 이어서, 암커플링의 접합통(11)에 대한 제 2 접촉 밸브 소자(13)의 유체 밀봉이 해제되어, 수커플링(10)과 암커플링(20) 사이의 극저온 유체의 공급, 유통이 가능해진다.

이 경우에, 암수의 포핏(7, 14)이 접촉하는 밀봉 해제 직전의 상태에서는 접합통(11)과 밸브통(5) 사이의 유체 밀봉된 폐쇄 공간은 대단히 작기 때문에, 이 폐쇄 공간에 차폐된 외기에 포함되는 산소 등의 영향은 무시할 수 있고, 가스 퍼지를 할 필요가 없다.

또한, 이 때, 수커플링(10)과 암커플링(20)의 합체는 도 17b에 도시하도록 수커플링의 래치 클로우(3)와 암커플링의 접합통(11)의 래치 오목부(11b)에 의해 로크되고, 이 래치 클로우(3)의 해제 방향으로의 회동(외측으로 열고자 하는 움직임)은 로크통(2)의 단부(2b; 도 10 참조)에 의해 기재되고, 로크가 유지된다.

이 때, 합체 조작 레버(1d)는 상태[6]가 되고 있고, 합체 조작 레버(1d)에서 손을 놓고 방치하더라도, 이 상태[6]가 유지되고, 로크 유지 상태가 보유되고, 작업원은 다른 관련 작업을 할 수 있다.

접속을 해제하여, 암수의 커플링(10, 20)을 분리하는 경우에는 상기와 반대의 순서를 한다. 이 때에도, 접합통(11)과 밸브통(5) 사이의 유체 밀봉된 폐쇄 공간은 대단히 작기 때문에, 이 폐쇄 공간에 잔류한 극저온 유체가 커플링의 분리에 의해 외기로 개방되더라도, 환경에 대한 악영향, 인화 폭발의 가능성은 낮게, 안전성의 문제가 되는 것은 적다. 도 18은 도 1의 극저온 유체 커플링을 사용한 LNG 공급 시스템의 일 예를 도시하는 전체도이다.

이 LNG 공급 시스템(50)은 본 발명의 극저온 유체 커플링(30)을 일 예로서 액화 천연 가스(LNG)를 저장 탱크인 베이스 탱크(BT)에서, 이동체인 탱크 트레일러의 탱크(MT)로 공급하는 시스템에 사용한 것이다.

베이스 탱크(BT)에는 압력계(PG)를 설치한 주 공급 관로(PO)와, 주 귀환 관로(P1)가 접속되어 있다. 주 공급 관로(PO)에서는 각각에 압력계(PG),유량계(FM), 조정 밸브(CV), 로딩 아암(LA), 수커플링(10)을 이 순서로 설치한 가지 공급관로(PO1, PO2, ···), 주 귀환 관로(PI)에서는 각각에 압력계(PG), 유량계(FM), 조정 밸브(CV), 로딩 아암(LA), 수커플링(10)을, 이 순서로 설치한 가지 귀환 관로(PI1, P12, ···)가 분기되어 있다.

이 각각 수커플링(10)을 설치한 가지 공급 관로(PO1), 가지 귀환 관로(PI1)의 1세트를 LNG 공급 스테이션(40)으로 하여, 이 시스템(50)에서는 이러한 LNG 공급 스테이션(40)을 복수 설치하고 있다.

공급용과 귀환용의 2개의 암커플링(20)은 1대의 탱크 트레일러의 탱크(MT)에 각각 고정 접속되고, 순차 교대로 LNG의 공급을 받는 것이다. 즉, 1세트의 수커플링(10)에 대하여, 암커플링(20)쪽은 다수 세트 사용되고 있다. 이러한 관점에서, 암커플링(20)쪽은 본 발명 처럼 단순한 구조이고, 저비용닌 것으로 하는 것이 좋다.

이 LNG 공급 시스템(50)은 이동체의 탱크(MT)와의 관로 접속 때문에, 본 발명의 극저온 유체 커플링(30)을 사용하고 있기 때문에, 가스 퍼지를 할 필요가 없다. 따라서, 베이스 스테이션에서 종래의 플랜지 커플링을 사용하고 있는 경우에 필요하던 퍼지 가스 배출 관로나, 공급을 개폐하기 위해서만의 개폐 밸브 등이 불필요하게 되어, 대폭적인 비용 절감을 도모할 수 있다.

또한, 복수 스테이션를 설치한 경우라도, 다른 이동체로의 공급이 완료하는 것을 기다리는 필요가 없어지고, LNG 공급의 편리성이 대폭 향상되어, 새어나가는 퍼지 가스 등에 의해서, 환경을 오염시키는 일이 없어진다.

더욱이, 극저온 유체 커플링(30)은 합체 로크 유지 기구(8)를 구비하고 있기 때문에, 합체를 로크한 상태에서는 수커플링(10)을 그대로의 상태로 방치하여, 다른 관련 작업 등을 할 수 있기 때문에, 작업성이 향상되고, 또한, 해제할 때에도, 합체 링크 기구의 조작만으로 대응 가능하기 때문에, 조작이 간단하다.

또한, 각각의 수커플링(10)은 다른 수커플링(10)과 조합하지 않고서, 단체로 합체 로크 유지 기능을 발휘하기 때문에, 이 예와 같이, 극저온 유체를 공급할 때의 공급 관로와 귀환 관로가 독립하여 전혀 별도 위치에 설치되어 있는 경우, 혹은, 귀환 관로가 불필요로 되는 경우에도 사용할 수 있고, 그 적용 범위가 넓어진다.

또, 본 발명의 극저온 유체 커플링의 특징으로 하는 합체 로크 유지 기구는 상기에서 설명한 실시예의 커플링 뿐만 아니라, 동일한 기능을 갖는 극저온 유체 커플링과 조합에 사용할 수 있고, 또한, 합체 로크 유지 기구도, 상기에서 설명한 래치 클로우과 로크통, 역귀환 기구를 내포한 합체 링크 기구를 조합한 것만에 한정되지 않고, 여러 가지의 변형이 가능하다.

예를 들면, 래치 클로우를 상시 로크 해제측에 편향력을 부여해 두고, 로크통으로 이 래치 클로우의 로크 해제를 규제한다는 방법이라도 좋고, 그 경우에는 별개의 해제 수단을 설치할 필요가 없어진다. 또한, 래치 클로우과 래치홈의 요철 관계를 반대로 한 것이라도 좋다.

또한, 여기서는 이동체측에 암커플링이, 베이스 스테이션에 수커플링이 설치되는 예에 관해서 설명하였지만, 극저온 유체의 공급 양태에 따라서는 베이스 스테이션에 암커플링을, 이동체측에 수커플링을 설치하도록 하여도 좋다.

청구항 1에 기재된 극저온 유체 커플링은 암수커플링이 합체되어서 유체를 공급할 수 있는 극저온 유체 커플링에 따르면, 합체 링크 기구와 연관해서 암수커플링의 합체를 유지 또는 해제하기 위한 합체 로크 유지 기구는 합체 링크 기구를 포함하는 극저온 유체 커플링과 통합된다. 따라서, 극저온 유체 커플링은 얼음 및 가스 퍼징 문제점을 해결하면서 사용될 수 있다. 커플링의 적용 범위는 크다. 접속 및 합체 이후에, 작업자는 커플링을 무인으로 해제하고 남겨둔 상태에서 다른 관련 작업을 행할 수 있으므로, 효율성을 개선할 수 있다.

청구항 2에 기재된 극저온 유체 커플링은 청구항 1의 효과 이외에, 극저온 유체에 의해서 발생한 얼음에 의한 영향을 받지 않으면서 극저온 유체를 공급할 수 있는 커플링의 구조가 명확해지고, 커플링의 구조에서, 합체 로크 유지 기구의 구조도 역시 명확해진다. 상세하게 설명하면, 합체 로크 유지 기구는 수커플링에서는 외측통에 설치된 래치 클로우, 합체 링크 기구에 연동하여 외측통의 외측을 슬라이딩하는 방식으로 제공되는 로크통, 암커플링에서는 접합통의 전단 외주에 설치된 래치 오목부라는 간단한 구성으로 된다. 이로써 커플링 전체의 비용을 너무 올리지 않고서, 단체로서의, 합체 로크 유지 기구를 달성하고 있다.

청구항 3에 따른 극저온 유체 커플링은 청구항 2의 효과 이외에, 로크/해제는 로크통 및 래치 클로우 상에 해제 테이퍼 부분을 제공함으로써, 간단하게 달성될 수 있다. 로크/해제는 합체 링크 기구와 연관하여 실행된다. 구성은 간단하고 비용이 감소될 수 있다.

청구항 4에 따른 극저온 유체 커플링은 청구항 2 또는 3의 효과 이외에, 얼음 제거 수단이 추가로 제공된다. 그에 의해서, 극저온 유체에 의해서 커플링 상에 발생한 얼음막의 영향 없이, 암수커플링을 합체시킬 수 있다.

청구항 5에 따른 극저온 유체 커플링은 청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 효과 이외에, 제 1 접촉 밸브 소자, 제 2 접촉 밸브 소자의 밀봉 부분을 착탈 교환 가능한 구조로 하였다. 따라서, 본 커플링의 가장 중요한 부분이고, 커플링의 사용에 있어서 가장 빈번하게 접촉 이탈이 행해져 마모의 발생이 많은 밀봉 부분을 교환 가능하다. 그러므로, 본 커플링은 상기 부분을 교환함으로써, 밀봉 성능을 열화시키지 않고서 커플링을 계속 사용할 수 있고, 비용 절감을 도모할 수 있다.

Claims (5)

1. 저장 탱크와 이동체 사이에서 액화 천연 가스(LNG) 등의 극저온 유체를 이송시키기 위해서 사용되고, 수커플링은 합체 조작 레버를 구비한 합체 링크 기구를 구비하며 암커플링과 합체되어서 유체를 이송시키는 극저온 유체 커플링에 있어서,

   상기 극저온 유체 커플링은 합체 로크 유지 기구를 포함하며, 수커플링과 암커플링이 삽입하여 설치되고 합체 조작 레버가 작동할 때, 수커플링과 암커플링에 대해서 제공된 결합 수단이 작동함으로써, 수커플링과 암커플링의 합체 상태를 유지하는 극저온 유체 커플링.
2. 저장 탱크와 이동체 사이에서 액화 천연 가스(LNG) 등의 극저온 유체를 이송시키기 위해서 사용되고, 수커플링과 암커플링을 합체시켜 유체를 이송시키는 극저온 유체 커플링에 있어서,

   상기 수커플링은 재료 유통 구멍을 둘레벽에 형성한 제 1 접촉 밸브 소자와, 상기 저장 탱크측의 재료구와 상기 암커플링측의 밸브구를 형성하고, 또한 이 밸브구에는 상기 제 1 접촉 밸브 소자를 상시 편향력을 부여시켜 폐쇄 상태로 수용하고 있는 밸브통과, 이 밸브통을 상시 비합체 방항으로 편향력을 부여시켜 수용시킨 외측통과, 합체 조작 레버를 갖고, 그 합체 조작 레버의 조작에 의해서 상기 밸브통을 상기 외측통에 대하여 합체 위치로 이동시키는 합체 링크 기구를 구비하고 있고,

   상기 암커플링은 재료 유통 구멍을 둘레벽에 형성한 제 2 접촉 밸브 소자와, 상기 이동체측의 재료구와 상기 수커플링측의 밸브구를 형성하고, 또한 이 밸브구에는 상기 제 2 접촉 밸브 소자를 상시 편향력을 부여시켜 폐쇄 상태로 수용하고 있는 접합통(junction tube)을 구비하고 있고,

   상기 극저온 유체 커플링은 합체 로크 유지 기구를 추가로 구비하고 있고, 이 합체 로크 유지 기구는 로킹 방향으로 편향력을 부여받으면서 수커플링의 외측통의 외벽의 적절한 곳에 피벗 부착된 래치 클로우(latch claw)와, 상기 밸브통과 연관하여 상기 외측통의 진퇴 이동하는 로크통과, 래치 클로우에 대응하는 상기 암커플링의 접합통의 위치에 형성된 래치 오목부를 적어도 구비하고 있고,

   이로써, 상기 수커플링의 외측통을 상기 암커플링의 접합통에 삽입시켰을 때에는 상기 래치 클로우는 상기 래치 오목부에 의해 로킹되고, 그 후, 상기 합체 조작 레버가 합체 방향으로 작동하였을 때에는 상기 밸브통을 이동시켜, 상기 제 1, 제 2 접촉 밸브 소자를 서로 맞대어 상기 수커플링측의 밸브통과 상기 암커플링측의 접합통과의 밸브구를 개방하여 극저온 유체의 이송을 허용하면서, 상기 로크통이 상기 래치 클로우를 커버하여서 로크 상태를 해제 불능으로 유지하는 극저온 유체 커플링.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 래치 클로우의 배면 후측부와, 상기 로크통의 전측 가장자리 내면과는 이 로크통이 가장 후측부에 위치하였을 때에 서로 접촉하여, 상기 래치 클로우를 로크 해제 방향으로 움직이게 하는 해제 테이퍼부를 설치한 극저온 유체 커플링.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 수커플링과 암커플링은 극저온 유체에 의해서 생기는 얼음막을 긁어내기 위한 얼음 제거 수단을 더 구비하고 있고, 이 얼음 제거 수단은 상기 수커플링의 외측통의 전측 가장자리로 구성된 스크레이퍼 링과, 이 외측통의 적절한 곳에 형성된 얼음 배출 구멍(ice escape hole)과, 상기 수커플링의 밸브통의 선단에 설치된 스크레이퍼 링과, 상기 암커플링의 접합통의 전측 가장자리로 구성된 스크레이퍼 링을 적어도 구비한 극저온 유체 커플링.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수커플링의 제 1 접촉 밸브 소자는 수커플링과 접촉하는 밀봉 부분을 구비하고 상기 암커플링의 제 2 접촉 밸브 소자는 수커플링과 접촉하는 밀봉 부분을 구비하며, 상기 밀봉 부분은 상호교환가능한 극저온 유체 커플링