KR20150107851A - 비상 분리형 커플링 - Google Patents

Abstract

두 개의 라인 사이의 분리형 커플링. 제1 커플링 절반부(1)가, 압축 스프링(4)에 의해 폐쇄 방향으로 기-가압된 듀얼-암 캐치 레버(3)의 짧은 레버 암(32)의 캐치 피스(32a)에 의해 형성되는 개방 물림부를 포함하며, 제2 커플링 절반부(2)의 단부 플랜지(21)의 경사면(21a)의 뒤에서 결합한다. 라인 위에 기설정된 견인력이 가해지는 경우, 분리형 커플링이 분리된다.

Description

비상 분리형 커플링{EMERGENCY RELEASE COUPLING}

본 발명은, 두 개의 공급 유로가 강제로 분리될 때에 유로를 차단하기 위한 유체 장벽이 제공되어 있는 비상 분리 안전 메커니즘(emergency disconnect safety mechanism) 기구로서의 커플링 장치에 관한 것이다.

운송 라인들은 일반적으로, 예를 들어 탱크로부터 유량을 회수하거나, 탱크 안으로 유체를 공급할 수 있도록 작동가능한 커플링을 사용하여 서로 연결되고, 그 이후에 서로 분리된다. 유체 이동을 위해 형성된 운송 라인이 사용되는 경우에 이러한 작동가능한 커플링 장치는 서로 맞물린다.

실제 사용에 있어서, 커플링 절반부(half) 중의 하나는 정지 상태에 있고, 나머지 하나의 커플링 절반부는 차량에 연결된 상태, 즉 움직이는 상태에 있는 상황이 자주 발생된다. "차량"은 여기에서 가장 광범위한 의미로 이해되어야 하며, 모든 유형의 차량, 선박, 또는 항공기를 포함한다. 차량이 화물을 적재한 상태에서 움직이는 경우에, 작동가능한 커플링 또는 라인이 서로 분리되어 손상될 수 있다.

이러한 손상을 방지하기 위해, 실제 사용에서, 라인에 손상이 발생되기 이전에, 기설정된 인장력 또는 견인력이 발생하거나 기설정된 분리점이 절단된 경우에, 그 라인에 작동하는 비상 분리 안전 메커니즘이 사용된다.

청구항 1의 전제부에 따른 비상 분리 안전 메커니즘은 독일 공개 공보 DE 91 14 005 U1호에 의해 알려져 있다. 두 개의 커플링 절반부가, 바깥쪽에서부터 커플링 절반부들의 연결 가장자리부의 환형 홈 안으로 결합되는 유지 링 세그먼트를 이용하여 서로 고정되고, 그 이후에 압축 스프링의 인장력을 받도록 위치한 듀얼 암 지지 레버를 통해 지지된다. 인장력 또는 견인력이 두 개의 커플링 절반부에 과하게 작용되는 경우에, 유지 링 세그먼트가 쐐기력에 의해 반경반향 외측으로 압축되기 때문에, 그 지지 레버 위에 압축 스프링의 힘에 대응하는 유지 링 세그먼트는 서로 분리된다. 그러나, 이러한 체결은 위험하다.

본 발명의 목적은 상대적으로 소형으로 설계되는 분리형 커플링을 제공하는 것을 기초로, 분리 힘을 조정할 수 있도록 하는 것이다.

이 목적은 청구항 1의 특징부의 분리형 커플링에 의해 달성된다.

분리형 커플링은 두 개의 커플링 절반부를 포함하며, 각각의 커플링 절반부는, 라인들의 결합 중에 제거되어서 서로 결합되는 라인들을 통하여 유체가 이동하도록 하는 자체 폐쇄 유체 장벽을 구비한 라인 단부를 포함한다. 각각의 커플링 절반부는, 커플링 절반부들이 서로 결합하는 경우에 그 커플링 절반부들을 단단히 밀봉하는 밀봉면을 구비한 단부 칼라 또는 단부 플랜지를 포함한다. 커플링 절반부들 중 하나는, 이 커플링 절반부들에 대한 반경면에 대해 피봇할 수 있는 두 개의 피봇점과 함께 작동하는 두 개 이상의 캐치 레버를 포함하며, 이러한 캐치 레버는 서로 다른 길이의 레버 암을 구비한다. 긴 레버 암은 긴 레버 암에 관련 압축 스프링의 효과를 받으며 위치하고, 짧은 레버 암은 커플링 절반부들이 서로 결합하는 경우에 다른 커플링 절반부의 경사면과 결합하는 캐치 피스를 구비하도록 설계된다. 접촉력은 관련 압축 스프링에 의해 결정되어서 선택될 수 있다. 인장력 또는 견인력이 그 압축 스프링에 의해 정해지는 레벨을 초과하는 경우에, 캐치 피스를 구비한 짧은 레버(암)는 커플링 장치를 개방하는 방향으로 피봇할 것이며, 커플링 연결은 해제될 것이다. 유체 장벽은 이 과정에서 자동적으로 폐쇄된다.

본 발명의 유리한 실시예에 따르면, 밀봉면이 형성되는 단부 칼라 또는 단부 플랜지는, 캐치 피스를 구비한 짧은 레버 암이 결합되는 경사면의 외측 가장자리부 위에 제공될 것이다.

캐치 레버를 구비한 커플링 절반부는 유리하게, 캐치 레버의 긴 레버 암의 단부를 위한 반경방향 가이드를 구비한 하우징 플랜지를 구비한다. 이 가이드는, 레버의 압축 스프링이 안에 배치되는 하우징 플랜지 안에 리세스 안으로 유도하는 가이드 슬롯으로 설계될 수 있다. 캐치 레버를 구비한 커플링 절반부는, 피봇 면의 영역에서 캐치 레버를 덮고 지지하는 환형 하우징부를 구비할 수 있다. 환형 하우징부는, 하우징 플랜지에 적절하게 연결되거나, 축-평행 버팀대(strut) 또는 가새에 의해 하우징의 몸체에 연결되며, 두 개의 커플링 절반부들이 서로 지지되는 경우에 캐치 레버의 지지점을 형성하는 피봇점과, 캐치 레버의 피봇점들 중의 하나를 형성한다. 캐치 레버의 긴 레버 암을 눌러 설치 보조기(mounting aid)로 작동하도록, 캐치 레버의 피봇점들은 조정 나사의 정면으로 적절하게 설계되어, 캐치 피스를 구비한 짧은 레버 암을 반경방향 외측으로 피봇시켜 커플링 물림부(jaw)가 개방되도록 한다. 이러한 개방 상태에서, 커플링 물림부를 폐쇄하고 커플링 결합을 완료하기 위해, 조정 나사가 반경방향 외측으로 배치됨에 따라 커플링 파트너들이 커플링 위치 안으로 이동될 수 있다.

본 발명의 실시예의 예시는 도면을 기초로 설명된다.

도 1은 결합된 상태에 있는 분리형 커플링의 길이방향 단면도이다.
도 2는 분리된 상태에 있는 분리형 커플링의 길이방향 단면도이다.

분리형 커플링은, 예를 들면 호스(미도시)와 같은 라인의 각 단부를 형성하는 제1 커플링 절반부(1)과 제2 커플링 절반부(2)을 포함한다. 각각의 커플링 절반부는, 단부 플랜지 또는 칼라(11 또는 21)를 구비한 대향 단부에 제공되는 튜브형 하우징(10 또는 20)을 포함한다. 작동 중에 밀봉된 상태를 유지하기 위해, 플랜지(11)의 면에 리세스(81)를 포함하고 플랜지(21)의 면에 돌출부(82)를 포함하는 센터링 및 밀봉 장치(8)가 제공된다. 리세스(81)와 돌출부(82)는 플랜지 또는 칼라(11, 21)를 센터링하여 하우징(10, 20)이 커플링 절반부(1, 2)과 결합할 수 있도록, 서로 결합되는 환형 원추면을 갖는다. 리세스(81)와 돌출부(82) 사이에 남은 공간은, 하우징(10, 20)들을 서로 밀봉할 수 있도록 돌출부(82)의 축선면에 적용되는, 예를 들면 O-링 또는 확장 밀봉재와 같은 밀봉재(80: seal)를 삽입한다. 단부 플랜지 또는 칼라(21)는 또한 그의 반경방향 주변부에, 환형 원추면으로 또는 개별적인 링 세그먼트 피스들로도 구성될 수 있는 하나 이상의 경사면(21a)을 또한 포함한다. 단부 플랜지 또는 칼라(11)는 경사면, 다시 말해 경사면(11a)를 가지며 단부 플랜지 또는 칼라(21)와 대칭으로 설계될 수 있다.

개별적인 커플링 하우징(10 또는 20)은, 예를 들면 2차적으로 연결되기 위하여(connect secondary line) 단부에 연결 플랜지(12 또는 22)가 제공될 수 있다. 연결 플랜지(12 및 22)는, 분리형 커플링을 조립할 때 유용한 클램핑 나선부(thread)를 가진 로드가 구멍을 통과하도록, 서로 동일한 높이에 배열될 수 있는 개구(13 또는 23)를 구비한다.

커플링 절반부(1)은, 슬롯(16)을 통해 외측으로 개방되는 반경방향으로 정렬된 일련의 하우징 리세스가 제공되는 또 다른 하우징 플랜지(14)를 포함한다. 복수의 듀얼 암 캐치 레버(3)이 리세스(14) 또는 슬롯(16)의 개수에 대응하여 제공되되, 이들 레버는 분리형 커플링의 길이방향에서 약간 기울어져 내측으로 연장된다. 각각의 듀얼 암 캐치 레버(3)는 롤러 바디-피봇면(30), 긴 레버 암(31), 및 짧은 레버 암(32)을 구비한다. 짧은 레버 암(32)에, 단부 플랜지(21)의 경사면(21a)에 맞는 형태를 가진 캐치 피스(32a)가 제공된다. 긴 레버 암(31)의 단부는 하우징과 관련된 슬롯(16)으로 가이드되고, 각각의 레버(3)의 캐치 피스(32a)를 경사면(21a)과 결합시키는 압축 스프링(4)의 동작을 받도록 위치한다. 이는 환형 하우징부(17)의 내부 위에 도입되는 피봇점(5)에서의 반경방향 지지에 의한 것이다. 레버(3)는, 분리형 커플링의 주변부 둘레에 대칭으로 놓여 배치되며, 폐쇄 방향으로 미리 가압된다. 이에 따라, 개별적인 롤러 바디 피봇면(30)이 경사면(11a) 안에 배치된 베어링 오목부에 배치된다. 프리스트레싱은 결합된 상태에 있는 분리형 커플리의 장착을 어렵게 하기 때문에, 피봇점(5)은 긴 레버 암(3)을 가압하기 위한 조정 나사(50)의 정면으로 설계되고, 짧은 레버 암(32)에 의해 형성된 커플링 물림부가 개방되고 제2 커플링 절반부(2)의 단부 플랜지 또는 칼라(21)가 그 커플링 물림부 안으로 쉽게 진입하게 된다. 조정 나사(50)는 한편, 환형 하우징부(17)의 반경 방향 나사 구멍에 고정된다.

레버의 피봇면(30)의 근처에서 레버(3)를 지지하기 위해, 버팀대(18)를 통해 (하우징 또는) 하우징 플랜지(14)의 몸체에 연결되며, 지지 상태에서 피봇면(30)의 영역 안에서 캐치 레버(3)를 둘러싸는 환형 하우징부(17)가 제공된다. 이러한 목적을 위해, 피봇면(30)과 캐치 피스(32a) 사이에 캐치 레버(3)는 단부 플랜지 또는 칼라(11, 21)에 접하는 환형 가장자리에 합치하도록 설계된다. 이 환형 가장자리는, 원추면으로 형성될 수 있고 서로에 대하여 기울어진 두 개의 경사면(11a, 21a)을 구비한다.

원추형 유체 장벽(6 또는 7)과 함께 작동하는 시스템 밀봉면(19, 20)을 형성하기 위해, 하우징(10 또는 20)의 내부가 테이퍼진다. 유체 장벽(6 또는 7)은, 잘 알려진 방식으로 밀봉면(10 또는 29)의 방향으로 탄성적으로 가압되며, 이에 대하여 더 자세히 설명되지는 않는다. 커플링 절반부(1, 2)이 서로 결합되는 경우(도 1 참조), 유체 장벽(6, 7)이 서로 밀어내고 밀봉 시트(19 또는 29)로부터 떨어지도록 위치를 잡습니다. 커플링 절반부가 서로 분리되는 경우(도 2 참조), 유체 장벽(6, 7)은 밀봉 시트(19, 20) 위에 놓이며 그 유체 장벽이 결합된 라인을 차단한다.

이 신규한 분리형 커플링은 해제 과정 이후에 다시 쉽게 조립될 수 있다. 조정 나사(50)는 안으로 회전되어 캐치 레버(3)를 피봇시켜, 캐치 피스(32a)가 개방된 커플링 물림부의 위치에 놓이게 한다. 이에 따라, 제2 커플링 절반부(2)의 단부 플랜지 또는 칼라(21)가 장해없이 개방된 물림부로 이동할 수 있다. 이 경우, 두 개의 커플링 절반부를 가이드하기 위해, 클랭핑 나선부가 제공되며 개구(13, 23)을 통해 가압되는 가이드 로드(미도시)가 사용된다. 두 개의 커플링부(1, 2)가 서로에 대해 정확하게 위치된 경우, 조정 나사(50)가 외측으로 회전하여 캐치 레버(3)가, 캐치 피스(32a)가 경사면(21a)에 결합하는 캐치 위치에 놓일 수 있다.

두 개의 커플링 절반부(1, 2)가 서로 결합되고, 그 결합을 해제하는 해제력보다 큰 인장력 또는 견인력이 그 커플링 절반부들 사이에서 발생하는 경우에, 레버(3)가 압축 스프링(4)의 힘에 대하여 피봇점(5) 주위로 피봇하고 캐치 피스(32a)가 경사면(21a)으로부터 해제된다. 이에 따라 결합된 두 개의 라인은 손상 없이 분리된다. 커플링 절반부들이 서로 분리되면, 유체 장벽(6, 7)은 또한 자동으로 활성화되어 관련 단부 플랜지(19 또는 29)에서 각 라인을 차단한다.

커플링 절반부들은 기재된 것과 같이 다시 서로 결합될 수 있다.

그러므로 본 발명은 두 개의 라인 사이의 분리형 커플링에 관한 것이다. 제1 커플링 절반부(1)는, 압축 스프링(4)에 의해 폐쇄 방향으로 기-가압된 듀얼-암 캐치 레버(3)의 짧은 레버 암(32)의 캐치 피스(32a)에 의해 형성되는 개구 물림부를 포함하여, 제2 커플링 절반부(2)의 단부 플랜지(21)의 경사면(21a)에 결합된다. 라인에 기설정된 견인력이 작용하는 경우, 분리형 커플링이 분리된다.

Claims (12)

1. 두 개의 라인이 비상 분리될 때 사용되는 분리형 커플링으로,
   - 제1 자동 폐쇄식 유체 장벽(6)을 구비한 제1 라인 단부를 형성하는 제1 커플링 절반부(1),
   - 제2 자동 폐쇄식 유체 장벽(7)을 구비한 제2 라인 단부를 형성하는 제2 커플링 절반부(2),
   - 피봇점(5)에 장착되고 긴 레버 암(31)과 짧은 레버 암(32)을 포함하는 두 개 이상의 레버로, 결합된 커플링 절반부들을 고정하기 위해, 상기 긴 레버 암(31)은 관련 압축 스프링(4)에 의해 반경방향 외측으로 피봇하고 상기 짧은 레버 암(32)은 그 짧은 레버 암(32)의 단부가 반경방향 내측으로 피봇하며, 상기 커플링 절반부들이 분리되는 방향으로 매우 큰 인장력 또는 견인력이 작용하는 경우에, 상기 짧은 레버 암(32)은 상기 긴 레버 암에 작용하는 각각의 압축 스프링(4)의 힘을 이겨내어 반경방향 외측으로 피봇하여, 상기 커플링 절반부들이 서로 분리되는 두 개 이상의 레버를 포함하는 분리형 커플링에 있어서,
   - 상기 제1 커플링 절반부(1)는 단부 플랜지 또는 칼라(11)를 구비하고,
   - 상기 제2 커플링 절반부(2)는 경사면(21a)이 형성되어 있는 제2 단부 플랜지 또는 칼라(21)를 포함하고,
   - 상기 레버들의 일 측부는 관련 피봇점(5) 둘레의 일면에 장착되며, 상기 레버들의 타 측부는 상기 단부 플랜지 또는 칼라(11, 21)에 가까운 피봇면(30) 둘레의 일면에 장착되고,
   - 상기 레버들은, 제2 커플링 절반부의 경사면(21a) 위에서 결합되는 캐치 피스(32a)를 각각 구비하는 상기 짧은 레버 암(32) 위에 캐치 레버(3)로 제공되며,
   - 상기 커플링 절반부들에 매우 큰 견인력이 작용하는 경우에, 상기 캐치 레버(3)가 상기 피봇면(30) 둘레에서 피봇하고 상기 단부 플랜지/칼라(11, 21)로부터 캐치 피스(32a)를 해제하는 것을 특징으로 하는 분리형 커플링.
2. 청구항 1에 있어서,
   서로 나란히 놓여있는 상기 단부 플랜지 또는 칼라(11, 21)는 분리형 커플링의 공통 반경방향 가장자리를 형성하고, 상기 캐치 레버(3)의 짧은 레버 암(32)이 상기 분리형 커플링의 공통 반경방향 가장자리를 파지하는 것을 특징으로 하는 분리형 커플링.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 피봇점(5)은 환형 하우징부(17) 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 분리형 커플링.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 청구항에 있어서,
   상기 캐치 레버(3)의 피봇점(5)이 조정 나사(50)들로 형성되는 것을 특징으로 하는 분리형 커플링.
5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
   조정 나사(50)들은 환형 하우징부(17)에서 반경방향으로 나사 고정되어, 상기 긴 레버 암(3) 위에서 작동하고 상기 압축 스프링(4)을 함께 가압하여 분리형 커플링을 조립하는 경우에 설치 보조기(mounting aid)로서 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 분리형 커플링.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 청구항에 있어서,
   상기 제1 단부 플랜지 또는 칼라(11)는, 내측에서 외측으로 볼 때, 제2 단부 플랜지 또는 칼라(21)의 경사면(21a)에 해당하는 원추면과 반대 방향으로 기울어진 경사면(11a)에 해당하는 원추면을 포함하며, 피봇면(30)과 캐치 피스(32a) 사이의 캐치 레버(3)는, 옆으로 나란히 놓여있는 단부 플랜지 또는 칼라(11, 21)의 반경방향 모서리에 맞도록 설계되는 것을 특징으로 하는 분리형 커플링.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 청구항에 있어서,
   상기 제1 커플링 절반부(1)는 캐치 레버(3)의 긴 레버 암(31)의 단부를 위한 반경방향 가이드(16)를 구비한 하우징 플랜지(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 커플링.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 하우징 플랜지(14)는 압축 스프링(4)을 수용하기 위한 리세스(15)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 분리형 커플링.
9. 청구항 3 내지 청구항 8 중 어느 한 청구항에 있어서,
   상기 하우징부(17)는 버팀대(18)에 의해 하우징의 본체(10) 또는 하우징 플랜지(14)에 연결되는 것을 특징으로 하는 분리형 커플링.
10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 청구항에 있어서,
    센터링 및 밀봉 장치(8)가, 일 커플링 절반부 안에서 상기 센터링 및 밀봉 장치(8) 안에 배치된 리세스(81)와 밀봉부(80), 그리고 타 커플링 절반부의 돌출부(82)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 분리형 커플링.
11. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 청구항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 커플링 절반부는 제2 라인을 위한 연결 플랜지(12; 22)를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 커플링.
12. 청구항 11에 있어서,
    설치 보조기로 사용되는 클램핑 나선부를 구비한 가이드 로드를 고정하기 위해, 상기 두 개의 연결 플랜지(12; 22)에 개구(13; 23)가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 분리형 커플링.

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