KR101355481B1 - 유체 라인용 커플링 조립체 - Google Patents

Abstract

분리 가능하게 유체 통로를 연결하는 커플링 조립체(101)는 수 커플링 부재(102) 및 암 커플링 부재(103)를 구비하며, 수 및 암 커플링 부재는 수 커플링 부재의 프로브(106)를 암 커플링 부재의 소켓(122)에 삽입함으로써 끼워진다. 끼워져 사용될 때, 커플링 조립체는 제1 길이 방향 축(B)을 따라 일치하는 각 커플링 부재의 관통보어들을 구비하는 유체 통로들 사이에 직선 유체관을 제공한다. 끼워져 사용될 때, 프로브 및 소켓은 제1 축에 비스듬한 제2 길이 방향 축(A)에 일치하도록 배치된다. 끼워져 사용될 때, 소켓과 프로브의 각각에 인접한 환형 밀봉 링을 구비하는 밀봉 수단(115, 128)은 관통보어와 소켓 간의 교차점의 어느 일 측에 배치된다. 밀봉 장치는, 유체관 내의 유체가 상기 커플링 부재들의 분리에 저항하는 알짜 힘을 가하도록, 배치된다.

커플링 조립체, 유체 전달

Description

유체 라인용 커플링 조립체{Coupling assembly for fluid lines}

본 발명은 커플링 조립체에 관한 것으로서, 더 상세하게는 유체 통로를 탈착가능하게 연결하는데 적합한 커플링 조립체에 관한 것이다.

많은 산업분야에서 유체를 포함하는 두 개의 통로(예를 들면, 파이프나 호스)를 신속하고 탈착 가능하게 연결할 수 있는 것이 통상적으로 요구된다. 이송될 유체의 범위 및 특성은, 의학용 산소 마스크내의 공기와 같은 기체부터 해저 탐사 작업내의 기름과 같은 액체까지 천차만별이다. 커플링 조립체를 통과하는 유압은 산소마스크 경우의 조립체 주위의 기압과 거의 동일한 것부터 기름 파이프라인의 경우의 기압보다 여러 배나 큰 고압 유체까지 분포할 수 있다.

유체 통로의 단부들에 유체 통로의 연결을 용이하게 하는 대응 커플링 부재들이 제공된 다수의 탈착이 빠른 커플링 장치들이 당해 기술분야에서 알려져 있다. 이 커플링 장치들은 소켓을 구비하는 암 커플링 부재와 소켓 내에 수용될 수 있는 프로브를 구비하는 대응 수 커플링 부재의 형태로 제공될 수 있다. 뿐만 아니라, 커플링 부재들은, 수 및 암 커플링 부재들이 분리될 때 유체가 흘러나오는 것을 방지하도록 그 단부들이 밀봉되도록 절단 밸브(breakout valve)들이 제공될 수 있다.

하지만, 소켓과 프로브를 구비하는 분리 가능한 커플링 장치들은 큰 분리력 을 발생시킬 수 있는데, 이 분리력은 수 및 암 커플링 부재들이 떨어져 나가도록 작용한다. 이 분리력은 수 커플링 부재의 단부에 압력을 작용하게 하는 커플링 조립체내의 유압으로 인하여 발생된다. 그러므로 이 분리력은 소켓이 빠져나가는 지점에서의 프로브의 단면적과 유압의 곱이다. 결과적으로 분리력은 유체의 압력과 직경이 커질수록 빠르게 커진다. 분리력이 커플링 부품들을 함께 수용하는 마찰력보다 훨씬 커지게 되면, 커플링 조립체가 분리되는 것을 방지하기 위하여 기계적인 유지를 위한 추가적인 형태를 채용할 필요가 있다.

하지만, 그러한 기계적인 유지 장치는 커플링 조립체에 작용하는 소정의 힘에서 분리되도록 요구될 수 있다. 예를 들면, 공중 급유 작업에서 급유 비행기는 연료 파이프라인을 끌고 간다. 급유 비행기로부터 먼 파이프라인의 끝에는 암 커플링 부재를 구비하는 낙하산이 있다. 급유될 비행기는 그 단부가 수 커플링 부재를 형성하는 전방의 연장 프로브를 통하여 끼워진다. 기류가 불안정한 동안 비행기의 상대적 위치에서의 조그마한 변화로 인하여 커플링 조립체가 떨어져 나가는 것을 방지하기 위하여, 커플링 조립체는 일정한 형태의 유지 수단을 갖추어야 한다. 그러나 비상시 소정의 힘을 받으면 커플링이 분리되는 것도 필수적이다. 이 힘은 절단 강도(breakout strength)라고 알려져 있다.

바람직한 절단 강도는 커플링 조립체내의 유압에 의해 수 부재에 작용하는 분리력을 이겨내는데 사용되는 기계적인 유지 장치의 강도에 비교하여 비교적 작을 수 있다. 따라서 그로 인하여 유지 장치의 설계 공차 때문에 이상적으로 바람직한 것보다 높은 작용력 하에서만 유지 장치가 분리될 수 있다.

커플링 조립체의 분리력을 반작용하는데 사용되는 메커니즘은, 절단 강도가 독립적으로 정해질 수 있도록 하기 위하여, 분리 강도를 제공하는 데 사용되는 메커니즘과 분리될 수 있다.

유체에 의해 생겨난 분리력에 추가 및 반작용하여, 분리에 저항하도록 작용하는 힘이 유체에 의해 만들어지도록, 조립체를 정렬함으로써 커플링 조립체내의 분리력을 감소시키는 것이 알려져 있다. 커플링 조립체는, 수 커플링 부재가 암 커플링 부재를 배출하는 수 커플링 부재의 단면적과 동일한 면적에 유체가 압력을 가하는 내표면을 구비하도록 배치된다. 따라서 커플링은 압력이 균형이 된 상태로 되며, 내부 유압으로 인하여 알짜 분리력은 효율적으로 0이 된다.

하지만, 현재 분리 가능한 커플링 장치는 하나의 관 또는 파이프 사이의 유체를 다른 관 또는 파이프로 전달할 때 난류를 발생하는 유체 경로 및 돌출부를 포함한다. 또한, 기름 수송 산업에서 필수적이며, 세척, 치수 설계, 또는 검사를 목적으로 파이프라인 내부를 통하여 장치를 움직이는 것으로 이루어지는 커플링 세척이 가능하지 않다.

본 발명의 목적은 적어도 하나의 상기한 또는 다른 단점들을 해결하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 분리 가능하게 유체 통로를 연결하는 커플링 조립체는 수 커플링 부재 및 암 커플링 부재를 구비하며, 수 및 암 커플링 부재는 수 커플링 부재의 프로브(probe)를 암 커플링 부재의 소켓에 삽입함으로써 끼워져 사용되며, 각 커플링 부재는 유체 통로에 연결하도록 배치되는 제1 단부 및 제1 단부로부터 연장하는 관통보어(through-bore)를 포함하며, 끼워져 사용되고 있을 때, 각 커플링 부재의 관통보어들은 제1 길이 방향 축을 따라 일치하고, 프로브 및 소켓은 제1 축에 비스듬한 제2 길이 방향 축을 따라 일치하며, 관통보어들은 두 개의 유체 통로 사이의 유체관을 제공하며, 유체는 밀봉 수단에 의해 유체관내에 실질적으로 보유된다.

제1 및 제2 길이 방향 축들의 경사각은 5°에서 35° 사이인 것이 바람직하다. 제1 및 제2 길이 방향 축들의 경사각은 10°에서 30°사이인 것이 바람직하다. 제1 및 제2 길이 방향 축들의 경사각은 15°에서 25°사이인 것이 바람직하다.

밀봉 수단은 제1 및 제2 환형 밀봉 링을 구비할 수 있다. 환형 밀봉 링은 관통보어와 소켓과의 교차점의 일측에 있도록 사용 중에 배치될 수 있다. 밀봉 링들은 알짜 분리력이 발생하지 않도록 모두 프로브에 있는 외부 환형 밀봉 링들일 수 있다. 이와 달리, 밀봉 링들은 알짜 분리력이 발생하지 않도록 모두 소켓 내에 있는 내부 환형 밀봉 링들일 수 있다. 그러나, 끼워진 커플링 부재들의 분리에 대항하는 알짜 힘을 제공하기 위하여 유체관 내의 유체가 내면에 압력을 가하도록, 내면에 제1 환형 밀봉 링은 소켓 내의 내부 환형 밀봉 링을 구비할 수 있으며, 제2 환형 밀봉 링은 프로브에 있는 외부 환형 밀봉 링을 구비할 수 있다.

다른 커플링 장치들과 달리, 분리력 또는 압력 분배 시스템을 발생시키는 대신, 커플링 조립체내의 유압은 어셈블리에 에너지를 가하도록 배치되며, 즉 수 및 암 커플링 부재들의 분리에 대항하는 알짜 힘을 발생시킨다. 조립체 내의 치수를 제어함으로써, 이 알짜 힘은, 대체의 메커니즘에 의해 원하는 절단 강도를 설정하여 원하는 절단 강도, 또는 비교적 낮게 설정된 절단 강도로 설정될 수 있다.
암 커플링 부재의 제1 단에 연결된 유체 통로는 암 커플링 부재의 관통보어와 일치하며, 수 커플링 부재의 제1 단에 연결된 유체 통로는 수 커플링 부재의 관통보어와 일치할 수 있다. 프로브는 수 커플링 부재의 제2 단을 구비할 수 있다. 소켓은 암 커플링 부재의 제2 단을 구비하며, 암 커플링 부재의 관통보어는 제1 단으로부터 연장하고 소켓과 교차할 수 있다.
프로브는 실질적으로 일정한 외경을 가지며, 소켓은 실질적으로 일정한 내경을 가질 수 있다. 수 및 암 커플링 부재들의 관통보어들은 실질적으로 일직선이며, 커플링 부재들이 사용 중에 끼워져 있을 때, 관통보어들은 직선 유체관을 형성한다. 수 및 암 커플링 부재들의 관통보어들은 일정하게 동일한 직경을 가질 수 있다.
추가적으로 본 발명은 두 유체 통로 사이의 단일의 일직선 유체 흐름을 제공하는데, 그럼으로써 커플링이 세척될 수 있게 한다.
커플링 조립체는 끼워진 커플링 부재들이 빠지지 않도록 배치되는 분리 가능한 보유 수단들을 더 구비할 수 있다. 수 커플링 부재는 원형 관통보어를 포함하며, 암 커플링 부재는 적어도 하나의 직경적으로 정렬된 관통보어를 더 포함하며, 끼워져 있을 때, 관통구멍들이 정렬되고, 보유 수단은 구멍들에 삽입되는 핀을 구비할 수 있다. 수 커플링 부재의 원형 관통보어는 프로브에 배치되고, 암 커플링 부재의 원형 관통보어는 소켓 내에 배치될 수 있다. 보유 수단은, 사용 중에 수 커플링 부재와 확실하게 배치되는 제1 부분과 사용 중에 암 커플링 부재와 확실하게 배치되는 제2 부분을 구비하며, 사용 중에 제1 부분과 제2 부분은 서로 끼워 맞춰지며, 상기 끼워 맞춤은 보유 수단에 의해 이루어진다. 제1 부분과 제2 부분은 각각 반경 방향 치행(teeth)을 가진 래크(rack)를 구비할 수 있다. 제1 부분의 반경 방향 치행은 바깥으로 향하고, 제2 부분의 반경 방향 치행은 안으로 향할 수 있다. 제1 부분의 반경 방향 치행은 안으로 향하고, 제2 부분의 반경 방향 치행은 바깥으로 향할 수 있다.
제1 부분은 클립을 구비할 수 있다. 클립은 탄성 물질을 구비할 수 있다. 클립은 제1 길이 방향 축의 반대측들에 배치된 제1 및 제2 섹션들을 구비하고, 클립은 사용 중에 수 커플링 부재의 플랜지에 맞대어지는 연결 섹션에 의해 결합되며, 상기 맞대어진 부분은 클립과 수 부재의 제1 배치로 이루어지며, 상기 제1 및 제2 섹션의 적어도 하나는 연결 섹션의 반경 방향 치행으로부터 이격된다. 클립의 반경 방향 치행은 제1 또는 제2 섹션들 중 적어도 하나를 연결 섹션에 회동(pivot)시킴으로써 제거 가능하게 끼워질 수 있다. 연결 섹션에 맞대어지는 플랜지 면은 비스듬한 면을 구비할 수 있다.
암 커플링 부재의 소켓은 막힌 단 및 소켓에서의 개구부를 더 포함하며, 프로브가 소켓에 삽입될 때, 소켓 내의 주위 유체가 개구부로부터 빠져 나가도록 강제되고 개구부로부터의 주위 유체의 배출율이 프로브를 소켓에 삽입하는데 필요한 삽입력을 결정하도록, 사용 중에, 개구부는 프로브의 말단과 막힌 단 사이의 공간과 통하도록 배치된다. 개구부는 소켓의 막힌 단을 통과하여 연장할 수 있다. 개구부는 구멍을 통하여 삽입되는 분리 핀을 구비하며, 암 커플링 부재는 소켓의 축에 직교하게 연장하는 구멍을 더 구비할 수 있다. 프로브가 제2 길이 방향 축에 대하여 잘못된 방향에 있을 때, 관통보어들이 정렬되기 전에 프로브가 분리 핀에 맞대어지도록, 프로브는, 사용 중에, 분리 핀과 함께 작동하도록 배치되는 비대칭 특징부를 더 포함할 수 있다.
수 커플링 부재 및 암 커플링 부재는 협동 정렬 특징을 추가적으로 구비하며, 상기 협동 정렬은 프로브가 소켓에 삽입될 수 있는 제2 길이 방향 축에 대한 상대적인 회전을 제한한다. 협동 부분들은 수 커플링 부재에 확실하게 고정되고 제2 길이 방향 축에 평행한 적어도 하나, 바람직하게는 두 개의 수 특징부들을 구비하며, 각각의 수 특징부에 대하여 협동 부분들은 암 커플링 부재에 확실하게 고정되는 대응 암 특징부를 더 구비하며, 프로브가 소켓에 삽입되는 동안, 수 특징부는 암 특징부와 함께 작동한다. 수 특징부들은 노치(notch)들을 더 구비하고, 암 커플링 부재는 암 특징부들을 교차하는 개구부들을 더 구비하며, 잠금 수단은 개구부들에 위치하며, 사용 중에 배치될 때, 잠금 수단은 분리 가능한 보유 수단을 제공하기 위하여 노치들에 끼워 맞춰진다.
수 커플링 부재는 밸브를 구비하며, 밸브는 닫힘 위치에서는 관통보어를 따라 흐르는 유체 흐름을 방지하고 열림 위치에서는 관통보어를 따라 흐르는 유체 흐름을 허용한다. 수 커플링 부재의 밸브는 작동 가능 특징부를 회전시킴으로써 열림 위치와 닫힘 위치 사이에서 작동 가능하다. 프로브가 소켓으로부터 분리될 때, 밸브가 열림 위치로부터 닫힘 위치까지 회전되도록, 작동 가능 특징부는 암 커플링 부재의 부분에 의해 작동된다. 밸브는 닫힘 위치쪽으로 밸브를 편향시키도록 작용하는 편향 수단을 더 구비하며, 프로브가 소켓에 삽입될 때, 밸브가 열림 위치쪽으로 이동되도록 작동 가능 특징부가 암 커플링 부재의 부분에 의해 작동된다. 암 커플링 부재는 밸브를 구비하며, 밸브는 닫힘 위치에서는 관통보어를 따라 흐르는 유체 흐름을 방지하고 열림 위치에서는 관통보어를 따라 흐르는 유체 흐름을 허용한다. 암 커플링 부재의 밸브는 작동 가능 특징부를 회전시킴으로써 열림 위치와 닫힘 위치 사이에서 작동 가능하다. 프로브가 소켓으로부터 분리될 때, 밸브가 열림 위치로부터 닫힘 위치까지 회전되도록, 작동 가능 특징부는 수 커플링 부재의 부분에 의해 작동된다. 밸브는 닫힘 위치쪽으로 밸브를 편향시키도록 작용하는 편향 수단을 더 구비하며, 프로브가 소켓에 삽입될 때, 밸브가 열림 위치쪽으로 이동되도록 작동 가능 특징부가 수 커플링 부재의 부분에 의해 작동된다.
작동 가능 부재들은 제1 및 제2 반대 에지(edge)를 포함하며, 다른 커플링 부재는 협동 특징부를 포함하며, 연결되어 있는 동안 협동 특징부가 제2 길이 방향 축을 따라 작동 가능 부재에 대하여 움직이고, 협동 부재는 부재들이 연결된 동안 밸브를 열기 위해 제1 반대 에지에 맞대어지며, 협동 부재는 부재들이 분리된 동안 밸브를 닫기 위해 제2 반대 에지에 맞대어진다.
암 및 수 커플링 부재 각각은 각각의 관통보어 닫음 부재를 포함한다. 수 부재의 닫음 부재들은 닫힘 위치 및 열림 위치 사이에서 이동 가능하며, 닫힘 위치에서 닫음 부재는 유체 개구부를 통하여 연장하고, 제2 환형 밀봉 링들은 유체 개구부들의 일측에 배치되며, 추가적인 밀봉 링은 유체 개구부들의 반대측에 배치되며, 열림 위치에서 닫음 부재들은 유체 개구부를 통하여 연장하지 않는다. 암 부재의 닫음 부재들은 닫힘 위치 및 열림 위치 사이에서 이동 가능하며, 닫힘 위치에서 닫음 부재는 유체 개구부를 통하여 연장하고, 제1 환형 밀봉 링들은 유체 개구부들의 일측에 배치되며, 추가적인 밀봉 링은 유체 개구부들의 반대측에 배치되며, 열림 위치에서 닫음 부재들은 유체 개구부를 통하여 연장하지 않는다. 닫음 부재들은 프로브에 대하여 그리고 소켓 내에서 각각 슬라이딩 가능하게 장착된다. 닫음 부재들은 닫힘 위치쪽으로 편향된다. 수 및 암 커플링 부재들 각각은 닫힘 위치에서 각 닫음 부재를 보유하기 위한 보유 부재를 포함하며, 닫힘 위치에서, 각 커플링 부재는 평탄 단부를 구비한다.
수 커플링 부재는 섬유 복합구조(composite structure)로부터 제조되며, 프로브를 따라서, 축 방향에서의 섬유 패킹(packing)은 반경 방향에서의 섬유 패킹보다 크다. 암 커플링 부재는 섬유 복합구조로부터 제조되며, 프로브를 따라서, 반경 방향에서의 섬유 패킹은 축 방향에서의 섬유 패킹보다 크다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 분리 가능하게 유체 통로를 연결하는 방법은 수 커플링 부재의 프로브를 대응하는 암 커플링 부재의 소켓에 삽입하는 단계를 포함하며, 커플링 부재들은 유체 통로의 끝 및 두 유체 통로들 사이의 교차점에 연결되며, 각 커플링 부재는 유체 통로에 연결되도록 배치된 제1 단부 및 제1 단부로부터 연장하는 관통보어를 포함하며, 끼워져 사용되고 있을 때 각 커플링 부재의 관통보어들은 제1 길이 방향 축을 따라 일치하며, 프로브와 소켓은 제1 축에 비스듬한 제2 길이 방향 축을 따라 일치하며, 관통보어들은 두 유체 통로들 사이에 유체관을 제공하며, 유체는 밀봉 수단에 의해 관내에 실질적으로 보유된다.
수 및 암 커플링 부재들내의 직경적으로 정렬된 구멍들을 통하여 절단(breakout) 핀을 삽입하는 단계를 더 구비한다.

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본 발명은 여기에 참조된 특징 또는 제한들의 어떠한 조합도 포함한다.

도 1은 끼워지지 않은 위치에서의 본 발명의 제1 실시예의 개략적인 단면도이다.

도 2는 끼워진 위치에서의 본 발명의 제1 실시예의 개략적인 단면도이다.

도 3은 끼워지지 않은 위치에서의 본 발명의 제2 실시예의 개략적인 단면도이다.

도 4는 고정되지 않게 끼워진 위치에서의 본 발명의 제2 실시예의 개략적인 단면도이다.

도 5는 고정되게 끼워진 위치에서의 본 발명의 제2 실시예의 개략적인 단면도이다.

도 6은 고정되게 끼워진 위치에서의 본 발명의 제3 실시예의 개략적인 단면도이다.

도 7은 끼워지지 않은 위치에서의 본 발명의 제4 실시예에 관한 도면으로서, 수 커플링 부재를 측면에서 보여주며 암 커플링 부재를 단면적으로 보여주는 도면이다.

도 8은 끼워진 위치에서의 본 발명의 제4 실시예에 관한 개략적인 단면도로서, 수 커플링 부재가 단면상에서 보이지 않는 도면이다.

도 9는 끼워지지 않은 위치에서의 본 발명의 제5 실시예의 개략적인 평면도이다.

도 10은 도 9의 A-A를 따라 절개한 본 발명의 제5 실시예의 개략적인 단면도이다.

도 11은 초기의 끼워진 위치일 때의 도 9의 A-A 라인을 따라 절개한 본 발명의 제5 실시예의 개략적인 단면도이다.

도 12는 끼워진 위치일 때의 도 9의 A-A 라인을 따라 절개한 본 발명의 제5 실시예의 개략적인 단면도이다.

도 13은 끼워진 위치에서의 본 발명의 제6 실시예의 측면도이다.

도 14는 절반 연결된 위치에서의 본 발명의 제6 실시예의 측면도이다.

도 15는 끼워진 위치에서의 본 발명의 제6 실시예의 측단면도이다.

도 16은 절반 연결된 위치에서의 본 발명의 제6 실시예의 측단면도이다.

도 17은 끼워지지 않은 위치에서의 본 발명의 제7 실시예의 측단면도이다.

도 18은 가깝게 끼워진 위치에서의 제7 실시예의 측단면도이다.

도 19는 끼워진 위치에서의 제7 실시예의 측단면도이다.

도 20은 끼워지지 않은 위치에서의 본 발명의 제8 실시예의 측단면도이다.

도 21은 끼워진 위치에서의 제8 실시예의 측단면도이다.

도 22는 끼워지지 않은 위치에서의 본 발명의 제9 실시예의 측면도이다.

도 23은 가깝게 끼워진 위치에서의 제9 실시예의 측면도이다.

도 24는 끼워진 위치에서의 제9 실시예의 측면도이다.

도 25a는 끼워진 위치에서의 본 발명의 제10 실시예의 개략적인 측단면도이다.

도 25b는 도 25a의 끝단면도이다.

도 26a는 끼워지지 않은 위치에서의 제10 실시예의 개략적인 측단면도이고, 도 26b는 도 26a의 끝단면도이다.

도 27은 끼워지지 않은 위치에서의 본 발명의 제11 실시예의 개략적인 측단면도이다.

도 28은 가깝게 끼워진 위치에서의 본 발명의 제11 실시예의 개략적인 측단면도이다.

도 29는 끼워진 위치에서의 제11 실시예의 개략적인 측단면도이다.

도 30은 끼워지지 않은 위치에서의 본 발명의 제12 실시예의 측면도이다.

본 발명은 다양한 방법으로 실시될 수 있으나, 첨부한 도면들을 참조하여 몇 가지 실시예들이 기술될 것이다.

도 1 및 2는 본 발명의 제1 실시예를 도시한다. 커플링 조립체(101)는 수 커플링 부재(102)와 암 커플링 부재(103)를 구비하며, 이 커플링 부재들은 도 1 및 2에서 각각 분리 및 연결된 것으로 도시된다. 이 실시예에서, 커플링 축 A(유체 흐름관을 정의하기 위해 수 커플링 부재(102)가 암 커플링 부재(103)에 삽입되는 길이 방향 축) 및 그 관에 의해 정의되는 흐름 축(B)이 있다. 축 A 및 B는 대략 20°의 각도(α)를 이룬다.

수 커플링 부재(102)는 프로브(106)의 형태에서 인접(proximal) 영역(104) 및 말단(distal) 영역을 포함한다. 프로브는 커플링 축(A)과 일치하는 축을 가지는 실질적으로 원통형인 로드(갱)의 형태이다. 수 커플링 부재는 흐름 축(B)과 일치하는 직선 축을 가지며 제1 개구부와 제2 개구부 사일 연장하는 원형적으로 원통형인 관통보어(through-bore)(108)를 더 구비한다. 상기 관통보어는 실질적으로 일정한 직경을 구비한다. 인접 영역의 말단은 관통보어(108)의 제1 개구부를 포함하며, 제1 유체 통로(미도시)와 연결되도록 적합화되어 있다. 관통보어의 제2 개구부는 프로브의 외주면에 배치된다.

뿐만 아니라 수 커플링 부재(102)는 그 인접 영역(104) 주위로 연장하는 멈춤 부재(110)를 더 포함한다. 멈춤 부재(110)는 프로브와 인접 영역 사이의 실질 적인 교차점에서 전방 기대어짐 면(112)을 가진다.

관통보어(108)는 측벽(114)에 의해 형성되는데, 측벽은 실질적으로 일정한 두께이며, 관통보어를 따라 유압에 의해 가해지는 힘을 지탱하기에 충분하다. 여기에서 기술될 바와 같이, 사용 중에, 커플링 조립체는 굽힘력을 발생시킨다. 전방 기대어짐 면(112)의 영역에서의 측벽의 두께는 그러한 굽힘력에 저항하는 것을 도와준다.

수 커플링 부재(102)는 프로브의 자유단에 가까운 외부의, 환형의 밀봉 링(115)을 더 구비한다. 밀봉 링(115)은 프로브의 바깥에서 원주방향으로 연장하는 환형 그루브(groove) 내에 안착된다. 프로브가 암 커플링 부재(103)에 삽입될 때 밀봉 링이 확실히 밀폐되는 것을 보장하도록, 밀봉 링의 외경은 프로브(106)의 외경보다 크다.

작은 직경의 관통구멍(117)이 그 말단에 매우 가까운 프로브에 제공된다.

수 커플링 부재는 매우 잘 알려진 제조 방법, 예를 들면 블록으로부터의 기계 가공 또는 주조(casting)에 의해 제조될 수 있다. 이와 달리, 인접 단과 프로브의 축이 일치하도록 한 상태로 로드로부터 수 부재를 기계 가공하고 관통보어에 배출시키는 것도 바람직하다. 그러고 나서 관통보어가 기계 가공되기 전에 인접 단과 프로브의 축이 α의 각도로 기울어지도록 로드가 구부러질 수 있다.

암 커플링 부재(103)는 관통보어(121)를 포함하는 본체 및 소켓(122)을 구비하는데, 관통보어(121)는 수 커플링 부재(102)의 관통보어(108)와 동일한 내경을 가진다. 관통보어(121)와 소켓(122)은 실질적으로 원형의 원통형이면서 직선형이 다. 관통보어(121)의 개구부를 포함하는 암 커플링 부재(103)의 개방 단부 영역(124)은 제2 유체 통로(미도시)와 연결되도록 적합화된다. 소켓(122)의 축은 커플링 축(A)과 일치한다. 소켓(122)은 수 부재(102)의 프로브를 꽉 끼워져서 수용되기에 알맞은 크기이다.

소켓(122)은 단부면(126)까지 연장하는 닫힘보어(closed bore)를 구비한다. 내부의 환형 밀봉 링(128)은 그 개구에 인접하게 소켓의 내부 둘레를 주위로 배치된다. 환형 밀봉 링(128)은 소켓(122)의 내부의 환형 그루브 내에 안착된다. 프로브(106)가 소켓(122)에 삽입되었을 때 밀봉 링(128)이 프로브의 원통형 외표면으로 밀봉을 확실하게 하도록, 밀봉 링의 내경은 소켓의 보어의 내경보다 작다.

단부면(126)은 유체 배출구(130)를 가지며, 소켓은 암 커플링 부재(103) 주위의 주위 환경과 통한다.

관통보어(121)는 소켓(122)의 원주벽내의 개구부(132)와 개방단부 영역(124) 사이로 연장한다. 개구부(132)는 내부 환형 밀봉 링(128)과 소켓의 막힌 단부 사이에 위치된다.

개방단부 영역(124)은 암 커플링 부재(103)의 본체로부터 연장하는 실질적으로 원통형인 로드를 구비하며, 관통보어(121)와 동축상에 정렬된다. 개방단 영역(124)에서, 측벽(134)은 관통보어를 형성한다. 측벽(134)은 실질적으로 일정한 두께이며, 내부 유압에 의해 가해지는 힘을 견디기에 충분하다.

사용 중에, 모든 벽들이 가해지는 힘들 및 특히 적은 각도로 연결부의 소켓과 관통보어를 직선화하도록 작용하는 굽힘력을 견디기에 충분한 두께를 가지도록, 암 커플링 부재(103)의 본체가 구성된다.

한 쌍의 작은 직경으로 정렬된 관통구멍(136)들이 말단 부에 인접하게 소켓의 벽에 제공된다.

암 커플링 부재는 매우 잘 알려진 제조 방법, 예를 들면 블록으로부터의 기계 가공 또는 주조에 의해 제조될 수 있다. 이와 달리, 두 부분으로부터 암 부재를 제조하는 것도 바람직하다. 제1 부분은 로드로부터 기계 가공되고 소켓의 축에 대하여 반경 방향 및 축 방향인 모든 특징들을 포함하며, 제2 부분은 제1 부분에 부착되는 로드 또는 튜브를 구비한다. 제2 부분의 축은 제1 부분과 α의 각도를 이룬다. 제2 부분은 두 부분들 사이에 밀봉된 조인트를 발생시키는 어떠한 잘 알려진 방법으로 결합될 수 있다. 그러고 나서 관통보어는 기계 가공될 수 있다.

효과적인 연결을 위해서, 수 커플링 부재 및 암 커플링 부재들은 도 1에 도시된 위치로 이동되며, 그러고 나서 프로브(106)는 그 축(A 축)을 따라서 소켓(122)까지 전진한다. 삽입되는 동안, 프로브의 원통형 외표면 주위에 위치된 외부 환형 밀봉 링(115)은 소켓의 원통형 내표면 주위에 위치된 내부 환형 밀봉 링(128)을 통과할 수 있다. 왜냐하면 적어도 하나의 링, 일반적으로는 두개의 링이 탄성 엘라스토머(resilient elastomeric) 물질로 구성된다.

프로브가 커플링 축(A)을 따라 소켓(122)까지 완전히 삽입되었을 때, 암 커플링 부재(103)에 대한 멈춤 부재(110)의 기대어짐은 움직임을 끝낸다. 이 위치에서, 수 커플링 부재의 관통보어(108)는 암 커플링 부재의 관통보어(121)와 일치되도록 가져와 진다. 예를 들면 두 커플링 부재들은 흐름 축(B)을 따라 정렬된다. 앞에서 기술한 바와 같이, 이 관통보어들은 동일한 내경을 가지며, 함께 결합되었을 때 매끄럽고 직선적인 유체 흐름 통로를 만든다.(도 2 참고)

유체 배출구(130)는 프로브(6)를 소켓(122)으로 삽입하는 것을 돕는다. 프로브(106)가 소켓(122)으로 삽입되기 전에, 소켓은 주위 환경, 예를 들면, 공기 또는 해수의 유체를 포함한다. 프로브가 소켓에 삽입됨에 따라, 외부 밀봉 링(115)은 소켓의 벽으로 밀폐를 형성한다. 따라서 주위 유체는 소켓에 대하여 프로브의 움직임의 방향으로 힘을 받는다. 소켓 내에 포함된 작은 양의 주위 유체는 암 커플링 부재의 관통보어(124)로 빠져 나간다. 하지만, 밀봉 링(16)이 관통보어의 개구부(132)를 통과하고 나면, 유체는 배출구(130)를 통해 소켓으로부터 빠져 나간다. 그러므로 배출구(130)의 치수는 프로브(106)의 삽입에 따라 발생하는 저항력을 결정한다는 것이 명백할 것이다.

사용 중에, 유체, 예를 들면 기름, 물 또는 물을 기초로 하는 유체가 압력을 받으며 커플링 조립체내의 관을 통해 흐른다. 관은 수 및 암 커플링 부재(102, 103)의 관통보어들(108, 121)을 실질적으로 통하여 그리고 두 유체 통로의 사이로 유체가 흐르도록 한다. 그러나 두 관통보어들 사이의 교차점에서 그리고 프로브를 소켓에 삽입하도록 프로브의 외경이 소켓의 내경보다 작기 때문에, 프로브와 소켓 사이의 환형 공간에는 유체가 존재한다. 소켓의 벽과 프로브 사이의 밀봉을 형성하는 외부 환형 밀봉 링(115)은 유체가 소켓의 닫힘 단 쪽으로 빠져 나가는 것을 방지한다. 프로브의 반경 방향 면과 소켓 사이의 밀봉을 형성하는 내부 환형 밀봉 링(128)은 소켓의 개방 단쪽으로 유체가 빠져 나가는 것을 방지한다. 그러므로 유 체관은 두 관통보어(108, 121) 및 두 밀봉 링(115, 128)에 의해 경계 지어지는 환형 공간을 구비한다.

유압은 관의 모든 내표면에 동등한 압력을 가한다. 유압은 A축과 B축 사이의 교차각을 줄이기 위해 작용하는 커플링 조립체 내의 굽힘력을 발생시킨다. 유압은 절단력과 결합력 모두를 발생시킨다. 그러므로 암 커플링 부재가 종지된 상태로 유지되면, 절단력은 내부 밀봉 링(128)에서의 프로브(106)의 단면적과 유압의 곱이며, 결합력은 외부 밀봉 링(115)에서의 프로브(106)의 단면적과 유압의 곱이다. 본 실시예에서, 결합력과 절단력이 프로브를 소켓으로 촉구 또는 유지시키기 위하여 작용하는 알짜 힘을 방생시키도록 밀봉이 된다. 그러므로 상기 알짜 힘은 프로브와 소켓 사이의 환형 공간의 단면적과 유압의 곱이다. 프로브 또는 소켓에 대한 환형 밀봉 링들을 정렬함으로써 알짜 결합력이 0이 된다는 것이 명백해질 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 수 및 암 커플링 부재들이 연결될 때, 부재들내의 구멍들(117, 136)은 서로 정렬된다. 수 및 암 커플링 부재들을 연결 관계로 유지시키는 것을 돕기 위하여 핀은 삽입될 수 있다. 이 때문에 절단력이 부주의하게 가해졌을 때 연결이 유지될 수 있다. 반면, 버티면 커플링 조립체에 손상을 가져올 정도로 매우 큰 힘이 가해졌을 때, 핀은 파괴될 수 있고 수 및 암 커플링 부재들은 분리된다. 이것이 발생할 때의 힘이 절단력(breakout force)이다.

도 3을 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 설명하면, 커플링 조립체(201)는 적어도 하나의 암 커플링 부재(202) 및 다기관(manifold)(203)을 구비한다. 각 수 커플링 부재는 일반적으로 이전 실시예들에서의 수 커플링 부재와 일치하며, 제1 유체 통로(미도시)와 통하도록 배치된 인접 영역(204); 결합 축(A)과 일치하게 배치된 프로브(206); 흐름 축(B)과 일치하는 축을 가지며 인접 영역의 말단부에서의 제1 개구부 및 프로브의 외주면에서의 제2 개구부 사이로 연장하는 관통보어(208); 및 프로브의 자유단에 가깝게 배치된 외부 밀봉 링(215)을 구비한다.

제2 실시예에 따르면, 각 수 커플링 부재는 반경 방향 플랜지(216), 기계적 클립(217), 및 정렬 특징부(210)를 더 구비한다. 반경 방향 플랜지는 인접 영역에 대하여 연장하며 흐름 축(B)에 직교하는 상부면과 하부면을 포함한다. 원주 측벽은 상부면과 하부면을 연결하고 하부면에 대하여 테이퍼(taper)진다.

기계적 클립(217)은 원형 디스크부(218)와 두 개의 측부(219, 220)를 구비한다. 원형 디스크부는 상부면과 하부면을 구비하며, 중앙 구멍을 구비한다. 따라서 와셔와 유사하다. 두 개의 측부 섹션들은 실질적으로 동일하며 각각은 실질적으로 부분이 평탄한 형태이다. 각 측부는 디스크부에 대하여 대략 90°의 각도를 이룬다. 측부들은 디스크부의 하부면의 일측 및 디스크의 최외측 영역으로부터 축방향으로 연장한다. 측부들 및 인접한 디스크부는 탄성 플라스틱 물질로 형성된 실질적으로 한 부분을 구비한다.

각 측부는 끼워 맞춤 수단(219a, 220a)을 포함한다. 끼워 맞춤 수단들은 실질적으로 톱니 형태의 원주형 치행(teeth) 래크(rack)를 구비하며 외측면 및 각 측부의 자유단에 가깝게 위치된다. 치행의 각 래크에서, 각 치행은 흐름 축과 직교하는 면 및 흐름 축과 비스듬한 면을 가진다.

사용 중에, 클립의 디스크부는 인접부에 대하여 위치하지만, 흐름 축에 대하여 직교하게 위치한다. 클립은 흐름 축을 따라 길이 방향으로 슬라이딩할 수 있지만, 디스크의 하부면과 플랜지의 상부면 사이의 맞대어짐에 의해 프로브 쪽으로 경계 지어진다.

각 프로브의 말단부는 정렬 특징부(210)를 포함한다. 정렬 특징부는 프로브의 단부 영역에 대하여 벽의 평탄한 부분을 구비한다. 또한 정렬 특징부는 반경 방향 면 및 축방향 면을 더 구비한다. 여기에서 기술될 바와 같이, 정렬 특징부는 수 커플링 부재의 정렬을 올바르게 하는 것을 보장하고 그럼으로써 대칭적이지 않다.

다기관(203)은 각 수 커플링 부재에 대응하기 위하여 적어도 하나, 바람직하게는 복수(미도시)의 연결 부위를 포함한다. 각 연결 부위는 이전 실시예에서의 암 커플링 부재와 실질적으로 일치하는 특징들을 가지며, 흐름 축(B)에 일치하고 제2 유체 통로(미도시)와 통하도록 배치된 제1 단으로부터 연장하는 관통보어(221); 연결 축(A)과 일치하는 소켓(222); 및 소켓의 자유단에 가깝게 배치된 내부 밀봉 링(228)을 포함한다.

제2 실시예에 따르면, 각 커플링 지점은 내부의 반경 방향 치행(236)을 구비하는 끼워 맞춤 수단 및 분리 핀(230)을 더 포함한다. 분리 핀(230)은 소켓의 닫힘 단부 영역 및 주위 환경 사이 그리고 다기관을 통하여 연장하는 원형 구멍내에 내장된다. 원형 구멍은 소켓의 에지에서 그리고 커플링 축(A)에 직교하게 배치된다. 분리 핀은 구멍 내에서 확실히 고정되게 내장된다. 핀은 유체가 핀의 중심으 로 들어올 수 있도록 분리되어 있어서 소켓의 바닥과 주위 환경 사이의 유체 배출 경로를 생성하며, 이전 실시예에서의 유체 배출구와 일반적으로 일치하게 작동한다.

내부의 반경 방향 치행(236)은 관통보어(221)의 축에 일치하는 축을 구비한다. 치행은 기계적 클립의 끼워 맞춤 수단(219a, 220a)에 대응하기 위하여 일반적인 톱니 형상을 취한다.

끼워지지 않은 위치에서의 제2 실시예의 커플링 조립체가 도 3에 도시되어 있다. 수 부재는 커플링 축(A)을 따라 상대적인 움직임에 의하여 다기관의 소켓에 삽입된다. 프로브는 프로브가 분리 핀(230)에 맞대어질 때 까지 삽입된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 프로브가 올바르게 방향 지어질 때, 정렬 특징부의 축방향 면은 분리 핀을 통과하며, 맞대어짐은 정렬 특징부의 반경 방향 면과 함께 발생한다. 프로브가 올바른 방향에 있을 때, 핀은 수 커플링 부재의 관통보어들 및 다기관이 일치할 때의 상대적인 움직임을 경계 짓도록 배치된다. 수 부재가 올바르지 않게 방향지어지면, 맞대어짐은 프로브의 말단부와 핀 사이에 발생한다. 프로브의 말단부가 핀에 맞대어질 때, 수 커플링 부재의 관통보어들을 통과하는 축과 다기관은 각각 정렬되지 않는다.

수 부재를 도 4에 도시된 위치에 삽입하기 위하여, 기계적 클립은 프로브로부터 멀어지도록 흐름 축(B)을 따라 축방향으로 이동된다. 프로브가 올바르게 삽입될 때, 기계적 클립이 다기관 쪽으로 흐름 축(B)을 따라 축방향으로 슬라이딩할 수 있도록, 기계적 클립의 축은 내부의 반경 방향 치행(236)의 축과 정렬된다. 기 계적 클립의 두 개의 측부 섹션들은 클립의 탄성으로 인해 안쪽으로 굽어지며, 그럼으로써 끼워 맞춤 수단(219a, 220a)이 다기관의 내부의 반경 방향 치행과 끼워 맞춰질 수 있게 된다. 도 5에서 클립은 완전히 끼워진 것으로 도시되며, 클립의 치행과 다기관은 끼워 맞춰진다. 상기 끼워 맞춰지는 것은 클립과 다기관 사이의 상대적인 움직임이 서로로부터 멀어지게 하는 것을 방해한다. 게다가, 클립과 수 커플링 부재의 반경 방향 플랜지 사이의 맞대어짐으로 인하여 커플링 조립체의 절단 강도가 제공된다.

사용 중에, 커플링 조립체는 이전의 실시예들과 일반적으로 일치하게 동작한다. 절단 강도가 초과되면, 기계적 클립의 치행은 연결이 해제되도록 제거되게 설계된다. 이와 달리, 제어된 방식으로 조립체를 분리하기 위하여, 치행이 끼워 맞춤으로부터 제거되고 클립이 다기관으로부터 슬라이딩 되도록 기계적 클립의 측부 섹션들의 자유단은 서로 쪽으로 힘을 받는다.

본 발명의 제3 실시예에 따르면 도 6에 도시된 바와 같이, 커플링 조립체는 수 커플링 부재(302) 및 암 커플링 부재(303)를 구비한다. 수 커플링 부재는 제2 실시예의 수 커플링 부재와 일반적으로 일치하며, 제1 유체 통로(미도시)와 통하도록 배치된 인접 영역(304); 커플링 축(A)과 일치하도록 배치된 프로브(306), 흐름 축(B)과 일치하는 축을 가지며 인접 영역의 말단에서의 제1 개구부와 프로브의 외주면에서의 제2 개구부 사이로 연장하는 관통보어(308); 프로브의 자유단과 가깝게 배치된 외부 밀봉 링(315); 인접 영역으로부터 반경 방향으로 연장하는 반경 방향 플랜지(316); 프로브의 말단에 형성된 정렬 특징부(310); 및 수 부재의 인접 영역 에 대하여 슬라이딩 가능하게 장착된 기계적 클립(317)을 구비한다.

제3 실시예의 기계적 클립은 원형 디스크 섹션(318) 및 두 개의 측부 섹션들(319, 320)을 구비한다. 원형 디스크 섹션이 두 개의 측부 섹션들과 그 단부에서가 아니라 중앙 섹션에서 결합한다는 점에서 본 실시예의 측부 섹션들은 제2 실시예에 기술된 측부 섹션들과 다르다. 그러므로 측부 섹션들은 원형 디스크 섹션의 일 측으로부터 연장하는 제1 단부 및 반대측으로부터 연장하는 제2 단부를 가진다. 일반적으로 톱니 형태인 원주형 치행의 래크를 구비하는 끼워 맞춤 수단(319a, 320a)이 측부 섹션들의 외측면이 아닌 내측면에 위치된다는 점에서, 본 실시예의 측부 섹션들은 제2 실시예에 기술된 측부 섹션들과 다르다. 끼워 맞춤 수단은 측부 섹션들의 제1 단에 위치된다.

반경 방향 플랜지(316)는 커플링 조립체의 축에 직교하는 하부면과 비스듬한 상부면을 구비한다는 점에서 제2 실시예에 도시된 것과 다르다.

암 커플링 부재는 제2 실시예의 암 커플링 부재와 일반적으로 일치하며, 제2 유체 통로(미도시)와 통하도록 배치된 제1 단부로부터 연장하며 흐름 축(B)과 일치하는 관통보어(321); 커플링 축(A)과 일치하도록 배치된 소켓(322); 및 소켓의 개방단에 가깝게 배치된 내부 밀봉 링(328)을 구비한다. 암 부재는 분리 핀(330)과 끼워 맞춤 수단을 더 구비한다. 분리 핀(330)은 소켓 내에 배치되고 제2 실시예에서 기술된 분리 핀과 일반적으로 일치하며, 끼워 맞춤 수단은 외부의 반경 방향 치행(336)을 구비한다는 점에서 제2 실시예에 기술된 끼워 맞춤 수단과 다르다.

외부의 반경 방향 치행(336)은 관통보어(321)의 축과 일치하는 축을 구비한 다. 치행은 기계적 클립의 끼워 맞춤 수단(319a, 320a)과 대응하기 위하여 일반적으로 톱니 형태를 취한다.

제3 실시예의 커플링 조립체는 제2 실시예의 끼워진 상태에 대해 기술된 것처럼 실질적으로 짝지어져 있다. 기계적 클립의 치행은 바깥쪽으로 휘어짐으로써 암 부재에서 치행의 래크와 끼워 맞춰진다. 끼워 맞춰질 때, 치행은 분리된 방향에서 클립 및 암 커플링 부재 사이의 상대적인 움직임을 제한한다. 클립을 구비하는 원형 섹션의 하부면과 플랜지의 비스듬한 상부면 사이의 맞대어짐은 커플링 부재들의 분리가 발생하지 않도록 한다. 그러므로 사용 중에, 클립은 절단 강도를 제공한다.

절단 강도가 초과되면, 클립의 치행은 제거되게 설계됨으로써 프로브가 끼워지지 않게 한다. 플랜지(326)의 비스듬한 상부면의 기하학적 구조로 인하여 절단 강도가 증가되고, 그럼으로써 수 및 암 부재들이 떨어져 나갈 때 측부 섹션들이 안쪽으로 굽어진다. 클립은, 제1 단부들이 바깥쪽으로 힘을 받아 반경 방향 치행과의 끼워 맞춤으로부터 멀어지도록, 측부 섹션들의 제2 단부들을 안으로 쥐어짬으로써 안정적으로 제거될 것이다.

본 발명의 제4 실시예에 따르면 도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 커플링 조립체는 수 및 암 커플링 부재들을 구비한다. 수 커플링 부재(402)는 이전 실시예들의 수 커플링 부재와 일반적으로 일치하며, 제1 유체 통로(미도시)와 통하도록 배치된 인접 영역(404); 커플링 축(A)과 일치하도록 배치된 프로브(406), 흐름 축(B)과 일치하는 축을 가지며 인접 영역의 말단에서의 제1 개구부와 프로브의 외주면에 서의 제2 개구부 사이로 연장하는 관통보어(408); 및 프로브의 자유단에 가깝게 배치된 외부 밀봉 링(415)을 구비한다.

수 커플링 부재의 프로브는 이전 실시예들보다 실질적으로 덜 길쭉하며 외부의 외측 밀봉 링이 프로브의 말단부와 관통보어의 개구부 사이에서 안착될 수 있기에 충분할 정도로만 인접 영역으로부터 최소한으로 연장한다. 뿐만 아니라, 프로브의 말단부는 이전 실시예들에 도시된 바와 같이 커플링 축(A)에 대하여 반경 방향이라기보다는 흐름 축(B)에 평행한 면에 위치한다. 또한 외부의 환형 밀봉 링(415)은 앞서 기술된 것과 같이 커플링 축(A)에 대하여 반경 방향이라기보다 흐름 축(B)에 평행한 면에 배치된다.

수 커플링 부재는 플레이트(417)를 더 구비한다. 플레이트는 인접 영역으로부터 반경 방향으로 연장하며, 구멍(418)을 포함한다. 구멍은 플레이트를 통과하여 연장하며, 구멍의 축이 흐름 축(B)에 직교하도록 배치된다.

암 커플링 부재는 이전 실시예들에서의 암 커플링 부재에 일반적으로 일치하며, 흐름 축(B)과 일치하며 제2 유체 통로(미도시)와 통하도록 배치된 제1 자유단으로부터 연장하는 관통보어(421); 커플링 축(A)과 일치하는 소켓(422); 및 소켓의 개방단에 가깝게 배치된 내부 밀봉 링(428)을 구비한다.

암 커플링 부재의 소켓은 이전 실시예들보다 실질적으로 덜 길쭉하며 프로브의 크기와 대응된다. 암 커플링 부재는 소켓의 개구부로부터 축방향으로 연장하는 플레이트(436)를 더 구비한다. 플레이트는 플레이트를 통과하여 연장하며 암 부재내의 관통보어의 흐름 축(B)에 직교하는 축을 가지는 구멍(437)을 포함한다.

끼워져 사용되고 있을 때, 외부 환형 밀봉 링(415)은 흐름 축(B)에 평행한 평면 상에 놓이고 관통보어들(421, 408)로부터 바깥쪽으로 이격된 프로브와 소켓 사이의 밀봉을 형성한다. 뿐만 아니라, 사용 중에 짝지어져 있을 때, 플레이트들(417, 436)은 구멍들(417, 436)이 정렬되도록 서로 중첩되는 자유단부들의 부분과 정렬된다. 핀(미도시)은 커플링에 절단 강도를 제공하기 위하여 구멍들을 통하여 삽입될 수 있다. 상기 핀은 제1 실시예에 기술된 핀과 일반적으로 일치하여 동작한다.

커플링 조립체는, 사용 중에, 이전 실시예들에 기술된 바와 같이 실질적으로 동작한다. 제4 실시예의 장점은 커플링 어셈블리가 제2 파이프 또는 유체관 내부에 배치될 수 있도록 대체적으로 원통형인 프로파일을 보유한다는 점이다.

도 9 내지 12를 참조하여 본 발명의 제5 실시예를 설명하면, 커플링 조립체는 수 및 암 커플링 부재들을 구비한다. 수 커플링 부재는 이전에 실시예들의 수 커플링 부재와 일반적으로 일치하며, 제1 유체 통로(미도시)와 통하도록 배치된 인접 영역(504); 커플링 축(A)과 일치하도록 배치된 프로브(506); 흐름 축(B)과 일치하는 축을 가지며 인접 영역의 말단에서의 제1 개구부와 프로브의 외주면에서의 제2 개구부 사이로 연장하는 관통보어(508); 및 프로브의 자유단에 가깝게 배치된 외부 밀봉 링(515)을 구비한다.

수 커플링 부재는 프로브의 반대측에 배치된 제1 및 제2 커플링 암들(540, 541)을 더 구비한다. 각 커플링 암은 인접 섹션의 측부면으로부터 연장한다. 각 암은 실질적으로 원형이며, 커플링 축(A)에 평행하게 정렬된 대응 축을 구비한다. 각 암의 자유단은 암의 축을 따라 이격되도록 배치된 복수의 노치들(543)을 포함한다. 노치는 제1 및 제2 면을 포함한다. 제1 면은 자유단에 가장 가깝게 이격되며, 암의 축에 직교한다. 제2 면은 V형이 형성되도록 축과 비스듬하다. 인접 섹션으로부터 연장하는 암 영역은 뿔잘린 원추형이며, 암의 자유단쪽으로 테이퍼지도록 배치된다. 뿔잘린 원추형 영역과 자유단 사이로 연장하는 암의 제2 영역은 실질적으로 원형적인 원통형이다.

암 커플링 부재는 이전의 실시예들의 암 커플링 부재와 일반적으로 일치하며, 흐름 축(B)과 일치하며 제2 유체 통로(미도시)와 통하도록 배치된 제1 자유단으로부터 연장하는 관통보어(521); 커플링 축(A)과 일치하는 소켓(522); 및 소켓의 개방단에 가깝게 배치된 내부 밀봉 링(528)을 구비한다.

암 커플링 부재는 이전의 실시예들에 기술된 것보다 실질적으로 넓으며, 제1 및 제2 정렬 구멍들(550, 551)을 더 포함한다. 정렬 구멍들은 소켓의 일 측에 배치되며, 실질적으로 원통형이다. 각 정렬 구멍들(551)은 커플링 축(A)에 평행하게 연장하며, 소켓까지의 평면상에 연장한다. 소켓의 개방단을 포함하는 면으로부터 연장하는 단부 영역은, 정렬된 구멍이 면으로부터 멀어지면서 테이퍼지도록 하는 뿔잘린 원추형이다. 정렬 구멍들의 제2 영역은 실질적으로 원형인 원통형이며, 유체 배출구의 개구부를 포함하는 면과 뿔잘린 원추형 섹션 사이로 연장하는데, 유체 배출구는 제1 실시예에 기술된 유체 배출구와 일반적으로 일치한다. 정렬 구멍들이 소켓과 평행하기 때문에, 정렬 구멍들은 소켓 또는 관통보어에 의해 교차되지 않는다.

암 커플링 부재는 잠금 수단(554)을 더 구비한다. 잠금 수단은 제1 및 제2 핀을 구비하며, 제1 및 제2 핀은 서로 이격되어 있고 말단부에서 플레이트에 의해 결합한다. 핀들(555)은 공통 평면에서 플레이트로부터 연장한다. 각 핀의 자유단은 비스듬한 단부면을 형성하도록 각도 지어진다. 잠금 수단의 핀들은 암 부재에 형성된 두 개의 구멍들에 삽입된다. 구멍들은 관통보어와 소켓의 어느 일 측에 배치된다. 상기 구멍들은 각 정렬 구멍을 각각 교차하도록 더 정렬된다. 상기 구멍들은 정렬 구멍들과 암 커플링 부재의 외표면 사이의 교차점으로부터 위쪽으로 연장한다.

잠금 수단의 무게는 핀(555)들을 아래쪽으로 편향시킨다. 그러므로 도 10에 도시된 바와 같이, 분리되었을 때 핀들은 정렬 구멍들의 내부 경계에 맞대어진다.

정렬 핀들은 수 커플링 부재가 올바르게 방향 지어지는 것을 보장하므로써 두 개의 관통보어들은 정렬되고 직선 유체 흐름을 형성한다. 프로브는 커플링 축(A)을 따라 상대적인 움직임에 의하여 소켓에 삽입된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 정렬 핀들은 초기에는 암 커플링 부재의 정렬 구멍들의 뿔잘린 원추형과 끼워 맞춰진다. 이것은 원래의 회전 정렬 공차를 감소시킨다. 프로브가 소켓에 더 삽입되면서 정렬 암들은 정렬 구멍들과 슬라이딩 접촉하게 끼워 맞춰진다.

정렬 암들이 핀(555)들과 정렬 구멍들 사이의 교차점에 도달함에 따라, 정렬 암들은 핀들의 비스듬한 단부면에 맞대어지고, 추가적인 상대적 움직임을 통하여 핀들을 위쪽으로 힘을 가하고 정렬 구멍들로부터 빠져 나오게 한다. 커플링 부재들이 사용 중에 짝지어져 있을 때, 제1 실시예에 도시된 멈춤 부재와 일반적으로 일치하는 수 커플링 부재의 멈춤 부재는 암 커플링 부재의 면에 맞대어진다. 이 점에서, 잠금 수단의 핀들은 정렬 암들 내의 노치들과 정렬된다. 그러므로 잠금 수단의 무게에 의하여 핀들은 노치들과 끼워 맞춰진다.

잠금 수단의 각 핀(555)은 조립체에 절단 강도를 제공한다. 노치들의 직교 단부들과 핀들이 맞대어지기 때문에 프로브는 소켓으로부터 제거되지 않게 된다. 절단 강도가 초과되면, 핀들의 끝은 프로브가 소켓으로부터 제거될 수 있도록 탈락하게 설계된다.

도 13 내지 16을 참조하여 제6 실시예를 설명하면, 커플링 조립체는 수 커플링 부재(602) 및 암 커플링 부재(603)를 구비한다. 수 커플링 부재는 이전에 실시예들의 수 커플링 부재와 일반적으로 일치하며, 제1 유체 통로(미도시)와 통하도록 배치된 인접 영역(604); 커플링 축(A)과 일치하도록 배치된 프로브(606); 흐름 축(B)과 일치하는 축을 가지며 인접 영역의 말단에서의 제1 개구부와 프로브의 외주면에서의 제2 개구부 사이로 연장하는 관통보어(608); 및 프로브의 자유단에 가깝게 배치된 외부 밀봉 링(615)을 구비한다.

수 커플링 부재는 밸브, 암(660) 및 유체 배출 수단을 더 구비한다. 밸브(662)는 잘 알려진 밸브, 특히 어떠한 밸브로 제한되지 아니하지만, 예를 들면 열림 위치와 닫힘 위치 사이에서 회전 가능한 볼 밸브를 구비한다. 밸브는 프로브의 인접 영역 내에 내장되며, 흐름 축(B)에 직교하게 배치된다. 밸브는, 열림 위치에서 밸브가 이전 실시예들에 따라 직선 유체관을 생성하도록 관통보어의 축에 교차한다. 밀봉 수단(664)은 유체가 밸브를 통해 관통보어로부터 빠져나갈 수 없 도록 보장한다. 밸브는 밸브를 90°만큼 회전시킴으로써 닫힌다.

밸브는 밸브의 상부 및 커플링 부재의 외측에 확실하게 고정되는 플레이트(668)를 구비한다. 플레이트는 제1 직선 에지 및 둥근형 말단부를 포함한다. 사용 중에 그리고 닫힘 위치에서, 제1 에지는 커플링 축(A)과 평행하게 배치된다. 암(660)은 흐름 축과 평행하게 배치되는 제1 섹션 및 제1 섹션과 90°로 배치된 제2 섹션을 구비한다. 암은 인접 영역의 외측으로부터 연장한다.

유체 배출 수단은 프로브의 말단과 프로브의 측면의 개구부 사이로 연장하는 유체관을 구비한다. 유체관은 프로브의 측부의 개구로부터 연장하고 프로브 축에 직각인 작은 직경 구멍(670)을 구비한다. 작은 직경 구멍은 프로브의 무게를 감소시키기 위하여 말단으로부터 그리고 프로브 축을 따라 연장하는 큰 직경 홈(671)에 연결된다. 작은 직경 구멍은 말단부와 외부의 환형 밀봉 링(616) 사이의 프로브에 배치된다. 사용 중에 짝지어져 있을 때, 외부 환형 밀봉 링(616) 및 추가적인 환형 밀봉 링(671)은 소켓으로 프로브를 밀봉한다.

암 커플링 부재는 이전의 실시예들의 암 커플링 부재들과 일반적으로 일치하며, 흐름 축(B)과 일치하며 제2 유체 통로(미도시)와 통하도록 배치된 제1 자유단으로부터 연장하는 관통보어(621); 커플링 축(A)과 일치하는 소켓(622); 및 소켓의 개방단에 가깝게 배치된 내부 밀봉 링(628)을 구비한다. 암 커플링 부재는 밸브(690) 및 암(680)을 구비한다. 밸브(690)는 수 커플링 부재의 밸브와 동일하며, 관통보어와 소켓 사이의 교차점과 제1 유체관 사이에 배치된다. 암(680)은 흐름 축(B)에 평행하게 배치되고 소켓의 외측으로부터 연장하는 제1 섹션, 제1 섹션에 90°로 배치되는 제2 섹션을 구비한다.

분리되었을 때, 수 및 암 커플링 부재들의 밸브들은 유체가 커플링 부재들의 단부들로부터 빠져나갈 수 없도록 닫힘 위치에 있다. 프로브가 소켓에 삽입됨에 따라 각 암의 자유단은 각 밸브의 상부에 있는 각 플레이트의 제1 에지를 따라 슬라이딩 한다. 삽입되는 동안, 밸브들은 회전되지 아니하고 닫힘 위치로 존재한다. 사용 중에 일단 삽입되면, 각 플레이트의 제1 에지가 각 암의 제2 영역 쪽으로 움직이도록 플레이트의 회전이 밸브들을 연다. 예를 들면, 수 부재에 있는 밸브의 플레이트는 암 부재에 있는 암의 제2 영역 쪽으로 움직인다. 밸브의 회전은 플레이트들 및 암들의 맞대어짐으로 인해 열림 위치에서 경계 지어진다.

분리될 때, 커플링 부재들 사이의 상대적인 움직임은 각 암이 닫힘 위치쪽으로 각 플레이트들을 회전시키게 만든다. 커플링 부재들의 분리는 상대적인 움직임을 계속하고, 그럼으로써 수 부재의 관통보어가 내부 환형 밀봉 링을 통과하기 바로 전에 유체 배출구가 암 부재의 관통보어에 연결될 때 밸브들이 닫힘 위치에 있도록, 밸브의 닫힘 회전을 계속한다. 상기 위치에 도달하면, 관통보어들 내 그리고 닫힘 밸브들 사이에 갇혔던 유체는 유체 배출관을 통하여 주위 환경으로 빠져나갈 수 있다. 밸브들이 닫힘 위치에 있을 때, 각 플레이트의 제1 에지는, 암들이 밸브들을 더 이상 회전시키지 않도록 커플링 축(A)과 평행하게 다시 정렬된다.

제6 실시예의 장점은 수 부재의 관통보어가 암 부재의 관통보어로 밀봉해제 되기 전에 커플링 부재들의 단부들이 닫힌다는 점이다. 그것은 커플링 부재들이 떨어지도록 힘을 받는 고온 분리 조건에서 조차 유체는 커플링 부재들의 단부들로 부터 떨어져 나가지 않는다는 것을 의미한다. 뿐만 아니라, 그러한 분리 하에서, 커플링 부재들로부터 배출되는 유압에 의해 커플링 부재들이 떨어져 나가도록 힘이 가해지지 않는다.

도 17 내지 19를 참조하여 제7 실시예를 설명하면, 커플링 조립체(701)는 실질적으로 제1 실시예에서와 동일한 수 커플링 부재(702) 및 암 커플링 부재(703)를 구비한다.

도 17은 분리된 커플링 조립체(701)를 보여준다. 제1 실시예에 따르면, 수 부재(702)는 제1 유체 통로(미도시)와 통하도록 배치된 인접 영역(704); 커플링 축(A)과 일치하도록 배치된 프로브(706); 흐름 축(B)과 일치하는 축을 가지며 인접 영역의 말단에서의 제1 개구부와 프로브의 외주면에서의 제2 개구부 사이로 연장하는 관통보어(708); 및 프로브의 자유단에 가깝게 배치된 외부 밀봉 링(715)을 구비한다.

수 커플링 부재(702)는 프로브를 구비하는 제1 내부 부분을 포함하며, 또한 프로브로부터 연장하고 흐름 축(B)과 일치하는 튜브 섹션(716)을 포함한다. 튜브의 외경은 프로브의 외경보다 작아서 힙(713)이 교차점에서 형성된다. 프로브로부터 먼 튜브 섹션의 단부는 제1 유체 통로(미도시)에 연결된 인접 영역(704)을 구비한다. 인접 영역은 반경 방향 그루브를 더 구비하는데, 반경 방향 그루브 내에는 제거 가능한 멈춤 부재(718)가 튜브 섹션에 신속하게 고정될 수 있다.

제2 부분은 내부 부분의 튜브 섹션의 외측에 대해서 슬리브(717)를 형성한다. 슬리브는 그 축과 일치하는 관통보어를 가진 두꺼운 벽의 속빈 로드(rod)를 구비한다. 관통보어는 단차(719)를 가져서 인접 영역(704)에서의 그 내경은 프로브에 가까운 영역에서의 내경보다 더 크다. 프로브에 가까운 영역에서, 보어는 튜브 섹션에 꽉 맞게 끼워진다. 단차(719)는 축(B)에 90°로 형성된다.

슬리브는 멈춤 부재(718)를 제거하고 슬리브를 튜브 섹션에 슬라이딩시킴으로써 튜브에 대해 배치된다. 또한 스프링(720)은 튜브에 대해 배치된다. 스프링의 제1 단은 멈춤 부재(718)에 맞대어지고, 스프링의 제2 단은 슬리브의 단차(719)에 맞대어져서 슬리브는 힙(713)에 맞대어지도록 된다.

제1 실시예에 따르면, 암 커플링 부재(703)는 흐름 축(B)과 일치하며 제2 유체 통로(미도시)와 통하도록 배치된 제1 자유단으로부터 연장하는 관통보어(721); 커플링 축(A)과 일치하는 소켓(722); 및 소켓의 개방단에 가깝게 배치된 내부 밀봉 링(728)을 구비한다.

암 커플링 부재(703)는 커플링 부재의 면(723)에 형성되고 소켓의 개방단을 형성하는 원형 또는 디스크형 홈(740)을 구비한다. 홈(740)은 조립된 장치(도 19)에서의 흐름 축(B)과 일치하며, 도 19에 도시된 바와 같이, 암 커플링 부재의 슬리브의 전방 단부를 빽빽하게 수용할 수 있을 정도의 크기이다.

수 커플링 부재의 프로브는, 슬리브가 면(723)에 맞대어지지만 홈(740)내에 있지 아니하는 경우 도 18에 도시된 거의 끼워진 위치에 도달하기 전까지, 암 커플링 부재의 소켓에 삽입될 수 있다. 프로브의 삽입이 완료되기 위해, 스프링(720)의 작용에 반대하여 멈춤 부재(718)쪽으로 슬리브가 슬라이딩되게 된다. 도 19에 도시된 바와 같이, 두 개의 관통보어들이 정렬되도록 프로브가 삽입될 때, 슬리브 는 홈(740)에 위치될 수 있다. 스프링은 슬리브를 홈 내에 유지시키며 힙과 맞대어지게 유지시킨다.

도 19에 도시된 바와 같이, 연결될 때, 프로브는 스프링(720)의 도움으로 홈(740)내의 슬리브의 전방 단부의 끼워 맞춤에 의해 소켓으로부터 빠져나가지 않도록 방지된다. 의도하지 않게 커플링을 분리시키기 위해, 예를 들면 유체 통로내의 과도한 유압 또는 기계적으로 잘못 배치된 것에 의해, 암 부재의 구석(742)은 커플링 부재로부터 파괴되어야 할 것이다. 그러나 의도적인 분리는 쉽게 이루어진다. 슬리브(717)는 스프링력을 이기고 홈(740)으로부터 빠진다. 그럼으로써 구석은 제거되고, 더 이상 슬리브를 방해하도록 맞대어지지 않는다. 빠지는 움직임은 계속될 수 있다.

도 20 및 21을 참조하여 제8 실시예를 설명하면, 커플링 조립체(801)는 수 및 암 커플링 부재들(802, 803)을 구비한다. 커플링 조립체는, 프로브와 소켓(제1 실시예에서와 같이) 사이의 밀봉을 발생하는 제2 내부 밀봉 링(815)으로 외부 밀봉 링이 대체된다는 점과 프로브와 소켓이 고정된 직경보다는 변화하는 직경을 가진다는 점을 제외하고는, 제1 실시예에 따른 것과 실질적으로 동일하다. 암 커플링 부재는 제1 실시예의 암 커플링 부재와 일반적으로 일치하며, 흐름 축(B)과 일치하고 제2 유체 통로(미도시)와 통하도록 배치된 제1 자유단으로부터 연장하는 관통보어(821); 커플링 축(A)과 일치하는 소켓(822); 및 소켓의 개방단에 가깝게 배치된 내부 밀봉 링(828)을 구비한다.

수 커플링 부재는 제1 실시예의 수 커플링 부재와 일반적으로 일치하며, 제1 유체 통로(미도시)와 통하도록 배치된 인접 영역(804); 커플링 축(A)과 일치하도록 배치된 프로브(806); 및 흐름 축(B)과 일치하는 축을 가지며 인접 영역의 말단에서의 제1 개구부와 프로브의 외주면에서의 제2 개구부 사이로 연장하는 관통보어(808)를 구비한다.

소켓(822)은 제1 및 제2 내부 밀봉 링들(815, 828) 사이에 일정 직경의 섹션을 포함한다. 그러나 제1 밀봉 링(815)에 바로 인접하게 소켓의 막힌 단 쪽으로 소켓의 직경은 감소하며, 제2 밀봉 링(828)에 바로 인접하게 소켓의 개방 단 쪽으로 소켓의 직경은 증가한다. 프로브의 프로파일은 소켓의 프로파일과 맞춰져서, 도 21에 보이는 바와 같이, 커플링이 짝지어져 있을 때, 프로브는 소켓 내에 꽉 끼워진다.

사용 중에, 밀봉 링들 근처의 소켓과 프로브 각각의 테이퍼는 유압 때문에 밀봉 링들이 그 안착부에서 튀어나오는 것을 방지한다.

도 22 내지 24를 참조하여 제9 실시예를 설명하면, 커플링 조립체(901)는 제6 실시예와 실질적으로 일치하는 수 및 암 커플링 부재(902, 903)를 구비한다.

도 22는 분리된 커플링 조립체를 보여준다. 수 커플링 부재(902)는 제1 유체 통로(미도시)와 통하도록 배치된 인접 영역(904); 커플링 축(A)과 일치하도록 배치된 프로브(906); 흐름 축(B)과 일치하는 축을 가지며 인접 영역의 말단에서의 제1 개구부와 프로브의 외주면에서의 제2 개구부 사이로 연장하는 관통보어(908); 프로브의 자유단에 가깝게 배치된 외부 밀봉 링(915); 및 닫힘 위치(도 22)와 열림 위치(도 24) 사이에서 회전 가능한 밸브(962)를 구비한다.

밸브는 커플링 부재의 외부에서 밸브의 상부에 신속하게 고정되는 플레이트(968)를 구비한다. 플레이트의 외곽 둘레는 실질적으로 평탄한 제1 에지와 원호형으로 반대되는 제2 에지를 포함한다. 밸브가 닫힘 위치에 있을 때, 직선 에지는 흐름 축(B)에 수직하게 배치되고, 플레이트의 회동점으로부터 가장 먼 원호형 에지의 끝(밸브의 중심 축)은 커플링 축(A)에 제공된다. 밸브의 중심축은 직선 에지와 실질적으로 일직선상에 배치된다.

수 커플링 부재는 축(A)과 일직선상에 있는 프로브의 말단부로부터 연장하는 암(960)을 더 구비한다. 핀(961)은 암의 단부로부터 연장한다. 핀은 밸브의 축과 평행하다.

암 커플링 부재(903)는 흐름 축(B)과 일치하며 제2 유체 통로(미도시)와 통하도록 배치된 제1 자유단으로부터 연장하는 관통보어(921); 커플링 축(A)과 일치하는 소켓(922); 소켓의 개방단에 가깝게 배치된 내부 밀봉 링(528); 및 잘 알려진 볼 밸브와 같은 밸브(990)를 구비한다.

밸브는 일련의 회절 링크들에 의해 작동한다. 제1 링크(992)는 밸브에 확실히 부착된다. 중간 링크(993)는 밸브의 축으로부터 이격된 위치에서 제1 링크에 회동 가능하게 부착된다. 중간 링크의 반대 단은 작동 가능 부재(994)에 회동 가능하게 부착된다. 작동 가능 부재는 암 부재(903)에 대하여 고정되고 암 부재의 본체로부터 연장하는 바(bar)에 위치한 점을 중심으로 회전한다. 중간 링크는 그 회전 축으로부터 이격된 작동 가능 부재에 회동 가능하게 연결된다. 이격량은 중간 링크와 밸브 축 사이의 이격량과 동일해서 작동 가능 부재가 회전할 때, 밸브도 회전한다.

작동 가능 부재는 수 부재의 플레이트(968)와 실질적으로 유사하며, 직선 에지와 대향하는 원호형 에지를 가진다. 밸브(990)가 닫힐 때, 도 1에 도시된 바와 같이, 직선 에지는 커플링 축에 비스듬하며, 회전축으로부터 가장 먼 원호형 에지의 끝은 커플링 축(B)과 평행하다.

암 부재는 암 부재의 본체 외부로부터 연장하는 암(980)을 포함한다. 핀(981)은 암의 말단부로부터 연장하며 밸브들의 축에 평행하다.

조립체를 연결하기 위해, 프로브는, 도 23에 도시된 바와 같이, 핀(981, 961)들이 플레이트(968)의 직선 에지와 작동 가능 부재(994)에 각각 맞대어지는 제1 위치까지, 커플링 축을 따라 소켓에 삽입된다. 이 점에서, 밸브들은 여전히 닫혀 있다. 프로브가 더 삽입되면, 도 24에 도시된 바와 같은 제2 위치에서, 관통보어들이 정렬되고 밸브들이 열릴 때까지, 밸브들이 열려 있다.

밸브들의 열림은 실질적으로 유사하며, 밸브(990)만을 참조하여 여기에서 설명할 것이다. 프로브가 더 삽입되면, 핀은 커플링 축에 평행한 밸브에 대하여 이동한다. 그러므로 핀은 직선 에지에 맞대어지게 유지되고 회동점을 향하여 먼저 움직이며, 그러고 나서 플레이트를 회전시키는데 필요한 만큼 멀어지도록 움직임으로써 결과적으로 밸브를 연다. 분리되는 동안, 핀은 커플링 축(B)에 평행한 플레이트에 대하여 움직인다. 먼저, 핀은 대향 원호면에 맞대어지기 전까지 플레이트에서 자유롭게 이동한다. 더욱 분리되는 동안, 플레이트는 회동축을 향하여 먼저 움직이고 나서 플레이트를 회전시키는데 필요한 만큼 멀어짐으로써 결과적으로 밸 브를 닫는다. 밸브가 닫혀 있을 때, 핀은 커플링 축(A)에 평행한 원호형 에지의 끝을 지나도록 움직이고, 프로브는 분리된다.

본 실시예의 큰 장점은 부재들의 결합과 분리가 추가적인 간섭 없이 각각 밸브를 열고 닫는다는 점이다.

도 25 및 26을 참조하여 제10 실시예를 참조하면, 커플링 조립체(1001)는 수 커플링 부재(1002) 및 암 커플링 부재(1017)를 구비한다.

제7 실시예에서와 같이, 수 부재(1002)는 내부 부분과 슬리브(1017)를 구비한다.

내부 부분은, 제1 유체 통로(미도시)와 통하도록 배치된 인접 영역(1004); 커플링 축(A)과 일치하도록 배치된 프로브(1006); 흐름 축(B)과 일치하는 축을 가지며 인접 영역의 말단에서의 제1 개구부와 프로브의 외주면에서의 제2 개구부 사이로 연장하는 관통보어(808); 및 프로브의 자유단에 인접하게 배치된 외부 밀봉 링(1015)을 구비한다.

슬리브는 제1 부분의 인접 영역에 대하여 슬라이딩 가능하게 장착되며, 프로브와 인접 영역의 교차점에서 형성된 힙(1013)과의 맞대어진 부분 및 프로브를 향하여 스프링(1020)에 의해 가압된다.

제7 실시예에서와 마찬가지로, 암 커플링 부재(1003)는 흐름 축(B)과 일치하고 제2 유체 통로(미도시)와 통하도록 배치된 제1 단부로부터 연장하는 관통보어(1021); 커플링 축(A)과 일치하는 소켓(1012); 소켓의 개방단에 가깝게 배치된 내부 밀봉 링(828); 및 소켓의 개방단을 형성하는 커플링 부재의 단부면에 형성된 디스크형 홈(1040)을 구비한다.

디스크형 홈(1040)은 암 커플링 부재와 일체로 형성된 반원형 돌출부 및 대향하는 반원형 와셔편(washer piece)(1041)에 의해 정의된다. 반원형 와셔편은 암 커플링 부재와 별개이다. 반원형 와셔편은 암 커플링 부재와 반원형 돌출부에 대하여 배치되어 원형 릿지(ridge)를 형성하도록 결합된다. 원형 릿지의 축은 축(B)과 일치한다. 원형 릿지의 중심은 중심내의 관통보어(1021)와 함께 디스크형 홈(1040)을 형성한다. 와셔편(1041)은 보유 부재(1042)에 의해 커플링 부재에서 반원형 돌출부에 지지된다.

보유 부재(1042)는 많은 회전수로 이루어진 스프링 또는 밴드형 장치를 구비한다. 스프링 또는 밴드는 원형 돌출부의 직경과 실질적으로 동일한 직경을 가진다. 그러한 바와 같이, 스프링 또는 밴드는 반원형 돌출부와 반원형 와셔편에 대하여 꽉 맞게 끼워지므로 반원형 와셔편이 커플링 부재에 확실하게 고정되는 것을 보장한다.

수 커플링 부재는 제7 실시예를 참조하여 기술된 바와 같이 실질적으로 암 커플링 부재의 소켓에 삽입될 수 있다. 완전히 결합된 위치에 삽입되는 동안, 도 25a에 도시된 바와 같이, 보유 스프링 또는 밴드와 와셔편은 실질적으로 움직이지 않는다.

제7 실시예를 참조하여 기술된 바와 같이, 끼워진 위치에서, 도 25a에 도시된 바와 같이, 슬리브와 와셔편 사이의 끼워 맞춤에 의해 프로브는 소켓으로부터 떨어져 나가는 것이 방지된다. 그러나 소정의 절단력에서, 보유 스프링은 반경 방 향으로 연장하고, 그럼으로써 와셔편이 고정된 반원형 돌출부로부터 반경방향으로 멀리 움직이도록 하며, 이것은 수 커플링 부재가 분리되도록 한다. 보유 스프링의 탄성으로 인해, 끼워 맞춤이 해제된 이후, 보유 스프링은 그 원리 크기로 복귀한다. 그러므로 이 탄성은 와셔편이 반원형 돌출부와 맞대어지는 위치로 다시 돌아가게 한다. 절단력의 원인이 제거되면, 프로브는 소켓에 삽입될 수 있고, 커플링은 재결합된다. 그러므로 보유 스프링은 커플링에 절단 강도를 제공한다.

수 및 암 커플링 부재들의 의도적인 분리는 제7 실시예를 참조하여 기술된 바와 같이, 디스크형 홈으로부터 슬리브를 빼냄으로써 쉽게 달성할 수 있다.

그러한 실시예의 장점은 수 또는 암 커플링 부재들 중 어느 하나 또는 다른 어떤 부분에도 손상을 가하지 않으면서도 절단 강도를 얻을 수 있다는 것이다. 또한 보유 부재의 탄성은 절단이 발생한 후에 쉽게 재결합이 될 수 있도록 만든다.

도 27 내지 29를 참조하여 제11 실시예를 설명하면, 커플링 조립체(1101)는 수 및 암 커플링 부재(1102, 1103)를 구비한다.

도 27은 커플링 조립체가 분리된 것을 보여준다. 제1 실시예에 따르면, 수 커플링 부재(1102)는 제1 유체 통로(미도시)와 통하도록 배치된 인접 영역(1104); 커플링 축(A)과 일치하도록 배치된 프로브(1106); 흐름 축(B)과 일치하는 축을 가지며 인접 영역의 말단에서의 제1 개구부와 프로브의 짧은 외주면에서의 제2 개구부 사이로 연장하는 관통보어(808); 및 프로브의 자유단에 인접하게 배치된 외부 밀봉 링(1115)을 구비한다.

수 커플링 부재(1102)는 인접 영역과 프로브의 교차점에 배치되고 전방 맞대어짐 면과 외주면을 포함하는 반경 방향 플랜지를 구비한다. 덮개(sheath) 부재(1107)는 수 커플링 부재에 확실하게 접착되고, 반경 방향 플랜지의 외주면에 고정된다. 덮개 부재(1107)는 실질적으로 평탄한 섹션을 구비하며, 커플링 축(A)에 평행하게 연장한다. 덮개는 반경 방향 플랜지로부터 프로브의 자유단쪽으로 연장한다. 프로브의 말단과 덮개의 말단은 동일 평면에서 끝난다. 내부 반경 방향 플랜지는 덮개의 말단으로부터 중심축을 향하여 연장된다.

반원형 구멍(1119)은 덮개를 통하여 형성되고, 말단 영역에 배치된다. 구멍은 흐름 축(B)과 일치하는 중심축을 가진다. 나중에 명확해지는 바와 같이, 구멍은 암 커플링 부재를 수용하도록 크기가 결정된다.

덮개의 구멍 반대측에는 끼워 맞춤 특징부가 덮개의 말단으로부터 커플링 축(A)에 평행하게 연장한다. 끼워 맞춤 수단(1166)은 커플링 축(A)에 수직한 관통보어를 갖는 플레이트를 구비한다.

평탄 섹션을 구비하는 닫음 부재(1162)는 프로브의 단부에 슬라이딩 가능하게 장착된다. 닫음 부재는 닫음 부재의 일 단부로부터 이격되게 배치되는 외부로 연장하는 반경 방향 플랜지(1163)를 포함한다. 이격량은 덮개의 내부 반경 방향 플랜지의 두께에 상응한다.

스프링(1164)과 같은 편향 수단은 덮개와 프로브 사이에 생긴 반경 방향 공간에 배치된다. 스프링은 전방 맞대어짐 면(1112)에서의 일 단부와 닫음 부재의 외부 반경 방향 플랜지에서의 다른 단부에 작용한다. 편향 수단은, 도 27에 도시된 바와 같은 닫힘 위치로 닫음 부재를 편향시키는데, 닫음 부재는 덮개의 내부 반 경 방향 플랜지와 닫음 부재의 외부 반경 방향 플랜지 사이의 맞대어짐을 향하여 편향된다. 닫힘 위치에서, 덮개의 단부, 닫음 부재 및 프로브는 평탄면을 형성한다.

닫힘 위치에서, 제1 외부 환형 밀봉 링(1115)은 프로브의 말단과 관통보어(1108)의 개구부 사이에 위치하며, 프로브를 닫음 부재에 밀봉하도록 작용한다. 닫음 부재내에 형성되고 관통보어(1108)의 개구부의 타측에 위치하는 내부 환형 홈에 내장된 내부 밀봉 링(1165)은 또한 프로브와 덮개를 밀봉하도록 작용한다. 밀봉 링(1115, 1065)들의 배치로 인하여 관통보어(1108)내의 유체를 기밀한다.

제1 실시예에서와 마찬가지로, 암 커플링 부재(1103)는 흐름 축(B)과 일치하고 제2 유체 통로(미도시)와 통하도록 배치된 제1 단부로부터 연장하는 관통보어(1121); 커플링 축(A)과 일치하는 소켓(1122); 및 소켓의 개방단에 가깝게 배치된 내부 밀봉 링(1128)을 구비한다.

암 커플링 부재(1103)는 소켓(1122)내에서 작동하는 내부 닫음 부재(1190) 및 소켓 내의 닫음 부재를 보유하는 보유 부재(1191)를 구비한다.

보유 부재는 실질적으로 닫힘 단부와 함께 평탄 섹션을 구비한다. 보유 부재는 소켓의 닫힘 단부를 통해 형성된 구멍 내에 위치되며, 암 부재에 확실하게 고정된다. 보유 부재의 축은 커플링 축(A)과 일치한다. 보유 부재의 직경은 소켓의 내경보다 작아서 보유 부재는 소켓 내에서 소켓을 따라 닫힘 단부로부터 중간 위치까지 연장한다. 그러므로 보유 부재의 실질적으로 닫힘 단부는 소켓 내에 위치된다. 커플링 축(A)에 일치하는 구멍은 실질적으로 닫힘 단부를 통하여 형성된다.

닫음 부재는 일 단부로부터 바깥쪽으로 연장하는 반경 방향 플랜지를 포함하는 중앙 로드 섹션을 구비한다. 타 단부는 튜브의 닫힘 단부의 반경 방향 면에 부착된다. 튜브는 커플링 축(A)에 일치하며, 또한 중앙 로드 축에 일치한다. 튜브는 말단면으로부터 중앙 로드의 반대 단을 향하여 연장한다. 도 27에 도시된 바와 같이, 먼 로드의 단부에서의 반경 방향 플랜지는 실질적으로 닫힘 단부의 구멍을 통하여 연장하는 중앙 로드와 함께 보유 부재의 평탄 섹션 내에 내장된다.

스프링(1192)과 같은 편향 부재는 소켓의 닫힘 단부와 닫음 부재(1190)의 닫힘 단부의 내면 사이에서 작동한다. 스프링은 소켓의 개방단을 향하여 닫음 부재를 편향시킨다. 닫음 부재는 보유 부재의 실질적으로 닫힘 단부와 닫음 부재의 중앙 부재의 반경 방향 플랜지 사이에서의 맞대어짐에 의해 닫힘 위치에서 멈춰있다. 닫음 부재는 닫힘 위치에서 멈추도록 배치되어서 닫음 부재의 닫힘 단부의 외면은 소켓들의 개방 단과 동일한 평면에 있게 된다.

끼워 맞춤 수단(1194)은 암 커플링 부재의 외측에 배치되며, 커플링 축(A)에 수직하고 평행하게 연장하는 플레이트를 구비한다. 끼워 맞춤 수단은 관통 구멍을 포함한다.

수 및 암 커플링 부재들은 도 28에 도시된 바와 같이, 각 커플링의 두 개의 평탄 단부들을 처음에 맞댐으로써 결합될 수 있다. 그러고 나서 커플링은, 도 29에 도시된 바와 같이, 완전히 삽입된 위치까지 부재들을 이동시키도록 닫힘력을 제공함으로써, 시작될 수 있다. 추가적인 삽입이 진행되는 동안, 수 커플링 부재의 닫음 부재 및 암 커플링 부재의 닫음 부재는 각 스프링들(1164, 1192)의 이격량에 대항하여 축방향으로 가해진다. 수 커플링 부재의 반경 방향 플랜지와 각 닫음 부재의 단부 사이의 맞대어짐 뿐만 아니라 소켓의 닫힘 단부와 각 닫음 부재의 단부 사이의 맞대어짐으로 인해 이동이 멈춘다. 도 29에 도시된 바와 같이, 그리고 이전에 기술된 바와 같이, 완전히 삽입된 위치에서 각 커플링 부재의 관통보어들은 정렬된다. 뿐만 아니라 프로브의 외부 밀봉 링과 소켓의 내부 밀봉 링은 앞에 기술된 바와 같이 관통보어들에 대하여 정렬된다.

게다가, 완전히 삽입된 위치에서, 수 커플링 부재의 끼워 맞춤 수단과 암 커플링 부재의 끼워 맞춤 수단도 정렬된다. 이전 실시예들에 기술된 바와 같이, 절단 핀은 각각의 끼워 맞춤 부재들의 각 관통구멍들을 통하여 삽입될 수 있다. 그럼으로써 절단 강도를 제공한다. 또한 핀은 스프링력이 커플링 부재를 떨어져 나가도록 하지 않도록 하기 위해 삽입될 필요가 있다.

수 커플링 부재의 덮개를 관통하는 구멍(1119)은 내부 관통보어(1121)가 연장하는 암 커플링 부재의 평탄부를 받아들이도록 배치된다. 이것은 관통보어들 사이의 정렬을 확실하게 하기 위하여 필요한 커플링 부재들 사이의 회전 정렬을 제공한다.

이러한 실시예는 몇 가지 장점이 있다. 이 실시예는 커플링들이 쉽게 깨끗하게 닦일 수 있도록 하는 평탄 단부들을 커플링들에 제공한다. 또한 결합되어 있지 않을 때, 각 커플링 부재의 관통보어들은 닫혀 있다. 그럼으로써 조립체의 결합과 분리 과정 중에 관통보어들을 흐르는 유체가 새지 않는다.

도 30은 본 발명의 제12 실시예를 보여준다. 여기에서 기술된 실시예들에 따르면 커플링 부재들은 실질적으로 카본 또는 유리 섬유와 같은 복합 구조체로 만들어진다.

±55° 각도는 튜브 섹션에 대해 최적의 강도를 제공한다고 알려져 있다. 그러므로 수 커플링 부재와 같이 구부러진 튜브들은 흐름 축(B)에 대한 인접 영역(1204) 뿐만 아니라 커플링 축(A)에 대한 프로브를 따라 유지되는 ±55° 각도로 제조될 것이다.

도 30은 본 발명의 제12 실시예에 따른 섬유 패턴을 보여준다. 수 커플링 부재는 입적 영역을 따라 ±55° 각도를 구비하며, 그러고 나서 프로브를 따라 0/90°로 변화되며, 대부분의 섬유는 축방향을 따라 놓여진다. 이와 대조되게, 암 커플링 부재의 섬유는 개방단 영역을 따라 ±55° 각도로 놓여지지만, 대부분의 섬유가 반경 방향으로 놓인 상태로 0/90°로 변화한다.

각도의 변화는 커플링 부재들에 더 큰 강도를 제공하며, 면적에서의 주요한 원추응력(hoop stress)을 저지하도록 작용한다.

본 발명은 유압이나 공압 기계에 사용될 수 있으나 바람직하게는 유체 전달 응용분야에 사용된다.

본 발명의 큰 장점은 커플링 조립체를 통과하는 유체의 흐름이 실질적으로 직선형 관을 통과한다는 것이다. 이로 인하여, 기름 파이프라인 분야에서 잘 알려져 있고 어떠한 커플링들을 통해서도 방해받지 않는 관일 것을 요구하는 세척 작업이 관 및 결합하는 윗방향 및 아랫방향 유체 통로에서 가능하게 된다.

본 발명에 따른 커플링 조립체는 플라스틱, 금속 또는 당해 기술분야에서 잘 알려진 어떤 다른 물질로도 용이하게 만들어질 수 있다는 것은 당업자에게 명백하다 할 것이다. 또한, 부분들의 정확한 배치는 첨부한 도면들에 도시된 것과 달리 변형될 수 있다는 것도 당업자에게 명백하다 할 것이다. 예를 들면, 커플링 조립체는 실질적으로 대칭적일 필요는 없으며, 일부 응용 분야의 경우, 편심된 형태의 부분들을 가지는 것이 유리할 수도 있다. 수 부재와 대응하는 암 부재의 소켓의 단면이 원통형인 것이 암 부재내에서의 수 부재의 회전을 가능하게 하므로 바람직한 실시예이지만, 수 부재와 대응하는 암 부재의 소켓의 단면이 반드시 원통형일 필요는 없다

본 발명은 모든 유체 전달 응용 산업 분야에 이용될 수 있다.

Claims (57)

1. 수 커플링 부재 및 암 커플링 부재를 구비하며, 분리 가능하게 유체 통로를 연결하는 커플링 조립체로서,

   수 커플링 부재 및 암 커플링 부재는 수 커플링 부재의 프로브(probe)를 암 커플링 부재의 소켓에 삽입함으로써 끼워져 사용되며,

   상기 수 커플링 부재는 상기 프로브를 형성하는 원통형 로드 형태의 말단 영역 및 인접 영역을 포함하며, 상기 인접 영역은 유체 통로에 연결되도록 배치되는 제 1 개구부를 포함하며,

   상기 수 커플링 부재는 직선인 축을 가지며 상기 제 1 개구부와 상기 프로브의 원주면 상의 제 2 개구부 사이에서 연장되는 관통 보어를 추가로 포함하며,

   상기 암 커플링 부재는 유체 통로에 연결하도록 배치되는 제 1 단부, 상기 제 1 단부로부터 연장되는 직선의 관통 보어 및 상기 소켓의 원주면을 포함하며,

   끼워져 사용되고 있을 때, 각 커플링 부재의 관통보어들은 제1 길이 방향 축을 따라 일치하고, 상기 프로브 및 상기 소켓은 제1 길이 방향 축에 비스듬한 제2 길이 방향 축을 따라 일치하며,

   상기 관통보어들은 두 개의 유체 통로 사이에 직선의 유체관을 제공하며,

   유체는 밀봉 수단에 의해 유체관내에 보유되는 커플링 조립체.
2. 제1 항에 있어서,

   밀봉 수단은 제1 및 제2 환형 밀봉 링을 구비하며,

   사용 중 끼워져 있을 때, 제1 환형 밀봉 링은 관통보어와 암 커플링 부재의 소켓과의 교차점의 일측에 배치되고, 제2 환형 밀봉 링은 관통보어와 암 커플링 부재의 소켓과의 교차점의 타측에 배치된 커플링 조립체.
3. 제2 항에 있어서,

   제1 환형 밀봉 링은 소켓 내에 내부 환형 밀봉 링을 구비하며, 제2 환형 밀봉 링은 프로브에 외부 환형 밀봉 링을 구비하는 커플링 조립체.
4. 제2 항에 있어서,

   유압에 의한 밀봉 링의 제거 또는 손상을 방지하기 위하여, 프로브 및 소켓은 밀봉 링의 한쪽 또는 양쪽에 인접하게 테이퍼진 커플링 조립체.
5. 삭제
6. 제1 항에 있어서,

   끼워진 커플링 부재들이 빠지지 않도록 배치되는 분리 가능한 보유 수단들을 더 구비하는 커플링 조립체.
7. 제6 항에 있어서,

   보유 수단은, 사용 중에 수 커플링 부재에 배치되는 제1 부분과 사용 중에 암 커플링 부재에 배치되는 제2 부분을 구비하며, 사용 중에 제1 부분과 제2 부분은 상기 보유 수단에 의해 서로 끼워 맞춰지는 커플링 조립체.
8. 제7 항에 있어서,

   제1 부분은 제1 섹션과 제2 섹션을 구비하는 탄성 클립을 구비하며, 제1 섹션과 제2 섹션은 제1 길이 방향 축의 대향면에 대해 배치되고 사용 중에 수 커플링 부재에서의 플랜지에 맞대어지는 연결 섹션에 의해 결합되며, 상기 탄성 클립의 제1 섹션과 수 커플링 부재가 맞대어지며, 제1 섹션과 제2 섹션은 연결 섹션으로부터 이격된 반경 방향 치행을 포함하는 커플링 조립체.
9. 제1 항에 있어서,

   수 커플링 부재의 관통보어와 프로브 사이의 경사각과 암 커플링 부재의 관통보어와 소켓 사이의 경사각은 동일하며, 5°~ 35° 범위 내에 있는 커플링 조립체.
10. 제1 항에 있어서,

    암 커플링 부재의 소켓은 막힌 단 및 소켓에서의 개구부를 더 포함하며,

    프로브가 소켓에 삽입될 때, 소켓 내의 주위 유체가 개구부로부터 빠져 나가도록 강제되고 개구부로부터의 주위 유체의 배출율이 프로브를 소켓에 삽입하는데 필요한 삽입력을 결정하도록, 사용 중에, 개구부는 프로브의 말단과 막힌 단 사이의 공간과 통하도록 배치되는 커플링 조립체.
11. 제1 항에 있어서,

    수 커플링 부재 및 암 커플링 부재는 협동 정렬부를 추가적으로 구비하며, 상기 협동 정렬부는 프로브가 소켓에 삽입될 수 있는 제2 길이 방향 축에 대한 상대적인 회전을 제한하는 커플링 조립체.
12. 제1 항에 있어서,

    수 커플링 부재 및 암 커플링 부재의 하나 또는 모두는 밸브를 구비하며, 밸브는 닫힘 위치에서는 관통보어를 따라 흐르는 유체 흐름을 방지하고 열림 위치에서는 관통보어를 따라 흐르는 유체 흐름을 허용하는 커플링 조립체.
13. 제12 항에 있어서,

    프로브가 소켓으로부터 빠질 때 밸브는 열림 위치로부터 닫힘 위치까지 회전하도록, 각 밸브는 작동 가능부를 회전함으로써 열림 및 닫힘 위치 사이에서 작동 가능하며, 작동 가능부는 대향하는 커플링 부재에 의해서 작동되며, 작동 가능부는, 프로브가 소켓에 삽입될 때 열림 위치를 향하여 밸브가 이동하도록, 대향하는 커플링 부재에 의해서 작동되는 커플링 조립체.
14. 제1 항에 있어서,

    수 커플링 부재는 제1 부분 및 제2 부분을 구비하며,

    제2 부분은 제1 부분에 대하여 슬라이딩 가능하게 그리고 제1 길이 방향 축을 따라 장착되며, 편향 수단은 제2 부분을 제1 부분쪽으로 편향시키며, 암 커플링 부재는 홈(recess)을 구비하며, 끼워져 사용되고 있을 때, 제2 부분은 암 및 수 커플링 부재들이 분리되는 것을 방지하기 위하여 홈에 끼워 맞춰지는 커플링 조립체.
15. 제14 항에 있어서,

    홈은 암 커플링 부재에 결합되는 제1 부분 부재 및 암 커플링 부재로부터 분리 가능한 제2 부분 부재를 구비하며, 보유 부재는 상기 제2 부분 부재를 상기 제1 부분 부재에 고정하는 커플링 조립체.
16. 제15 항에 있어서,

    끼워져 사용되고 있을 때 주어진 절단력에서 상기 제2 부분 부재는 상기 제1 부분 부재로부터 멀어지도록 이동함으로써 홈이 확대되고, 끼워져 사용되고 있을 때 프로브가 소켓으로부터 떨어지도록, 보유 부재는 탄성력을 가지는 커플링 조립체.
17. 제1 항에 있어서,

    암 및 수 커플링 부재 각각은 각각의 관통보어 닫음 부재를 포함하는 커플링 조립체.
18. 제17 항에 있어서,

    각각의 닫음 부재들은 닫힘 위치 및 열림 위치 사이에서 이동 가능하며,

    닫힘 위치에서 닫음 부재는 각각의 유체 개구부를 통하여 연장하고, 제1 및 제2 환형 밀봉 링들 각각은 각각의 유체 개구부들의 일측에 배치되며, 추가적인 밀봉 링은 각각의 유체 개구부들의 반대측에 배치되며,

    열림 위치에서 닫음 부재들은 유체 개구부를 통하여 연장하지 않는 커플링 조립체.
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