一種在高壓狀態下利用接頭間壓力差操作的快速接頭的製作方法

2023-09-23 22:20:05

專利名稱：一種在高壓狀態下利用接頭間壓力差操作的快速接頭的製作方法
技術領域：
本發明屬於管接頭技術領域，涉及一種安裝於流體管路中的接頭，特別涉及一種在高壓狀態下利用接頭間壓力差操作的快速接頭。
背景技術：
流體快速接頭由於能快速插拔，單向密封，具有止回功能，因此在石油、化工、冶金、水電、工程機械、船舶、機電設備等領域中得到極為廣泛的應用。現有的快速接頭產品的結構由外圈，殼體，插頭，閥芯和閥座，以及彈簧和密封件，此種結構必須是兩端管路都無壓力工作狀態下即常壓狀態下，才能實現連接或斷開，所以這種快速接頭在連接或斷開前必須切斷壓力源，和對管路進行洩壓。如果一端帶有流體壓力或者殘壓，管路在連接使因內部有壓力，而內部壓力作用於閥芯上，如內部有20MPa的壓力，閥芯壓力承受面積為I平方釐米，那就是說推動單個閥芯約需要用200KG的力才能打開，這樣的力量人手是無法達到的，而快速接頭在斷開時因內部的高壓，使產品出現反作用力，而這個力作用於壓住連接產品鋼珠的外圈上，如果人力勉強進行分離，因分離時雙手都在推動外圈，而陽接頭會高速彈出，可能會危及操作者或旁邊人員的安全。所以現有的快速接頭結構無法帶流體壓力進行操作。如CN200720045320. 4的「一種超高壓快速接頭總成」，它由接頭主體、接頭副體、接頭主體和接頭副體連接處的快換定位套、接頭主體和接頭副體的空腔內都具有閥芯部件，所述的閥芯部件包括閥芯、緩壓彈簧座、密封圈和卡簧，所述的閥芯上設置有多個洩壓通孔，所述的每個洩壓通孔的中心線均與接頭主體軸線平行。該產品雖能實現快速連接與快速斷開，但只能是在陰接頭與陽接頭都無壓力的情況下進行操作，限制了快速接頭的使用場合。

發明內容
本發明的目的在於針對上述現有技術的不足，為流體管路提供一種能夠在帶高壓的工作狀態下，利用陰陽接頭內的壓力差，實現快速連接和快速斷開，使用安全、方便、連接牢固、耐壓性好的高壓狀態下的快速接頭。本發明的技術方案它包括殼體、外圈、錐形閥芯體、閥座、中間體、閥座滑套、接頭體和密封裝置，中間體的兩端分別通過螺紋與外圈和接頭體定位連接，殼體與外圈的內腔滑動連接，殼體的內腔設有錐形孔與錐形閥芯體對應連接，所述的閥座的外壁與閥座滑套的內套體滑動連接，閥座的外壁設有定位凹槽，閥座軸向的一端通過孔用擋圈與閥座滑套內腔上的擋圈凹槽限位連接，閥座的同一端中間設有閥芯套筒，閥芯套筒與錐形閥芯體的芯軸滑動連接並通過閥芯套筒的筒口端面限位，閥芯套筒與錐形閥芯體之間設有閥芯彈簧，閥座軸向的另一端通過閥座彈簧與閥座滑套內腔上凸肩內壁連接，閥座設有流體通道。優選所述的閥座設有的流體通道為設有閥芯套筒一端的閥座的一側設有多個與軸向平行的小圓柱孔，閥座另一側設有一大圓柱孔，各小圓柱孔與大圓柱孔連通組成流體通道。進一步優選所述殼體的內腔與閥座滑套的一端螺紋連接，閥座滑套的另一端與接頭體的內腔滑動連接，閥座滑套的外圓柱面與中間體內腔凸環滑動連接，閥座滑套外套凸環與中間體內腔滑動連接，在內腔凸環與外套凸環之間形成閥座鎖定空間，閥座鎖定空間內設有閥座鎖圈，閥座鎖圈軸向的一端通過鎖圈彈簧與內腔凸環內壁連接，閥座鎖圈軸向的另一端通過鎖圈擋圈與中間體內腔上的擋圈凹槽限位連接，閥座鎖圈外圈與中間體內腔滑動連接，閥座鎖圈的內圈一大一小兩個階梯設置，閥座鎖圈內圈內徑小的一側內圈與閥座滑套的外圓柱面滑動連接，閥座滑套的套體上均勻設有鋼珠孔，鋼珠孔內設有鋼球，閥座滑套移動過程中，鋼球對外分別與閥座鎖圈的兩個階梯內圈的位置對應，閥座移動過程中，鋼球對內分別與閥座閥座壁和閥座上的定位凹槽的位置對應。進一步優選所述的外圈的螺紋端內設有一臺階與殼體外部的彈簧溝槽和中間體端面組合形成一個截面為矩形的環形空間，環形空間內部設有彈簧，彈簧的一端為外圈的臺階凹肩內端面和殼體外部的彈簧溝槽的一個槽壁，彈簧的另一端為中間體端面和殼體外部的彈簧溝槽的另一個槽壁。
·
進一步優選錐形閥芯體一端為錐形閥面，另一端設有兩個階梯，第一個階梯與閥芯密封墊連接，第二個階梯即芯軸與限位密封墊壓環連接，限位密封墊壓環一端扣緊閥芯密封墊，限位密封墊壓環另一端通過閥芯彈簧與閥芯套筒外壁上的臺階端面連接，限位密封墊壓環的端面與閥芯套筒的筒口端面限位，錐形閥芯體、閥芯密封墊和限位密封墊壓環·組成錐形密封閥芯部件。本發明能給管路提供一種能在承受帶高壓流體工作狀態下，利用陰陽接頭內的壓力差，進行快速連接和快速斷開操作的快速接頭，減少了因快速接頭連接或斷開進行的對管路斷開壓力源和洩壓的工作，並具有連接方便，連接牢固，可以廣泛應用於石油、冶金、水電、工程機械、船舶、機電設備、農業機械等領域。


圖I是本發明實施例I的結構示意圖。圖2是本發明實施例I的連接初始結構示意圖。圖3是本發明實施例I的連接接入結構示意圖。圖4是本發明實施例I的陰接頭中通入比陽接頭壓力更高的流體結構示意圖。圖5是本發明實施例I的陽接頭閥芯打開結構示意圖。圖6是本發明實施例I的斷開前受力分析示意圖。圖7是本發明實施例I的斷開過程結構示意圖。圖8是本發明實施例I的斷開後結構示意圖。圖中殼體1，外圈 2，鋼球 3、19，墊片 4、14、23、26，「O」型圈 5、10、15、22、27，閥芯
體6，閥芯密封墊7，限位密封墊壓環8，彈簧9，閥芯彈簧11，孔用擋圈12，閥座13，鎖圈彈簧16，中間體17，閥座滑套18，閥座鎖圈20，鎖圈擋圈21，防塵圈24，閥座彈簧25，接頭體28，排氣小孔28. I。
具體實施例方式本發明通過下面的實施例可以對本發明作進一步的描述，然而，本發明的範圍並不限於下述實施例。
實施例I :
如圖I一8 :中間體17的兩端分別通過螺紋與外圈2和接頭體28定位連接，殼體I與外圈2的內腔滑動連接，殼體I的內腔設有錐形孔與錐形閥芯體6對應連接，所述的閥座13的外壁與閥座滑套18的內套體滑動連接，閥座13的外壁設有定位凹槽，閥座13軸向的一端通過孔用擋圈12與閥座滑套18內腔上的擋圈凹槽限位連接，閥座13的同一端中間設有閥芯套筒，閥芯套筒與錐形閥芯體6的芯軸滑動連接並通過閥芯套筒的筒口端面13. I限位，閥芯套筒與錐形閥芯體6之間設有閥芯彈簧11，閥座13軸向的另一端通過閥座彈簧25與閥座滑套18內腔上凸肩內壁連接，閥座13設有流體通道。所述的閥座13設有的流體通道為設有閥芯套筒一端的閥座13的一側設有多個與軸向平行的小圓柱孔，閥座13另一側設有一大圓柱孔，各小圓柱孔與大圓柱孔連通組成流體通道。能保證流體從閥座13通過，閥座13上設有定位凹槽，定位凹槽與鋼珠19連接，能使在本實施例連接並流體連通後閥座13處於固定位置，閥座13處於固定位置後，保證了與閥座13端面接觸的閥芯體6位置的固定，使流道大小的恆定。閥座13採用實心棒料加工，並經過熱處理，使耐用性更好。殼體I上均勻設有布鋼珠孔，實現了接頭快速連接，殼體I外部有彈簧溝槽，實現了接頭雙向運動，殼體I內部設有密封槽。內部與閥芯接觸面採用錐度密封，殼體I內腔設有錐形孔，與錐形閥芯體6及其部件配合形成錐密封，增加了密封可靠性。殼體內腔設有螺紋，與閥座滑套18進行螺紋連接固定。經過熱處理的外圈2提供了更高的強度，提高了產品的耐用性。殼體I與外圈2內壁滑動配合連接，外圈2內設有兩條圓弧槽，能使產品斷開或連接運動過程中，鋼珠3滑入圓弧槽，外圈2的螺紋端內設有一臺階，與殼體I外部的彈簧溝槽和中間體17端面組合形成一個截面為矩形的環形空間，環形空間內部放入高強度彈簧9，能使產品在連接和斷開結束後能迅速復位，彈簧9能使兩部件相對位置輕易不改變，保證了連接的可靠性。採用高耐磨鋼球3、19，增加了產品使用壽命。密封裝置採用「O」型圈5、15、22、27與墊片4、14、23、26組合密封的方式，「O」型圈5與墊片4 ;「0」型圈15與墊片14 ;「0」型圈22與墊片23 ;「0」型圈27與墊片26 ;「0」型圈10單獨設置在殼體I與閥座滑套18的接口處。墊片4、14、23、26為聚四氟乙烯墊片，提高了產品耐壓和密封可靠性。所述殼體I的內腔與閥座滑套18的一端螺紋連接，閥座滑套18的另一端與接頭體28的內腔滑動連接，閥座滑套18的外圓柱面與中間體17內腔凸環滑動連接，閥座滑套18外套凸環與中間體17內腔滑動連接，在內腔凸環與外套凸環之間形成閥座鎖定空間，閥座鎖定空間內設有閥座鎖圈20，閥座鎖圈20軸向的一端通過鎖圈彈簧16與內腔凸環內壁連接，閥座鎖圈20軸向的另一端通過鎖圈擋圈21與中間體17內腔上的擋圈凹槽限位連接，閥座鎖圈20外圈與中間體17內腔滑動連接，閥座鎖圈20的內圈一大一小兩個階梯設置，閥座鎖圈20內圈內徑小的一側內圈與閥座滑套18的外圓柱面滑動連接，閥座滑套18的套體上均勻設有鋼珠孔，鋼珠孔內設有鋼球19，閥座滑套18移動過程中，鋼球19對外分別與閥座鎖圈20的兩個階梯內圈的位置對應，閥座13移動過程中，鋼球19對內分別與閥座13閥座壁和閥座13上的定位凹槽的位置對應。中間體17連接外圈2與接頭體28，內部設有梯形擋圈槽，方便了擋圈的拆卸；
閥座滑套18上設有均布的鋼珠孔，鋼珠孔中設有鋼球19，確定了閥座13的固定位置，閥座滑套18內孔與閥座13滑動連接，一端由閥座滑套18內擋圈凹槽設置的孔用擋圈限位，一端由與閥座13端面與閥座滑套18內腔的凸肩內壁之間設置閥座彈簧25進行支撐。；閥座鎖圈20通過鎖圈擋圈21的作用確定了單向的軸向自由度，故本實施例連接時，閥座滑套18移動，而閥座鎖圈20因限制了單向的軸向自由度無法運動，固鋼珠19跟隨閥座滑套18移動到閥座鎖圈20上的大直徑孔位置時，鋼珠19滑入閥座鎖圈20的大直徑孔，鋼珠19不能對閥座13限位，所以閥座13處於活動狀態，而本實施例連接並流體接通後，通過彈簧25的作用使閥座13運動到位置後，鋼珠19自動滑落。又因彈簧16的作用，使閥座鎖圈20自動回位壓住鋼珠19，使閥座13位置固定。錐形閥芯體6—端為錐形閥面，另一端設有兩個階梯，第一個階梯與閥芯密封墊7連接，第二個階梯即芯軸與限位密封墊壓環8連接，限位密封墊壓環8 —端扣緊閥芯密封墊7，限位密封墊壓環8另一端通過閥芯彈簧11與閥芯套筒外壁上的臺階端面連接，限位密封墊壓環8的端面8. I與閥芯套筒的筒口端面13. I限位，錐形閥芯體6、閥芯密封墊7和限位密封墊壓環8組成錐形密封閥芯部件。 閥芯體6採用高耐磨軸承鋼材料經熱處理，使其具有高強度，高耐磨性。頭部採用錐形密封方式，減少了在密封件在運動過程中的磨損，並增加了閥芯開啟的靈敏度，保證了密封的可靠性。閥芯密封墊7使用邵氏硬度為90度的橡膠製成，減少了密封件的磨損，增加了本實施例的使用壽命，限位密封墊壓環8能壓住閥芯密封墊7，防止在高速流體衝刷下閥芯密封墊7被衝出，而圖I中8. I平面與13. I平面在流體接通後會相互貼近，限定了閥芯體6的軸向自由度，能保證在流體衝刷下，閥芯體6的位置改變而引起的流道流通截面積減小，影響本實施例流量和流體壓力損失。所述的外圈2的螺紋端內設有一臺階與殼體I外部的彈簧溝槽和中間體17端面組合形成一個截面為矩形的環形空間，環形空間內部設有彈簧9，彈簧9的一端為外圈2的臺階凹肩內端面和殼體I外部的彈簧溝槽的一個槽壁，彈簧9的另一端為中間體17端面和殼體I外部的彈簧溝槽的另一個槽壁。防塵圈24使用彈性材料製成的防塵圈能防止因粉塵進入接頭內部而加速密封件的磨損與堵塞防塵孔。接頭體28 —端與管路連接，另一端使用與中間體17連接，內孔與閥座滑套18連接，並設有密封槽，密封槽採用設有「O」型圈27與墊片26的組合密封的方式。接頭體28上設有一排氣小孔28. 1，解決了因本實施例部件的相對運動，使本實施例內部的空間變化而產生的局部高壓或真空的問題，防止了因局部高壓或真空而引起的本實施例連接或產品斷開不順利的問題。本實施例連接本實施例作為陰接頭，固定於設備上，本實施例與帶有15MPa壓力的普通陽接頭連接時，陽接頭對準本實施例的連接處，用力推入，如圖2，因接頭體28以及相連接的中間體17，外圈2固定於設備上，無法移動，又因鎖圈擋圈21的作用使閥座鎖圈20也無法向內移動。而陽接頭推入力的作用使殼體I與相連接的閥座滑套18同時向內移動，殼體與閥座滑套移動到一定位置後，如圖3，鋼珠3滑入外圈2上的溝槽內，使陽接頭可以繼續推入，推入過程中陽接頭上的閥芯體與陰接頭上的閥芯體6相頂，因陽接頭內帶有15MPa壓力閥芯體無法頂開，而陰接頭內不帶壓力，故陽接頭閥芯體將陰接頭閥芯體6及部件頂開，閥芯體6及部件頂開至限位密封墊壓環8上的端面8. I靠上閥座13上的端面13. I時，而閥座滑套18上的鋼珠19因閥座滑套18向內的移動使鋼球19滑入閥座鎖圈20上的大直徑孔中，使閥座處於軸向活動狀態。如圖4，公插頭進一步向內推動中，陽接頭閥芯體頂住陰接頭閥芯體6而陰接頭閥芯體6上相配合的限位密封墊壓環8與閥座13相抵，故使閥座13向內移動，陽接頭繼續向內推入，至鋼珠3滑入陽接頭溝槽中，陽接頭停止推入，放開陽接頭，陰接頭上的彈簧9使殼體I以及相連接的閥座滑套18復位，外圈2內孔壓住鋼珠3，使鋼珠3固定住陽接頭，使陽接頭與本實施例陰接頭形成牢固的連接。本實施例連接後，如圖4，本實施例陰接頭中通入比陽接頭壓力更高的流體，比如20MPa，因陽接頭與陰接頭流體壓力差，如圖5，使陰接頭上的閥芯體6以及部件向壓力低的陽接頭方向移動，使陽接頭閥芯打開，流體接通，而本實施例閥座13因彈簧25和流體衝刷雙重作用下也向陽接頭方向移動，移動到卡簧12位置後，閥座13的鎖定鋼珠19滑入閥座13上的鋼珠槽中，閥座鎖圈20因彈簧16的作用自動壓住鋼珠19，固定住了閥座13的軸向位置。本實施例斷開如圖6，連接狀態對本實施例流體進行簡單靜壓狀態下的受力分 析。圖6中作用於閥座滑套18上的由向內運動壓力Fl、F2和向外運動壓力F3組成，所以向內運動壓力=F1+F2-F3，所得到的值我們簡稱FN，而根據壓力大小由所承受面積決定，故FN的可以由本實施例設計時對18. I這個面的大小來控制FN力的的大小。F4和F5產生一對分離力，而分離力根據力的傳遞，通過鋼球3與陽接頭接觸點A傳遞至鋼球3與外圈2接觸點B，使鋼球3對外圈2產生壓力F6，因為這個F6對外圈的壓力，使外圈移動時產生摩擦力，簡稱FM，而設計本實施例時根據18. I這個面的大小來控制的FN的力，使FN大於FM，且隨著內部流體壓力的升高，FN與FM的差值將進一步增大，我們將FN-FM所得的差值簡稱FJ，FJ這個力能使陽插頭，殼體1，閥座滑套18向內移動，可有彈簧9的作用產生了彈簧壓力F7來平衡FJ這個力，使殼體1，閥座滑套18等部件無法向內運動。但因F7是彈簧壓力，這個壓力是恆定值，而FJ會隨著內部流體壓力的升高而升高，所以當內部流體壓力升高到一定值時，使FJ所產生的力大於彈簧壓力F7，陰陽接頭會自動斷開，比如一個液壓源，連接多個液壓管路，想要斷開管路，只需將部件管路中的壓力升高就可以實現自動斷開，並且使用這種接頭可以起到過載保護，能夠在壓力升高後自動斷開；手動斷開只有在內部流體無壓力的狀態下進行操作，不然因內部流體壓力的影響，接頭是無法活動的；如圖7，閥座滑套18，殼體I等部件向內運動，隨著移動，鋼珠3滑入外圈2的溝槽中，至使陽接頭處於活動狀態，而使陽接頭與陰接頭分離。而分離過程中，陽接頭和陰接頭內的閥芯體及部件會因流體壓力與彈簧11壓力使閥芯體及部件復位，防止管路內的流體流出。陽接頭斷開後，陰接頭內的閥芯體及部件閉合，如圖8，流體對閥芯體6及部件產生壓力F8，而F8+F3與F1+F2的差值小於彈簧9所產生的彈簧力F7，故彈簧9進行復位，使帶動殼體I、閥座滑套18以及相關部件復位。至此陰接頭回復原始狀態。
權利要求
1.一種在高壓狀態下利用接頭間壓力差操作的快速接頭，它包括殼體(I)、外圈(2)、錐形閥芯體(6)、閥座(13)、中間體(17)、閥座滑套(18)、接頭體(28)和密封裝置，中間體(17)的兩端分別通過螺紋與外圈(2)和接頭體(28)定位連接，殼體(I)與外圈(2)的內腔滑動連接，殼體(I)的內腔設有錐形孔與錐形閥芯體(6)對應連接，其特徵是所述的閥座(13)的外壁與閥座滑套(18)的內套體滑動連接，閥座(13)的外壁設有定位凹槽，閥座(13)軸向的一端通過孔用擋圈(12)與閥座滑套(18)內腔上的擋圈凹槽限位連接，閥座(13)的同一端中間設有閥芯套筒，閥芯套筒與錐形閥芯體(6)的芯軸滑動連接並通過閥芯套筒的筒口端面(13. I)限位，閥芯套筒與錐形閥芯體(6)之間設有閥芯彈簧(11)，閥座(13)軸向的另一端通過閥座彈簧(25)與閥座滑套(18)內腔上凸肩內壁連接，閥座(13)設有流體通道。
2.根據權利要求I所述的一種在高壓狀態下利用接頭間壓力差操作的快速接頭，其特徵是所述的閥座(13)設有的流體通道為設有閥芯套筒一端的閥座(13)的一側設有多個與軸向平行的小圓柱孔，閥座(13)另一側設有一大圓柱孔，各小圓柱孔與大圓柱孔連通組成流體通道。
3.根據權利要求I或2所述的一種在高壓狀態下利用接頭間壓力差操作的快速接頭，其特徵是所述殼體(I )的內腔與閥座滑套(18)的一端螺紋連接，閥座滑套(18)的另一端與接頭體(28)的內腔滑動連接，閥座滑套18的外圓柱面與中間體(17)內腔凸環滑動連接，閥座滑套(18)外套凸環與中間體(17)內腔滑動連接，在內腔凸環與外套凸環之間形成閥座鎖定空間，閥座鎖定空間內設有閥座鎖圈(20)，閥座鎖圈(20)軸向的一端通過鎖圈彈簧(16 )與內腔凸環內壁連接，閥座鎖圈(20 )軸向的另一端通過鎖圈擋圈(21)與中間體(17)內腔上的擋圈凹槽限位連接，閥座鎖圈(20)外圈與中間體(17)內腔滑動連接，閥座鎖圈(20)的內圈一大一小兩個階梯設置，閥座鎖圈(20)內圈內徑小的一側內圈與閥座滑套(18)的外圓柱面滑動連接，閥座滑套(18)的套體上均勻設有鋼珠孔，鋼珠孔內設有鋼球(19)，閥座滑套(18)移動過程中，鋼球(19)對外分別與閥座鎖圈(20)的兩個階梯內圈的位置對應，閥座(13)移動過程中，鋼球(19)對內分別與閥座(13)閥座壁和閥座(13)上的定位凹槽的位置對應。
4.根據權利要求I或2所述的一種在高壓狀態下利用接頭間壓力差操作的快速接頭，其特徵是所述的外圈(2)的螺紋端內設有一臺階與殼體(I)外部的彈簧溝槽和中間體(17)端面組合形成一個截面為矩形的環形空間，環形空間內部設有彈簧(9)，彈簧(9)的一端為外圈(2)的臺階凹肩內端面和殼體(I)外部的彈簧溝槽的一個槽壁，彈簧(9)的另一端為中間體(17)端面和殼體(I)外部的彈簧溝槽的另一個槽壁。
5.根據權利要求I或2所述的一種在高壓狀態下利用接頭間壓力差操作的快速接頭，其特徵是錐形閥芯體(6)—端為錐形閥面，另一端設有兩個階梯，第一個階梯與閥芯密封墊(7 )連接，第二個階梯即芯軸與限位密封墊壓環(8 )連接，限位密封墊壓環(8 ) 一端扣緊閥芯密封墊(7)，限位密封墊壓環(8)另一端通過閥芯彈簧(11)與閥芯套筒外壁上的臺階端面連接，限位密封墊壓環(8)的端面(8. I)與閥芯套筒的筒口端面(13. I)限位，錐形閥芯體(6)、閥芯密封墊(7)和限位密封墊壓環(8)組成錐形密封閥芯部件。
全文摘要
本發明公開了一種在高壓狀態下利用接頭間壓力差操作的快速接頭，它包殼體(1)、外圈(2)、閥座(13)、中間體(17)、接頭體(28)和密封裝置，所述的閥座(13)的外壁與閥座滑套(18)的內套體滑動連接，外壁設有定位凹槽，閥座(13)軸向的一端通過孔用擋圈(12)與閥座滑套(18)內腔上的擋圈凹槽限位連接，該端中間設有閥芯套筒與錐形閥芯體(6)的芯軸滑動連接並通過筒口端面(13.1)限位，閥芯套筒與錐形閥芯體(6)之間設有閥芯彈簧(11)，閥座(13)軸向的另一端通過閥座彈簧(25)與閥座滑套(18)內腔上凸肩內壁連接，閥座(13)設有流體通道。本發明減少了對管路斷壓和洩壓的工作，連接方便牢固，可以廣泛應用於石油、冶金、水電、船舶、農業機械等領域。
文檔編號F16L37/23GK102705618SQ20121019811
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月15日 優先權日2012年6月15日
發明者鄒佰營 申請人:鄒佰營