具有公差適應的快速連接的連接器的製作方法

2023-05-15 02:46:11 2

專利名稱：具有公差適應的快速連接的連接器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種快速連接的連接器，它將第一流體系統連接到第二流體
系統，用於在第二流體系統上進行處理操作，例如充加、抽空和/或測試。尤其是， 本發明涉及一種快速連接的連接器，它被設計以適應公差，所述公差與連接器所 連接並且通過其可以執行處理操作的第二流體系統的配件相關。
背景技術：
快速連接的連接器通常用於將外部流體系統(例如加充、抽空和/或測 試設備)連接到流體系統，如製造、測試或處理設備。 一旦形成連接並且所有閥 打開，流體可以流動通過連接器進入流體系統或者從流體系統流出，這取決於所 執行的處理操作。不管處理操作如何， 一般希望在任何流體被允許流動之前實現系統的連 接和連接器的密封，從而防止流體從連接器洩漏。連接器通常被設計與流體系統上的配件連接，其中所述配件包括閥，它 控制流體流過配件。配件一般具有共同的總體結構。不過，配件間尺寸公差的差 異可能導致連接器連接至一個配件不同於連接至另一個配件。連接的差異可能成 為問題，因為連接器可能沒有適當地與配件密封，從而導致流體洩漏。因此，需要一種連接器，它可適應連接器所要連接的配件的尺寸公差的 差異，並且解決傳統連接器中的其它問題。

發明內容
—種快速連接的連接器，它將第一流體系統連接到第二流體系統，以便 在第二流體系統上進行處理操作，例如加充流體、抽空和/或測試。連接器所連接 的第一流體系統可以是，例如，用於充注丙烷罐的丙垸源、用於抽空所述罐的低 壓源、或用於測試所述罐的測試設備。第二流體系統可以是，例如丙烷罐。連接器被設計成連接至第二流體系統上的配件並且適應配件的尺寸公 差，以實現連接器與配件之間的可靠密封，並且防止在處理操作，例如加充、抽 空或測試第二流體系統期間的流體洩漏。
連接器包括前主體，後主體，設置圍繞前主體和後主體的套筒，設置在 前主體和後主體內的密封活塞，圍繞前主體內密封活塞的抗側載活塞，設置在密 封活塞內並固定至後主體的軸，和在密封活塞與軸之間接合併產生沿相反方向偏 壓密封活塞和軸的偏壓力的彈簧。密封活塞通過彈簧加載，並且密封抵靠配件上的密封。密封活塞的彈簧
適應與配件相關的公差，並且提供密封活塞與配件的密封之間的自調節密封。由 彈簧提供的力應足夠大，以便在密封活塞與配件上的密封之間產生可靠的密封。 不過，由彈簧提供的較大力難以直接驅動彈簧。因此，連接器具有機械增益機構， 例如滾珠斜面機構，以驅動彈簧。為了增強密封的可靠性，抗側載活塞楔入配件孔中，以使側載最小。連接器包括連接機構，被設置成將連接器與配件連接。當啟動時，連接 器，尤其是密封活塞和套筒，封裝配件的端部，以防止配件從連接機構斷開。連 接機構可以是，例如，夾頭或半圓柱形座。軸控制通過連接器的流動。軸包括外壁，由所述壁限定的流動通道，被 設置接合密封活塞上密封的密封肩部，和一個或多個通過外壁通向流動通道的開 口。密封的長度大於一個或多個開口的長度，以防止密封被吸入流體流中。連接器的設計使得如果連接器在沒有與配件接合的情況下被啟動，則軸 不會驅動並且會保持與密封活塞上密封的密封接合，以阻止流體通過連接器。


下文將結合附圖中所示的示例對進一步的細節進行說明，其中圖1是按照一個示例實施例的連接器和配件的透視圖。
圖2是圖1所示連接器和配件在默認階段的縱向剖面圖。
圖3是縱向剖面圖，示出了連接器連接至配件，而連接器沒有被啟動。
圖4是連接器和配件在驅動開始時的縱向剖面圖。
圖5是連接器和配件在驅動的中間階段的縱向剖面圖。
圖6是連接器和配件在完全啟動階段的縱向剖面圖，其中箭頭示出了流 體的流動路徑。圖7是連接器與配件的縱向剖面圖，示出了沒有與配件接合的連接器的 啟動。
圖8-14是分別與圖l-7相似的視圖，示出了連接器的可替換實施例。
圖15-19是另一個可替換實施例的連接器處於連接的不同階段的縱向剖 面圖。
具體實施例方式首先參見圖1，示出了快速連接的連接器10，它將第一流體系統12連 接至第二流體系統14，用於在第二流體系統14上進行處理操作，例如加充、抽空 和/或測試。連接器10所連接的第一流體系統12可以是，例如，用於加充丙烷罐 的丙烷源、用於抽空所述罐的低壓源、或用於測試所述罐的測試設備。第二流體 系統14可以是，例如，丙烷罐。不過，連接器IO可與其它流體系統一起使用， 其中利用快速連接器將第一流體系統連接至第二流體系統。連接器10被設計成連接至第二流體系統14的配件20，並且適應配件 20的尺寸公差，以實現連接器10與配件20之間的可靠密封，並且防止在通過連 接器10與配件20的處理操作(例如加充、抽空或測試流體系統14)過程中的流 體洩漏。參見圖1和2，配件20包括第一端部22，被設計以連接至流體系統14 的剩餘部分；和，第二螺紋端部24，它連接至連接器10。六邊形表面26限定在 第一端部22與第二端部24之間，以允許通過扳手等與配件20接合。配件20還 包括周向槽28，限定在六邊形表面26和第二端部24的螺紋端之間，所述第二端 部24在連接期間由連接器10接合。配件20還包括流體通道30，所述通道從第一端部22延伸通向第二端部 24,以允許流體流過配件20。此外，第二端部24包括由內表面32限定的孔。由 例如彈性體製成的周向密封34設置在形成於內表面32中的周向槽36中，鄰近內 部垂直壁38，所述內部垂直壁形成從內表面32到流體通道30的過渡。閥(在圖15-19中示出的實施例)可以被整合入配件20，或者位於配件 20的下遊，以便控制流體流過流體通道30，並且防止流體從流體系統14漏出。現在轉向連接器10，並仍然參見圖1和2，連接器10包括第一端部50， 它連接至流體系統12,使得連接器10與流體系統12流體相通；和第二端部52， 它被設置成可拆卸地連接至配件20並與配件20密封。連接器10是大體圓柱形， 並且包括縱向軸線A-A。連接器10還包括以下部件包括第二端部52的前主體56，後主體58，驅動套筒60，密封活塞62，抗側載活塞130，和包括第一端部50 的軸64。前主體56包括第一端66和第二端68，其中第一端66具有固定於其上 的連接機構70，所述連接機構被設置連接至配件20。在圖l-7示出的實施例中， 連接機構70包括半圓柱形座(nest)，所述半圓柱形座包括凸緣72，它被設置匹 配入如圖3-6所示的配件的槽28中。所述座的半圓柱形設計允許在將連接器連接 至配件時所述座擬合配件20的端部24，然後使凸緣72裝配入槽28中以便將連接 器與配件接合。前主體56的第二端68可滑動地設置在後主體58中，其中前主體56和 後主體58可以相對於彼此沿平行於縱向軸線的方向運動。在第一與第二端66、 68 之間，前主體56包括形成於其外表面的圓柱形凹處74,其中周向驅動斜面76從 凹處74向靠近第二端68的外表面延伸。驅動斜面76相對於縱向軸線成一銳角， 例如大約17-22度。驅動斜面76的用途將在後文描述。後主體58包括第一端78，它設置圍繞前主體56的第二端68;和第二 端80。第一端78包括多個延伸穿過其間的周向間隔孔82，在每個孔中設置有驅 動滾珠84。滾珠84可與驅動斜面76接合，這將在下文中做進一步的描述。驅動套筒60包括第一端86和第二端88，並且設置圍繞前主體56和後 主體58。具體地講，套筒60包括第一端86處的內表面，該內表面可滑動地設置 在前主體56的外表面，靠近其第一端66。周向槽90形成在第一與第二端86、 88 之間套筒60的內表面，並且驅動表面92從所述槽90朝向第二端88向後延伸。 驅動表面92設置相對於縱向軸線成一銳角，例如大約7-20度。套筒60還包括第 二端88處的卡環，它保持套筒在位。滾珠84、斜面76和表面92共同形成機械增益機構，它在驅動連接器 IO的過程中提供機械增益，這將在下文中進行描述。密封活塞62設置在前主體56與後主體58中，並且包括第一端94和第 二端％，其中第一端94被設置用於密封接合配件20的密封34。密封活塞62通 過形成在第二端96處的凸緣95和形成在後主體58內表面上的凸緣97之間的接 合而被保持在後主體58中。軸64被設置在密封活塞62中，並且包括第一端98和端部50。凸緣100 被限定在軸64的外表面上，在端98和端部50中間。凸緣100與位於後主體58的內表面上的肩部102接合，並且卡環104被插入凸緣100後方形成於後主體的 內表面的槽中。因此，軸64和後主體58彼此連接以便一起運動。如圖2中所示，螺旋彈簧110環繞密封活塞62，並且設置在前主體56 和後主體58之間並作用於前主體56和後主體58。彈簧110沿相反方向彼此相背 在平行於縱向軸線的方向上偏壓前主體56和後主體58。此外，螺旋彈簧112環繞 軸64，並且被設置在密封活塞62和軸64之間並作用於密封活塞62與軸64。螺 旋彈簧112產生一偏壓力，所述力沿相反方向在平行於縱向軸線的方向上偏壓密 封活塞62和軸64。軸64和密封活塞62被設置成在使用連接器10控制流體流過連接器的 過程中在某些時刻彼此密封接合。如圖2所示，周向密封114被設置在密封活塞 的內表面上，固定在由內表面上的一對凸緣116、 118之間限定的槽中。此外，軸 64—般是中空的，並且包括流體流動通道120，它從端部50朝向閉合端98延伸。 流動通道120由軸的外壁122限定。所述端98包括密封肩部124，它伸出所述端 98的外壁122的外徑，可與密封114接合。此外，多個開口 126形成於壁122上， 位於靠近所述端98的周向間隔位置，以便能夠使流動通道120與壁122的外部流 體相通。圖2示出了沿平行於縱向軸線方向測得的密封114的長度大於沿平行於 縱向軸線方向測得的每個開口 126的長度。這可以防止密封114在連接器10的工 作過程中被吸入開口 126中。連接器10還包括抗側載活塞130，它環繞密封活塞62的端部94，並且 可滑動地設置在密封活塞62的外表面和前主體56的內表面之間。活塞130包括 楔形前端132，和螺旋彈簧134,所述螺旋彈簧134環繞密封活塞62並作用於活 塞130上，以便沿朝向配件20的方向偏壓活塞130。現在將參見圖2-7對連接器10的工作進行描述。圖2示出了當連接器 沒有連接至配件時的默認階段(default stage)。圖3示出了當連接機構70首先 連接至配件20時的連接器10，其中凸緣72設置在端部24的螺紋後方的槽28中。 在該初始階段，滾珠84凹入套筒60的槽90中。另外，密封活塞62和側載活塞 130凹入在前主體56中，位於它們的默認位置。此外，密封肩部124與密封114 密封接合，從而防止流體流過流體通道120。圖4示出了連接器10開始驅動以實現連接。連接由使用者沿朝向配件說明書第6/8頁
20的方向推壓套筒60開始。這導致滾珠84開始離開槽90，並且迫使後主體58、 軸64、和密封活塞62 —起朝向配件20運動，其中密封活塞62運動進入配件的孔 中。這防止了配件20從連接機構70的鉤握接合(hooked grip)中滑脫。此外， 密封活塞62的所述端94接觸配件20中的密封34。另外，抗側載活塞130楔入配 件的孔中，使楔形前端132與表面32接合。這限制了由側載引起的向密封區域的 移動量。此外，密封活塞62上環136的直徑略小於表面32的內徑，以便環136 還可幫助定位和控制側載。在該階段，密封肩部124保持與密封114的密封接合， 從而防止流體流過流體通道120。在圖4中，滾珠84位於提供機械增益用於壓縮彈簧112的位置。彈簧 112被設置提供一高偏壓力，迫使密封活塞62與密封34接合，以確保在連接過程 中保持所述接合。因此，由滾珠84、斜面76和表面92提供的機械增益是必要的， 以便克服彈簧112的偏壓力。圖5示出了處於連接中間階段的連接器。隨著套筒60推動滾珠84進一 步向斜面76的下端，密封活塞62由於與密封34的接合而停止運動。由滾珠84 提供的機械增益壓縮彈簧112，並且還導致後主體58和軸64向前朝向配件20移 動。隨著軸64向前運動，密封肩部124開始從密封114脫離，直到開口126打開 通過密封114，允許流體從通道120流出並進入配件的流動通道30。由於開口 126 比密封114更窄，密封114不會被吸入行進的流體中。圖6示出了處於完全連接階段的連接器。滾珠84處於斜面76的端部在 凹處74中。開口 126完全打開以允許流體自由地從通道120經過開口 126並流至 通道30 (或從通道30,經過開口 126並進入通道120)。此外，套筒60在連接機 構70和配件端24上面，以消除意外斷開的可能。此外，彈簧112被完全壓縮， 通過密封活塞62對配件施加很大的力，以保持與密封34的密封接觸。圖7示出了沒有與配件20接合的連接器10的操作。隨著套筒60向前 滑動，密封肩部124保持與密封114的接合，以防止流體流過連接器。圖8-14示出了另一實施例的連接器200,它結合了連接器10的許多構 思。下面將對連接器200與連接器10的區別進行描述，應當理解，連接器200中 未描述的特徵大體類似於(至少在功能上)連接器10中的對應特徵。連接器200使用以夾頭203a、 203b形式的連接機構202來連接連接器 200和配件204。 一半的夾頭203a固定至前主體206，而另一半的夾頭203b可樞軸轉動地連接至前主體206。樞轉夾頭的構造以及如何樞轉地將夾頭連接到支撐 件上都是本領域技術人員公知的。固定夾頭和樞轉夾頭可以彼此替換。固定夾頭 203a在與配件204的連接過程中用作導向裝置，通過在連接過程中引導連接器的 端部位於配件的端部之上來實現導向。在連接時，樞轉夾頭203b向下樞轉到配 件204端部的螺紋後方並且進入周向槽208中，如圖ll所示。因為有夾頭203a、 203b，在連接器200中不需要用於連接器10的抗側載活塞。連接器200的其餘構造和操作大體類似於連接器10，其中它包括後主體 210、套筒212、密封活塞214、軸216、和螺旋彈簧218，所述螺旋彈簧218在密 封活塞214與軸216之間具有較大的彈簧力，沿相反方向偏壓密封活塞和軸。前 主體206、後主體210、套筒212、密封活塞214、軸216、螺旋彈簧218和其餘部 件的具體結構在圖8-14中顯而易見，並且所述部件的操作大體類似於接合圖l-7 所示連接器10所述的對應部件的操作。應當注意，軸216通過螺紋220連接至後 主體210。圖9示出了當連接器沒有連接至配件時的連接器200的默認階段 (default stage)。圖10示出了當連接器200最初連接至配件204的初始階段。 圖11示出了連接器200開始驅動以實現連接。圖12示出了連接器處於連接的中 間階段。圖13示出了連接器200處於完全連接的階段。圖14示出了沒有與配件 204接合的連接器200的操作。圖15-19示出了另一實施例的連接器300，它結合了連接器IO、 200的 許多構思。下面將對連接器300與連接器10、 200的區別進行描述，應當理解， 連接器300中未描述的特徵大體類似於(至少在功能上)連接器10、 200中的對 應特徵。連接器300被設計成與配件302接合併且打開配件中的閥304。閥304 通常是閉合的，以防止流體流過配件302，但是它通過連接至連接器300的軸308 端部上的推桿306驅動打開。在連接至配件302的過程中，杆306隨著軸308向 前運動而向前運動。當連接器300的連接機構最初連接至配件302，如圖16中所示，以及開 始驅動以實現連接，如圖17所示，推桿306的端部與闊304間隔。在如圖18所 示連接的中間階段，推桿306的端部仍然與閥304間隔，但是端部接近開始接觸 閥304。在如圖19所示的完全連接階段，推桿306向前運動足以打開閥304，允許流體流過連接器300和配件302。參見圖17，密封活塞310的外徑略小於配件302的孔的內徑。由於密封 活塞310與配件孔的緊密配合，限制了側載。不過，在位置、結構和功能上與圖 l-7所示和所述的抗側載活塞130類似的抗側載活塞也可以結合入連接器300。如同連接器10、 200，如果連接器300在沒有與配件302接合的情況下 啟動，則軸308保持與主密封的密封接合，以防止流體流過連接器300。
權利要求
1、一種用於將第一流體系統連接至第二流體系統的連接器，包括前主體，它包括連接機構，所述連接機構被設置成將連接器與第二流體系統連接；和周向驅動斜面，它相對於連接器的縱向軸線成一角度；後主體，它具有一部分設置圍繞前主體，並且所述部分包括多個孔，每個孔中設置有驅動滾珠，所述驅動滾珠可與驅動斜面接合；套筒，它設置圍繞前主體和後主體，所述套筒可與驅動滾珠接合；密封活塞，它設置在前主體與後主體中，並且包括可與第二流體系統接合的前端；軸，它設置在密封活塞中，所述軸被固定至後主體；和彈簧，它接合在密封活塞與軸之間，並且產生沿相反方向偏壓密封活塞和軸的偏壓力。
2、 根據權利要求1所述的連接器，其中所述連接機構包括夾頭。
3、 根據權利要求1所述的連接器，其中所述連接機構包括半圓柱形座。
4、 根據權利要求1所述的連接器，其中所述連接器包括連接階段，其中連接 機構被連接至第二流體系統的端部，密封活塞的前端設置在第二流體系統的端部 的內徑中並且接觸端部上的密封，並且套筒設置圍繞連接機構並圍繞端部的外徑。
5、 根據權利要求1所述的連接器，其中密封活塞包括內表面，和設置在內表 面上的密封；所述軸包括外壁，由所述壁限定的流動通道，設置與密封接合的密 封肩部，和多個通過外壁通向流動通道的開口；並且平行於縱向軸線測得的密封 的長度大於平行於縱向軸線測得的開口的長度。
6、 根據權利要求1所述的連接器，還包括連接至所述軸的推桿。
7、 一種用於將第一流體系統連接至第二流體系統的連接器，包括 前主體，它包括連接機構，所述連接機構被設置成將連接器與第二流體系統連接；後主體，它具有一部分設置圍繞前主體，所述後主體和前主體沿平行於連接 器的縱向軸線的方向相對於彼此可運動；驅動套筒，它設置圍繞前主體和後主體；機械增益機構，它接合在驅動套筒、前主體和後主體之間；密封活塞，它設置在前主體與後主體中，並且包括可與第二流體系統接合的 前端；抗側載活塞，它設置在密封活塞的外表面和前主體的內表面之間； 軸，它設置在密封活塞中，所述軸被固定至後主體；和彈簧，它接合在密封活塞與軸之間，並且產生沿相反方向偏壓密封活塞和所 述軸的偏壓力。
8、 根據權利要求7所述的連接器，其中抗側載活塞包括楔形前端，它被設置 成楔入第二流體系統的孔中。
9、 根據權利要求7所述的連接器，還包括連接至所述軸的推桿。
10、 一種用於將第一流體系統連接至第二流體系統的連接器，包括 前主體，它包括連接機構，所述連接機構被設置成將連接器與第二流體系統連接；後主體，它具有一部分設置圍繞前主體，所述後主體和前主體沿平行於連接 器的縱向軸線的方向相對於彼此可運動；套筒，它設置圍繞前主體和後主體，並且沿平行於縱向軸線的方向相對於前 主體和後主體可運動；密封活塞，它設置在前主體和後主體中，並且沿平行於縱向軸線的方向可驅 動，所述密封活塞包括前端；軸，它設置在密封活塞中，所述軸被固定至後主體；和彈簧，它接合在密封活塞與軸之間，並且產生沿相反方向偏壓密封活塞和軸 的偏壓力；其中，連接器包括連接階段，其中連接機構被連接至第二流體系統的端部， 密封活塞的前端設置在端部的內徑中並且接觸端部上的密封，並且所述套筒設置 圍繞連接機構並圍繞端部的外徑。
11、 根據權利要求10所述的連接器，其中所述連接機構包括夾頭。
12、 根據權利要求10所述的連接器，其中所述連接機構包括半圓柱形座。
13、 根據權利要求10所述的連接器，其中密封活塞包括內表面，和設置在內 表面上的密封；所述軸包括外壁，由所述壁限定的流動通道，設置與密封接合的 密封肩部，和多個通過外壁通向流動通道的開口；並且平行於縱向軸線測得的密 封的長度大於平行於縱向軸線測得的開口的長度。
14、 根據權利要求10所述的連接器，還包括機械增益機構，它接合在套筒、 前主體和後主體之間，以便提供機械增益以克服彈簧的偏壓力。
15、 根據權利要求10所述的連接器，還包括抗側載活塞，它設置在密封活塞 的外表面與前主體的內表面之間。
16、 根據權利要求10所述的連接器，還包括連接至所述軸的推桿。
17、 一種用於將第一流體系統連接至第二流體系統的連接器，包括 前主體，它包括連接機構，所述連接機構被設置成將連接器與第二流體系統連接；後主體，它具有一部分，設置圍繞前主體；套筒，它設置圍繞前主體和後主體，並且沿平行於連接器的縱向軸線方向可 運動；密封活塞，它設置在前主體和後主體中，所述密封活塞包括內表面； 密封，它設置在密封活塞的內表面上；軸，它設置在密封活塞中，所述軸固定至後主體，並且所述軸包括外壁，由 所述壁限定的流動通道，設置與密封接合的密封肩部，和多個通過外壁通向流動 通道的開口，並且平行於縱向軸線測得的密封的長度大於平行於縱向軸線測得的 開口的長度；禾口彈簧，它接合於密封活塞與所述軸之間，並且產生沿相反方向偏壓密封活塞 和閥活塞的偏壓力。
18、 根據權利要求17所述的連接器，其中所述連接機構包括夾頭。
19、 根據權利要求17所述的連接器，其中所述連接機構包括半圓柱形座。
20、 根據權利要求17所述的連接器，其中所述連接器包括連接階段，其中連 接機構被連接至第二流體系統的端部，所述密封活塞設置在端部的內徑中並且接觸端部處的密封，並且所述套筒設置圍繞連接機構並圍繞端部的外徑。
21、 根據權利要求17所述的連接器，還包括機械增益機構，它接合於套筒、 前主體和後主體之間，以便提供機械增益以克服彈簧的偏壓力。
22、 根據權利要求17所述的連接器，還包括抗側載活塞，它設置在密封活塞 的外表面與前主體的內表面之間。
23、 根據權利要求17所述的連接器，還包括連接至所述軸的推桿。
全文摘要
本發明公開了一種閉鎖連接器，它將第一流體系統連接至第二流體系統，以便在第二流體系統上進行處理操作。所述連接器被設計成連接至第二流體系統的配件並且適應配件中的尺寸公差，以實現連接器與配件之間的可靠密封，並防止在處理操作過程中的流體洩漏。所述連接器包括前主體、後主體、設置圍繞前主體和後主體的套筒、設置在前主體和後主體中的密封活塞、設置在密封活塞中並且固定至後主體的軸、以及彈簧，所述彈簧在密封活塞與軸之間接合併產生沿相反方向偏壓密封活塞和軸的偏壓力。
文檔編號F16L37/28GK101617162SQ200880004079
公開日2009年12月30日 申請日期2008年2月4日 優先權日2007年2月6日
發明者羅伯特·丹尼爾森 申請人:法斯特德公司