高壓流體管線接頭的製作方法
2023-10-26 10:07:02
專利名稱：高壓流體管線接頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種連接或互聯裝置，特別是涉及一種能夠快速連接到高壓管路上的接頭裝置。
本發明的技術背景在製冷業，製冷設備中所用的高壓流體管線、軟管、導管等經常要經受高壓下的測試和再充填操作。在這樣的操作中，需要以快速和簡便的方式將流體管線連接到測試和再充填設備上。在很多情況下，流體管線位於狹窄區域中，因而幾乎沒有空間可以利用以完成這種操作。
通常，這些高壓流體管線包含一個閥，例如Schrader閥，當連接完成後，閥的端部必須打開，以使流體管線與接頭以及設備之間能夠流過流體。如Richardson的美國專利3,727,952和3,825,223中所公開的那樣，以前的接頭通常被設計成這樣的結構，即當接頭與流體管線被連接在一起時，接頭可以打開流體管線中的閥。在每個這樣的接頭中，必須首先將一個套筒相對於一個本體部分向後拉。接著，流體管線的一端被強制推入接頭中，從而迫使一個活塞件後退，以將流體管線的這個端部暴露給一個抓持夾爪組件。此外，當活塞件被迫後退時，接頭中的一個開閥件會接觸到流體管線中的閥，從而打開該閥。一旦流體管線完全插入，則套筒被釋放，以將流體管線鎖緊在接頭中。每個這樣的接頭裝置需要利用雙手操作以實現連接，因而在只能利用一隻手的狹窄中，則難以甚至無法使用接頭。此外，夾爪組件是在流體管線中的閥打開之後或同時將流體管線鎖緊在接頭中，因而在某些情況下，流體管線在被適當鎖緊之前可能會洩漏，以導致流體從接頭中溢出。
因此需要有一種高壓流體管線接頭，其可以利用一隻手操作，並且能在流體流過接頭之前將流體管線鎖緊在接頭上。
本發明概述本發明提供了一種能以安全可靠的方式連接到流體管線上的快速連接接頭。該接頭被設計得能夠利用一隻手操作而與流體管線連接，從而可以用於空間受限的區域。此外，根據本發明的接頭可以確保在流體流入或流出管線之前將管線與接頭密封鎖緊。
在根據本發明的原理的一個實施例中，接頭包含一個本體件和一個以可滑動的方式咬合著本體件的活塞件。本體件和活塞件確定出一個通過接頭的流體通道，而且本體件可以相對於活塞在一個第一位置與一個第二位置之間滑動。閥裝置用於控制流體流過流體通道，閥裝置的安置使之能夠在本體件的第一位置處阻止流體流過流體通道，並在本體件的第二位置處允許流體流過流體通道。接頭還包含用於將一個流體管線連接到活塞件上的裝置以及定位和保持裝置，後者用於選擇性地控制本體件相對於活塞在第一位置與第二位置之間移動並用於將本體件保持在第二位置，其中定位和保持裝置咬合著本體件和活塞件。
在根據本發明的原理的另一個實施例中，提供了一種流體管線接頭，其包含一個具有中央流體通道的本體件和一個以可滑動的方式咬合著本體件的活塞件。本體件可以相對於活塞在一個第一位置與一個第二位置之間滑動。接頭還包含用於將一個流體管線連接到活塞件上的裝置以及定位和保持裝置，後者用於選擇性地控制本體件相對於活塞在第一位置與第二位置之間移動並用於將本體件保持在第二位置，而且用於連接的裝置可以被定位和保持裝置操縱。
接頭的構造使得，當本體件從第一位置移向第二位置時，閥裝置被打開以允許流體流過接頭。接頭還被這樣設計，即能夠在閥裝置被打開之前以密封的方式連接到液體管線上。這樣，由於在閥裝置被打開之前流體管線被鎖緊就位於接頭中並相對於接頭密封，因此可以防止流體從接頭中洩漏。
構成本發明的特徵的上述和其它各種創新優點和特性將特別在附屬並構成本說明書一部分的權利要求中提出。然而，為了更好地理解本發明以及它在使用中的優點和能夠達到的目的，請參考構成本說明書另一部分的附圖及其相關說明，它們描述了本發明的一個優選實施例。
附圖簡要說明
圖1是一個根據本發明的接頭的縱向橫截面圖，顯示的是流體管線端部插入接頭，而一個套筒處於脫開位置且夾爪組件處於非咬合形態。
圖2是類似於圖1的視圖，但顯示的是套筒從脫開位置移開，以驅使夾爪組件與流體管線抓持連接。
圖3是類似於圖1的視圖，但顯示的是套筒移向咬合位置，本體件則因此而移向第二位置，從而打開閥裝置。
圖4是圖3中的圈4-4中所含部分的詳圖。
圖5是接頭的另一個實施例的局部剖面圖。
圖6是類似於圖1的縱向局部橫截面圖，但顯示的是接頭的另一個實施例，其中流體管線未連接在活塞件上而套筒處於脫開位置。
圖7是類似於圖6的視圖，顯示的是流體管線連接著活塞件而套筒處於脫開位置。
圖8是類似於圖6的視圖，但顯示的是套筒移向咬合位置而本體件移向第二位置，以打開閥裝置。
圖9是類似於圖6的視圖，但顯示的是接頭的另一個實施例。
圖10是接頭的另一個實施例的縱向局部橫截面圖。
圖11是接頭的另一個實施例的縱向局部橫截面圖。
圖12是接頭的另一個實施例的縱向局部橫截面圖。
圖13A-C顯示了接頭的另一個實施例。
圖14顯示了圖13A-C中所示實施例的一個變型。
圖15顯示了圖13A-C中所示實施例的另一個變型。
圖16顯示了接頭的另一個實施例。
圖17顯示了接頭的另一個實施例。
圖18A-B顯示了接頭的另一個實施例。
優選實施例的詳細說明請參考圖1-3，圖中顯示了一個根據本發明原理的接頭10。接頭10包含一個本體件12，其以可滑動的方式安置在一個活塞件14上，用以在一個第一位置(圖1和2中所示)和一個第二位置(圖3中所示)之間相對於活塞件滑動。一個流體管線16通過一個形式為夾爪組件18的連接裝置連接著活塞件14，以將流體管線相對於活塞件鎖緊。接頭10還包含一個定位和保持裝置20，其用於驅使夾爪組件18，並且驅使本體件12從第一位置移向第二位置並將本體件保持在第二位置。
本體件12為大致圓筒形狀並包含一個從本體件一端伸向另一端成形的臺階中央孔。該臺階孔包含一個第一小徑部分22，其構成了一個中央流體通道，以及一個第二大徑部分23，其尺寸使其能夠滑動接收活塞件14。一個閥裝置24，例如一個傳統結構的Schrader閥固定在通道22中，以控制流過通道22以及流過接頭10的流體。雖然閥裝置24被描述為Schrader閥，但如需要也可以採用其它類型的閥。閥裝置24優選通過閥裝置和通道22上的相互咬合螺紋而固定在通道22中，這樣可以根據需要而將閥裝置24從通道中卸下。然而，也可以採用其它方法以將閥裝置固定在通道中。由於閥裝置固定在通道22中，因此當本體件12在其第一與第二位置之間移動時，閥裝置24將隨著本體件移動。
如前所述，活塞件14以可滑動的方式咬合著本體件12。準確地講，活塞件14部分地安置在本體件中並被本體件環繞著，活塞件包含一個以可滑動的方式安置在通道22中的第一圓筒部分28和一個以可滑動的方式安置在大徑部分23中的第二圓筒部分30。一個O形密封圈29裝於第一圓筒部分28的外表面與通道22的內表面之間，以防止洩漏。
一個中央流體通道32在活塞件14中從一端至另一端成形出來，並且基本上與通道22對準，從而構成一個穿過接頭的流體通道。一個閥致動件34以可滑動的方式安置在流體通道32中，該閥致動件為大致矩形形狀或具有相同的平直側面，以使流體能夠流過致動件34和流體通道32。閥致動件34包含一個與閥裝置24相咬合的大本體部分36和一個帶有擴大頭40的頸部38。流體通道32優選帶有臺階以確定出一個臺肩42，其用於限制大本體部分36在流體通道32中的向前運動。流體通道32的一端被放大，以構成一個圓錐孔部分44和一個大圓柱孔部分46。
夾爪組件18包含一組，優選四個沿圓周布置的夾爪段48(在各圖中只顯示出兩個段)。每個夾爪段48分別包含一個第一部分50，其安置在成形在活塞件14的第二圓筒部分30的外表面上的周緣槽52中。每個夾爪段48上的相反端分別帶有一個成形出螺紋54的內表面。夾爪段48可以相對於活塞件14而從圖1所示的非抓持位置略微旋轉到圖2所示的抓持位置。夾爪段的非抓持位置便於將流體管線16的端部插入接頭10，而抓持部分用於將流體管線牢固連接在活塞件和接頭上。
流體管線16基本上具有普通結構並包含一個閥裝置56，例如Schrader閥，其位於流體管線端部以控制液體流體管線16中的流動。螺紋58成形在流體管線16端部的外表面上，以配合接觸夾爪段內表面上的螺紋54，從而將夾爪段與流體管線牢固地鎖緊在夾爪段48的抓持位置。流體管線的端部帶有斜角以配合接觸圓錐孔部分44，從而確定出流體管線的完全插入位置。一個O形密封圈59安置在一個成形於大圓柱孔部分46中的凹槽中，以便在流體管線插入後密封住流體管線的外表面，從而防止流體從流體通道32中洩漏。雖然在圖1-3中只顯示了一個O形密封圈59，但是當然也可以採用多個O形密封圈或其它類型的密封圈，以在流體管線與活塞件之間提供適宜的密封。
如圖1所示，當流體管線16完全插入後，流體管線的斜角端咬合著圓錐孔部分44，以防止流體管線的進一步插入，而O形密封圈59用於將流體管線相對於活塞件密封起來。當夾爪段48被帶到抓持位置，夾爪段上的螺紋54將咬合位於流體管線16外表面上的螺紋58，以確保活塞件與流體管線之間的牢固連接。此外，在流體管線的完全插入位置，其閥裝置56將鄰近於致動件34的頭40安置。這樣，隨著本體件12從圖1所示的第一位置移向圖3所示的位置，閥裝置24將帶動閥致動件34在流體通道32中移動，直至頭40咬合上閥裝置56。一旦閥致動件34與閥裝置24、56均咬合上，則本體件12向著第二位置的繼續移動將導致閥致動件打開所用兩個閥裝置，以使流體能夠從流體管線16通過流體通道32而流過閥致動件34，再通過閥裝置24而流過流體通道22。應當認識到，例如在流體管線被充填時，流體也可以沿著與上述相反的方向流動，即通過閥裝置24而流過流體通道22，再經過閥致動件34，並通過閥裝置56而流入流體管線16中。
將夾爪組件18驅動到抓持位置以及將本體件12驅動到第二位置是由定位和保持裝置20完成的。定位和保持裝置20包含一個大致圓筒形的套筒60，其以可滑動的方式安置在本體件12的外表面上，用以一個脫開位置(圖1中所示)與一個咬合位置(圖3中所示)之間縱向滑動。套筒60的前端以可滑動的方式安置在夾爪段48的外表面上，並且在脫開位置上，套筒60的端部安置在每個夾爪段48上的一個略微減徑段62上。從圖2中可以清楚地看到，這樣可以使夾爪段48相對於活塞件14略微旋轉到非抓持位置，以便於插入流體管線。
隨著套筒60從脫開位置向前滑動，套筒60的端部從減徑段62上跳出，以迫使各夾爪段向內移向抓持位置，如圖2所示。這樣，從圖2中可以清楚地看到，在抓持位置，各夾爪段48環繞著夾緊在流體管線端部上，從而牢固地將流體管線16連接在活塞件14上。然而，在這個位置上，本體件12尚未被向前帶到足以打開閥裝置24、56的位置處，因而流體管線可以在閥裝置被打開之前牢固地連接到活塞件上。
一組沿圓周方向相隔的致動球64以可移動的方式安置在成形於本體件12上的相應孔66中，而一個周緣致動槽68成形在活塞件14的圓筒部分30的外周緣上，所述球64的底部咬合著槽68。套筒60的內表面咬合著球64，從而在套筒從脫開位置向咬合位置移動時迫使球落入槽68中。
請參考圖4，套筒60的內表面上包含一個第一段70、一個第二段72和一個位於段70、72之間的傾斜坡面段74。當套筒60處於脫開位置時，第一段70可以咬合球64，如圖1所示，而當套筒60處於咬合位置時，第二段72可以咬合球64，如圖3和4所示。傾斜坡面段74具有斜度，用以在套筒在本體件上向前滑向咬合位置時迫使球落入槽68中。槽68由一個用以咬合球64的相對陡峭的傾斜壁部76、一個平底壁部78和一個徑向或豎直壁部80構成。然而，如需要壁部78和80也可以具有其它形狀。
如圖1所示，當套筒60處於脫開位置時，套筒70的第一段70安置在致動球64上，而球則安置在傾斜壁部76的頂部。而當套筒60向前滑向咬合位置時，傾斜坡面段74將迫使球下降。通常，連接著活塞件14的流體管線16是固定或靜止的，因而活塞件14不能移動。由於活塞件14是固定的，因而在迫使球64下降時將在本體件12的孔66上產生一個力，從而迫使本體件12在活塞件14上向著第二位置前進。隨著本體件12的前進，致動球64在槽68中的位置發生變化，即球沿著傾斜壁部76向下移動並在孔66中徑向向內移動。本體件12的前端包含一個傾斜臺肩81，其為傾斜的，用以在本體件處於第二位置而套筒60處於咬合位置時配合接觸傾斜坡面段74，從而為套筒60確定出一個前進擋塊，如圖4所示。
優選的是，在用於高壓狀態時，傾斜坡面段74包含一個鄰近於第一段70的短的第一傾斜過渡部分82和一個從第一部分82開始伸向第二段72的長的第二傾斜致動部分84。第一部分82的傾角相對較小而第二部分84的傾角相對較大，從而在套筒60向前滑動時使球64從第一段70平穩地過渡到傾斜部分84，從而防止套筒卡住或鎖住，而這種情況在球從第一段70直接過渡到傾角相對較大的第二部分84時可能發生。然而，槽68的傾斜壁部76同第二部分84的傾角相比相對陡峭或較大，從而在套筒滑向咬合位置時提供機械效益。該機械效益使得能夠連接在高壓狀態下。因此，傾斜壁部76的傾角與第二部分84的傾角之比至少大於1，該比值可以最大化以提供所需的機械效益。從圖2中可以清楚地看到，當套筒60向前滑動而將夾爪段48帶入咬合位置時，第一部分82將安置在球64上，以使球只被輕微地向下壓，並使本體件12稍微向前移動。而在用於低壓狀態時，部分82可以製成水平而非傾斜的，從而使傾斜坡面段74隻由致動部分84構成，如圖6-11所示。
第一段70由一個周緣鎖槽86確定出來，該鎖槽用於在套筒60處於脫開位置時接收球64。鎖槽86保持套筒60不能向前移動並將夾爪段48永久性鎖緊在流體管線16上。鎖槽86通過阻止球64的運動而克服因夾爪段48在流體管線16端部分齒58上滑動而產生的摩擦力，直至流體管線端部接觸到圓錐孔部分44並且有足夠的壓力施加到活塞件14上。然而，槽86可以被選擇，以使第一段70是水平平直的，如圖6-11所示。
為了能夠在受壓狀態下拆下接頭10，套筒60內表面上的第二段72被成形出一個微小角度，如圖4中最佳顯示。第二段72的該微小角度使得套筒60容易開始移向脫開位置。為了進一步有助於在受壓狀態下拆下接頭10，孔66是傾斜的。通過使孔66以這樣的方式傾斜，在接頭10在受壓狀態下，作用在球64上的徑向負載部分地被本體件12吸收，從而降低了球64在套筒60內表面上產生的摩擦力。然而，應當認識到，球在第二段72上的摩擦力足以防止套筒偶然或無意中向脫開位置的移動，因而套筒將保持在咬合位置直至希望拆開時。
或者，如圖5所示，當接頭10不需要受壓狀態下拆開時，第二段72可以不是傾斜的，而是包含一個周緣鎖槽88，以便在套筒60處於咬合位置時接收球64。當接頭10受壓時，球64會被徑向加載，從而被迫進入鎖槽88中。徑向加載球與鎖槽88之間的咬合可以防止套筒向後移向脫開位置，直至壓力從接頭10中撤除。此外，由於接頭10不會在受壓狀態下拆開，因而球的徑向負載不需要被本體件12吸收，這樣，孔66可以被製成沿徑向的，從而取消傾角。
在圖1-4和5中所示的各實施例中，一個螺旋彈簧90安置在夾爪段48與本體件12的前端之間，以將本體件從夾爪段推離並推向第一位置。因此，當通過迫使本體件12移向第一位置而拆開接頭10時，彈簧將迫使本體件12移到第一位置，如圖1所示，以將流體管線16拆開。
接頭10的操作如下所述。當需要將接頭10連接到流體管線16上時，將套筒60滑向脫開位置並移動接頭以使夾爪段48滑動到固定流體管線的端部上。一旦流體管線端部接觸到圓錐孔部分44，球64在鎖槽88中的力將被克服，而套筒60可以開始移向咬合位置。如圖2所示，套筒60的初始向前運動將導致套筒從收集道48的減徑段62上跳出，以迫使各夾爪段夾緊咬合在流體管線端部上，從而將流體管線連接在活塞件14上。在套筒的這個初始運動中，由於球64咬合著套筒內表面上的第一小傾角部分82，因而本體件12會向著第二位置略微移動。由於閥裝置24固定在本體件12上，因此閥裝置將隨著本體件移動並將閥致動件34推動至與流體管線中的閥裝置56咬合。然而，閥裝置24、閥致動件34和閥裝置56的形狀和布置使得所述閥裝置在本體件12的這個初始運動中不會打開。因此，流體管線16將在所述閥裝置並允許流體流過接頭之前而連接到接頭上，以使流體溢出的可能性最小化。套筒向著咬合位置的繼續運動將迫使球64向下移動，從而迫使本體件移向第二位置，如前所述，並導致所述閥裝置打開。一旦套筒處於咬合位置，則連接狀態將保持下去，直至通過克服球在套筒的傾斜第二段72上的摩擦力(在受壓狀態下拆開)或通過克服球在鎖槽88中的力(在接頭中沒有壓力時拆開)而將套筒移動到脫開位置時。
現在請參考圖6-8，圖中顯示了另外一種接頭10A。接頭10A類似於接頭10，因此利用相同的參考代號表示相應的元件。接頭10A與接頭10的不同之處是用於將流體管線16連接到活塞件14上的連接裝置。流體管線不是通過一個夾爪組件18而是通過一組沿圓周方向相隔的連接球92連接到活塞件14上的，這些連接球的布置使得它們能夠在成形於活塞件的一個向後延伸段中的相應連接孔中徑向移動。流體管線16在外表面上成形出一個周緣槽96，球92可以伸入該周緣槽中，從而將流體管線鎖緊在活塞件上。圖中流體管線上的位於槽96與流體管線端部之間的部分是光滑的，然而，如需要，流體管線上也可以帶有螺紋，如螺紋58那樣。
一個圓筒形套筒98以可滑動的方式安置在套筒60與活塞件14之間，並能夠在一個未連接位置(如圖6所示)與一個連接位置(如圖7所示)之間移動，在未連接位置，球92可以徑向移動，而在連接位置，球92在孔94中被套筒98向下推入槽96中，從而將流體管線鎖緊就位。套筒98的前端內表面包含一個具有第一直徑的第一部分102和具有比第一部分102的第一直徑小的第二直徑的第二部分104，而一個坡面部分106將第一部分102與第二部分104隔開。一個螺旋彈簧108安置在套筒98後端與本體件12前端之間，以將套筒98與本體件彼此推開。套筒98的後端還包含一個向內伸展的凸緣110，當套筒98移至連接位置時，該凸緣將頂靠著一個成形在活塞件14上的凸緣112，從而防止套筒進一步向前運動。
為了連接到流體管線上，套筒60將移動到脫開位置，之後，套筒98將抵抗著彈簧98的推離而移動到未連接位置，如圖6所示。在這個位置，第一部分安置在球92上，以使球能夠在孔94中徑向向外移動。之後，活塞件14被裝配在流體管線端部上，而套筒98保持處於未連接位置。一旦流體管線被完全插入(即當套筒96與孔94對齊時)，套筒98被釋放，而彈簧108將推動套筒向連接位置移動。套筒98向著連接位置的繼續移動將導致流體管線被鎖緊就位。隨著套筒98移向連接位置，坡面部分106將迫使球在孔94中向下移動並進入槽96中，而套筒98的減徑部分104會將球92保就位於槽96中。一旦套筒處於這個連接位置，如圖7所示，流體管線即被連接在活塞件14上而所述閥裝置尚未被打開。之後，套筒60移向咬合位置，如圖8所示，從而以前面根據接頭10所描述的方式而將本體件12帶動到第二位置，從而導致所述閥裝置打開，以允許開始流動。
當然，應當認識到，接頭10A也可以具有這樣的形狀，以便能夠在受壓狀態下拆開，即套筒60的內表面可以包含一個傾斜段72而致動孔66可以是傾斜的而非徑向的。
圖9中顯示了一個接頭10B，其採用了套筒98與夾爪組件18的組合結構。夾爪組件18基本上類似於接頭10中所採用的，即包含一組夾爪段48(圖9中只顯示了一個)。夾爪組件還包含一個隆起部分114和一個減徑段115，該減徑段的操作方式類似於接頭10中的減徑段62。套筒98以可滑動的方式安置在夾爪組件與套筒60之間。在圖9所示的套筒98的未連接位置，套筒98的前端安置在隆起部分114後面並位於減徑段115上，以使夾爪段48能夠在活塞件上旋轉並能夠插入流體管線16。而當套筒98向著連接位置滑動時，套筒前端將跳躍到隆起部分114上，以迫使各夾爪段夾緊咬合在流體管線上。套筒98將繼續向前移動，直至凸緣110接觸夾爪段後端。之後，套筒60將如前所述地滑動到咬合位置，以完成連接並打開閥裝置。
圖10中顯示了一個接頭10C，其與圖6-8中所示接頭10A類似。在這個接頭10C中，套筒98』類似於套筒98，只是套筒98』通過螺紋118固定在套筒60上，以使套筒98』構成套筒60的一個整體式部分並與套筒60一起移動。這樣，套筒60的移動將導致連接球92被迫向內移動而與槽96咬合。套筒98』與套筒60之間的螺紋118使得套筒98』能夠連接在套筒60上並能夠拆下，這對於接頭10C的組裝和拆卸是必需的。
圖11中顯示了另一個接頭10D，其類似於接頭10，但閥致動件34被去除，而閥裝置24、56的布置使得它們能夠直接接觸，從而當所述閥裝置彼此咬合時能夠被打開。本體件12被成形為兩件，即包括一個細長圓筒形中央部分120，其確定出中央流體通道22，以及一個套筒部分122，其可以通過諸如螺紋(未示出)等方式以可拆卸的方式連接著中央部分120的外側表面。活塞件14以可滑動的方式安置在形成於套筒部分122與中央部分120之間的空腔中。通過提供吸出中央部分120並將活塞件環繞著中央部分安置，當流體管線16插入時，閥裝置24可以被安裝在中央部分的前端中並鄰近於流體管線的閥裝置56。套筒60向著咬合位置的運動將導致夾爪組件夾緊在流體管線上以使流體管線與活塞件連接，並導致本體件12移向第二位置，如前面實施例中所述。由於閥裝置24、56彼此鄰近安置，因而本體件12的運動將導致閥裝置24與閥裝置56咬合上，而且隨著本體件繼續移向其第二位置，兩個閥裝置將因為相互咬合而最終被打開。
在圖12所示的接頭10E中，本體件12是一個兩件式結構，即包含一個主體部分126和一個通過咬合螺紋130而與主體部分相連的向前圓筒形延伸段128。活塞件14安置在向前延伸段128的外側周緣上，以使活塞件中的孔與中央流體通道22同軸。此外，向前延伸段128和活塞件14的形狀使得流體管線16能夠被密封在向前延伸段的前端上。
一個圓筒形密封套筒132環繞著向前延伸段的前端安置並被夾爪組件18包圍著。為了使得密封套筒能夠環繞著向前延伸段128安置，密封套筒的端部包含一個面向內側的螺紋134，而向前延伸段128的前端包含一個面向外側的螺紋136。螺紋134、136使得套筒132能夠環繞著向前延伸段128旋轉到圖12所示位置，此時所述螺紋不再咬合，以使套筒能夠相對於向前延伸段滑動。然而，一旦處於這個位置，由於螺紋134、136之間的咬合能夠防止套筒套筒沿軸向向前繼續移動，因而套筒不能從向前延伸段上軸向拉出。因此，所述螺紋被用作止動裝置以將套筒阻止並保持在向前延伸段的端部上，但螺紋允許套筒從向前延伸段的端部通過旋轉而卸下。
一個O形密封圈140和一個截止密封圈142分別在套筒132的前端和後端處安置在該套筒的內周緣上。當流體管線16完全插入並被夾爪組件18夾緊時，O形密封圈140與流體管線16的前端咬合。優選具有矩形橫截面的截止密封圈142以可滑動的方式安置在套筒中並咬合著處於脫開位置的延伸段128的前端。當套筒60滑向咬合位置並因此而帶動本體件12向前移動時，截止密封圈被本體件推動而與密封圈140和流體管線端部咬合，以提高密封性能。如希望，截止密封圈142可以替換為一個O形密封圈，或者O形密封圈140也可以替換為一個截止密封圈。此外，在密封圈140、142之間可以安置附加的O形密封圈和截止密封圈，以進一步加強密封效果，只要能滿足本體件12移向第二位置即可。
接頭10E中包含有安置在通道22中的閥裝置24，但流體管線16中沒有閥。閥裝置24可以通過任何適宜的方式操縱，例如利用閥致動件34，其被設計得能夠在本體件移向第二位置時接觸到流體管線端部，並因此導致閥裝置24打開。接頭10E也可以不帶閥裝置24，這樣流體能夠在流體管線與通道22之間自由流動。此外，接頭10E可以被這樣設計，即利用球和槽連接裝置取代夾爪組件18，以將流體管線連接到本體件上。
如上所述，在每個實施例中閥裝置24、56均優選採用Schrader式閥，這種閥在本技術領域是很普通的。然而，如希望，也可以採用其它與Schrader式閥操作方式相似的閥裝置。流體管線16中不是必需包含閥裝置56；流體管線16中可以是不帶閥的。在這種情況下，閥致動件34可以被這樣設計，即能夠在本體件移向第二位置時接觸到流體管線16的端部，並因此而打開閥裝置24。此外，當流體管線不帶閥裝置而且沒有閥致動件34被使用時，例如圖11中所示的實施例，閥裝置24可以接觸流體管線端部以確保打開閥裝置24。每個接頭中也可以不帶閥裝置24。在這種情況下，流體管線可以帶閥或不帶閥，並且在帶閥時裝於一個適宜的裝置以打開閥。
此外，雖然前面所述的連接裝置是帶螺紋的夾爪組件或連接球和槽裝置，但各種其它連接裝置可以用於將流體管線連接到活塞件上。例如，流體管線上可以成形出一個周緣卷邊而夾爪組件上可以成形出一個用於接收卷邊的槽，反之亦然。還可以通過流體管線與夾爪組件之間的簡單摩擦連接而將流體管線與活塞件連接起來。
現在轉到圖13-18，圖中顯示了接頭的其它實施例，其中接頭是直角接頭，即流體入口與流體出口彼此之間以大致90度布置，以減小每個接頭的軸向長度。
具體地講，如圖13A-C所示，一個接頭150具有一個用於使流體進入/排出接頭的直角口，其與流體流過接頭150的方向呈直角。同接頭10一樣，接頭150用於連接在端部裝有一個閥裝置56的流體管線16。此外，接頭150與接頭10相似之處在於，接頭150包含一個本體件154、一個活塞件156以及定位和保持裝置158，它們的功能分別與接頭10中的相應元件類似。
為了將活塞156連接到流體管線16上，活塞156的前端包含一組沿圓周方向相隔的連接孔160，每個孔分別接收一對連接球162a、162b。在連接時，連接球162a被接收於流體管線16中的槽96中，而定位和保持裝置158上的一個套筒164咬合著連接球162b並迫使該球向下移入相應的孔160中，從而迫使連接球162a進入槽96中而實現連接。優選的是，活塞156包含一個鄰近於其前端的傾斜部分165，以引導流體管線16在連接過程中進入接頭150，從而防止使用者在連接過程中將活塞156推向右側而導致流體偶然流過接頭150。
接頭150與接頭10的不同之處還在於接頭150包含一個尾座166，其以一端固定在本體件154上並對中穿過活塞156以控制流體流過接頭150。尾座166包含一個擴徑部分168，其尺寸使其能夠咬合一個密封圈170，例如一個O形密封圈或類似物，該密封圈安置在活塞156的流動通道中並被一個墊片172保持就位。尾座166和密封圈170因此可以構成一個閥裝置以控制流體流過接頭150。此外，一個O形密封圈174緊固在一個位於活塞156內部的周緣溝槽中，以密封咬合流體管線16的外側表面。
在使用時，隨著接頭150被套在流體管線16上，流體管線會被傾斜部分165引導著而進入活塞156。一旦流體管線16接觸到用於提供摩擦力以試圖將活塞156向右推動的密封圈174，連接球162a將位於流體管線的外表面上，如圖13A所示。這樣可以防止連接球徑向移動，因此套筒164不能移動。
一旦流體管線16完全插入接頭150，槽96會與連接球162a對齊，而且在套筒164向左移動了一個微小距離後，連接球162b將被套筒向下推而壓動連接球162a，以使後者被迫進入槽96中，如圖13B所示。應當指出，套筒164的內表面被這樣設計，即此時致動球64不會被迫沿徑向向內移動，因而本體件154尚未移動，而且本體件154將保持不動直至套筒164將連接球162a鎖緊就位。
套筒164向左繼續移動將導致致動球64以接頭10中的相同方式被迫向內移動，從而迫使本體件154向左移動。由於尾座166固定在本體件154上，因而將與本體件一起移動，而擴徑部分168將從密封圈170中移出，如圖13C所示。同時，尾座166的自由端將接觸到閥裝置56並導致閥裝置56打開。因此，流體的流動會被阻止直至活塞156連接到流體管線上而且兩個閥裝置打開。
優選的是，致動球64、本體件154中的用於安置球64的孔、活塞156中的致動槽以及套筒164上的與球64相咬合的內表面被構造得與接頭10中的相同，只是活塞中的致動槽帶有傾斜壁部80』而非圖4中所示的豎直壁部80。
接頭150還被這樣設計，即如果其因下落或因某種方式的操作而導致活塞156被迫向後移動，以使擴徑部分168從密封圈170中移出，則接頭不會鎖緊在打開狀態。這是因為活塞156和套筒164的設計使得活塞156不能移過套筒164的前端面，而且致動球64在致動槽中所處的位置不能將接頭鎖緊在打開狀態。由於接頭150不能被鎖緊在打開狀態，則位於本體件154與活塞156之間的彈簧90以及接頭內壓將導致接頭的各部件移動，以使擴徑部分168安置在密封圈170中。
圖14中顯示了圖13A-C中所示接頭150的一個變型結構的局部橫截面圖。在本實施例中，活塞被分開成兩件156A、156B，以使尾座166能夠與密封圈170鎖緊在關閉密封位置。打開閥裝置166、170的唯一途徑是插入流體管線16。活塞件156A為大致圓筒形的並環繞著活塞件156B的前端，而活塞件156A是通過一個開口環180而保持在活塞件156B上的。活塞件156B上的致動槽具有一個平直區域182，致動球64即在此接觸活塞件156B。這樣，套筒164被鎖緊而不能向前移動，直至活塞件156B因流體管線16的插入而被推向右側。如果活塞件156A被推向右側，則其不會打開閥裝置，但會壓縮彈簧90並使彈簧相對於活塞件156B向內移動。
圖15中顯示了接頭150的一個實施例，其採用了一個彈簧184，該彈簧被緊固在活塞156的前端以防止連接球162a、162b向內移動，直至隨著流體管線16的插入而被流體管線壓縮。隨著流體管線插入，彈簧184鉤在一個成形在流體管線上的臺肩186上，從而壓縮彈簧184並確保連接球162a向內移入槽96中，從而將接頭150鎖緊在流體管線16上。然而，直至彈簧184被壓縮，球162a、162b不能向內移動而套筒164被鎖緊就位。這樣，在沒有流體管線插入時，閥裝置不能被打開。
圖16中顯示的接頭150採用了一個夾爪組件190，其連接著活塞156的前端並用於連接到一個流體管線16上。夾爪組件190類似於圖1-5中的夾爪組件18，即包含一組沿圓周布置的夾爪段192，它們以可旋轉的方式安裝在活塞156上。每個夾爪段的內表面94上分別成形出螺紋或齒，以咬合成形在流體管線16外表面上的螺紋段196。夾爪段192可以滑過流體管線上的螺紋196，直至流體管線端部咬合上活塞156。之後，套筒164可以略微向左移動，以帶動夾爪段192與螺紋段196咬合。套筒164向左側的繼續移動將如前所述地打開閥裝置。
圖17中顯示的實施例中採用了具有圖15中所示構造的連接球162a、162b和彈簧184，以將接頭150連接到圖16所示的流體管線16上。在這種情況下，流體管線16上帶有槽96，其用於接收連接球162a，以將流體管線16鎖緊在活塞156上。
圖18A-B中顯示了一個接頭200，其採用了帶內螺紋的夾爪段202a-c，它們與帶有致動球64的無螺紋段204a-c相交雜。所述段204a-c伸展超出夾爪段202a-c，以防止活塞被無意中驅動並因此而啟動閥裝置。應當指出，致動球64可以咬合活塞156前端上的一個傾斜部分206而不是咬合成形在活塞上的致動槽。
應當理解，雖然前面對本發明的一些實施例進行了圖示和描述，但本發明並不局限於前面所述和所示部分中的特定形式或結構。
權利要求
1．一種流體管線接頭，其包含一個本體件；一個活塞件，其以可滑動的方式咬合著本體件，上述本體件和上述活塞件確定出一個通過接頭的流體通道，而且上述本體件可以相對於上述活塞在一個第一位置與一個第二位置之間滑動；閥裝置，其用於控制流體流過上述流體通道，上述閥裝置的安置使之能夠在本體件的第一位置處阻止流體流過上述流體通道，並在本體件的第二位置處允許流體流過上述流體通道；用於將一個流體管線連接到上述活塞件上的裝置；以及定位和保持裝置，其用於選擇性地控制上述本體件相對於上述活塞在第一位置與第二位置之間移動並用於將上述本體件保持在第二位置，上述定位和保持裝置咬合著上述本體件和上述活塞件。
2．根據權利要求1所述的流體管線接頭，其中，上述定位和保持裝置包含一個以可滑動的方式安置在上述本體件的一個外表面上並且能夠在一個脫開位置與一個咬合位置之間移動的第一套筒以及一組致動球；上述第一套筒包含一個咬合著所述致動球的內表面，而且上述致動球以這樣的方式通過運轉而與上述本體件和上述活塞件咬合，即隨著上述第一套筒從脫開位置滑向咬合位置，能使上述本體件從第一位置移向第二位置。
3．根據權利要求2所述的流體管線接頭，其中，上述本體件包含穿通其中的致動孔，上述致動球安置在上述致動孔中；而且上述活塞件包含一個可以被上述致動球咬合的傾斜壁部。
4．根據權利要求3所述的流體管線接頭，其中，每個上述致動孔的一個中央軸線相對於一個垂直於上述流體通道的軸線傾斜。
5．根據權利要求3所述的流體管線接頭，其中，上述第一套筒的內表面上包含一個第一段，其在上述脫開位置與上述致動球咬合，一個第二段，其在上述咬合位置與上述致動球咬合，以及一個傾斜坡面段，其過渡於上述第一和第二段之間並能夠在上述第一套筒從脫開位置移向咬合位置時咬合上述致動球。
6．根據權利要求5所述的流體管線接頭，其中，上述第一段包含一個周緣鎖槽，其用於接收上述致動球，以阻止上述第一套筒向著咬合位置的移動。
7．根據權利要求5所述的流體管線接頭，其中，上述第二段相對於上述流體通道的一個中央軸線傾斜。
8．根據權利要求5所述的流體管線接頭，其中，上述第二段包含一個周緣鎖槽，在上述第一套筒的咬合位置，上述致動球被接收於上述鎖槽中，以阻止上述第一套筒向著脫開位置的移動。
9．根據權利要求5所述的流體管線接頭，其中，上述傾斜坡面段包含一個第一傾斜坡面部分和一個第二傾斜坡面部分，上述第一傾斜坡面部分的傾角大於上述第二傾斜坡面部分的傾角。
10．根據權利要求9所述的流體管線接頭，其中，上述傾斜壁部的傾角大於上述第一傾斜坡面部分的傾角。
11．根據權利要求2所述的流體管線接頭，其中，上述用於連接的裝置包含一個夾爪組件，其連接著上述活塞件並可以被上述第一套筒咬合，上述夾爪組件可以被上述第一套筒帶動著而從一個位於上述第一套筒的脫開位置處的非抓持形態移向一個位於上述第一套筒的咬合位置處的抓持形態。
12．根據權利要求11所述的流體管線接頭，其中，上述夾爪組件包含一組沿圓周方向布置的夾爪段。
13．根據權利要求11所述的流體管線接頭，其中，上述定位和保持裝置還包含一個偏壓彈簧，其與上述夾爪組件和上述本體件咬合，上述偏壓彈簧將上述本體件向其第一位置推動。
14．根據權利要求2所述的流體管線接頭，其中，上述用於連接的裝置包含一個連接在上述活塞件上的夾爪組件，而且一個第二套筒與上述夾爪組件和上述第一套筒咬合著並安置在它們之間；上述第二套筒可以相對於上述夾爪組件和上述第一套筒在一個非抓持位置與一個抓持位置之間滑動；而且上述夾爪組件可以被上述第二套筒帶動著從一個位於上述第二套筒的上述非抓持位置處的非抓持形態移向一個位於上述第二套筒的上述抓持位置處的抓持形態。
15．根據權利要求14所述的流體管線接頭，還包含一個偏壓彈簧，其與上述第二套筒和上述本體件咬合，上述偏壓彈簧將上述第二套筒與上述本體件彼此推離。
16．根據權利要求11所述的流體管線接頭，其中，上述夾爪組件包含一個內表面，上述內表面的形態用於與流體管線的一個外表面配合接觸。
17．根據權利要求16所述的流體管線接頭，其中，上述內表面上帶有螺紋。
18．根據權利要求2所述的流體管線接頭，其中，上述用於連接的裝置包含一組連接球，它們分別安置在位於活塞件中的一組相應的連接孔中。
19．根據權利要求18所述的流體管線接頭，還包含一個第二套筒，其與上述活塞件和上述第一套筒咬合著並安置在它們之間，上述第二套筒可以與上述連接球咬合，而且上述第二套筒可以相對於上述活塞件和上述第一套筒在一個未連接位置與一個連接位置之間滑動。
20．根據權利要求19所述的流體管線接頭，還包含一個偏壓彈簧，其與上述第二套筒和上述本體件咬合著。
21．根據權利要求19所述的流體管線接頭，其中，上述第二套筒包含一個內表面，其包含一個具有第一直徑的第一部分和一個具有第二直徑的第二部分，上述第一直徑大於上述第二直徑，而且上述第一部分在未連接位置處安置在上述連接球上，而上述第二部分在連接位置處安置在上述連接球上。
22．根據權利要求18所述的流體管線接頭，其中，上述第一套筒的一個內表面可以與上述連接球咬合，上述內表面包含一個具有第一直徑的第一部分和一個具有第二直徑的第二部分，上述第一直徑大於上述第二直徑，而且上述第一部分在上述第一套筒的脫開位置處安置在上述連接球上，而上述第二部分在上述第一套筒的咬合位置處安置在上述連接球上。
23．根據權利要求2所述的流體管線接頭，還包含一個安置在上述流體通道中的致動件，上述致動件可以在上述本體件的第二位置處與上述閥裝置咬合，從而打開上述閥裝置並允許流體流過上述流體通道。
24．根據權利要求23所述的流體管線接頭，其中，流體管線中裝有一個用於控制流體流過流體管線的第二閥裝置，當流體管線連接到活塞件上後，該第二閥裝置與流體通道對準，而且上述閥致動件可以在上述本體件的第二位置處與上述第二閥裝置咬合，從而打開上述第二閥裝置。
25．根據權利要求11所述的流體管線接頭，其中，流體管線中裝有一個用於控制流體流過流體管線的第二閥裝置，當流體管線連接到活塞件上後，該第二閥裝置與上述閥裝置對準並相鄰安置，當上述本體件從第一位置移向第二位置時，上述閥裝置可以與上述第二閥裝置咬合。
26．根據權利要求1所述的流體管線接頭，還包含一個圓筒形密封套筒，其環繞著上述本體件的一個端部安置並被上述用於連接的裝置包圍，上述密封套筒的形態使之能夠至少接收流體管線的一個端部的一部分。
27．根據權利要求26所述的流體管線接頭，還包含至少一個安置在上述密封套筒內的密封圈，上述密封圈的安置用於與上述本體件的一端和流體管線的一端密封咬合。
28．根據權利要求26所述的流體管線接頭，其中，密封套筒的一端還包含一個位於其內表面上的螺紋，而本體件的端部包含一個位於其外表面上的螺紋，上述螺紋能夠彼此咬合，從而使上述密封套筒以可拆卸的方式連接在上述本體件上。
29．根據權利要求1 8所述的流體管線接頭，還包含一組上述連接球，它們分別安置在每個上述連接孔中。
30．根據權利要求1所述的流體管線接頭，其中，上述閥裝置包含一個閥尾座，其緊固在上述本體件上並在上述流體通道中沿縱向伸展，上述閥尾座包含一個擴大部分；以及一個密封圈，其緊固在上述活塞件上，上述閥尾座的上述擴大部分可以與上述密封圈咬合。
31．根據權利要求18所述的流體管線接頭，其中，活塞件包含一對活塞部件，上述活塞部件可以彼此相對移動，上述連接孔成形於一個上述活塞部件中，其上述致動球可以與另一個上述活塞部件咬合。
32．根據權利要求12所述的流體管線接頭，還包含一組附加段，它們與上述一組夾爪段相交雜，而且上述致動球安置在上述附加段上。
33．一種流體管線接頭，其包含一個本體件，其具有一個中央流體通道；一個活塞件，其以可滑動的方式咬合著本體件，上述本體件可以相對於上述活塞在一個第一位置與一個第二位置之間滑動；用於將一個流體管線連接到上述活塞件上的裝置；以及定位和保持裝置，其用於選擇性地控制本體件相對於上述活塞在第一位置與第二位置之間移動並用於將上述本體件保持在第二位置，而且上述用於連接的裝置可以被上述定位和保持裝置操縱。
全文摘要
一種快速連接接頭用於以安全可靠的方式連接到流體管線上。接頭包含一個本體件(12)和一個以可滑動的方式咬合著本體件並與本體件確定出一個流體通道(22)的活塞件(14)。本體件可以相對於活塞在一個第一位置與一個第二位置之間滑動。一個閥機構(56)用於控制流體流過流體通道,其中閥機構能夠在本體件的第一位置處阻止流體流過流體通道,並在本體件的第二位置處允許流體流過流體通道。一個夾爪組件(18)或一個球鎖組件連接著活塞件,用以將在端部帶有閥機構的流體管線連接到活塞件上。一個定位和保持機構(20)用於選擇性地控制本體件相對於活塞在第一位置與第二位置之間移動並用於將本體件保持在第二位置。夾爪組件或球鎖組件可以在位於流體管線和本體件中的閥機構打開之前將流體管線鎖緊到活塞件上。當定位和保持機構將本體件帶到第二位置時,閥機構會打開,以允許流體流過接頭。
文檔編號F16L37/28GK1279754SQ98811503
公開日2001年1月10日 申請日期1998年11月25日 優先權日1997年11月25日
發明者羅伯特·B·丹尼爾森, 斯坦利·W·邁辛格 申請人:法斯泰斯特公司