一種同軸式自封接頭的製作方法

2023-09-23 05:31:20 3

本發明涉及管路連接部件技術領域，具體地說，涉及一種同軸式自封接頭。

背景技術：

自封接頭一般用於管路快速連接，在使用時把兩接頭對接即可，並且在連接和拆卸過程中，能達到最小流體溢出量。自封接頭通常由接頭殼體、閥芯、彈簧等部件組成。在現有技術中，對應兩接頭的密封，通常的做法是在閥芯的埠設置橡膠圈，殼體內設置斜面結構，通過彈簧壓緊閥芯，使其端面的橡膠圈與殼體內部的斜面緊壓在一起，從而起到密封效果。當兩接頭連接時，閥芯被向後頂開，閥芯的橡膠圈與殼體內部的斜面脫離，從而使流體導通。但這種結構，有一個缺點：當流體壓力很大時，作用在接頭閥芯上的力會很大，導致閥芯無法打開，接通非常困難，操作極為不便。

中國專利201110410760.6公開了一種快速對接接頭，包括公、母接頭、閥芯、彈性元件、悶頭、滑套、閥座等部件，該現有技術能承受較大的管路內壓力，並且密封效果也較好，但在對接時，依然會存在著兩接頭難以接通的問題。

中國專利201120269034.2公開了一種定芯接頭，包括閥體、閥座、滑套、復位彈簧等部件，該現有技術大大改善了定芯接頭閥的密封性能，解決了現有自封接頭密封性能差的問題，但該現有技術的接頭結構，也沒有解決壓力過大時兩接頭難接通的問題。

技術實現要素：

為克服現有技術中存在的流體壓力過大接頭難以連通的問題，本發明提供了一種同軸式自封接頭，採用本發明的自封接頭，無論流體壓力多大，閥芯都很容易被頂開，實現管路方便、快速接通。

本發明的技術方案是：一種同軸式自封接頭，其特徵在於：包括兩個相互插接的直通型公、母接頭，所述公、母接頭分別與管路連接；所述公接頭具有一段凸出的接管，所述母接頭具有與接管對應的套管，其內徑略大於接管的外徑，能和接管實現套接；所述公接頭內部具有可伸縮活動的閥芯，所述閥芯與公接頭殼體之間沿軸向方向有流體通道；所述公接頭殼體內壁具有背向接口方向的臺階，所述閥芯的直徑大於殼體臺階處的內徑，所述閥芯的外緣端處與所述臺階之間通過彈性材料密封；所述套管和所述接管之間通過彈性材料密封；所述公、母接頭外部還具有鎖緊裝置。

在此基礎上，所述公接頭內還有具有密封套，其外壁和公接頭殼體內壁之間有流體通道，所述密封套具有凹陷的腔體，腔體的開口朝向接管，所述密封套與公接頭的殼體呈固定連接。

在此基礎上，所述閥芯具有凹陷的腔體，腔體的開口朝向密封套；閥芯腔體外徑略小於密封套腔體內徑，所述閥芯腔體外壁和密封套腔體內壁之間的間隙設置有密封圈；所述閥芯腔體和密封套腔體之間安裝有彈簧；所述閥芯腔體的底部還設置有通孔，在所述閥芯底部背對腔體的一側設置有芯柄。

在此基礎上，按照本發明的技術方案，所述公、母接頭接通時，流體從公接頭流向母接頭，在公接頭密封套壁外和閥芯腔體壁外的通道沿軸向流動，在閥芯腔體底部的外緣端處改變流動方向沿徑向流動，達到閥芯腔體的芯柄後沿軸向流動，進入母接頭。

在此基礎上，所述彈性密封材料為橡膠，所述密封方式為至少在臺階面或閥芯的外緣端具有橡膠材料；所述橡膠材料採用澆注方式。

在此基礎上，所述臺階面上設置有環狀密封溝槽，所述密封溝槽內嵌套有密封墊。

在此基礎上，至少在所述閥芯腔體的外壁或密封套腔體內壁設置有環狀密封溝槽，所述密封溝槽內嵌套有密封圈：即可以在閥芯腔體的外壁上設置環狀密封溝槽，在環狀密封溝槽內嵌套密封圈；也可以在密封套腔體內壁設置環狀密封溝槽，在環狀密封溝槽內嵌套密封圈；或者同時在閥芯腔體的外壁或密封套腔體內壁設置環狀密封溝槽，在環狀密封溝槽內嵌套密封圈。進一步，所述狀密封溝槽和嵌套密封圈至少1道，為了達到更好密封效果，也可設置多道密封，如2道、3道。

在此基礎上，作為發明一種優選的實施方式，所述閥芯的外緣端處的底面具有凹陷區，並在底部端稜處呈刀口結構，形成密封刀，所述密封刀與所述的密封圈緊密接觸。

在此基礎上，

作為發明一種可選的實施方式，所述母接頭套管長度大於公接頭接管的長度，至少在母接頭套管的內壁上或公接頭接管的外壁上設置有環狀密封溝槽，所述密封溝槽內嵌套有密封圈：所述密封溝槽和密封圈可設置在套管內壁或接管外壁，每一處密封圈溝槽1道密封，為了增強密封效果，可設置多道密封。

作為發明另一種可選的實施方式，所述母接頭套管內壁具有朝向接口方向的臺階，從所述臺階到套管埠的長度小於公接頭接管的長度，所述臺階出的內徑小於公接頭接管的內徑，所述臺階面與接管端面緊密接觸；至少在臺階面及接管的接觸面或套管內壁與接管外壁間設置有彈性密封材料：即可以在臺階面及接管的接觸面設置密封材料，如設置橡膠墊圈；也可以在套管內壁與接管外壁間設置密封溝槽內和密封圈，可以設置多道密封圈。

在此基礎上，所述密封套腔體底外側具有連接柱，所述連接柱與通過壓套與接頭的殼體呈固定連接，所述壓套為十字型結構，十字型的四條端與接頭殼體相連，十字型的中心處有一圓形的通孔，所述通孔用來固定密封套。

在此基礎上，密封套靠近腔體埠的側壁上具有若干通孔，所述密封套腔體埠與公接頭腔體的臺階通過彈性材料密封。

在此基礎上，所述公接頭與接管連接處的外部具有臺階，所述臺階面朝向管口的方向，且與母接頭套管的埠面相接觸；至少在公接頭外部臺階面或母接頭套管埠面形成凸起的球面環結構，而與球面環結構相接觸的另一端面形成與之配套的環溝槽結構：可以在公接頭外部臺階面形成凸起的球面環結構，而在母接頭套管埠面形成與之配套的環溝槽結構；也可以在母接頭套管埠面形成凸起的球面環結構，而在公接頭外部臺階面形成與之配套的環溝槽結構。

在此基礎上，所述鎖緊裝置可以為螺紋，即通過在公接頭和母接頭的外壁設置鎖緊套環，鎖緊套環內壁設置螺紋，通過螺紋來鎖緊公母接頭；也可以通過在鎖緊套環的內壁的環槽和接頭上的彈性鋼珠圈來實現快插式鎖緊；還可以在公母接頭上分別設置鎖鉤和扣環，通過鎖鉤方式來鎖緊公母接頭。

在此基礎上，作為發明另一種優選的實施方式，所述母接頭內部具有呈反向排布的，且與公接頭內部結構和功能相同的閥芯、密封套、彈簧、壓套部件。

在此基礎上，所述自封接頭應用於自封閥領域，尤其應用充氣領域，特別應用於sf6氣體密封領域。

在此基礎上，所述芯柄具有三個互呈120角度分布的板葉，所述通孔設置每兩個板葉之間的閥芯腔體底部。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1)本發明提供的同軸式自封接頭，公、母兩接頭之間採用軟硬雙重密封：在內部採用彈性材料進行軟密封，外端面採用金屬材料構成的硬密封。密封效果好，工作溫度為-20℃～100℃，最高工作壓力可達到0～25mpa。在25mpa的工作壓力下，洩漏率小於10-7mbar·l/s。

2)本發明提供的同軸式自封接頭，採用閥芯和密封套的組合設計，改變了流體對閥芯的壓力方向，將流體對閥芯的軸向的截面壓力改為側面圓周的徑向壓力，閥體軸向受力平衡，無須考慮分流壓力和壓差因素，因而能承受更高壓力。

附圖說明

圖1是本發明的同軸式自封接頭的公、母接頭結構示意圖；

圖2是本發明的同軸式自封接頭的公、母接頭導通後的結構示意圖；

圖3是本發明中的閥芯結構示意圖；

圖4是本發明中的密封套結構示意圖；

圖5是本發明中的壓套結構示意圖。

圖1中附圖標記：母接頭1、母接頭套管11、球面環結構114、公接頭2、鎖緊裝置3；接管21、閥芯22、密封墊23、密封圈24、彈簧25、密封套26、壓套27、壓環28、閥芯通孔29、芯柄210、閥芯刀口211、密封套通孔212、環狀溝槽215、閥芯外壁環狀密封溝槽216。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

實施例1

如圖1所示，一種同軸式自封接頭，包括兩個相互插接的直通型公接頭2、母接頭1，公接頭2、母接頭1分別與管路連接；公接頭2具有一段凸出的接管21，母接頭具有與接管對應配套的套管11，套管11的內徑略大於接管21的外徑，兩者能實現套接，間隙為1-3mm。公接頭2內部具有可伸縮活動的閥芯22，閥芯22與公接頭殼體2之間沿軸向方向有流體通道，該流體通道是由閥芯22的外壁和公接頭2的殼體內壁組成的環形通道。公接頭殼體內壁具有背向接口方向的臺階，該臺階的形成可以為殼體厚度的一部分，也可以通過殼體的往外彎折形成。公接頭在臺階處出的外徑大於接管21的內徑。

為了實現閥芯22能和臺階面接觸密封，閥芯22的外徑徑大於公接頭殼體臺階處的內徑，並且在閥芯22外緣端處與臺階之間通過彈性材料密封，該彈性材料為橡膠，將橡膠作用在閥芯和臺階結合面的方式有兩種：一種是採用澆注的方式，即在臺階面上或閥芯的外緣端處澆注橡膠材料，至少保證有一面澆注有橡膠材料；另一種方式是，在臺階面上設置溝槽，這樣在公接頭內部的臺階面上就形成了環形溝槽，然後將環形密封墊23嵌套在溝槽內。

此外，公接頭內還有具有密封套26，其外壁和公接頭殼體內壁之間形成環形流體通道，密封套26具有凹陷的腔體，腔體的開口朝向接管21，密封套26與公接頭2的殼體呈固定連接。

閥芯22也具有凹陷的腔體，腔體的開口朝向密封套26，即閥芯22腔體的開口和密封套26的開口方向的相對的，但閥芯腔體外徑略小於密封套腔體內徑，以保證閥芯22可以在密封套26的腔體內沿軸向伸縮移動，閥芯22實現伸縮移動靠的是連接在兩腔體之間的彈簧25。為了實現兩腔體之間的密封，防止管道內的流體進入閥芯內部，在閥芯22腔體外壁和密封套26腔體內壁之間的間隙通過彈性密封圈24來實現密封。密封的方式為：在閥芯22腔體的外壁上設置環狀密封溝槽216，在環狀密封溝槽內嵌套密封圈24；或者在密封套26腔體內壁設置環狀密封溝槽，在環狀密封溝槽內嵌套密封圈。當然，也可以同時在閥芯腔體的外壁或密封套腔體內壁設置環狀密封溝槽和密封圈，但至少有一組密封溝槽和密封圈，每一組密封圈組成一道密封線。為了達到更好密封效果，可以設置多道密封線，比如如2道、3道等。

為保證閥芯22和密封套26兩腔體內部和軸向外部的壓力平衡，在閥芯22腔體的底部還設置有通孔29，這樣，當閥芯22在和密封套26相對運動時，兩封閉在兩腔體內部的流體可以經通孔29流出，保證了閥芯22腔體內外壓力平衡，使之在軸向僅需克服彈簧25的彈力，無需須考慮分流壓力和壓差因素。在兩接頭對接時，即便是流體壓力再大，不需要很大的力就可將閥芯推開，從而實現公、母接頭的流體導通。

為了方便在兩接頭對接時，閥芯22被容易推開，在閥芯22底部背對腔體的一側設置有芯柄210，芯柄210中心為一根軸，一端焊接在閥芯22腔體底部的外側中心處，另一端焊接有頂帽，頂帽上有若干通孔。在在芯柄210的中心軸上具有三個互呈120角度分布的板葉217，板葉217一端焊接在閥芯22腔體底部的外側，另一端焊接到頂帽上，頂帽的外徑小於接管21的內徑，在頂帽上也可以設置若干柵格或通孔，便於流體流通。三個互呈120角度分布的板葉一方面起加強芯柄作用，另一方面每相鄰兩板葉之間組成流體通道，所以芯柄210周圍公分布有三個流體通道。閥芯22腔體底部的通孔29的分布正好對應三個流體通道。

本發明提供的軸式自封接頭採用軟密封和硬密封相結合的方式，有效保證密封性能。

對於軟密封，軟密封存在於母接頭套管11和公接頭接管21之間。密封材料採用彈性材料，比如橡膠材料。軟密封材料的填充部位可以有兩個部位：一種情況是在接管21的外壁和套管11的內壁之間，這種情況下，母接頭套管11的長度大於公接頭接管21的長度，在套管11的內壁設置環狀密封溝槽，並內嵌套有密封圈113，或者是在公接頭接管的外壁設置環狀密封溝槽，並內嵌套有密封圈，每一處密封圈構成1道密封，為了增強密封效果，可以設置多道密封。另一種情況是，母接頭套管11內壁具有朝向接口方向的臺階，從臺階到套管埠的長度小於公接頭接管的長度，臺階處的內徑小於公接頭接管21的內徑，這樣，臺階面就可與接管21端面緊密接觸，然後在臺階面與接管21的接觸面設置彈性密封材料，可以單面密封，比如在臺階面上設置環狀溝槽，溝槽內設置墊圈，或者在接管21埠澆注橡膠材料，也可以雙面密封，即在臺階面和接管21埠同時設置彈性材料；除此之外，同時也可在套管11內壁與接管21外壁間設置密封溝槽內和密封圈，這樣構成雙層軟密封，密封效果更好。

對於硬密封，硬密封存在於母接頭套管11的埠界面與公接頭之間。這種設計結構，在公接頭2與接管21結合處具有臺階，臺階位於公接頭的外部，臺階面朝向管口方向，在公、母接頭接通時，該臺階面與母接頭接管11的埠界面相接觸。硬密封就設置在這個接觸面上，硬密封的材質為金屬，與接管為一體機構，依靠金屬材料的形狀切合形成密封。應密封結構的設計有兩種方式：在公接頭外部臺階面形成凸起的球面環結構，而在母接頭套管埠面形成與之配套的環溝槽結構；或者如圖1所示，在母接頭套管埠面形成凸起的球面環結構114，而在公接頭外部臺階面形成與之配套的環溝槽結構215。

在本實施例中，除了上述結構外，所述公、母接頭外部還具有鎖緊裝置3。鎖緊裝置可以為螺紋，即通過在公接頭和母接頭的外壁設置鎖緊套環，鎖緊套環內壁設置螺紋，通過螺紋來鎖緊公母接頭；也可以通過在鎖緊套環的內壁的環槽和接頭上的彈性鋼珠圈來實現快插式鎖緊；還可以在公母接頭上分別設置鎖鉤和扣環，通過鎖鉤方式來鎖緊公母接頭。

在本實施例中，流體從公接頭2流向母接頭1，在公接頭密封套26壁外和閥芯22腔體壁外的通道沿軸向流動，在閥芯腔體底部的外緣端處改變流動方向呈徑向流動，然後沿閥芯腔體的芯柄呈軸向流動，進入母接頭。

實施例2

參考圖1及圖2所示，一種同軸式自封接頭，包括兩個相互插接的直通型公接頭2、母接頭1，以及套管11、接管21、閥芯22、密封墊23、密封圈24、彈簧25、密封套26、柄210等部件，部件結構和功能與實施例1相同。

不同之處在於，本實施例中，母接頭內部具有呈反向排布的、且與公接頭內部結構和功能相同的閥芯、密封套、彈簧、壓套部件。這種公母接頭都帶有閥芯裝置的結構更加適合應用於洩漏對環境影響較大的流體傳輸。

在本實施例中，為了達到更好的密封效果，在公接頭閥芯22腔體外底部設計成凹陷區，凹陷區的凸出邊緣分布在腔體外底部的邊緣處，形成閥芯刀口211，整個閥芯刀口211正好在腔體的外底部形成一個環中的密封刀，該密封刀正好與共接頭內部臺階上的環形溝槽構成接觸密封。母接頭也可以採用同樣的結構。

在本實施例中，密封套26一個比較優選的實施方式為，在密封套26靠近腔體埠的側壁上設計若干通孔218，用以通過流體，而密封套26的腔體埠直接與公接頭腔體的臺階上的彈性密封圈23構成彈性接觸密封。密封套26套腔體外底部具有連接柱，連接柱與壓套27的中心連接，壓套27為十字型結構，十字型的中心處有一圓形的通孔，正好與密封套26外底部的連接柱套接。在十字型的四條端截面有螺紋，與公接頭殼體內壁螺紋配合。通過旋動壓套27，可以推動密封套26緩慢移動，從而使密封套26和彈性密封圈23呈壓緊狀態，達到密封效果。密封套26左端面壓在密封墊23上起密封作用，並且隔離流體壓力產生的作用力作用在閥芯端面。壓套27固定密封套作用，在壓套27外側還具有壓環28。

在本實施例中，作為密封關鍵部分的閥芯22，經改為同軸平衡壓力的設計，使閥芯受力平衡，其不再受流體壓力大小的影響。

本發明提供的自封接頭應用於自封閥領域，尤其應用充氣領域，特別應用於sf6氣體密封領域。

採用本發明提供的同軸式自封接頭，公、母兩接頭之間採用軟硬雙重密封：在內部採用彈性材料進行軟密封，外端面採用金屬材料構成的硬密封。這種密封方式，工作溫度為-20℃～100℃，最高工作壓力可達到0～25mpa。密封效果好：在25mpa的工作壓力下，洩漏率小於10-7mbar·l/s。

本發明提供的同軸式自封接頭，採用閥芯和密封套的組合設計，改變了流體對閥芯的壓力方向，將流體對閥芯的軸向的截面壓力改為側面圓周的徑向壓力，閥體軸向受力平衡，無須考慮分流壓力和壓差因素。因而能承受更高壓力。

上述說明示出並描述了本發明的優選實施例，如前所述，應當理解本發明並非局限於本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用於各種其他組合、修改和環境，並能夠在本文所述發明構想範圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發明的精神和範圍，則都應在本發明所附權利要求的保護範圍內。