專利名稱：快速連接接頭的制作方法
技術領域：
本發明涉及撓性軟管接頭。本發明尤其涉及一種新型、改進的快速連接軟管接頭。具體而言，本發明涉及一種改進的高壓推連(push-to-connect)且螺旋脫開的撓性軟管接頭。
背景技術：
快速連接接頭是公知的。在這些接頭中，本體組件或固定件部分可以預先組裝在相聯的固定件、機器或設備上。軟管連接部分包括軟管管莖部分和套管，且連接于軟管的開口端，該開口端可以連接于固定件、機器或設備上。軟管管莖部分具有軟管插入部分，該部分插入軟管的開口端。然后，套管在裝有插入件的軟管端部收縮，使所有部分永久地固定。隨后，僅僅將軟管連接部分壓入本體組件或固定件部分中就完成軟管的連接。在必須在不易接近的位置連接軟管時，尤其需要這種快速連接接頭，因為它不再需要松脫(starting)螺紋，且避免了錯扣螺紋的危險。而且，因為本體組件或固定件部分可以象預組裝操作一樣旋入定位，所以易于確保本體組件和固定件部分接收適當的扭矩。而且，減少了組裝時間和組裝成本。
快速連接接頭的脫開涉及具有螺紋部分的本體組件或固定件部分，該螺紋部分使本體組件或固定件部分從連接軟管的機器或固定件上旋下。上述螺紋部分在本體組件的可分離部分之間。一旦松脫螺紋部分，本體組件的一部分與機器或固定件保持在一起。另一部分與第一部分分離，并與軟管連接部分保持在一起。在兩種情況下，雖然連接是快速的單行程工藝，但脫開需要較慢的松脫工藝，因此提供了在完全脫開之前發現所述接頭處于內部壓力之下的機會。從前述觀點來說，通過反向進行脫開工藝，可以重新連接。
快速連接接頭設有在軟管管莖和本體組件或固定件部分之間密封的裝置，且機械鎖定本體組件或固定件部分中的軟管管莖。為從快速連接接頭中獲得最大的利益，這種接頭必須允許在首先開始連接時，軟管管莖相對于本體組件部分在軸向和橫向上錯位的較大誤差。這種誤差有利于實現有效的連接，即使在連接過程中僅最短時間或最小空間可用時。而且，在完成連接時軟管管莖必須牢固地就位，且應當形成穩定、持久的連接。如果穩定性不夠，軟管管莖和本體組件部分之間的移動導致接頭內部過度磨損和過早破壞，尤其是密封元件。因此，快速連接接頭僅表現出在容許這種錯位和穩定持久之間的折中。高穩定性的接頭通常較少允許這種錯位。寬松的接頭容易缺乏穩定性。
因此，仍然需要一種軟管接頭，該接頭實現了在開始連接時允許軸向和橫向錯位以及高度穩定而增強耐久性的特征。
發明內容
本發明的目的是提供一種快速連接接頭，該接頭具有在連接過程中允許軟管管莖和本體組件部分軸向和橫向錯位以及高度穩定性的特征組合上的改進。
本發明是一種改進的快速連接接頭，用于將軟管連接到具有軟管管莖的類型的固定件上，所述管莖包括軟管插入部分，所述固定件具有包括固定件連接部分的固定件部分，且還具有連接部分。所述連接部分包括凸出式連接部分和凹入式連接部分。凸出式連接部分和凹入式連接部分適于在頂推在一起時以密封和鎖定的方式連接。該接頭還包括螺紋和適于將軟管從固定件上脫開的扳手配合平面。改進在于凸出式連接部分是整體的結構，具有前支撐圓柱面、后支撐圓柱面，和兩者之間的過渡面。前支撐圓柱面具有前半徑。后支撐圓柱面具有后半徑。后半徑大于前半徑。
包括在說明書中且構成說明書的一部分的附圖示出了本發明的優選實施例，且與相應的描述一起解釋本發明的原理，其中相同的附圖標記表示相同的部件。
圖1是優選實施例的四分之一切除的分解圖；圖2是優選實施例的四分之一切除的視圖；圖3是優選實施例的卡環的視圖；圖4是優選實施例的四分之一切除的分解圖；圖5是本體組件的優選實施例的四分之一切除的視圖；圖6是優選實施例的四分之一切除的分解圖；圖7是包括凹入式連接部分的軟管管莖的優選實施例的四分之一切除的視圖；圖8是凸出式連接部分的優選實施例的四分之一切除的視圖；圖9是凸出式連接部分的優選實施例的四分之一切除的視圖；圖10是凸出式連接部分的優選實施例的四分之一切除的視圖。
優選實施例的詳細描述參照圖1至3，本發明的快速連接接頭1的一個優選實施例包括本體組件或固定件部分10和軟管管莖11。在圖1中示出了軟管管莖11插入到本體組件10之前的狀態。本體組件10包括轉接頭12，它具有固定件連接部分39，該連接部分與中心扳緊部分13和固定端14一起形成，所述固定端具有用于將本體組件10安裝到相聯固定件、機器或設備上的外螺紋。應當理解的是，雖然轉接頭12示為在固定端14具有外螺紋，但也可以使用其他類型的端部連接方式。這些包括在固定端14的內螺紋，或與相聯的固定件或設備為一整體的轉接頭12。
轉接頭12的連接端16也加工有外螺紋，用于接納螺母17。可以想到，轉接頭12可以包括具有內螺紋的連接端16，用于匹配圖5所示的本體組件10的另一優選實施例。下面論述在圖5中示出的本體組件10的這一優選實施例。
通常，在本體組件10安裝在相聯的固定件、機器或設備上之前，利用適當的扭矩將螺母17旋在轉接頭12上。當螺母相對于轉接頭12正確定位且施加適當的扭矩時，轉接頭12的凹入式連接部分41鄰靠螺母17的凸出式鄰接部分42。而且，螺母17設有前端面18。對于圖1、2、4和6中所示的實施例來說，面18與轉接頭12的壁19保持分隔。然而，在施加適當的扭矩時，可以在面18和壁19之間形成鄰接關系。
轉接頭12與螺母17相配合形成凹入式連接部分37，所述凹入式連接部分包括凸出部分頂部(TOM)接納部分21和凸出部分底部(BOM)接納部分22。超過TOM接納部分21的是轉接頭孔23，該孔的直徑最好至少基本上等于軟管管莖的孔24的內徑。
TOM接納部分21的后端具有過渡配合面，在該例中是圓錐形擴展部分28。
螺母17具有前面與BOM接納部分22隔開的內部環形槽29。槽29最好有基本上徑向向前的面30和傾斜向后的面31，下面論述其功能。在螺母17的槽29中定位的是可膨脹的鎖定環或卡環32，形狀如圖3所示。螺母17具有扳緊平面33，從而使螺母17可以旋在轉接頭12上和脫開。連接端16、螺母17和卡環32組成該優選實施例的凹入式連接部分37。
仍然參照圖1，軟管管莖11包括凸出式連接部分38和碎片阻擋壁50。凸出式連接部分包括后外圍凹槽48，其中安放第二O形密封環46，隨后是支撐圓柱面54，用于在接頭1最終組裝時接納卡環32的中外圍凹槽44，過渡面或凸輪斜面43、前支撐圓柱面52、前外圍凹槽40，其中安放O形分隔環27和第一O形密封環26，以及環形導入面56。對于該實施例以及圖6的實施例來說，凹入式連接部分37和凸出式連接部分38，與第一O形密封環26、O形分隔環27、卡環37和第二O形密封環46一起形成連接部分20。
雖然該實施例的過渡面是截頭圓錐形凸輪斜面43，但可以想到過渡面也可以是臺階形、下凹的部分球體、凸出的部分球體，如圖8-10所示，或其組合。在這種情況下，過渡配合面28可以保持截頭圓錐形，如圖所示，或者可以與過渡面28的形狀一致。這種臺階式的過渡面43和配合面28不太支持接頭1的可容許的錯位功能，但可以增強穩定功能。
后支撐圓柱面54可以限于僅跨越后外圍凹槽48和中外圍凹槽44之間的距離，如圖所示，可以繼續向前穿過中外圍凹槽44，直到遇到凸輪斜面43，或者向后超過后外圍凹槽48，直到遇到碎片阻擋壁50，或兩者均可。在這些情況下，中外圍凹槽44或后外圍凹槽48，或兩者，將后支撐圓柱面54二等分。前支撐圓柱面52可以類似地限于跨越凸輪斜面43和前部外圍凹槽40之間的距離，如所述，或可以繼續向前而遇到環形導入面56。在這種情況下，前外圍凹槽40將前環形支撐面52二等分。環形導入面56可以是截頭圓錐形，如所述，或基本上是外部半徑小于前支撐圓柱面52的外部半徑的圓柱形。前支撐圓柱面52的外部半徑小于后支撐圓柱面54的外部半徑。各表面，包括那些可以是接頭圓錐形的，逐漸增大的半徑提供了引導功能，可以在連接的初始階段使軟管管莖11相對于本體組件10有較大的錯位。
O形分隔環27用于增加在流體開始經過O形環26且接頭1開始泄漏之前接頭1可以承受的壓力。O形分隔環27的結構可以根據接頭1上聯合作用的流體壓力而變化，這是本領域公知的。軟管管莖11還包括軟管插入部分34，該部分從軟管擋塊35向內延伸，且適于與軟管的連接端(未示出)緊貼裝配。軟管插入部分34包括倒鉤36，以利于增加軟管管莖11從相連軟管分離的阻力。通常，套管(未示出)在軟管插入部分34延伸的軟管端部且在軟管擋塊35周圍卷曲，增加軟管管莖11與軟管分離的阻力。
圖2中示出了組裝狀態。最初，本體組件10的所有部件組裝，包括利用適當的扭矩將螺紋17旋在轉接頭12上，且鎖定環32放在內部環形槽29內。軟管管莖11壓入本體組件10中。軟管管莖11的凸出式連接部分38延伸穿過轉接頭12的BOM接納部分22，進入TOM接納部分21，形成緊配合。各部分這樣布置，即O形密封環26具有不受力的外徑，該外徑小于TOM接納部分21的內徑，而使凸出式連接部分38移動到圖2的組裝位置時，導致O形密封環26徑向壓縮。在這種情況下，O形密封環26在凸出式連接部分38和轉接頭12之間形成流體緊密接頭。
在這種組裝過程中，凸輪斜面43嚙合鎖定環32，且使鎖定環32從其未受力狀態徑向膨脹，進入內部槽29。在這種移動過程中，鎖定環32受到凸輪斜面43的向前頂推，且嚙合前徑向面30。因為面30是徑向的，所以當凸輪斜面43移動到組裝位置時，鎖定環32可以容易地膨脹。
當凸出式連接部分38移動到完全組裝位置時，中外圍凹槽44移動到鎖定環32內的位置，從而使鎖定環32可以卡入在槽29和中外圍凹槽44之間橋接的位置。在這種橋接狀態下，軟管管莖11永久地機械鎖定在螺母17內的適當位置上。
鎖定環32具有未受力的半徑，其外圍具有大于槽29的面30和31的內端半徑的半徑，其內圍具有小于中外圍凹槽44兩側上的凸出式連接部分38的半徑的半徑。因此，在組裝之前，鎖定環32卡在螺母17的槽29內，但在軟管管莖11組裝在本體組件10中時卡入中外圍凹槽44內。
當軟管管莖11受到趨于將軟管管莖11從本體組件10拉出的作用力時，后面31確保鎖定環32向內凸入到中間外圍凹槽44中。軟管管莖11上的這種軸向作用力來自于接頭內的壓力，但僅導致鎖定環32沿后面31向內凸入到使鎖定環32的內部降至中外圍凹槽44的內表面的位置。為確保這一鎖定作用，選擇凸輪斜面43的最大半徑，使其小于BOM接納部分22的半徑，差值小于形成鎖定環32的鋼絲的直徑。利用這種結構，可以使凸出式連接部分38在螺母17內完全機械鎖定。
可取的是，鎖定環32在其長度的主要部分上具有均勻的半徑，如圖3所示。為了在凸出式連接部分38壓入組裝位置時使鎖定環32膨脹，內部槽29的深度至少與形成鎖定環32的鋼絲直徑一樣大。
在圖1和2的實施例中，本體組件10安裝在相聯的固定件、機器或設備上，螺母17和鎖定環32分別正確地定位。完成組裝是通過僅將軟管管莖11壓入本體組件10中到達組裝位置實現的，其中在組裝位置通過鎖定環32的操作，它永久地鎖定在螺母17中。
可取的是，軟管管莖11設有碎片阻擋壁50，當軟管管莖11處于組裝位置時，該壁與螺母17的端部對準。這種結構提供了軟管端部已經推入本體組件中足夠量，導致O形密封環26嚙合凸出式連接部分38的端部，且鎖定環32充分嚙合的視覺指示。而且，碎片阻擋壁50阻擋某些碎片進入本體組件10。由于在后外圍凹槽48處有第二O形密封環46，所以極大地減少了碎片的進入。在軟管管莖11連接于本體組件10時，第二O形密封環46密封凸出式連接部分38和BOM接納部分22之間接觸面處的間隙。
利用該實施例，通過將螺母17從轉接頭12上旋下可以從轉接頭12上取下軟管管莖11，通過旋上螺母17可以將軟管管莖11重新安裝到轉接頭12上。因此，圖1和3的實施例可以組裝和拆卸，而不必從相聯的固定件、機器或設備上取下轉接頭12。然而，在第一次組裝時，通過僅將軟管管莖11壓入轉接頭12就可以完成安裝。
圓錐形擴展部分28執行雙重功能。它形成了用于凸出式連接部分38的間隙。而且，圓錐形擴展部分28與凸輪斜面43的配合有助于在通過將凸出式連接部分38導入本體組件10的TOM接納部分21中，使軟管管莖11最初插入本體組件10時，有大致沿軸向和橫向的錯位。一旦凸出式連接部分38完全位于本體組件10內，就在前支撐圓柱面52和TOM接納部分21以及在后支撐圓柱面54和BOM接納部分22之間形成緊密配合。因此，前支撐圓柱面52與TOM接納部分21相配合，后支撐圓柱面54與BOM接納部分22相配合，提供了軟管管莖11相對于本體組件10的高度的角度穩定性。高度的穩定性減少了扭矩負載作用在軟管接頭1上時，軟管管莖11和本體組件10之間接觸面處的運動。這樣減少了互相接觸的所有部件的磨損，尤其是第一和第二O形密封環26和46。O形密封環通常是軟管接頭內壽命較短的部件，易導致發生不可接受的泄漏。
圖4示出了本發明的第二優選實施例，其中轉接頭12設有內環形密封槽25，在TOM接納部分21端部和過渡配合面28之間。O形環26和O形分隔環27分別位于后面。這樣，凸出式連接部分38上沒有前外圍凹槽40。這一優選實施例還缺少后外圍凹槽48和相應的第二密封環46。由此可見，連接端16、螺母17、卡環32、O形密封環26和O形分隔環27形成凹入式連接部分37的部件。在所有其他的重要方面，該優選實施例都和前述的優選實施例一樣組裝和拆卸。
圖5示出了本體組件10的另一優選實施例。在該優選實施例中，本體組件10具有在固定端14的螺紋，類似于前一實施例。沒有螺母17。然而，鎖定環32仍然插入內部環形槽29中。利用本體組件10的該實施例進行的總裝與前述的實施例相同。然而，脫開過程不包括螺母17和軟管管莖11與轉接頭12的分離。而且，整個本體組件10不能從相聯的固定件或機器上旋下。改善了穩定性，且不會在總裝過程中犧牲容許度的本體組件10的所有實施例的顯著特征，在所述的所有優選實施例中都存在。第一O形密封環26與軟管管莖11和本體組件10之間的O形分隔環的位置顛倒，也是可以想到的，如圖4所示的實施例中出現的。
應當指出的是，在軟管端部組件和所有實施例的本體組件之間存在著相對轉動的自由度。這種相對轉動可以使螺母17，或本體組件10根據情況轉動，以便拆開快速接頭1，且沒有使相應的軟管對應轉動。類似地，當需要在有限的位置安裝時，軟管可以相對于本體組件10轉動。
圖6示出了連接部分20的凹入式連接部分37和凸出式連接部分38顛倒的優選實施例，如在軟管管莖11和轉接頭12之中，與圖1的優選實施例相反。在該實施例中，在將軟管連接于固定件的總裝之前，螺母17通常在軟管管莖11上受到適當的扭矩。凸出式連接部分38包括前外圍凹槽40、過渡面43、中外圍凹槽44、后外圍凹槽48、前支撐圓柱面52、后支撐圓柱面54和環形導入面56。在這些凹槽中，分別安放第一O形密封環26、O形分隔環27和第二O形密封環46。在所有其他的重要方面，該優選實施例與圖1所示的優選實施例一樣組裝和拆卸。還可想到的是，連接端16可包括環形密封槽25，以替換凸出式連接部分38上中外圍凹槽44的缺少。
圖7示出了具有代替凸出式連接部分38的凹入式連接部分37的軟管管莖11。這種結構適于與圖6的實施例的轉接頭12一起使用。凹入式連接部分37還包括環形密封槽25。
本發明的前述內容和示例性實施例已經在附圖中示出，且在各種改進和替代實施例中詳細描述。然而，應當理解的是，本發明的前述內容僅是示例性的，本發明的范圍僅限于基于現有技術解釋的權利要求書。而且，本文中示例性公開的本發明適于在缺少本文沒有具體公開的元件的情況下使用。
權利要求
1.一種改進的快速連接軟管接頭，用于將軟管連接到具有軟管管莖的類型的固定件上，所述軟管管莖包括軟管插入部分，所述固定件具有包括固定件連接部分的固定件部分，且還具有連接部分，所述連接部分包括凸出式連接部分和凹入式連接部分，所述凸出式連接部分和凹入式連接部分適于在頂推在一起時以密封和鎖定的方式連接，所述接頭還包括螺紋和適于將所述軟管從所述固定件上脫開的扳手配合平面，所述改進包含所述凸出式連接部分是整體的結構，具有前支撐圓柱面、后支撐圓柱面，和兩者之間的過渡表面，所述前支撐圓柱面具有前半徑，所述后支撐圓柱面具有后半徑，所述后半徑大于所述前半徑。
2.如權利要求1所述的軟管接頭，其特征在于所述過渡面是截頭圓錐形。
3.如權利要求1所述的軟管接頭，其特征在于所述過渡面與所述前支撐圓柱面鄰接。
4.如權利要求1所述的軟管接頭，其特征在于所述過渡面是與所述后支撐圓柱面連續的。
5.如權利要求1所述的軟管接頭，其特征在于所述凸出式連接部分還包括第一外圍凹槽，該凹槽適于在所述軟管管莖部分和所述固定件部分連接時容納鎖定環。
6.如權利要求5所述的軟管接頭，其特征在于所述第一外圍凹槽緊接所述后支撐圓柱面。
7.如權利要求5所述的軟管接頭，其特征在于所述第一外圍凹槽緊接所述過渡面。
8.如權利要求1所述的軟管接頭，其特征在于所述凸出式連接部分還包括第二外圍凹槽，該凹槽適于容納密封件和適于增加所述密封件的加壓能力的分隔件。
9.如權利要求8所述的軟管接頭，其特征在于所述第二外圍凹槽緊接所述前支撐圓柱面。
10.如權利要求8所述的軟管接頭，其特征在于所述第二外圍凹槽緊接所述過渡面。
11.如權利要求1所述的改進，其特征在于所述凸出式連接部分還包括適于容納密封件的第三外圍凹槽。
12.如權利要求1所述的改進，其特征在于所述凸出式連接部分還包括環形導入面。
13.如權利要求12所述的改進，其特征在于所述環形導入面大致為圓柱形。
14.如權利要求12所述的改進，其特征在于所述環形導入面大致為截頭圓錐形。
15.如權利要求1所述的改進，其特征在于所述軟管管莖部分還包括在所述軟管插入部分和所述連接部分之間的碎片阻擋壁。
全文摘要
本發明涉及一種改進的快速連接軟管接頭，用于將軟管連接到具有軟管管莖的類型的固定件上，所述管莖包括軟管插入部分(11)，所述固定件具有包括固定件連接部分(39)的固定件部分(10)，且還具有連接部分(20)。所述連接部分(20)包括凸出式連接部分(38)和凹入式連接部分(37)。凸出式連接部分(38)和凹入式連接部分(37)適于在頂推在一起時以密封和鎖定的方式連接。所述接頭還包括螺紋(16)和適于將軟管從固定件上脫開的扳手配合平面(13)。改進在于所述凸出式連接部分(38)是整體的結構，具有前支撐圓柱面(56)，后支撐圓柱面(54)，和兩者之間的過渡表面(43)。所述前支撐圓柱面(56)具有前半徑。所述后支撐圓柱面(54)具有后半徑。所述后半徑大于所述前半徑。
文檔編號F16L37/088GK1496461SQ02806229
公開日2004年5月12日 申請日期2002年3月8日 優先權日2001年3月9日
發明者艾德里安·R·庫柏, 杰弗里·R·基斯特, 蘭德爾·M·利熱, M 利熱, R 基斯特, 艾德里安 R 庫柏 申請人:蓋茨公司