專利名稱：快速連接接頭的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及柔性軟管接頭。尤其涉及一種新型和改進的快 速連接軟管接頭。具體地，本發明涉及一種改進的推動連接和快速拆 卸的柔性軟管接頭。
背景技術：
快速連接接頭是已知的，在這樣的接頭中，端口接合器可包括凹 陷部分或端口，并且可以預先裝配在相關的固定裝置、機器或設備上， 或者端口可被機加工作為相關的固定裝置、機器或設備的一部分。軟 管連接部或凸起部分或軟管桿(包括軟管插入部分和套圏)被連接在 軟管的開口端，該軟管的開口端將被連接到固定裝置、機器或設備上。 軟管桿部分具有插入到軟管的開口端的軟管插入部分。然后套圏壓縮 容納了插入部分的軟管端部周圍，由此使所有部分永久地固定。隨后 僅將軟管連接部分壓入凹陷部分或端口就完成了軟管連接。當軟管必 須連接在不容易接近的位置處，這樣的快速連接接頭特別理想，因為 它省去了擰螺紋的過程，也避免了螺紋錯扣的危險，并且也消除了使 用在可用空間內不便使用的相關工具的需要。由于端口接合器可以通 過預裝配操作旋入合適位置或者在相關的固定裝置、機器或設備上的 先前存在的端口，所以它很容易保證端口是適當的和準備好的。此外， 組裝時間和裝配成本也減小了 。從發展過程上看，驅使進行這樣接頭的設計的考慮包括端口設計的復雜性、機械加工性的實施、桿設計的復雜性、密封元件例如o型 圏或其它形狀的密封元件的復雜性和定位、鎖定元件例如各種形狀的 夾子的復雜性和定位、完成接頭所需的元件的總數以及端口和桿在幾 何形狀的相互影響。所有這些極大地影響了這樣接頭的生產成本，這對其經濟性產生了極大影響。另外，重要的是必須保證這樣接頭可以安全和可靠地使用。顯而 易見地，這樣接頭的一個主要目的在于提供長效的密封連接。然而， 隨著時間的推移，安全性已經越來越受到重視。這樣接頭的快速折卸 特征必然會導致出現很多的意外和突然的分開的機會，由此帶來嚴重后果。這尤其在使用這樣接頭的情況下特別真實地存在。這些包括工 業或重型機械場所，其中流體連接件的安裝是大量的、密集的和幾乎 不能接近的，并且在附近范圍有許多堅固和笨重的物件，其中包括其 上經常連接接頭的固定裝置。在這樣困難的區域內對在快速拆卸接頭 上的意外影響或進行維護會增加意外分離的可能性。在加壓系統中的 意外分離會導致機器的損毀或破壞、建筑物的毀壞、對維護人員或其 它人員的嚴重傷害，甚至是死亡，例如由于意外的機器運動或處于高 壓下的熾熱流體的噴射。推動連接和快速拆卸接頭的一個例子出現在Timbers的U.S專利 No.3,773，360中，它在本申請中作為參考引入。它看起來傾向于提供 直線向前推動以進行連接和快速拆卸處理兩者并同時簡化端口和桿設 計以降低成本。在Timbers的US 3,773,360中披露的簡單的端口設計 的優點在于密封或鎖定元件或夾子都不是一體的。然而，所公開的桿 更復雜，其包括所有的密封元件和鎖定元件。另外，鎖定元件是纏結 的和相對復雜的。值得注意的是，所公開的接頭需要附加元件或止動 構件，以防止接頭意外分離。復雜性和附加部件將增加接頭的成本。在Timbers的US，3773，360中公開的接頭通過簡單地將凸起部分 壓入凹陷部分中完成其流體連接。在止動構件取掉后，接頭通過凸起 部分進一步插入凹陷部分以更緊密地接合來分離接頭。這就導致端口 壓縮鎖定元件。然后鎖定元件的獨特和復雜形狀使得其抓住到桿上并 且保持壓縮，使得它的鎖定功能慢慢失效。因此導致兩個部分分離。很容易設想到，Timbers的接頭會非常容易意外地分離以致于在 許多情況下不安全。因此，所公開的內容包括止動構件。止動構件通 過充填凹、凸部分之間的空間而與被擠壓為更緊密接合的凸、凹部分干涉。可以看出具有就位的止動元件的接頭防止意外分離。然而，止動構件的使用和形狀會存在相當大的機會以使接頭經 受災難性的意外分離事故。首先，沒有辦法保證止動構件在其配置的 整個時間內都能正確地安裝在接頭上。止動構件可在開始時沒有或者 在接頭壽命期間的任何時候去掉，而不留下任何警告性的跡象表示其 中出現了差錯。在這樣的狀態下，接頭也就不能再防止意外斷開。其 次，所公開的止動構件形狀包括徑向地延伸遠離接頭的環。在上述的 情況下，例如特別需要使用快速連接和快速拆卸接頭，環將會積聚碎 片或者被移動物體鉤住。這導致有相當大的機會使得止動構件從接頭 上脫開。再一次，接頭將不能防止意外斷開。這樣剛性環的存在還損害了在許多工業或重型機械環境下的安全 性。它可能會由于碎片的糾纏而成為對工具、衣服、毛發或手指破壞 或傷害的直接原因。另外，重要的是，當每次拆卸接頭時，包括止動 構件的金屬環都需要拆掉以作為危險碎片而丟棄因此，出于經濟性需要具有簡單設計的快速連接和快速拆卸接頭， 更加重要地是，通過在不依靠人的參與的情況下，高度地防止意外分 離以確保所有的安全部件都在接頭中，并且沒有損害接頭的外部形狀， 也不會增加危險碎片分布的機會，顯示出它的大大提高的安全性能。發明內容本發明的目的在于提供一種快速連接和快速拆接的軟管接 頭，其在保持經濟成本和這樣接頭的優點的基礎上具有更好的安全性 能。本發明為 一種改進類型的快速連接和快速拆接的流體接頭，流體 接頭包括夾子、具有適于接納夾子的環形凹槽的凸起部分、凹陷部分 和密封元件。其改進在于凹陷部分具有雙重功能的截頭圓錐體部分， 該截頭圓錐體部分在凸起部分連接凹陷部分時適于壓縮密封元件以及 在凸起部分與凹陷部分準備分離時將夾子壓入環形凹槽。另外，套筒 可滑動地布置在凸起部分周圍并且適于鎖定壓縮在環形凹槽內的夾子。
說明本發明的優選實施例的附圖和說明書 一起用來解釋本發 明的原理，該附圖被并入且成為說明書一部分，其中相同的附圖標記表示相同的部件。在附圖中圖l是主視圖，其中切掉了分離或斷開的優選實施例的四分之一； 圖2是主視圖，其中切掉了在連接操作期間(插入)的優選實施例的四分之一；圖3是主視圖，其中切掉了在連接時的優選實施例的四分之一； 圖4是主視圖，其中切掉了準備進行分離或斷開的操作的優 選實施例的四分之一；圖5示出了圖4中的分解詳細圖； 圖6是平面圖，示出了為止動環的簡化形式的鎖定元件； 圖7示出了拆卸工具的主視圖；以及， 圖8是拆卸工具的平面圖。
具體實施方式
參見附圖1，本發明的快速連接接頭1的優選實施例包括凹陷部 分或端口 10和軟管桿12。作為一個預期的實施例且便于說明，凹陷 部分或端口 IO被示出為連接器14的一部分，連接器14具有螺紋16 并形成有扭轉平面18。通常，端口 10可被機加工在固定裝置主體、 機器或設備(未示出)的內部。在端口 IO形成在連接器14中的情況 下，連接器14為端口 IO提供了基座。對于端口 IO形成在固定裝置、 機器或設備中的情況下，這些裝置、機器或設備為端口 10提供了基座。 端口10具有內表面20，內表面20限定了入口 22、出口24、流體通 道26、第一截頭圓錐體斜面28、第一圓柱面30、環形壁32、第二截 頭圓錐體斜面36和可選擇的第二圓柱面34。第一截頭圓錐體斜面28 是雙重功能的斜面，其在連接和分離操作中都起作用，后面將詳細描述。第二截頭圓錐體斜面36是導入斜面，其對于后面描述的連接操作 非常重要。還參照附圖1，軟管桿12包括帶有孔40的軸38，孔40具有桿入 口 42和桿出口 44。該軸具有外表面46，外表面46限定了第一環狀密 封凹槽48、環形夾子凹槽50、環形階梯凹槽52、第二環狀密封凹槽 54、套筒抵靠部55、碎片阻擋部56、軟管止動部58、軟管插入部60 以及環形保持凹槽86。軟管插入部60可以放入傳送流體的軟管(未示出)的開口端。在 軟管的端部接觸軟管止動部58之前，插入正常進行。用夾具或套圏(圖 中未示出)以常見方式固定軟管。第一環狀密封凹槽48承載第一密封元件62和密封元件襯背 64。第一密封元件62為0型圏形式的密封元件。密封元件襯背64用 來增加壓力，接頭在該壓力下能以流體不漏過第一密封元件62的方式 工作。也可以設想其它可利用的密封元件設計。如圖6所示，夾子66為具有缺口 68的止動環的簡化形式的 鎖定部件。也可以設計其它的夾子形狀，例如具有正方形橫截面而不 是圓形橫截面。夾子66的尺寸很小，從而缺口68必須增大，以允許 夾子66足夠大以便通過外表面46。然而，夾子66還必須足夠大以使 得缺口 68必須縮小到允許夾子66穿過第一圓柱面30。優選的是，夾 子66的尺寸足夠大以致于它完全填充由第一斜面28和可選擇的第二 圓柱面34產生的空間。當形成這樣的尺寸時，該夾子還可以通過減小 端口 10的磨損作為延長接頭1的壽命的磨損緩沖件。該特征接下來將 更詳細地描述。缺口 68必須足夠大以允許夾子66在夾子凹槽50內足 夠地小。夾子66最初被松弛地裝載在夾子凹槽50中。第二環狀密封凹槽54承載著為0型圏的第二密封元件70。鎖定 套筒72以與桿12成可滑動的關系地安裝在外表面46上。鎖定套筒 72具有鎖定圓柱面74和肩部76。鎖定圓柱面74包括由于巻曲或擠壓 操作而形成的一個或多個壓斑88,并且可以起到限制制動器的作用。 還可以預想到的是通過機加工或模制類似的形狀使得這些限制制動器可以形成為鎖定圓柱面74。壓斑88是微小的，從而允許套筒72在外 表面46上滑動到適令位置。 一旦就位，保持凹槽86和壓斑88的相互 作用限制了套筒72從夕卜表面46上移動。當套筒72移動抵靠到套筒抵 靠部55時，第二密封元件70由套筒圓柱面74鎖定。夾子66沒有被 鎖定(參見圖2)。如圖1所示，當套筒72朝著桿出口 44移動時，夾 子66由套筒圓柱面74鎖定在夾子凹槽50內。第二密封元件70既密 封住外表面46和套筒72之間的交界面以防止污染物的運動，又提供 摩擦以抑制套筒72的運動。第三密封元件80被布置在鎖定圓柱面74 周圍以在接頭1處于連接狀態時跨越肩部76和端口 IO之間的間隔。 第三密封元件80密封鎖定圓柱面74和第二斜面36的交界面以防止污 染物的運動。接頭1的連接通過如在圖2中所示的在開始階段所述的桿12與端 口 IO之間的關系那,將桿12插入端口 IO來實現。要注意的是，在為 連接準備的優選結構中，夾子66通過套筒72鎖定，如圖1中所示。 插入繼續直至到達如圖3中所示的位置。在該插入過程中，第一密封 元件62由第二斜面36引導進入而與第一圓柱面30對準。然后第一密 封元件62被第二斜面28擠壓，使得第一密封元件62可以移動到在桿 12和流體通道26之間的令人滿意的密封位置。因為這樣的密封關系， 流體通道26也可以被認為是密封孔。套筒72也通過第二斜面36引導 進入而與第一圓柱面30對準。當插入繼續時，套筒導入件78抵接第 一斜面28。在套筒導入件78和第二斜面28抵接之后，即使套筒72 的插入被該抵接阻擋，軸38的插入繼續。這導致套筒72相對于朝著 套筒抵靠部55移動，并且釋放夾子66。此時夾子66僅由通道26鎖 住。然后桿12回到如圖3所示的位置，在那里夾子66膨脹進入由第 一斜面28和可選擇的第二圓柱面34留下的空間。此時桿12和端口 IO處于軸向的鎖定關系。如果在桿12上施外力以將其從端口 10擠出 或拉出，例如在流體壓力的影響下或拉動桿12 ("在不允許分離狀態 下")的情況下，夾子66將會通過壁32壓入到階梯凹槽52中。然后 夾子66將會擠進階梯凹槽52和壁32之間。從而不允許桿12從端口IO取出。若不是之前描述的夾子66的尺寸和階梯凹槽52的存在，對處于 軸向鎖定關系的不允^分離的接頭1進行重復的分離嘗試將會磨損壁 32和夾子凹槽50。夾子66的尺寸足夠大以致于可以緊密地配合在由 第一斜面28和第二圃柱面34留下的空間中，使得夾子66可以提供保 護插入的附加功能。較小的尺寸使得夾子66可以在不允許分離的作用 下靠著壁32工作，磨損形成端口 IO的材料，端口 IO的材料通常比形 成夾子66的材料軟。階梯凹槽52的增加使得磨損以整齊的方式進行， 這樣就給出了磨損的標記，當處于軸向的鎖定關系時，由于桿12是以 較少的插入方式位于端口 10中，不會使接頭l出現故障。套筒72的鎖定圓柱面74填充位于外表面46和第一圓柱面30之 間的空間，使桿12穩定地相對于端口 IO側向移動。因此，第一圓柱 面30可以祐J人為是穩、定孔。可設想到的是，可以從如圖2中所示的初始位置完成插入過程， 并且鎖定套筒72鄰接套筒抵靠部55。在這樣的結構中，夾子66在連 接之前不會被套筒72鎖定。然而，這樣增加連接所需的力。在這樣的 情況下，插入力不僅包括所需的由第二斜面36和笫一斜面28依次擠 壓第一密封元件62的力，還包括所需的由第二斜面36擠壓夾子66 的附加力。所需的由第二斜面36壓縮夾子66的力相當大。通過對比， 可看到的是利用通過鎖定套筒72鎖定夾子66的優選結構的連接需要 明顯小的插入力。接頭的分離通過首先將桿12如圖4中的箭頭所示地進一步插入端 口 IO來實現。圖4和圖5顯示了其中間位置。第一斜面28將夾子66 從階梯凹槽52朝著夾子凹槽50移動，然后將夾子66擠壓到夾子凹槽 50中。在這個操作中，,第一斜面28可被認為是分離斜面。插入繼續 直到套筒導入件78抵接第一斜面28，夾子66被擠壓到適合進入通道 26內的尺寸。然后套筒72被相對于桿12軸向地移動到圖1中所示的 位置以鎖定夾子66。與其說是通過在箭頭所示的方向移動套筒72，不 如說是通過當軸38與箭頭所示的方向相反地收回時保持套筒的穩定，來實現這些。實際上，還伴隨有施加在肩部76和碎片阻擋部56之間 的楔入作用。工具例如刃口螺絲刀(blade screw driver)可通過在將 刃口插入肩部76和碎片阻擋部56之間并且進行扭轉來提供楔入作用。 由于工具具有普通的設計，在此對它不進行介紹。如圖7所示的專用 工具82也可以提供楔入作用。尖端84插入到碎片阻擋部56和肩部 76之間。然后通過在把手85上施加壓力使專用工具82擺動以提供楔 入作用。 一旦夾子66由此鎖定在套筒72之下，就不會發生夾子66 擠進壁32和階梯凹槽52之間。因此桿12也就能夠自由地從端口 10 分離。從端口 IO取出桿12。本發明的一些精細方面使得接頭在本質上為防止意外斷開的自動 防故障裝置。主要是，分離要求不會自然出現的動作組合。僅僅作用 在桿12上的推動對分離的產生沒有影響。即使推桿12和肩部76兩者 也不會導致分離。分離要求推動桿12進一步插入端口 IO和楔入作用 使肩部76離開碎片阻擋部56的共同作用。此外，因為兩個補充的理 由，在沒有首先將桿12插入端口 10的情況下，朝著夾子鎖定位置推 動鎖定圓柱面是完全不起作用的。第一，套筒導入件78實際上傾向于 使夾子66移動出夾子凹槽50以及背向階梯凹槽52移動。第二，階梯 凹槽52太淺以致于不允許夾子66被擠壓到配合在通道26內部的尺 寸。此外還可以看到的是套筒肩部76沒有伸到碎片阻擋部56的范圍 之外。因此，套筒72不會使它自身被簡單地抓取和推壓進入該夾子鎖 定位置。這些巧妙之處使得可以生產快速連接和快速拆卸接頭，該接頭在保持所有需要特征的同時在接頭的安全性方面具有顯著的進步。此外， 形成這樣的接頭，其沒有Timber的US 3,773,360中z^開的附加危險 (即危險環和潛在危險碎片)。上面的描述和本發明的說明性實施例已經示出在附圖上并且在多 樣化的改進細節和可替換的實施例中詳細地作了解釋。然而，需要理 解的是，本發明的上述描述僅僅是示例性的，并且本發明的保護范圍 僅限于考慮現有技術對權利要求書作的解釋。此外，在此適當地示例況下實施。
權利要求
1. 一種改進類型的快速連接和快速拆卸的流體接頭，所述接頭包括夾子、具有適于接納所述夾子的環形夾子凹槽的凸起部分、凹陷部分和密封元件，所述改進包括所述凹陷部分，其具有雙重功能的截頭圓錐體斜面，該斜面適于在所述凸起部分與所述凹陷部分的連接過程中壓縮所述密封元件，并且適于在所述凸起部分與所述凹陷部分分離的準備過程中將所述夾子壓進到所述環形夾子凹槽中；以及套筒，其可滑動地設置在所述凸起部分周圍并且適于鎖定壓縮在所述環形凹槽中的所述夾子。
2. 根據權利要求l所述的改進的流體接頭，其還包括具有鄰接所 述環形凹槽的環形階梯凹槽的所述凸起部分。
3. 根據權利要求1所述的改進的流體接頭，其還包括為止動環的 所述夾子。
4. 一種改進類型的快速連接和快速拆卸的流體接頭，其具有夾 子、具有適于接納所述夾子的環形夾子凹槽的凸起部分、凹陷部分、 適于便于所述凸起部分與所述凹陷部分分離的套筒和密封元件，所述 改進包括所述套筒以軸向可動的方式承載在所述凸起部分上，并且適于選 擇性地將所述夾子鎖定在所述環形夾子凹槽內。
5. 根據權利要求4所述的改進的接頭，其還包括所述凸起部分 具有鄰接所述環形凹槽的環形階梯凹槽。
6. —種連接和分離流體通道的改進方法，其包括以下的步驟設 置具有第一內表面的凹陷部分，該第一內表面限定了具有出口和密封 口的第一流體通道，并且限定了穩定孔、軸向設置在所述密封孔和所 述穩定孔之間的環形止動壁和在所述穩定孔附近的入口；設置夾子； 設置密封元件；設置具有第二內表面的凸起部分，該第二內表面限定 了第二流體通道，該第二流體通道具有出口，并且具有限定環狀密封凹槽和環形夾子凹槽的外表面，將所述密封元件放置在所述密封凹槽 中，將所述夾子放置在所述夾子凹槽中，將所述凸起部分的所述出口 插入穿過所述凹陷部分的所述進口 ，繼續所述插入直到所述夾子軸向 經過所述止動壁，所述第 一流體通道與所述第二流體通道流體連通，并且從所述凹陷部分取出所述凸起部分，所述改進還包括以下步驟 設置鎖定套筒；將所述鎖定套筒以與所述夾子凹槽軸向間隔的方式可滑動地安裝 在所述凸起部分的所述外表面上；在所述凹陷部分的所述第一內表面內形成具有雙重功能的截頭圓 錐體斜面；壓縮位于所述雙重功能截頭圓錐體斜面和所述密封凹槽之間的所 述密封元件；壓縮在所述雙重功能截頭圓錐體斜面和所述夾子凹槽之間的所述 夾子；以及軸向地定位所述鎖定套筒，使得所述鎖定套筒圍繞所述夾子凹槽 和所述夾子。
7. 根據權利要求6所述的改進方法，其還包括為止動環的所述夾 子，所述夾子凹槽還包括環形階梯，并且將所述止動環限制在所述止 動壁和所述環形階梯之間。
8. 根據權利要求6所述的改進方法，還包括使所述鎖定套筒沿軸 向重新定位，所述鎖定套筒在相對于所述凸起部分移動的同時保持相 對于所述凹陷部分固定。
全文摘要
本發明涉及一種改進類型的快速連接和快速拆卸的流體接頭，所述接頭包括夾子(66)，具有適于接納夾子的環形凹槽(50)的凸起部分(12)，凹陷部分(14)和密封元件(62)。其改進在于凹陷部分具有雙重功能的截頭圓錐體部分(28)，截頭圓錐體部分(28)適于在凸起部分(12)與凹陷部分(14)連接的過程中壓縮密封元件(62)以及適于在凸起部分(12)從凹陷部分(14)中分離的準備過程中將夾子擠壓進入環形凹槽中。此外，套筒(72)可滑動地設置在凸起部分(12)周圍并且適于鎖定壓縮在環形槽(50)內部中的夾子(66)。
文檔編號F16L37/088GK101263332SQ200580031166
公開日2008年9月10日 申請日期2005年9月1日 優先權日2004年9月17日
發明者G·R·基斯特, J·C·斯威夫特 申請人:蓋茨公司