带有前置环形密封件的平面式流体传输联接器

摘要

一种流体输送接头(100)，包括平面式阴联接器(47)，其具有前置环形密封件(400)，在未联接时、联接?解除联接的过程中、以及联接阳联接器(48)时，防止杂质进入。

说明书

本发明涉及一种带有前置环形密封件的平面式流体传输联接器。

在传动机构或液压设备中，经常需要流体传输装置，它们彼此快速联接，通过刚性管或 柔性管连接流体供给装置。

已知的快速联接装置通常包括两个联接器，称作阳联接器和阴联接器，它们固定于各自 的连接管，通过螺纹连接或卡合方式联接在一起。

所述阳联接器和阴联接器由固定部和轴向滑动部形成，它们在静止时，设置在流体通道 间隙的关闭位置，在两个部件的联接过程中，通过一个部件相关部分的配合，移动到所述通 道间隙的开启位置。

现有市面上的流体传输装置的技术方案表明，阳联接器和阴联接器之间不总是那么容易 联接，因为管路中的残余压力在增加，联接越来越费力。

意大利专利申请MI2012A001254涉及一种流体传输联接器，通过压力补偿和解除系统 的持续作用实现可连接性。其结构复杂，成本效益差。所述已知的装置还包括中央锁闭系 统，机械结构笨重，在偶尔被使用者致动的情况下没有效果。

US-4540021公开了一种带有阴联接器的流体传输装置，其包括前置密封件，仅在联接 阳联接器时、联接或解除联接阳联接器的过程中，防止杂质进入。对于未联接的阴联接器， 通过一个密封塞防止杂质进入。

US-3407847公开了一种带有阴联接器的流体传输装置，其包括前置密封件，仅在联接 阳联接器时、联接或解除联接阳联接器的过程中，防止杂质进入。当阴联接器未联接时，所 述前置密封件没有覆盖阴联接器前端开口的宽度，因此还是能够进去杂质，这是不利的。

本发明的目的是提供一个管件装置，进行联接操作所费的力最小，并独立于回路中存在 的压力。

本发明的另一目的是使管件装置的机械结构更简单，能通过合适的液压控制来确保使用 者安全，即使发生意外的情况。

本发明的再一个目的是无论阴联接器有没有联接阳联接器，以及在与阳联接器的联接或 解除联接的过程，都能防止杂质进入阴联接器。

根据本发明，通过权利要求1所述的流体传输装置实现所述目的。

通过下文详细描述附图所示的非限制性实施例，将更清楚本发明的特点，其中：

图1表示根据第一实施例的流体传输装置沿图26的线I-I的截面图，阴阳联接器未联 接，阴联接器具有前置式密封件；

图2表示该装置与图1相似的截面图，阴阳联接器未联接，处于释放液压管路残余压力 的步骤；

图3表示该装置与图1相似的截面图，在阳联接器与阴联接器联接的第一步，阳联接器 接触阴联接器；

图4、图5表示该装置与图1相似的截面图，在阳联接器与阴联接器联接的第二、三 步，阳联接器的内部移动进入阴联接器；

图6表示该装置与图1相似的截面图在阳联接器与阴联接器联接的第四步，阴联接器的 内部元件在套管内移动，参见圆圈N处的放大细节图，开启后部泄压；

图7表示该装置与图1相似的两个截面图，在阳联接器与阴联接器联接的第二步，阴联 接器内的球在固定环形螺母外壳内径向移动，随之阳联接器进入。

图8表示该装置与图1相似的截面图和圆圈Q处的细节放大图，在阳联接器与阴联接 器联接的第六步，阳联接器在固定球处定位；

图9表示该装置与图1相似的截面图，在阳联接器与阴联接器联接的第七步，具有锁合 球的外部组件移动至阳联接器的锁合位置；

图10表示该装置与图1相似的截面图，在阳联接器与阴联接器联接的第八步，通过回 路供给产生的液压推力使阳阀打开；

图11表示该装置与图1相似的截面图，在阳联接器与阴联接器解除联接的第一步，释 放压力；

图12表示该装置与图1相似的截面图，在阳联接器与阴联接器解除联接的第二步，关 闭阳阀；

图13表示该装置与图1相似的截面图和圆圈S处的细节放大图，在阳联接器与阴联接 器解除联接的第三步，内部元件移动直至固定球被释放；

图14表示该装置与图1相似的截面图，在阳联接器与阴联接器解除联接的第四步，固 定球径向移动；

图15表示该装置与图1相似的截面图，阳联接器与阴联接器解除联接；

图16表示图1中圆圈W处的细节放大图；

图17表示沿图16的线XVII-XVII的截面图；

图18表示图2中圆圈U处的细节放大图；

图19表示沿图18的线XIX-XIX的截面图；

图20表示图13中圆圈Z处的细节放大图；

图21表示沿图20的线XXI-XXI的截面图；

图22表示圆圈V处的细节放大图，凸轮处于第三位置，与图27所示反向转动；

图23表示沿图22的线XXIII-XXIII的细节放大图；

图24表示与图1相似的截面图，根据另一实施例，阴联接器具有径向密封件，显示在 圆圈B处的细节放大图；

图25表示与图1相似的截面图，根据再一个实施例，阴联接器具有径向密封件，显示 在圆圈C处的细节放大图，

图26表示根据本发明的装置的正视图；

图27表示该装置与图1相似的截面图，在下部管路的阳联接器与阴联接器相联接之 前，释放残余压力的步骤。

图28表示与图1相似的截面图，根据第二实施例，前置密封件安装于未联接的阴联接 器，显示在E处的部分放大图；

图29表示从图28中未联接的阴联接器的右视放大图；

图30表示根据第一实施例的前置密封件的截面图，包含在图1所示的装置中；

图31表示根据第二实施例的前置密封件的截面图，包含在图28所示的装置中。

图1表示耦合接头100，包括插入液压供给套管/模块1的平面式阴联接器47，以及与 所述阴联接器配合的平面式阳联接器48。

供给流体的模块/套管1包括至少一个液压管路49和排液管路50，它们均与一个或多个 阴联接器47结合。

在介绍工作过程中，将仅参照一个阴-阳联接器的线路(附图所示的上部的这个)，但是应 该理解，其对同一装置的全部线路都适用。值得注意的是，下部的阴-阳联接器线路没有示 出截面图，仅仅是个视图，其截面图与上部线路相同。

套管1还包括与凸轮7成一体的杆4，凸轮7用于从阴联接器47内部的腔室54泄压， 并用于从阴联接器47解除联接阳联接器48。

凸轮7包括两个部分，对上液压线路的联接起作用的上部82，和对下液压线路的联接 起作用的下部83(图1)。

凸轮82、83分别具有盘形连接部821、831(图16-23，为了更好地理解工作过程，截面 图中没有示出下凸轮83)，组装在中心轴5上，轴5具有基本呈矩形的截面和短圆边501(图 16)，从而使中心轴5在所述连接部821、831的环部822、832内转动。通过对杆4施压使 中心轴5的转动，顺时针移动上凸轮82的连接部821，但是在第二环部832处保持自由， 不移动下凸轮83的连接部831；并且，逆时针移动下凸轮83的连接部831，但在环部822 处保持自由，不移动上凸轮82的连接部821。

环部822、832与中心轴5的形状实际上互补，但是它们更宽，以产生转动间隙，能够 在移动一个凸轮82的时候保持另一个83静止，反之亦然。这在下文更清楚。

凸轮82、83通过弹簧71保持在适当位置，例如弹簧C，也可以用弹簧。相应地，中心 轴5与杆4成一体。

阴联接器47包括泄压阀51，使得所述腔室54与排液管路50连通(图1)。

所述阀51包括阀体23，形成有用于滑动开闭器25的外壳，被弹簧26施压，抵压开闭 器25和止动件27的突出部。通过开闭器25的密封件251和阀体23的边缘231之间相接 触，能保证密封性(图1)。

杯体72作用于开闭器25，其在轴向上滑动，并被所述上凸轮82反向逆着弹簧84的推 力所推动。上凸轮82总是接触杯体72，被弹簧84逆着凸轮82在开闭器25的释放位置推 动。所述杯体72随开闭器25在结合位置和释放位置之间移动。

开闭器25内有个孔252(图2)，用于排出气体，将液压推力降到最小。该液压推力由开 闭器25的圆锥表面251与阀体23之间的接合直径所决定，并取决于密封件28所作用的开 闭器25尺寸略小的后部263的直径。所述开闭器25-阀体23相结合的结构，在腔室54内部 存在残余压力的情况下，能将开闭器25本身的致动力减到最小。

阴联接器47还包括内部配件60，在阴联接器47本身的外部配件53内轴向滑动；以及 密封件19，用于在液压管路49和腔室54之间产生压差。

所述密封件19，用于封闭腔室54与液压管路49之间的校准连通管191(图2)。所述管 191包含在内体13内。

所述密封件19是环形的，形成径向形式的密封，即正交于装置100的轴线，并包括不 可变形的部分192和可变形的部分193。

所述管191在腔室54的外部，其内部流动的加压流体，在密封件19的外表面处从腔室 54内部径向向外流动。

当达到给定的公称压力时，可变形部分193朝着腔室54的内部弯曲，由此，决定了加 压流体进入液压管路49的腔室54内。当压力回到所述公称压力以下，可变形部分193回到 其初始位置，由此，阻塞流体通道。

密封件19还可用于非平面式的阴阳联接器，操作原理相同。

阴联接器47在静止位置时具有平面(图1)

内部配件60包括彼此成一体的底部35和柄44，柄44具有平面441面向阴联接器47 的外部；以及密封衬套43，其限定一间隙65(图3)。通过密封件42确保间隙65的密封性， 密封件42安装于柄44端部的座，柄44与密封衬套43接触，密封衬套43被弹簧33推动， 弹簧33在内体13与密封衬套43自身相称的突出部431之间(图3)。

外部配件53(图2)包括环形螺母保持件29、环形螺母30和至少一个锁合球32，锁合球 32设置在环形螺母保持件29的外壳291内部。

外壳304(图3)包括可变形弹性部305，用于推动球32，这在下文更清楚(图7)。

弹簧46(图2)抵压突起部292、302，逆着环形螺母30、环形螺母支持件29和套管1， 从而将外部配件53限制在中心静止位置，确保阳联接器48在联接后是锁合的。

同样地，杯体41(图2)在环形螺母支持件29内轴向滑动。弹簧54抵压杯体41的突出 部411和位于内体13中的止动肩39，而在联接位置，杯体41在环形螺母支持件29内反向 滑动的情况下也起反向作用。

杯体41还设置一外壳412当阴联接器47未联接时用于安装锁合球32，在密封衬套43 上预加载密封件45，由此防止杂质进入两个元件之间(图6)。

靠近杯体41(图2)，面向阳联接器48有一个前置密封件400，其具有可变形的部分 401，在联接器未联接时、联接时、以及联接/解除联接的过程中，防止杂质进入，这在下文 更清楚。

在与阳连接器48联接的情况下，底部35在内体13中滑动，并被抵压阀体23的弹簧 38施压，(图13)。

底部35包括两个密封件14、17(图9)，分别位于液压管路49一侧和腔室54一侧。包 含在两个密封件14、17之间的区域，通过管56与排液管路50接触。

如图1所示，阳联接器48相应地包括阳体4，其后部与带内管61的装置140结合，用 于连接使用物(未图示)，例如液压设备。该阳体48可以包括一个或多个阀。本申请涉及的 阳联接器具有两个内阀。

第一阀101(图1)位于与阴联接器47的结合处，其包括前密封活塞8，活塞8具有用于 弹簧3的导向杆2。密封件51能确保阳体4与活塞8之间的密封性，密封件51安装在阳体 环形密封件内，靠近阳体4的前端。通过与密封件51配合，在阳连接器48与阴联接器47 不联接，活塞8在前部密封型腔63。

第二阀102位于阳联接器48的中间部分，包括横向于多个孔62的阀体11。阀体101、 102与阳体4一起，限定了没有残余压力的型腔63。密封件90和设置在开闭器18上密封件 120能确保阀102的密封性，开闭器18在阀体11内滑动。

工作时，一个或多个液压管路49中可能存在残余压力。通过向右移动杆4，上凸轮82 被致动，通过杯体72接触开闭器25，使液压管路49与排液管路50相连接，以释放内部的 残余压力(图2)。

在这一功能中，密封件19在可变形部分193处变形，使得流体通道经过管191。

在这一过程中，下凸轮83不移动，因为轴5通过向右转动，接触上凸轮82的环部822 的供给侧，而连接部831的环部832足够宽，使得轴5不用接触其任何侧部而转动(图18- 19)。

杆4所施加的力必须足以克服弹簧71的阻力，任何情况下都要将下凸轮保持在适当位 置。

在释放完管路49内部的残余压力后，系统准备进行联接。

联接的第一步骤(图4)，是通过对柄44的平面441施加压力，将阳联接器48推入阴联 接器47。管61内没有残余压力，阴联接器的弹簧38的负载和阳联接器的弹簧9、16的负 载相同，由此开启阴联接器的密封衬套43和阳联接器的阀101、102。在管61内有压力的 情况下，阀101、102和阳联接器48之间限定的腔室63内没有残余压力，残余压力在管61 处限制在阀102的上游。通过阳联接器48靠近阴联接器47，活塞8与柄44接触，与底部 35、密封件37和密封衬套43成一体，形成内部组件60。

密封件37确保柄44末端与底部35之间的密封性。

通过将阳联接器48推入阴联接器47，阳体4使杯体41缩回(图4-5)。

通过继续朝着阴联接器推动阳联接器，杯体41与球32接触，相应地，接触环螺母支持 件19，由此，整个外部组件53朝着阴联接器47的内部移动(图6)。

此时，随着上凸轮82紧靠在套管1上，阀体23继续缩回，开闭器25接触到杯体72， 并释放腔室54内产生的压力(图6)。

通过释放腔室54内的压力，整个内部组件60因为其活塞8推动而能够缩回，接触杆 2，并锁定在阀18上，阀18不会因为后部压力被打开(图8)。

在阳联接器48插入阴联接器47的过程中(图7-8)，锁合球32从杯体41的座412中退 出，与可变形件305接触。

可变形件305被球32径向推动，由于顺时针转动而变形，从座412退出。当阳体4处 于适当的位置，面向球32的外壳49，可变形件305推动外壳49内的球32(图8-9)。

在该位置，通过弹簧46作用于锁合环形支持件29的肩部292，使包括外部组件53和 阳联接器48的组件返回至联接平衡位置(图9)。在管61内没有压力的情况下，如前文所 述，内部组件61不移动，被弹簧38保持在适当位置，由此，密封衬套43和开闭器18缩 回，在这种情况下，回路打开，联接器如图10所示被联接。

在联接之前，前置环形密封件400预加载在环形螺母30、环形螺母支持件29和杯体41 之间(图1、2)，从而封闭任何让杂质进入阴联接器47的间隙，当其随柄44的平面441一起 从阳联接器48解除联接时也如此。

在联接过程中，环形密封件400的可变形部分401预加载阳体4的外径，由此清洁此处 的杂质，防止将杂质带入阴联接器(图6的圆圈N处)。在联接后，环形密封件400预加载环 形螺母30、环形螺母支持件29和阳体4的外径(图9)，从而防止杂质进入这些部件之间。

在联接过程中，可变形连接件401顺时针转动(即朝着阴联接器47的内部被推动)，在 解除联接过程中，可变形部分401逆时针转动(即，通过在阳联接器48上滑动被向外推)。

在此完成手动机械联接的操作(图9)，阳联接器48与阴联接器47机械联接，但是凭借 内部组件60朝着阴联接器47的内部移动，保持阳联接器48管60内的残余压力的阀102仍 未开启。因此在阳联接器48内部存在的残余压力之外，需要独立的连接操作，因为没有作 用到保持所述残余压力的阀。

通过向液压管路49送入压力脉冲，产生液压致动，使移动阴联接器47的内部组件60 朝着阳联接器48的内部移动，从而将阀102打开(图10)。

凭借密封件19的可变形部分193，流体从液压管路49流入腔室54，随之，底部35的 密封表面上的推力将内部组件60朝着阳联接器48移动。密封衬套43保持与杯体41接触， 相应地，被阳体4堵住，从而通过克服弹簧33的力将密封衬套43打开。

通过继续朝着阳联接器48移动，内部组件60推动活塞8和接触开闭器18的杆2，打 开阀102，从而释放压力，完全打开流体通道。

阳联接器在阀102内部还具有另一个阀，目的是减少液压推力区。

当底部35邻靠于内体13的肩部36时，内部组件60停止(图10)。在该位置，腔室54 充满油，并是压缩的，不再允许内部组件60移动，除非开闭器25移动，因为密封件19不 再允许流体返回液压管路49。

根据上文所述的图2、18、19所示的初始释放的相同方法，通过对移动上凸轮82的杆 4施加作用(图11)，开始解除阳联接器48与阴联接器47之间的联接，通过杯体72将液压管 路49连通排液管路50，对开闭器25的产生作用，由此释放它们内部的压力。液压管路49 有压力和可能有流体流动的情况下(例如，由于对阳联接器的上游施加负载而产生)，通过致 动开闭器25，腔室54的压力下降，而密封件19和标准管191的存在，在液压管路49内产 生较高的压力，其作用于对内部组件60产生推力的密封件14，克服弹簧38，由此移动内部 组件60本身，关闭活塞8和开闭器18(图12)。

继续移动，上凸轮82推动杯体72，作用阀体23，相应地朝着锁合球32向外移动阴联 接器47和阳联接器48形成的整体，固定环形螺母30上具有凹口303。在这一位置，锁合 球32从阳体4的凹口49退出，释放它让其出来(图13-14)。

值得注意的是，下凸轮83的环部832足够宽，允许上凸轮82在第二次运动的末尾有双 倍移动，轴5几乎紧靠在所述环部832的一侧(图20-21)。

不受限制的阳联接器48通过内部弹簧的推力作用解除联接。球32被释放后，弹簧46 通过环34使阴联接器47返回静止位置(图15和图1)。

值得注意的是，在解除联接的过程中，通过阳联接器施压和分离，密封件400的可变形 部分401向外转动。外部组件53最终返回，使得密封件400回到图1所示的初始静止位 置，以恢复弹性。

杆4被释放后，该系统准备新的连接。

如果推动阳联接器48，通过锁合球32联接的阴联接器47，在联接时被向外输送。当锁 合球32到达环形螺母30的凹口303时，阳联接器48解除联接(意外分开，“脱离”作用)。

下管路的操作与上管路相似，值得注意的是，杆4在反方向朝左移动(图27)：轴5和下 凸轮82的连接部831之间的相互作用，与上文所述的上凸轮82的连接部821相似，其中环 部822使下凸轮83的连接部831的转动，而不移动上凸轮82。

图24-25表示根据另外两个实施例的具有密封件19的阴联接器47。

图24所示的密封件19并不直接位于管191的出口，在阀体23上设置环形间隙194， 以防止密封件19自身磨损，密封件19也包括不可变形部分192和可变形部分193。

所述间隙194使得加压流体直接从管191的出口流出，在管191所述出口的两侧，首先 朝着不可变形部分192流动，然后流向可变形部分193。

所述可变形部分193的厚度比不可变形部分192的厚度薄，离不可变形部分192越远越 薄。当腔室54内有压力时，可变形部分193施压于阀体23的圆锥表面232。当腔室54内 没有压力时，液压管路49内的加压流体，使得可变形部分193从离不可变形部分192最远 距离处开始向内弯曲。

图25的密封件19，也包括不可变形部分192，由刚性更强的材料制成，直接设置在管 191的出口上。

所述不可变形部分192具有L形截面，用于将来自管191的加压流体，直接引向可变 形部分193，可变形部分193不直接面向管191的出口。圆圈C所示的放大图更清楚，在下 面这种情况下L形顺时针转动90°也会形成环形间隙194：L形的短边封闭管191的出口末 端，而L形长边直接将管191的加压流体引向密封件19的可变形部分193。

因此，在该第二实施例中，可防止密封件19受到磨损，真正的原因是在这种工作方式 下，避免管191的出口与密封件192的可变形部分193之间直接地相互作用。

图28-31表示根据第二实施例的前置环形密封件500，其也包括可变形部分501，相对 于所述第一实施例的400，还包括用于环形螺母支持件29的静止表面502，其终止于杯体 41，而且当拆下密封件500时是倾斜的(比较图30、31)。

如图28所示的圆圈E部分，表面502向前预加载于环形螺母支持件29，而对杯体41 的预加载是圆周方向的，影响到密封件500的边缘503。

值得注意的是，第一密封件400的静止表面402与柄44的平面441是直线(垂直的)，而 第二密封件500的静止表面502，无论是密封件500安装于阴联接器47(图28)还是从中拆下 (图31)都是倾斜的。

这就决定了在环形螺母支持件29和杯体41上预加载更大的力，从而防止可变形部分 501哪怕是意外提起，例如，如果操作者在联接前试图从柄44的平面441手动去除杂质。