CN113404960B - 一种大通径干式快速接头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及流体管路连接技术领域，具体涉及一种大通径干式快速接头，包括相互配合的公接头和母接头；所述公接头包括公接头壳体组件、公接头固定阀芯组件和公接头移动阀芯组件；所述母接头包括母接头壳体组件、母接头阀芯组件和母接头锁定组件；流体管路连接装置中采取平头结构、滚轮曲槽式快速锁定的对接方式，以实现基于公/母接头各自密封性的前提下实现精准与快速对接，有效地实现流体在对接结构之间设定的流道内部流通，实现简化对接与解锁操作、杜绝流体泄漏、提高流量系数、提升耐杂质能力和现场作业效率的设计目的。本发明设计合理，密封性强，内部流体阻力较小，且内部各个密封件始终不接触流动工质。

Description

一种大通径干式快速接头

技术领域

本发明涉及流体管路连接技术领域，具体涉及一种大通径干式快速接头。

背景技术

在大流量流体传输***中，为了对***进行装配、调试和维护，经常需要对流体进行连通和断开操作。现有技术中的接头装置往往在公接头和母接头两端增加截止阀门，接头只负责连通和密封，再通过操作阀门来控制流体的连接与断开。这种方式不仅增加了设备数量、体积和成本，而且在连接与断开过程中存在一定的介质泄漏量，尤其对于有毒、有害、高危和贵重流体介质，存在污染环境和物料浪费的问题，对操作人员具有较大的安全隐患。另一方面，由于流体中存在一定量的杂质和颗粒物，容易在密封件处富含，从而影响整体密封性，出现泄漏现象。

现有的申请公布号为CN108397631 A的中国发明专利文件公开的一种锁止型自封干式快速接头，包括公接头和母接头；公接头包括壳体、公接头阀座、导向弹簧衬套、弹簧、滑动阀芯和螺旋导向槽；母接头包括壳体、阀芯支撑座、固定阀芯、滑动阀座、导向衬套、弹簧衬套、弹簧、前端盖、凸轮和操作手轮；快速接头通过母接头轴向旋入旋出公接头来实现连接和断开，减少了流体输送时连接和断开过程中介质的泄漏量。但这种快速接头内部阀芯为锥面结构，对接和分离密封件均暴露在流通通道内，杂质容易在密封件富集从而影响密封性能；锥面阀芯使流通面积变小，使流阻增大。同时，母接头壳体为两零件通过密封件密封，增加了一处可能的泄漏点。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种大通径干式快速接头。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

本发明提供了一种大通径干式快速接头，包括相互配合的公接头和母接头；所述公接头包括公接头壳体组件、公接头固定阀芯组件和公接头移动阀芯组件；所述母接头包括母接头壳体组件、母接头阀芯组件和母接头锁定组件；所述公接头固定阀芯组件包括固定阀芯和固定阀芯座；所述公接头移动阀芯组件包括第一移动阀芯、第一移动阀芯密封件、第一复位弹簧、第二移动阀芯和第二复位弹簧；所述公接头移动阀芯组件设置在所述公接头壳体组件和所述公接头固定阀芯组件之间；所述固定阀芯座设置在所述公接头通道的中心位置，所述固定阀芯设置在所述固定阀芯座的中心位置上，所述第一复位弹簧设置在所述固定阀芯的外部，所述第一复位弹簧一端与所述第一移动阀芯相连，另一端与所述固定阀芯座相连，所述第一移动阀芯密封件设置在所述第一移动阀芯顶端的内表面，其中所述第一移动阀芯顶端为与所述母接头连接的方向，所述第二复位弹簧设置在所述第一移动阀芯内部与所述第二移动阀芯相连，所述第一移动阀芯在所述第一复位弹簧的牵引下往复运动，所述第二移动阀芯在所述第二复位弹簧的牵引下往复运动；所述固定阀芯顶端的后方为阶梯形结构，所述阶梯形的高度差与所述第二移动阀芯顶端的厚度相等；所述母接头阀芯组件包括阀芯、阀芯座、阀芯套筒和复位弹簧；所述阀芯座设置在所述母接头通道的中心位置，所述阀芯座的中心内部设置有所述阀芯套筒，所述阀芯套筒内部设置有所述阀芯的尾部，所述阀芯和所述阀芯套筒的外部设置有所述复位弹簧，所述阀芯在所述复位弹簧的牵引下可在所述阀芯套筒中往复运动。

进一步的，所述公接头壳体组件包括公接头壳体、公接头壳体密封件和公接头对外密封件；所述公接头壳体密封件设置在所述公接头壳体顶端的内表面上，其中所述公接头壳体顶端为与所述母接头连接的方向，所述公接头对外密封件设置在所述公接头壳体的尾端。

进一步的，所述公接头壳体外侧设置有螺旋形公接头壳体锁定曲线槽。

进一步的，所述固定阀芯和所述阀芯的表面均为平头结构。

进一步的，所述固定阀芯顶端中心设置有固定阀芯定位槽，所述阀芯顶端中心设置有阀芯定位凸块，所述固定阀芯定位槽与所述阀芯定位凸块的尺寸能够相互配合。

进一步的，所述固定阀芯定位槽形状为截锥形或圆柱形。

进一步的，所述阀芯顶端周围设置有若干阀芯导流槽。

进一步的，所述母接头壳体组件包括母接头壳体、母接头壳体密封件和母接头对外密封件；所述母接头壳体密封件设置在所述母接头壳体顶端的内表面上，其中所述母接头壳体顶端为与所述公接头连接的方向，所述母接头对外密封件设置在所述母接头壳体的尾端。

进一步的，所述壳体外部设置有所述母接头锁定组件，所述母接头锁定组件包括锁定外套、操作手轮、锁定滚轮、若干钢球、导向环和钢球固定环；所述壳体外部设置有横截面为半圆形的圆环凹槽，所述钢球设置在所述圆环凹槽内，所述钢球的外侧设置有所述钢球固定环用于固定所述钢球的位置，所述锁定外套与所述壳体接触处设置有所述导向环。

进一步的，所述操作手轮与所述锁定外套通过销轴结构锁紧，所述锁定滚轮设置在所述锁定外套顶端的内侧壁上，其中所述锁定外套顶端为与所述公接头连接的方向。

本发明所达到的有益效果为：

1、公接头和母接头表面为平头结构，且固定阀芯和阀芯前端设有防径向位移的定位槽和定位凸块，在对接前、中与后的阀芯结构形成多道密封，各个密封件始终不接触流动工质，内部流通顺畅，能够有效提高耐杂质能力和杜绝液体泄漏。

2、通过公接头上的多段式曲线槽和母接头上锁定滚轮实现公/母接头之间的精准与快速对接，同时结合钢球式旋转机构简化了对接与解锁过程，现场作业效率和可操作性能均较高。

3、母接头阀芯圆周设置有阀芯导流槽，约束阀芯径向位移的同时减小整体流阻，提高流量系数。

附图说明

图1是本发明大通径干式快速接头的公/母接头对接并锁定后剖视结构图；

图2是本发明大通径干式快速接头公接头剖视结构图；

图3是本发明大通径干式快速接头母接头剖视结构图；

图4是本发明大通径干式快速接头公接头壳体结构示意图；

图5是本发明大通径干式快速接头公接头内部固定阀芯结构示意图；

图6是本发明大通径干式快速接头母接头内部阀芯结构示意图。

如图1至图6所示，公接头壳体组件1，公接头固定阀芯组件2，公接头移动阀芯组件3，母接头壳体组件4，母接头阀芯组件5，母接头锁定组件6；

公接头壳体11，公接头壳体密封件12，公接头对外密封件13，固定阀芯21，固定阀芯座22，第一移动阀芯31，第一移动阀芯密封件32，第一复位弹簧33，第二移动阀芯34，第二复位弹簧35；

母接头壳体41，母接头壳体密封件42，母接头对外密封件43，阀芯51，阀芯座52，阀芯套筒53，复位弹簧54，锁定外套61，操作手轮62，锁定滚轮63，钢球64，导向环65，钢球固定环66；

公接头壳体锁定曲线槽111，固定阀芯定位槽211，阀芯导流槽511，阀芯定位凸块512。

具体实施方式

为便于本领域的技术人员理解本发明，下面结合附图说明本发明的具体实施方式。

实施例1

如图1至图4所示，本发明提出一种大通径干式快速接头，其包括有公接头(如图2)和母接头(如图3)。具体地，所述公接头，具有公接头壳体组件1、固定阀芯组件2和移动阀芯组件3；固定阀芯组件2和移动阀芯组件3之间形成贯穿整个公接头前后端之间的第一通道；

公接头壳体组件1包括公接头壳体11、公接头壳体密封件12和公接头对外密封件13；壳体11外部有锁定曲线槽111，内腔中设置有固定阀芯组件2和移动阀芯组件3；固定阀芯组件2包括固定阀芯21和固定阀芯座22，后部通过挡圈实现固定；移动阀芯组件3包括第一移动阀芯31，第一移动阀芯密封件32，第一复位弹簧33，第二移动阀芯34，第二复位弹簧35；第一复位弹簧33位于固定阀芯座22和第一移动阀芯31之间，在弹性支撑下，第一移动阀芯31可在第一通道内进行往复直线运动；第二移动阀芯34位于第一移动阀芯31内部，在第二复位弹簧35的作用下，第二移动阀芯34在第一通道内相对第一移动阀芯31进行小幅直线往复运动；公接头通过公接头壳体密封件12和第一移动阀芯上的第一移动阀芯密封件32实现自密封功能；公接头通过后部的公接头对外密封件13实现对外密封；

所述母接头，具有母接头壳体组件4、母接头阀芯组件5和母接头锁定组件6；母接头壳体组件4和母接头阀芯组件5之间形成贯穿整个母接头前后端之间的第二通道；

母接头壳体组件4包括母接头壳体41、母接头壳体密封件42和母接头对外密封件43；母接头壳体41外部设置有横截面为半圆形的圆环槽，用于安装一组沿周向排列的、用于锁定组件旋转的钢球64；母接头壳体41内腔中设置母接头阀芯组件5，阀芯51在阀芯座52和阀芯套筒53的支撑以及复位弹簧54的作用下在第二通道内进行往复直线运动；母接头壳体41外部设置母接头锁定组件6，锁定外套61和操作手轮62通过销轴锁紧，在钢球64、导向环65和钢球固定环66的作用下沿圆周方向自由旋转，锁定滚轮63嵌在锁定外套61上，与公接头壳体锁定曲线槽111配合，沿曲线槽滑动；

基于上述大通径干式快速接头的结构改进，在公接头和母接头对接时，操作者握住操作手轮62将公接头和母接头相对地沿轴线运动，使母接头的锁定滚轮63接触公接头壳体锁定曲线槽111中，第一移动阀芯31接触母接头壳体41，固定阀芯21接触阀芯51；操作者操作手轮62顺时针旋转，母接头的锁定滚轮63沿公接头壳体锁定曲线槽111内的滑道运动，使公接头和母接头相对运动，公接头移动阀芯组件3和母接头阀芯组件5分别向各自的第一通道和第二通道后端回退，从而将第一通道和第二通道连通；公接头壳体11和母接头壳体41通过公接头壳体密封件12实现对外密封；当锁定滚轮63沿锁定曲线槽111运动至曲线槽末端时，听到“啪”的一声，公接头和母接头完成对接和锁紧，锁紧状态稳定，第一通道和第二通道完全连通。

在公接头和母接头对接过程中，母接头壳体41推动第一移动阀芯31向后回退，第二移动阀芯34在第二复位弹簧35的作用下位置保持固定，当第一移动阀芯31和母接头壳体41上的第一移动阀芯密封件32和母接头壳体密封件42完全进入第二移动阀芯34外部圆周面时，第二移动阀芯34跟随第一移动阀芯31和母接头壳体41向后回退至第一通道和第二通道完全打开；通道完全打开后，第一移动阀芯密封件32和母接头壳体密封件42未暴露在工质的流通通道中，具有较好的耐压和耐杂质能力。

当需要分离公接头和母接头时，操作者握住操作手轮62并沿逆时针方向旋转手轮，母接头的锁定滚轮63沿公接头壳体锁定曲线槽111内的滑道运动，使公接头和母接头分离；母接头向后回退过程，在第一复位弹簧33的作用下，公接头移动阀芯组件3跟随母接头壳体回复至初始密封位置(如图2)，公接头关闭，实现自密封；母接头阀芯51在复位弹簧54的作用下回复至初始密封位置(如图3)，母接头关闭，实现自密封；

在公接头和母接头分离过程中，在第一复位弹簧33和复位弹簧54的作用下，第一移动阀芯31、第二移动阀芯34和母接头壳体41同步进行复位运动；当第二移动阀芯34接触固定阀芯21后，第二移动阀芯固定，第一移动阀芯31和母接头壳体41继续同步进行复位运动；第一移动阀芯31上的密封件32从第二移动阀芯34上滑动至固定阀芯21上后，公接头关闭，实现自密封；母接头壳体41上的密封件42从第二移动阀芯34上滑动至固定阀芯21上，再滑动至阀芯51上，母接头关闭，实现自密封。

实施例2

如图1至图4所示，公接头和母接头依靠母接头锁定组件6上的锁定滚轮63在公接头壳体11上的曲线槽111内的滑动实现对接和锁定；母接头锁定组件6通过一组圆周方向的钢球64、导向环65和钢球固定环66实现操作手轮62的顺畅转动；导向环65完成锁定组件圆周方向支撑，钢球固定环66将钢球64压紧在圆环槽中，防止钢球64脱出；

其他结构与实施例1相同，在此不再赘述。

实施例3

如图4所示，所述公接头壳体11上设置有用于公接头和母接头锁定的公接头壳体锁定曲线槽111，用于约束锁定滚轮63的运动轨迹，实现公接头和母接头对接；该公接头壳体锁定曲线槽111为多段式曲线，曲线可展开为水平线段、多段斜向下直线段、多段斜向上的直线段和竖直线段，亦可为同方向的其他类型曲线段；

其他结构与实施例1相同，在此不再赘述。

实施例4

如图5和图6所示，所述的公接头固定阀芯21前端设置有固定阀芯定位槽211，与母接头阀芯51前端的阀芯定位凸块512配合，约束母接头阀芯51的径向位移；定位槽形状为截锥形或圆柱形，凸块位于母接头阀芯51上，凹槽位于公接头固定阀芯21上，凸块和凹槽交换位置亦可。

其他结构与实施例1相同，在此不再赘述。

实施例5

如图6所示，所述母接头阀芯上设置有阀芯导流槽511和阀芯定位凸块512；阀芯定位凸块512在实施例4中已作介绍，此处不再赘述；

阀芯导流槽511为圆周方向的三个凸起，前端为锥形，在阀芯51回复到位后与母接头壳体41锥面配合，实现阀芯51轴向位置约束；设置阀芯导流槽511增大了第二通道的流通面积，减小流阻；

其他结构与实施例1相同，在此不再赘述。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大通径干式快速接头，其特征在于：包括相互配合的公接头和母接头；所述公接头包括公接头壳体组件(1)、公接头固定阀芯组件(2)和公接头移动阀芯组件(3)；所述母接头包括母接头壳体组件(4)、母接头阀芯组件(5)和母接头锁定组件(6)；

所述公接头固定阀芯组件(2)包括固定阀芯(21)和固定阀芯座(22)；所述公接头移动阀芯组件(3)包括第一移动阀芯(31)、第一移动阀芯密封件(32)、第一复位弹簧(33)、第二移动阀芯(34)和第二复位弹簧(35)；所述公接头移动阀芯组件(3)设置在所述公接头壳体组件(1)和所述公接头固定阀芯组件(2)之间；所述固定阀芯座(22)设置在所述公接头通道的中心位置，所述固定阀芯(21)设置在所述固定阀芯座(22)的中心位置上，所述第一复位弹簧(33)设置在所述固定阀芯(21)的外部，所述第一复位弹簧(33)一端与所述第一移动阀芯(31)相连，另一端与所述固定阀芯座(22)相连，所述第一移动阀芯密封件(32)设置在所述第一移动阀芯(31)顶端的内表面，其中所述第一移动阀芯(31)顶端为与所述母接头连接的方向，所述第二复位弹簧(35)设置在所述第一移动阀芯(31)内部与所述第二移动阀芯(34)相连，所述第一移动阀芯(31)在所述第一复位弹簧(33)的牵引下往复运动，所述第二移动阀芯(34)在所述第二复位弹簧(35)的牵引下往复运动；所述固定阀芯(21)顶端的后方为阶梯形结构，所述阶梯形的高度差与所述第二移动阀芯(34)顶端的厚度相等；

所述母接头阀芯组件(5)包括阀芯(51)、阀芯座(52)、阀芯套筒(53)和复位弹簧(54)；所述阀芯座(52)设置在所述母接头通道的中心位置，所述阀芯座(52)的中心内部设置有所述阀芯套筒(53)，所述阀芯套筒(53)内部设置有所述阀芯(51)的尾部，所述阀芯(51)和所述阀芯套筒(53)的外部设置有所述复位弹簧(54)，所述阀芯(51)在所述复位弹簧(54)的牵引下可在所述阀芯套筒(53)中往复运动。

2.根据权利要求1所述的一种大通径干式快速接头，其特征在于：所述公接头壳体组件(1)包括公接头壳体(11)、公接头壳体密封件(12)和公接头对外密封件(13)；所述公接头壳体密封件(12)设置在所述公接头壳体(11)顶端的内表面上，其中所述公接头壳体(11)顶端为与所述母接头连接的方向，所述公接头对外密封件(13)设置在所述公接头壳体(11)的尾端。

3.根据权利要求2所述的一种大通径干式快速接头，其特征在于：所述公接头壳体(11)外侧设置有螺旋形公接头壳体锁定曲线槽(111)。

4.根据权利要求1所述的一种大通径干式快速接头，其特征在于：所述固定阀芯(21)和所述阀芯(51)的表面均为平头结构。

5.根据权利要求4所述的一种大通径干式快速接头，其特征在于：所述固定阀芯(21)顶端中心设置有固定阀芯定位槽(211)，所述阀芯(51)顶端中心设置有阀芯定位凸块(512)，所述固定阀芯定位槽(211)与所述阀芯定位凸块(512)的尺寸能够相互配合。

6.根据权利要求5所述的一种大通径干式快速接头，其特征在于：所述固定阀芯定位槽(211)形状为截锥形或圆柱形。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的一种大通径干式快速接头，其特征在于：所述阀芯(51)顶端周围设置有若干阀芯导流槽(511)。

8.根据权利要求1所述的一种大通径干式快速接头，其特征在于：所述母接头壳体组件(4)包括母接头壳体(41)、母接头壳体密封件(42)和母接头对外密封件(43)；所述母接头壳体密封件(42)设置在所述母接头壳体(41)顶端的内表面上，其中所述母接头壳体(41)顶端为与所述公接头连接的方向，所述母接头对外密封件(43)设置在所述母接头壳体(41)的尾端。

9.根据权利要求8所述的一种大通径干式快速接头，其特征在于：所述壳体(41)外部设置有所述母接头锁定组件(6)，所述母接头锁定组件(6)包括锁定外套(61)、操作手轮(62)、锁定滚轮(63)、若干钢球(64)、导向环(65)和钢球固定环(66)；所述壳体(41)外部设置有横截面为半圆形的圆环凹槽，所述钢球(64)设置在所述圆环凹槽内，所述钢球(64)的外侧设置有所述钢球固定环(66)用于固定所述钢球(64)的位置，所述锁定外套(61)与所述壳体(41)接触处设置有所述导向环(65)。

10.根据权利要求9所述的一种大通径干式快速接头，其特征在于：所述操作手轮(62)与所述锁定外套(61)通过销轴结构锁紧，所述锁定滚轮(63)设置在所述锁定外套(61)顶端的内侧壁上，其中所述锁定外套(61)顶端为与所述公接头连接的方向。

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