CN1590825A - 接头型同轴连接装置 - Google Patents

Abstract

用来相互连接/断开两部件(A、B)的接头型同轴连接装置，该两部件内部限定供各自流体流动的同轴空心管，所述连接装置限定了用作流体通道的两条相应的同轴通道——一条内通道(C1)和另一条外通道(C2)，这两条通道能基本同步地有选择地开通/关闭，从而连接成对空心管(11a，11b；12a，12b)——分别是一条内管和一条外管，其特征在于：在连接过程中，两部件(A、B)同轴布置且前端面相互接触，两部件相对相向运动，在连接装置的两同轴管实现相互流体动态连续之前，密封装置(44，45，46，47，48，49，50，51，52)密闭内管和外管间的以及外管和所述外管外部的接头部分间的每条通道。

Description

接头型同轴连接装置

技术领域

本发明涉及一种接头型同轴连接装置(连接器，连接结构)，它能将流体在其内流动的两对空心管(圆筒管)基本上同时连接/断开。

流体指气体，最好是冷却气体，但是也可以是液体，或者在第一对管子内的流体是气体，在第二对管子内的流体是液体。

本发明可用于所有场合，其中两对管子必须能基本上同步地相互分离和重接，并可通过一单一的动作将它们连通/断开，以保持两条管路受压，该压力作用在接头的一端和另一端，使两部件重接以构成接头型同轴连接装置。

背景技术

以可分离方式同步连接两对接头的连接装置是公知技术。公知的连接装置具有两相邻的由辅助器械协助的快速接头，辅助器械用于促进接头的连接和断开。

然而这类公知的器械在操纵过程中存在问题，它们大且重，不仅如此，在以单一运动来使它们连接/脱离时，它们不能保证正确同步的连接/断开。

例如，如果被连接/断开的管子是譬如用于冷却某一环境的冷却***的一部分，很明显，上述缺点不仅使所有东西难以操纵，而且也引起诸如气体泄漏的问题，从而冷却设备不能正常运行，对用户而言也有潜在的威胁。

同样，如果管子是输送水、油或其它物品，长时间泄漏会导致***工作不正常。

US-A-5014743描述了一种快速连接的双管接头，包括能有选择偶合(连接)的一阳部件(***件)和一***件(承插件)，可用于具有空气循环的热调节装置，尤其是用于防止外部空气在接头相互连接后进入回路。

更具体地说，当接头的两部件相互插接时，接头处于开通(接通)状态，在接头的入口和出口间形成两环状管，一内管和一外管，它们彼此同轴而且与接头的轴线也同轴，两者以密闭的方式隔离且每一管适于一种流体流过。

这种接头的第一个不足是结构相当复杂、部件数目多。第二个不足由如下事实造成：以这种方式构制的环状管的密封，包括两管之间的密封和相对于外部件的密封，随着时间的推移不能保证良好的密封。这类密封的存在导致清洗、操作的复杂性和精确度、填密件寿命、磨损和维护等方面的问题，而且还有在仓库中管理备件的困难。

此外，这种密封件仅在最后关头***，这需要高的操作精度，且在两对管子接通之前的转变过程中不能提供足够好的密封。

另外一个不足在于，当处于偶合位置时，一部件很深地伸入第二部件内，这引起长距离运动，由此带来的问题涉及密封和维持流体内标准压力的必需值。

本申请人设计、试验并实施了本发明，以克服上述缺陷。

发明内容

在独立权利要求中阐述和限定了本发明的特征，从属权利要求描述了本发明另外一些创新的特征。

根据本发明，提出了一种所谓快速型(快装型)的接头型连接装置，其中两种流体通过两对不同的管道，这两对管道彼此同轴，分别为与接头轴线基本上同轴的一外管和一内管。

两种流体可以沿相同或相反的方向循环，这与接头型连接装置的正确功用基本上不相干。

根据本发明的一个实施例，接头最好有相应的夹紧装置用于两连接部件，所述部件是指一个第一部件和一个第二部件。这些第一和第二部件可以交换位置。

根据另一特性，当接头两部件各自的外基体已经轴向配合且至少一环形密封装置与每根管配合作用时，管道开通。

根据本发明的另一特性，在其工作位置，当流体流过时，接头也用作为一流体和另一流体之间的热交换器。

根据一变型，在冷却设备中，本发明的连接装置与从蒸发器到压缩机的输送管以及与从冷凝器到毛细管或膨胀阀的输送管连接在一起。

根据本发明，接头型连接装置具有两内部中空的外基体(座体)——一阴基体和一阳基体，它们能通过一环形(周围)机械密封接合轴向偶合在一起，且其中一个能相对另一个滑行一短距离。在不同的实施例中，基体的偶合能通过咬接方式、卡口接合方式、螺纹方式或通过由环形液压密封装置确定或辅助的简单过盈(干涉)配合来实现。

根据本发明，一个第一部件有两个同心的圆筒形基体和一个固定活塞式伸缩元件，由两圆环协助其在各自环形空间中相互同轴固定，两圆环可移动和弹性伸缩且也与固定部件同轴。第二部件有两个相互同轴固定的同心圆筒形基体，它们能与第一部件上相应的可移动圆环配合，第二部件还具有一个圆环和一个活塞元件，此圆环和活塞部件都是弹性可移动伸缩的并与所述两相互固定的圆筒形基体同轴。所述圆环和活塞元件能分别与第一部件的内圆筒形基体和固定活塞式伸缩元件配合。

根据一个变型，止动装置包括弹性装置，该弹性装置限定了第一和第二部件之间的相互移动终止位置。

外基体的外径基本上限定了连接装置的宽度尺寸，而且根据本发明，选取33mm和45mm之间的对比值，最好在38÷40mm左右。

第一和第二部件都有圆筒形的外基体，分别是阳基体和阴基体。此处作为例子，第一部件作为***件，具有一个第一外圆筒形基体，一个在第一基体内并与第一基体同轴但是与其径向分离的第二圆筒形基体，以及一个在第二基体内并与第二基体径向分离的杆状定位基体。所有这三个部件都是相对固定且同轴的。

在第一外圆筒形基体和第二圆筒形基体间的相应的环状空间中，有一个由一弹性伸缩圆环组成的第二可移动冠形物。

在第二圆筒形基体和定位基体间的相应的环状空间中，有一个由一圆环组成的第一可移动冠形物。

由于上面描述的所有元件都有圆筒形内表面和外表面，故液压和气压密封总能利用O型圈或可在圆筒形表面轴向滑动的密封装置在轴向滑动时实现。

同样具有带圆筒形表面的元件，从而也可采用能用于圆筒形表面的密封装置的第二部件具有与第一部件的那些相配合的装置，以使得第一部件的固定部件与第二部件上弹性伸缩的轴向可移动部件配合。反之一样，第二部件的固定部件与第一部件上弹性伸缩的轴向可移动部件配合。

如前所述，第一部件和第二部件功能可互换，以使得固定元件或可移动元件可任选地构制在阳部件或***件中，或构制在两者中，这是因为在每一情况下都有一部件中的一可移动元件与另一部件中的固定元件配合。

与所述定位基体的每一个相配合，接头型连接装置有可移动的开通/关闭装置，例如使用一个环、环形螺帽或活塞，其与弹性装置配合，弹性装置将它们保持在待用(不动作)位置，在这一位置，它们关闭接头型连接装置内部的流体传输孔口以阻断流体的流动。利用本发明的接头进行的这一阻断使回路两区段(管段)中的各自压力保持不变，从而没有压力损失。

当阳基体和阴基体彼此间相对同轴滑动时，可移动的开通/关闭装置能被驱动而克服各自弹性装置的力，从而在密封装置起作用后开通相应的流体传输通道，这样使相应的管对连通。这种构造的结果是，在***/启动过程中，重接到接头上的两回路上的二加二区段的任何一个中都没有压力损失。一旦驱动指令终止，各对弹性装置自动将所述可移动的开通/关闭装置推回其位置，以重新阻断流体通道和断开相应的管对。在这种情况下，阳元件和阴元件能被彼此分离，由于有环形密封装置而保证了液压密封在任何情况下的连续性，防止了回路中的压力损失，环形密封装置沿相应的管道布置，在轴向滑动过程中起作用。

所述环形密封装置基本上布置在阳基体和阴基体的所有圆筒形元件上，阳基体和阴基体组装在一起就构成连接装置。

在工作过程中，一可有的前沿或半前沿密封装置可用来提供更强更好的密封保证。

当连接装置开通时，为了防止液体或气体可能从相应的基体中的任何泄漏，这些元件执行它们正常的密封功能。

当连接装置开通时，除了执行密封功能外，这些元件还有助于相互可移动部件，例如阀、活塞或定位元件的正确轴向滑动，降低了滑动阻力并避免了局部磨损和损坏。

根据本发明，一旦两部件，亦即阳部件和***件同轴布置并相互接触，即处于一种能相互连通实现同轴管的液压连续性的状态，在同轴管连通之前这两部件必须相向(对向)相对运动一段距离。

这种相对运动发生时所有的密封装置都在起作用，因此不存在气体或流体泄漏的危险，直到管子中形成流体动态连续性。

根据一变型，可移动的开通/关闭装置能被遥控驱动，和可由利用气动、液动或电动的驱动装置来驱动。

通过使用两对彼此同轴安置的空心管，就可以一方面减小连接装置的总体尺寸、简化连接/分离过程，另一方面促进两股流体之间的热交换，这例如可节省可能在连接装置下游需要执行的冷却过程。

附图说明

从下面以非限制性例子提供的实施例的优选形式的描述并参考附图，本发明的这些和其它特征将变得更加清楚，附图中：

图1是根据本发明的接头型同轴连接装置或接头在关闭位置的纵向剖面图；

图2示出了图1所示连接装置在开通位置的剖面图；

图3是沿图2中3-3剖开的剖面图；

图4示出了图2所示连接装置上半部分的放大图，标明了同轴的两条流体传输通道；

图5示出了本发明的接头型连接装置一变型的纵向半剖面图；

图6是一冷却设备中的接头型同轴连接装置优选总成的框图。

具体实施方式

参考附图，示出了本发明的一种接头型同轴连接装置10，它尤其适用于冷却设备，但并不限于冷却设备。作为举例，在附图中，第一个部件整体标记为“A”，它是***件，而第二个部件整体标记为“B”，它是阳部件。

接头型同轴连接装置10是一种用于具有膨胀毛细管的冷却设备的连接装置，冷却流体在膨胀毛细管中循环。接头10与增压管11配合以输送液体，液体在连接装置10的最外层环状管(在图4、图5中标注为C1)中流过，接头10还与一毛细管12配合来控制气体的膨胀，气体在连接装置10的最内层环状管中流过(在图4、图5中标注为C2)。连接装置10用来连接管11的两区段，分别是图中左部的11a和右部的11b，以及连接毛细管12的两区段，分别是图中左部的12a和右部的12b。

由于其几何构造，连接装置10也可用作为一热交换器。

应该意识到终端部件的几何形状可以变化，此处的管11(11a，11b)和12(12a，12b)是作为例子来示意的，在部件A和/或B的其一或两者中的管11和12在与接头型同轴连接装置10连接时可以是不同轴的。

连接装置10包括一个第一空心外基体13和一个第二空心外基体14，此处分别是***件和阳部件，两者都是圆筒形的。阳基体14能与外部阴基体13偶合，并相对阴基体沿轴向滑动一短距离。

这里显示的第一外基体13包括一个向外开口的座15，用于容纳和保持管11的区段11a的一端；座15前部被一法兰式的环16定界，环16包括传输液体的周围孔道17，并限定了一中心孔道18，该中心孔道用于***一中空长形的定位基体19并将其夹紧。中空定位基体19与第一外基体13固定在一起，轴向限定了一向外开口的座，用于容纳和保持毛细管12的区段12a。

为了确保外部环状管C1的液压封闭，定位基体19在外表面上(特别参见图4)有一滑动环形密封部件51，当两部件A和B未偶合时，亦即当连接装置10处于关闭位置时，该滑动环形密封件51适于与第二可移动冠形物(帽形件)23上的配对圆筒形面43配合。

在定位基体19的内部，且在面对第二外部阳基体14的位置上有一固定活塞20，该活塞用作为一个第一冠形物21的定位和滑动元件，冠形物21可对抗第一弹性装置22的作用轴向移动。固定活塞20被垫圈35保持定位，该垫圈包括供流体通过的周围孔道36。

为了恰当的周向密封，在固定活塞20的外表面安装一环形密封件49，当两部件A和B未偶合时，该环形密封件49适于与第一可移动冠形物21的配对圆筒形面55配合。

此外，在第一冠形物21上安装一环形密封件44，例如一O形环，其在轴向方向上与定位基体19的内圆筒形表面持续配合。

在中空定位基体19的外表面上设置第二冠形物23，冠形物23也能反抗第二弹性装置24的作用轴向移动。弹性装置22和24保持各自冠形物21和23处于待用位置，通常是关闭位置。在阳基体14的外圆筒状表面上安装一环形密封件50，其与阴基体13的内圆筒形表面静配合。

为了保证持续密封，在第二冠形物23的外圆筒状表面上安装一环形密封件45，例如一O形环，其适于在轴向方向上与第一外基体13的内圆筒形表面持续配合。这样，仅在部件A与部件B不连接时，在部件A中的环形密封件49和51与其相配的圆筒形表面配合以实现密封。

与之相反，环形密封件44和45轴向滑移时始终在圆筒状表面上起作用，并如终执行密封功能。

以一种基本对应的方式，第二外部阳基体14界定了一开口座25，用于容纳和保持管11的区段11b，座25前部由一法兰式环26定界，本例中的此环由中空的长形定位基体27的外端构成。法兰式环26包括传输流体的周围孔道28和一用于定位管接头29的中心孔道30，为了容纳和保持毛细管12的区段12b，管接头29的外部端从第二外部基体14伸出。

根据一种变型，管接头29能与定位基体27构成一体件。

定位基体27在其内部容纳一活塞31，其可抵抗第三弹性装置32的作用而轴向移动，在该基体外部设有一可移动的环33，其可抵抗第四弹性装置34的作用而轴向移动。

定位基体27外部有一个第一环形密封件46和一个第二环形密封件47，例如O形环。当部件B与部件A偶合时，第一环形密封件46在滑动过程中与定位基体19的内圆筒形表面配合。

第二环形密封件47总是处于密封状态，在可移动环33的内圆筒形表面上滑动。可移动环33的外部有一环形密封件52，当部件A和B未偶合时，该环形密封件52密封在内圆筒形表面54上。

活塞31外部有一环形密封件48，部件A和B未偶合时，该环形密封件48与定位基体27内的环形表面56密封配合。

在这里作为示例所示出的几何结构的情况下，另一个环形密封件53安装在管接头29的外面。

当部件A和B未偶合时，环状齿57作为第二可移动冠形物23的一定位止动部件。当部件A和B未偶合时，环状齿58作为可移动环33的一定位止动部件。当部件A和B未偶合时，环状齿59作为移动活塞31的一定位止动部件。

此外，在这里所示的实施例中，在阴基体13的壁上***一球式止动部件40，其与弹性装置41联结在一起。当阳基体14处于最大程度地***阴基体13的位置时，球式部件40被推入在阳基体14外壁上制成的配合腔42，从而限定出一移动终止位置。

到现在为止所描述的接头型同轴连接装置10的功能如下。

如图1所示，在待用(非动作)状况下，亦即当部件A和B未偶合时，连接装置10的阳基体和阴基体两部分仅是互相附连，但弹性装置22，24，32和34将各自的可移动装置21，23，31和33保持在关闭位置，使得在管11和毛细管12的相应区段之间没有流体通道。

当连接装置10的阴阳部件彼此脱离时，也维持这种状况。此时，在接头型连接装置10的入口和出口之间没有流体通道，保证了相应部分之间理想的液压密封，对部件A而言，是用环形密封件45，51，49和44，对部件B而言，是用环形密封件46，47，48，52和53。

所有的环形密封件在轴向滑动时起作用。

举例来说，如果我们想使两对管11a、11b，12a、12b连通，使阳基体14向左移动直到其基本上到达移动终止位置，此时球式止动部件40弹性***腔42。

阳基体14相对阴基体13的这一移动引起下述移动：

-可移动冠形物23被阳基体***时端部施加在其上的力克服弹性装置24的作用而后退(向左运动)；在基体13内壁上滑动的环形密封件45的存在有助于此移动。

-可移动冠形物21被定位基体27***时端部施加在其上的力克服弹性装置22的作用而后退(向左运动)，定位基体27与阳基体14一起移动；在定位基体19内壁上滑动的环形密封件44的存在有助于此移动。

-可移动活塞31和可移动环33相对于阳基体14的移动保持静止，因为它们分别与固定活塞20和定位基体19相抵靠，由此阳基体14的移动挤压相应的弹性元件32和34；从这种意义上来说，这种附属的移动并非实际意义上的移动，而是在环绕它们的元件向左移动时保持静止位置。

从而，阳基体14相对于阴基体13向左移动决定了图4中C1、C2所示的各传输通道的开通，也就是使两对管11a，11b和12a，12b连通。

鉴于阴基体13的前端部与定位基体19的端部和固定活塞20的前端部基本齐平定位，阳基体14很短的移动就会使传输通道C1和C2开通。

更确切地说，例如气体流动，以从左向右的方向从区段12a流动到区段12b，流经定位基体19的轴向腔、垫圈35上的孔道36、弹性装置22的螺旋间隙、环绕固定活塞20并位于固定活塞和可移动冠形物21之间的环状间隙，穿过定位基体27的轴向腔、弹性装置32的螺旋间隙、可移动活塞31和连接装置29之间的环状沟槽39，并从这里到达毛细管12的第二区段12b。

对于方向为从右部的区段11b向左部的区段11a，液体的通道如下。

液体流入定位基体27外端的周围孔道28，流经弹性装置34的螺旋间隙、可移动环33的外侧、环绕可移动环33的外壁、可移动冠形物23和定位基体19之间的环状沟槽43、弹性装置24的螺旋间隙、以及法兰式环16的周围孔道17，并从这里到达管11的区段11a。

图5示出了一种变型，与参考图1-图4描述的相同或具有同等功能的构件用相同的参考标号标识。

在该实施例中，图1和图4中用数字19和27标识的定位基体被分成两部分，分别用119a和119b、127a和127b标识。

在活塞31上装配了一环形填密件148，当连接装置10处于关闭位置时，环形填密件148与定位基体元件127a上的内圆筒形壁在轴向滑动过程中配合，以确保相应管道C2的适当密封。填密件148与图4所示实施例中填密件48具有同等的功能。

在定位基体元件119b的外部有一环形填密件151，当连接装置10处于关闭位置时，环形填密件151与第二可移动冠形物23的内圆筒形壁在轴向滑动过程中配合，以确保相应管道C1的适当密封。填密件151与图4所示实施例中填密件51具有同等的功能。

图5也示出了一有螺纹的环形螺帽60，其拧在阴基体13和阳基体14的外部，用于将它们连接起来，使流体在其中流过的管道C1和C2的相应区段之间的连通成为可能。

参考图6，示出了一种应用变型，其中连接装置或接头10也作为冷却设备中的热交换器使用。

根据这一变型，使从冷凝器62流出的冷却流体通过连接装置或接头10。

相似地，使从蒸发器63排出来的热流体通过连接装置10。

压缩机61接收来自连接装置10的流体，并将其送入冷凝器62，而从冷凝器62来的流体流经毛细管12或流经具有相同功能的膨胀阀。

在不脱离本发明领域和范围的情况下，可对前面描述的接头型同轴连接装置或接头10进行修改和/或增加部件。

例如，阳基体14相对阴基体13的选择性驱动可以是自动化的，甚至可以通过电子、液压、气动或机械指令遥控，这些都在本发明的范围之内。外基体13和14都是阴式，容纳在它们内部的活塞元件或类似物能被驱动以实现开通/关闭轴向连接装置也在本发明的范围之内。这里示出的弹性装置是螺旋弹簧式的，但是只要可以执行相同或等同的功能，可使用任意弹性装置，这也在本发明的范围之内。

填密件也可以是任意类型、数量和布置，只要它们在连接装置部件的每个对应位置在轴向滑动时能实现环形密封功能。

将本发明用于民用和工业设施，以及配电盘、控制盘和配电、控制间的制冷和/或空调设备都在本发明的精神之内。

Claims (12)

1.用来相互连接/断开两部件(A、B)的接头型同轴连接装置，该两部件内部限定供各自流体流动的同轴空心管，所述连接装置限定了用作流体通道的两条相应的同轴通道——一条内通道(C1)和另一条外通道(C2)，这两条通道能基本同步地有选择地开通/关闭，从而连接成对空心管(11a，11b；12a，12b)——分别是一条内管和一条外管，其特征在于：在连接过程中，两部件(A、B)同轴布置且前端面相互接触，两部件相对相向运动，在连接装置的两同轴管实现相互流体动态连续之前，密封装置(44，45，46，47，48，49，50，51，52)密闭内管和外管间的以及外管和所述外管外部的接头部分间的每条通道。

2.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于：在断开过程中，两部件(A、B)相对离开运动，在两部件(A、B)物理断开之前，密封装置(44，45，46，47，48，49，50，51，52)密闭内管和外管间的以及外管和所述外管外部的接头部分间的每条通道。

3.如前述任意一项权利要求所述的连接装置，其特征在于：在两部件(A、B)彼此分离或当它们处于连接/断开的转变过程中，当所述接头型连接装置(10)处于开通位置时，为了保证流体通过的两环形通道(C1，C2)之间、以及外环形通道与外部之间相互的液压密封，环形密封装置(44，45，46，47，48，148，49，50，51，151，52)能在轴向滑动时与相对应的可移动元件(23；27，33)/定位基体(19，119a，119b；27，127a，127b)配合。

4.如前述任意一项权利要求所述的连接装置，其特征在于：其包括一个第一轴向中空的外基体(13)和一个第二轴向中空的外基体(14)，它们能相互机械地偶合且能相对滑移，每个外基体(13，14)具有同轴安装在其内部的相应定位基体(19，119a，119b；27，127a，127b)，用于定位要被连接的空心管(11，12)的相应区段(11a，12a；11b，12b)，所述定位基体(19，119a，119b；27，127a，127b)是轴向中空的，在定位基体外部设置一个第一部件(23，27，33)，该第一部件设置成可抵抗相应弹性装置(24，34)的作用而轴向移动，在定位基体内部设置一个第二部件(21，31)，该第二部件设置成可抵抗相应弹性装置(22，32)的作用而轴向移动。

5.如前述任意一项权利要求所述的连接装置，其特征在于：在一对管(11a，11b)内的冷却流体与在另一对管(12a，12b)内的流体以相同或相反的方向流动。

6.如前述任意一项权利要求所述的连接装置，其特征在于：所述定位基体(19，119a，119b；27，127a，127b)是轴向中空的，在其外部设有一个第一部件(23，33)，该第一部件设置成可抵抗相应弹性装置(24，34)的作用而轴向移动，以及在定位基体内部设有一个第二部件(21，31)，该第二部件设置成可抵抗相应弹性装置(22，32)的作用而轴向移动。

7.如前述任意一项权利要求所述的连接装置，其特征在于：当部件(A、B)断开时，弹性装置(22，24，32，34)能保持各自的可移动元件(21，23，31，33)在待用位置，此时供流体流动的通道(C1、C2)关闭。

8.如前述任意一项权利要求所述的连接装置，其特征在于：在两个外基体(13，14)相对轴向移动过程中，可移动元件(21，23，31，33)能抵抗相应弹性装置的作用移动。

9.如权利要求8所述的连接装置，其特征在于：在流体流通的开通位置，外基体(13，14)与夹紧装置(40，42，60)相联结。

10.如权利要求7所述的连接装置，其特征在于：所述部件(A、B)与遥控和驱动装置相关联。

11.如前述任意一项权利要求所述的连接装置，其特征在于：它在从中流过的一流体与另一流体之间起热交换器的作用。

12.如前述任意一项权利要求所述的连接装置，其特征在于：在冷却回路中，它将一输送管与一压缩机(61)、一输送管与一毛细管(12)或一膨胀阀连接起来。

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