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CN102032411B - 凹式快速连接联接元件、和结合有这种元件的快速连接联接器 - Google Patents

凹式快速连接联接元件、和结合有这种元件的快速连接联接器 Download PDF

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CN102032411B
CN102032411B CN201010504367.9A CN201010504367A CN102032411B CN 102032411 B CN102032411 B CN 102032411B CN 201010504367 A CN201010504367 A CN 201010504367A CN 102032411 B CN102032411 B CN 102032411B
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阿兰-克里斯托夫·蒂贝尔吉安
奥利维耶·帕斯托
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Staubli Faverges SCA
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Staubli Faverges SCA
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Abstract

该凹式快速连接联接元件(A)用于将加压流体用的管可松开地连结在一起。适于沿纵向轴线(X-X′)以相互配合的方式容纳凸式元件(B)的端件的该凹式元件(A)装配有用于将凸式元件(B)锁定在相互配合的结构中的至少一个锁定构件(82、84)；流体流动管道；和用于控制流体通过该流动管道的流动的阀门，该阀门包括被安装成相对于阀座移动的元件。该凹式元件还装配有用于排出包含在内部容积部分中的流体的排出通路(100)，该内部容积部分形成流动通道、位于阀门的阀座下游；和中空端件，其部分地限定出流动管道并适用于抵靠在由装配到凹式元件(A)中的凸式元件(B)承载的密封件上。该凹式元件(A)的特征在于，该中空端件(80)由内部套管(60)和外部套管(78)构成，这两个套管是同轴的并被安装成相对于彼此轴向(F8)移动，并且，限定在两个套管之间的空间与排出通路(100)流体连接。

Description

凹式快速连接联接元件、和结合有这种元件的快速连接联接器
技术领域
本发明涉及一种凹式快速连接联接元件和一种快速连接联接器，所述快速连接联接器可用于将加压流体用的两个管可松开地连结在一起，并且所述快速连接联接器包括这种凹式元件。
背景技术
在将加压流体流经的管可松开地连结在一起的领域中，众所周知，可采用凹式联接元件，该凹式联接元件设置有用于将凸式元件锁定在将其装配到凹式元件中的结构、即使管相互连接的结构中的受控锁定装置，该凸式元件和该凹式元件构成所述管中的相应管的端部。
从US-A-5 095 947可知，在凹式快速连接联接元件中设置排出通路是可能的。那样，可通过操作由与柱塞关联的旋转构件所控制的特定阀门构件经过排出通路排空被保持束缚在凹式元件中的流体。这种结构是复杂的并需要使用必须精密制造的许多构件，并且这些构件的效力会在联接器的寿命结束后恶化。另外，从US-A-5 095 947获知的设备体积相对较大且必须设置大量密封件。
还从US-B-6 343 630或从EP-A-1 596 119获知，使凹式联接元件的管道的端部抵靠在凸式元件的内部密封件上。这种凹式元件体积很大并需要许多密封件。
发明内容
更具体来说，本发明的目的是通过提出一种新式凹式快速连接联接元件来弥补那些缺点，该新式凹式快速连接联接元件特别是借助于具有更少数量的零件和更少数量的密封件而比现有技术的凹式快速联接元件更简单且更加可靠，并且它在操作可靠的同时，比已知设备更加紧凑。
为此，本发明提供一种凹式快速连接联接元件，其用于将加压流体用的管可松开地连结在一起，所述凹式元件适用于沿所述凹式元件的纵向轴线以相互配合的方式容纳凸式元件的端件。所述凹式元件装配有用于将凸式元件的端件锁定在相互配合的结构中的至少一个锁定构件；流体流动管道；用于控制流体通过流动管道的流动的阀门，该阀门包括被安装成相对于阀座移动的元件；用于沿加压流体的流向排出包含在内部容积部分中的流体的排出通路，该内部容积形成流动管道、位于阀门的阀座下游；和中空端件，其部分地限定出流动管道并适用于抵靠在由装配到凹式元件中的凸式元件承载的密封件上。该凹式快速连接联接元件的特征在于，该中空端件由内部套管和外部套管构成，该内部套管和外部套管是同轴的且被安装成相对于彼此轴向地移动；内部套管和外部套管均适合于紧靠在由凸式元件承载的密封件上；并且，限定在两个套管之间的空间与排出通路流体连接。
借助于本发明，中空端件的内部套管和外部套管首先使得由凸式联接元件承载的密封件能够被保持在所述凸式元件中的槽中，以便在凸式元件与中空端件之间提供密封，其次能够通过准许通向或阻止通向设置在两个套管之间的环形空间来控制加压流体排出。
在本发明的有利的但非强制性的方面，这种凹式联接元件可结合有在技术可行的组合中所采用的下列特征中的一个或多个：
-限定在两个套管之间的空间轴向伸展并通向套管中的一个的前方或通向两个套管的前方、通入围绕纵向轴线的圆形容积中，该容积与内部容积部分流体连通；
-内部套管被紧固于主体或与该主体成一整体，该主体限定出阀门的阀座，而外部套管被紧固于辅助体上或与该辅助体成一整体，该辅助体被安装成相对于主体轴向地移动；
-该元件设置有传动装置，该传动装置用于在被安装成相对于主体移动的控制杆与辅助体之间传递移动，以使辅助体相对于主体移动，该控制杆适用于使阀门从开启结构转至关闭结构；
-被限制成与从内部套管和外部套管中选择的第一套管一起移动的支柱与第一凸轮协作，该第一凸轮沿凹式元件的纵向轴线成梯级状，该第一凸轮被限制成与从内部套管和外部套管中选择的第二套管一起沿凹式元件的纵向轴线移动，并且该第一凸轮被安装成能够在第二套管中垂直于凹式元件的纵向轴线滑动，所述第一凸轮可被铰接于凹式元件的控制杆驱动；
-第一凸轮被紧固于第二凸轮，该第二凸轮紧靠在被紧固于控制环的柱销套上，该控制环用于在第一位置与第二位置之间控制锁定构件，该锁定构件被安装成在设置在凹式元件的辅助体中的凹部中移动，在该第一位置中，锁定构件与被装配到凹式元件中的凸式元件的端件中的周向槽脱离接合，在该第二位置中，锁定构件在以结构中从凹部突出，在该结构中，该锁定构件能够被接合在被装配到凹式元件中的凸式元件的端件的槽中；并且，第二凸轮适于被控制杆沿一方向移动，在该方向上，第二凸轮将柱销套沿控制环将锁定构件从其第一位置驱动到其第二位置的方向推回。
-内部套管的端部在外部上是斜角的并具有截头锥形的端面；并且，截头锥形的端面的顶点处的半角的值处于10°到40°的范围内，并且优选地为约25°；
-外部套管的端部在外部上是成斜角的并具有截头锥形的端面；并且，截头锥形的表面的顶点处的半角的值处于60°到80°的范围内，并且优选地为约72°。
本发明还提供一种用于将加压流体用的管可松开地连结在一起的快速连接联接器，所述联接器包括两个元件，即凸式元件和凹式元件，这些元件适于相互配合。该联接器的特征在于该凹式元件为如上所述的凹式元件。
在本发明的其它有利的但非强制性的方面中，这种联接器可结合有在技术可行的组合中所采用的下列特征中的一个或多个：
-凸式元件装配有内部周向槽和容纳在该槽中的密封件，并且当凸式元件和凹式元件以相互配合的方式处于锁定结构中，并且阀门处于开启位置中时，内部套管抵靠在密封件上，同时，同一密封件阻止流体从流体流动管道朝向排出管道流动；
-当凸式元件和凹式元件以相互配合的方式处于锁定结构中，并且阀门处于开启位置中时，同一密封件阻止流体从流动管道朝向排出通路流动，并阻止流体经由限定在外部套管与凸式元件的管状体之间的交界面区朝向凸式元件和凹式元件的外部流动；
-当凸式元件和凹式元件以相互配合的方式处于锁定结构中，并且阀门处于开启位置中时，密封件与内部套管的外表面、外部套管的前端以及槽的底部相接触；
-当凸式元件和凹式元件以相互配合的方式处于锁定结构中，并处于净化结构中时，在已经关闭所述阀门之后，密封件阻止流体经由限定在外部套管与凸式元件的管状体之间的交界面区朝向凸式元件和凹式元件的外部流动，但并不阻止流体从流动管道朝向所述排出通路流动；
-在凸式元件和凹式元件以相互配合的方式锁定且阀门处于开启位置中的锁定结构与凸式元件和凹式元件以相互配合的方式锁定并在处于净化结构中、已经关闭阀门之后的锁定结构之间，外部套管在朝向凹式元件的前方的轴向移动中相对于内部套管移动；
-在凸式元件和凹式元件并不以相互配合的方式锁定且阀门处于关闭位置的解锁结构与凸式元件和凹式元件以相互配合的方式锁定且阀门处于开启位置中的锁定结构之间，外部套管在朝向凹式元件的后方的轴向移动中相对于内部套管移动。
附图说明
通过对凹式联接元件的三个实施方式和依照本发明的原理的联接器进行的下列说明能够更好地理解本发明，并使得本发明的其它优点更为清晰地呈现出来，该说明仅通过举例并参照附图给出，其中：
图1是本发明的联接器的立体图，该联轴器结合有本发明的凹式元件和接合在该凹式元件内而不未与之锁定的凸式元件；
图2是图1的联接器的平面图；
图3是图2的线III-III处的放大比例的剖视图，为了使该图更加清晰，略去了管的一部分和用于致动凹式元件的致动杆的一部分；
图4是图3的细部IV的放大比例的视图；
图5是图3的线V-V处的放大比例的剖视图；
图6是类似于图3的剖视图，但凸式元件被锁定在凹式元件中；
图7是图2的线VII-VII处的剖视图，但联接元件处于图6的结构中；
图8是类似于图7的剖视图，但凹式元件与由联接器的凸式元件所承载的密封件形成真空密封接触；
图9是图8的细部IX的放大比例的视图；
图10是类似于图7的剖视图，但用于控制流体在凹式元件内的流动的阀门正被开启；
图11是图10的细部XI的放大比例的视图；
图12是图2的平面XII-XII处的剖视图，但联接元件处于图10和11的结构中；
图13是图10的线XIII-XIII处的放大比例的剖视图；
图14是类似于图7的剖视图，但凹式元件的阀门正被关闭且存在于联接器中的液体正被排空；
图15是图14的细部XV的放大比例的视图；
图16是用于本发明的联接器的第二实施方式的类似于图11的视图；
图17是用于图16的联接器的类似于图15的视图；以及
图18是用于本发明的联接器的第三实施方式的可与图5相比较的剖视图。
具体实施方式
图1至14中所示的快速连接联接器R包括设计成沿轴线X-X′相互配合的凹式元件A和凸式元件或端件B，实际上，轴线X-X′是为元件A和B所有的纵向轴线。
按照惯例，人们认为元件A或B的前部是所述元件的在使元件A和B相互连接时面向另一元件的那部分。
凹式元件A的后部与第一管C1流体连接，该第一管C1自身连接于加压流体源(未示出)，例如，诸如压力为约300巴(bar)的液化石油气(LPG)或氢气之类的气体源。凸式元件B的后部连接于第二管C2，该第二管C2自身连接于用于利用或存储来自上述气体源的流体的构件。举例来说，管C2可连接于机动车上的油箱。
凸式元件B包括管状体11，管状体11连接有管C2并限定出加压流体能够流过的流体流动通道12。止回阀门构件或“止逆”阀门构件13安装在管状体11中，并在来自弹簧(未示出)的驱动力的作用下抵靠在由容纳在管状体11中的内部周向槽15中的密封件14所形成的阀座上。
在管状体11的外部周向表面16上，该管状体11设置有圆形对称的周向槽17，该周向槽17的轮廓由平的底部17a并由远离该底部17a分出的两个边缘17b和17c所限定。因此，底部17a为圆筒形，而边缘17b和17c为截头锥形。
在管状体11的径向内表面18上，管状体11还设置有圆形对称的周向槽19，其中容纳有弹性体O形环密封件20。
凹式元件A包括可在图12中更具体地看到的主体40，并且该主体40中容纳有第一柱塞50和第二柱塞52，这些柱塞在图5、12和13中是可见的，并分别安装在第一镗镗孔54和第二镗镗孔56中，第一镗镗孔54和第二镗镗孔56互相对准并具有垂直于轴线X-X′的共用中心轴线Y-Y′。主体40形成通道42，加压流体可从限定在柱塞50的刨削表面502与柱塞52的刨削表面522之间的腔室44流过该通道42。表面502和522构成垂直于轴线Y-Y′并在开启阀门200时与流经联接元件A的流体相接触的两个相对的表面。
主体40延伸有管46，该管46止于连接有管C1的法兰462。通道48使管46的内部容积460连接至柱塞50周围的环形空间542。
因此，管46的内部容积460、通道48、空间542、腔室44和通道42共同限定出管道400，加压流体可从管C1流过凹式联接元件A内的该管道400。通过柱塞50和52在其中构成活动元件的阀门200使加压流体在管道400中流动。
通道42在主体40的实心部分40A内和内部套管60内延伸，该内部套管60使该实心部分40A沿X-X′朝向元件A的前方延长。该内部套管60为筒形、具有圆形的截面并且是中空的。内部套管60在附图中被示出为与主体40的实心部分40A成一整体。在一种变型中，内部套管60可例如通过螺纹固定或通过焊接而被安装在该主体上。
内部套管60设置在主体40中的事实使得最小化流体流动的扰动并限制与流体接触的零件的数量成为可能，特别是当流体是氢气时，这将构成优点。
辅助体70安装在主体40上，并且所述辅助体平行于轴线X-X′相对于主体进行轴向移动是可能的。辅助体70受到弹簧789的作用，该弹簧789将辅助体70沿轴线X-X′朝向凹式元件A的前方推回。
辅助体70限定出两个凹部72和74，其中分别容纳有两个锁定构件82和84。这些锁定构件安装成在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置中，锁定构件被完全接合在凹部72和74中，以使锁定构件不从辅助体70朝向轴线X-X′径向伸出，在第二位置中，所述锁定构件82和84从凹部72和74朝向轴线X-X′伸出，从而使锁定构件能够被部分接合在管状体11中的槽17中并因此能够将凸式元件B保留在辅助体70的锁定位置中。锁定构件82和84具有呈球面的一部分的形状的相对表面，并且凹部72和74也呈球面的一部分的形状，从而给予辅助体70良好的径向紧凑度。
在本发明的未示出的变型中，锁定构件可以是布置在相对于轴线X-X′倾斜的凹部中的柱头螺栓，如EP-1531297中所述，或者是球状物，如EP-A-1561991中所述。本发明可以与所采用的锁定构件的确切类型无关的方式应用。
控制环90围绕辅助体70以可沿轴线X-X′滑动的方式安装，该控制环90的径向外表面具有圆形的截面。环90受到弹簧92的作用，该弹簧92将环90朝向主体40的实心部分40A推回。
机械联结装置(未示出)将环90连接至锁定构件82和84，以便通过围绕辅助体70滑动，环90使得控制锁定构件82和84的沿轴线X-X′且相对于其相应的凹部72和74的位置成为可能。因此，通过使环90相对于辅助体70朝向元件A的前方移动，即沿使锁定构件82和84从其上述第一位置移动至其上述第二位置的方向移动，将凸式元件B锁定在凹式元件中是可能的。
辅助体70环绕内部套管60并限定出用于容纳凸式元件的管状体11的前缘111的容积76。
辅助体70形成筒形中空的外部套管78，该外部套管78与内部套管60同轴并在凹部76与内部套管60之间径向延伸，来自弹簧789的力施加在该外部套管78上。附图标记62指代内部套管60的与主体40的实心部分40A相对并在图1至7所示的位置中被外部套管78所环绕的端部。
元件A的部分60和78共同构成中空端件80，在中空端件80内限定出流体流动管道400的一部分，并且该中空端件80可抵靠在O形环密封件20上，如在下列说明中所呈现出的那样。
当凹式联接元件A处于分离结构中时，外部套管78环绕端部62从而使它们相应的前缘沿垂直于轴线X-X′的方向基本上对齐。
排出管道100横向设置在辅助体70中，并延伸至内部套管60的径向外表面64的适当位置。
排出管道100通过环形空间300与流体流动管道400连通，该环形空间300限定在内部套管60的径向外表面64与外部套管78的径向内表面79之间。当联接器R工作时，无论内部套管60和外部套管78的相对位置如何，环形空间300均与排出通路100流体连通。另外，环形空间300在围绕轴线X-X′的圆形容积中轴向伸展并通向套管60和78的前放，所述容积与流体流动管道400的通道42连通。环形空间300的径向厚度e300是非常小的，约为0.025毫米(mm)的事实与内部套管60和外部套管78同轴的事实相结合给予凹式元件A良好的径向紧凑度。
控制杆120借助于柱头螺栓124铰接于凸轮122，该柱头螺栓124的纵向轴线以附图标记A124表示。实际上，如在图2中可看出的那样，两个凸轮122安装在主体40的两侧上，并且控制杆120围绕公共轴线A124铰接于这两个凸轮。在图3中，鉴于是剖面，并未示出控制杆120的铰接于凸轮122的部分。该铰接部分的迹线可见于图6中的点划线。
控制杆120设置有第一槽孔126，在该第一槽孔126中接合有被安装成围绕柱头螺栓132旋转的柱销套130。控制杆120还设置有第二槽孔128，该第二槽孔128在图1中被遮掩住，并且在该第二槽孔128中接合有被安装成围绕柱头螺栓136枢转的柱销套134。
柱头螺栓132和136被紧固于第一柱142和第二柱144中的相应的一个柱或与其成为一体，第一柱142和第二柱144在其上安装有柱塞50的第一板152和其上安装有柱塞52的第二板154之间延伸。柱142和144在板152与154之间构成机械联结装置，并且柱142和144还是为柱塞50和52所共用的装置，轮状物130和134作用在该柱142和144上以使柱塞50和52沿用于开启或关闭阀门200的开启方向或关闭方向移动。柱142和144以可滑动的方式分别安装在设置在主体40的外部部分147和148中的两个镗孔145和146中。镗孔145和146分别以平行于轴线Y-Y′的轴线Y145和Y146为中心。轴线Y145和Y146落在由轴线X-X′和Y-Y′所形成的平面的两侧上。
在图5和13中，元件132、136、142、144、152和154被示为在单个部件中一体形成。实际上，它们可由通过任意合适的方式、特别是通过焊接或螺纹固定而组装在一起的多个元件组成。
假定控制杆120安装在主体40上的方式，控制杆120适于依次围绕轮状物130和134、然后围绕轴线A124枢转，反之亦然。
每个凸轮122均抵靠在通过U形夹96紧固于控制环90的柱销套94上。
每个凸轮122均经由其柱头螺栓124被紧固于第二凸轮162，该第二凸轮162可滑动地安装在形成在辅助体70中的凹部73中。凸轮162在其凹部73中的滑动方向D162受到辅助体70的几何形状的影响。该滑动方向平行于轴线Y-Y′。如在图8中能够看到的那样，例如，对于图1中所示的凸轮162而言，每个凸轮162均被布置在两个轮状物172与174之间。每个轮状物172安装成围绕柱头螺栓43转动，该柱头螺栓43被紧固于主体40或与主体40成为一体，并且每个轮状物174被安装成围绕柱头螺栓45转动，该柱头螺栓45被紧固于辅助体70或与辅助体70成为一体。
以如下方式操作：从其中凹式元件A和凸式元件B被间隔开的结构开始，通过使凸式元件B沿轴线X-X′平移从而使密封件20紧靠在外部套管78的前缘上，将凸式元件B装配到凹式元件A中。这是图1至5中所示的结构。在该结构中，中空端件80与凸式元件B之间的接触提供了给予联接器R良好的轴向紧凑度的优点。在其中凹式元件A和凸式元件B相互配合但不锁定的该结构中，布置在板154与主体40之间的两个弹簧182和184与环形空间542中的流体压力一起在由零件50、142、144、152和154构成的组件上施力，该组件将柱塞50压靠在由主体40形成的相应阀座47并关闭阀门200。
从该结构开始，操作者通过在控制杆120上施力来致动控制杆120，该力推动控制杆120以使其朝向管46枢转，如由箭头F1所示的那样。然后，控制杆120围绕轮状物130和134枢转，从而使凸轮122沿由图3中的箭头F2所示的方向移动，该运动的方向受到在其凹部73中引导的凸轮162的影响。由于使辅助体70和控制环90平行于轴线X-X′相对于主体40移动所要克服的力小于使轮状物130和134与柱塞50和52平行于轴线Y-Y′移动所要克服的力，因此控制杆120在受到其外表面引导的同时围绕轮状物130和134枢转。鉴于由弹簧92施加到控制环90上的弹力小于由弹簧789施加到辅助体70上的弹力的事实，并且由于凸轮122的几何形状，这些凸轮沿由箭头F2所示的方向移动的作用是将柱销套94朝向凸式元件A的前方推回。柱销套94的这种移动使控制环90克服由弹簧92施加的弹力沿轴线X-X′移动，由此，鉴于环90与锁定构件82和84之间的驱动联结装置，使锁定构件82和84从其相应的凹部72和74出来，从而使它们接合在槽17中，如图6和7中所示。因此，锁定构件从其第一位置移动至其第二位置。因此，凸式元件B的管状体11被锁定在凹式元件A的辅助体70中。
在控制环90的运动期间，凸轮162和辅助体70并不相对于主体40沿轴线X-X′移动。凸轮162在凸轮162的垂直于轴线X-X′的梯级表面162a的一部分162b处与轮状物172协作。因此，内部套管60的前端和外部套管78的前端在垂直于轴线X-X′的方向上保持对齐。
通过使控制杆120围绕轮状物130和134继续移动，使用者沿由箭头F2所示的方向继续移动凸轮122和162，从而使凸轮162克服弹簧789相对于主体40朝向凹式元件A的后方移动。每个凸轮162均抵靠在通过柱头螺栓43被紧固于主体40的轮状物172等。通过在图7中向下移动，由于梯级凸轮表面162a的相对于部分162b沿轴线X-X′向前偏移的表面抵靠在轮状物172的径向外表面上，因此，，将凸轮162朝向主体40的后方推回。
由于每个凸轮162均被接合在辅助体70中的凹部73中，因此凸轮162沿轴线X-X′、在由图8中的箭头F3所示的方向上的向后移动产生辅助体70的由箭头F4所示的对应移动。由F4所示的该移动的作用是使作为受到辅助体70的束缚的管状体11抵靠在柱头螺栓49的端部上，该柱头螺栓49由主体40形成并在与内部套管60相距一定距离的位置处平行于内部套管60延伸。该移动还使得套管78相对于内部套管60沿轴线X-X′朝向凹式元件A的后方移动。内部套管60的前缘和外部套管78的前缘因此不再对齐。
在辅助体70正通过凸轮162与轮状物172之间的协作如由箭头F4所示移动的同时，被限制成与凸轮162一起沿轴线X-X′移动的控制环90经历与辅助体70相同的移动。
在凸式元件B的作为管状体11和密封件20的参照系的参照系内，辅助体70相对于主体40的上述移动的作用是使内部套管60的端部62朝向密封件14前进并使内部套管60的外表面与密封件20相接触。如从图9呈现出的那样，该移动的作用是将O形环密封件20牢固地压靠在槽19的底部19a上。
端部62在外侧上是成斜角的。该端部62由朝向凹式元件A的前方并以顶角处的半角α的值处于10°到40°的范围内的方式收敛的截头锥形表面66所限定。优选地，角度α的值为约25°。端部62的这种几何形状使其能够在联接器R的连续操作期间在不会过度“划伤”或磨损密封件20的情况下与所述密封件20相互作用。
另外，外部套管78的前端在外侧上是成斜角的，并由朝向前方并以顶角处的半角β的值处于60°到80°的范围内、优选地为约72°的方式收敛的截头锥形表面782所限定。不管在内部套管60出于排空的目的相对于外部套管78移动时由内部套管60的外表面施加的摩擦力如何，该斜角产生了将密封件20保持在槽19中的楔效应。
从图8和9的结构开始，当使用者沿由箭头F1所示的方向连续枢转该控制杆120时，所述控制杆不再围绕柱销套130和134枢转，而是围绕轴线A124枢转。在这一阶段下，被限制成与辅助体70一起平移的管状体11紧靠在主体40的柱头螺栓49上，从而由于轮状物172不得不与凸轮162的沿轴线X-X′向前偏移的表面协作，因此使得凸轮162如由箭头F2所示的那样移动成为可能。因此，所述驱动联结使得根据锁定在凹式元件A内的凸式元件B的存在而开启阀门200成为可能。然后，凸轮162已到达其中柱头螺栓124被保持固定的行程终了位置。因此，使控制杆120沿由箭头F1所示的方向继续移动的作用是将由图10和13中的箭头F5所表示的力传递值柱销套130和134。该力克服由弹簧182和184以及由环形空间542中的流体压力施加的力移动由零件50、52、142、144、152和154组成的设备。该设备构成阀门200的形成在凹式元件A中的活动部分，同时，主体40构成阀门200的固定部分并承载阀座47。
槽孔126和128的几何形状使其与围绕轴线A124枢转的控制杆120相适合，同时在阀门200的活动设备的运动期间，轴线A132沿轴线X-X′保持在同一位置中。
零件142、144、152和154构成上游柱塞50与下游柱塞52之间的机械联结装置，这些联结装置被布置在凹式元件A中的流体流动管道400的外部。因此，这些机械联结装置不会受到流经联接器R的流体的化学作用，而且并不阻碍流体的流动。
O形环密封件190在阀座47处安装在主体40中，柱塞50的表面504可抵靠在该阀座47上，该阀座47的表面呈球面的一部分的形状。柱塞50以单件一体形成，并且柱塞50具有中间部分505，该中间部分505为圆柱形的并在带有少量间隙的情况下接合在同样是圆柱形的镗孔54中。O形环密封件192被布置在设置在镗孔54的径向表面中的槽194中，并在环形空间542与主体40的外侧之间提供密封。柱塞50与主体40之间在密封件192处的密封区段对应于直径等于部分505的直径D505的圆盘。
附图标记D504表示当阀门处于关闭结构中时，柱塞50与主体40之间在密封件190处的密封区段的直径。直径D504大于直径D505。因此，当阀门200处于该关闭结构中时，即当柱塞50正抵靠在阀座47上时，由流体沿用于关闭阀门的关闭方向施加在柱塞50上的力大于来自流体沿开启方向作用在柱塞50上的力，其中，沿关闭方向施加的力与直径D504成正比，沿开启方向施加的力与直径D505成正比，并且柱塞50受到的压力的合力趋于将所述柱塞压靠在其阀座上。
在来自阀座47上游的压力不足的情况下，弹簧182和184关闭该阀门。直径D505与D504之间的差别保持较小，该差别为约10％，从而不管高压如何，均产生较小的阀门开启力。
在图中所示的示例中，柱塞50为圆形对称的。但是，它可以具有某些其它的几何形状，并且只要柱塞50的在柱塞50与镗孔54真空密封接触的位置处垂直于轴线Y-Y′测量到的横截面的面积小于柱塞50的在阀门200处于关闭位置中时该柱塞50抵靠在阀座47上的位置处的横截面的面积，即可获得用于将柱塞50压靠在其阀座47上的默认力。
在方向Y-Y′上，柱塞50具有经由直径较小的杆507连接于部分505的头部506。通过将头部506插入到凹部156中而将柱塞50安装在板152上，该凹部156形成在板152的与主体40相对的侧面中。在凹部156的底部处，杆507与该杆穿过其中的孔口157的边缘之间设置有径向间隙J1。该径向间隙J1使得沿垂直于轴线Y-Y′的方向相对于板152调整柱塞50的位置成为可能。
另外，将头部506以平行于轴线Y-Y′并带有轴向间隙J2的方式安装在凹部156中。这使得特别是在柱塞50抵靠在其阀座47上时，沿轴线Y-Y′相对于板152调整柱塞50的轴向位置是可能的。
柱塞52为圆柱形，镗孔56具有对应的圆形截面。O形环密封件196安装在设置在镗孔56的径向表面中的槽198中。用于在柱塞52与镗孔56之间在密封件196处提供密封的密封区段设置在直径等于柱塞52的直径D520的圆盘上。直径D520大于直径D505，从而在阀门处于图13中所示的开启结构中时，由流体施加在柱塞52上、特别是施加于其表面522处、沿用于关闭阀门的关闭方向指向并与直径D520成比例的力大于来自流体作用在柱塞50上、特别是作用于其表面502处、沿开启方向指向并与直径D505成比例的力，并且由于空间542和腔室44中的流体的存在并被施加于活动设备的压力的合力趋于重新关闭阀门。
只要柱塞52的在其与镗孔56真空密封接触的位置处的横截面的面积大于柱塞50的在其与镗孔54真空密封接触的位置处的横截面的面积，即可实现上述操作。
直径D505与D520之间的差别为约4％，因此该差别在图上是不可见的。
当开启阀门时，并且由于由来自流体作用在柱塞50和52上的压力所施加的力，柱142和144受到非伤害性的牵引应力，这是因为柱142和144被布置在流动管道400的外部并因此可在不干扰流体通过的情况下形成尺寸的。
柱塞52具有头部526和杆527，其几何形状分别相似于元件的头部506和杆507。与凹部156和孔口157相比，凹部158和孔口159被设置在板154中，凹部158和孔口159使得在具有径向间隙J3的情况下分别容纳头部526和杆527成为可能，从而使得相对于板154垂直于轴线Y-Y′调整柱塞52的位置成为可能。凹部156和158分别在具有至少等于或者甚至大于间隙J1和J3的径向间隙的情况下容纳头部506和526。在一种变型中，需要被考虑的间隙J1和J3被限定于头部506和526，孔口157和159在具有至少相等的或者甚至更大的径向间隙的情况下容纳杆507和527。
由于正被开启的阀门200，在已经穿过流动管道400的部分48、542和44之后，来自管46的加压流体以足以将止回阀门构件13推回到凸式元件的管状体11中的压力、流入到通道42中，从而使所述凸式元件移动远离密封件14并允许流体进入到通道12中。当凸式元件和凹式元件处于允许流体流动的锁定结构中，并且阀门200开启时，所述压力也施加在密封件20上，由此将该密封件20压靠在槽19的底部19a上、呀靠在套管60的外表面上，并压靠在外部套管78的前端上。在图11中所示的该位置中，密封件20防止流体通过管状体11与外部套管78之间的交界面区、即通过在凸式元件B的管状体11与凹式元件A的辅助体70的一部分之间限定的环形空间350，并同样防止流体通过内部套管60与外部套管78之间的交界面区、即环形空间300。这样，密封件20既阻止加压流体朝向管状体11和辅助体70的外部流动又阻止加压流体朝向排出管道100流动。密封件20的这种双密封功能使得简化结构和节省成本成为可能。
当阀门在使凸式元件B与凹式元件A分离开之前将会被重新关闭时，操作者沿由图14中的箭头F6所示的方向、即沿与由箭头F1所示的方向相反的方向枢转该控制杆120。通过与以上参照控制杆120所述的移动相反的移动，操作者沿该方向枢转控制杆的作用是使柱塞50抵靠在其阀座47上。阀门由此被关闭，这中断了流体的流动。由于不再通过流到凸式元件B中的流体的压力将阀门构件13推回到通道12中，因此，阀门构件13由弹簧(未示出)复靠在其阀座上。使控制杆120沿由箭头F6所示的方向继续移动的作用是使凸轮162和122沿由图14中的箭头F7所示的方向移动。仍然接合在轮状物172与174之间的凸轮162的上述移动允许辅助体70相对于主体40朝向凹式元件A的前方、即向图14中的左侧、如图14中的箭头F8所示的那样移动。借助于弹簧789施加在外部套管78上的作用并借助于所束缚的流体施加在凸式元件B的管状体11上的压力，使辅助体70向前移动，这推动凸式元件B以使其向后移出凹式元件A并将锁定构件82和84保持在槽17中。
如从图15呈现出的那样，该移动的作用是使外部套管78达到其前缘与端部62的前缘在垂直于轴线X-X′的方向上基本上对齐的结构。在其中需要将被捕获在柱塞50与阀门构件13之间的加压流体排空的该结构中，O形环密封件20被压靠在槽19的底部19a上并被压靠在套管78的前端上，但不再与套管60相接触。将外部套管78的形状、特别是角度β的值选择成在该位置中不会划伤密封件20。
环形空间300直接伸展到槽19中，该槽19与由流体流动管道400和阀门构件13上游的流动通道12的相互连接而形成的容积连通。空间300沿轴向的方式并在内部套管60的前缘和/或外部套管78的前缘处伸展到槽19中。
在其中将凸式元件B锁定在凹式元件A中、阀门200被关闭、并且凹式元件被排空的该结构中，O形环密封件20防止流体流入到外部套管78与凸式元件B的管状体11之间的交界面区中、即流入到环形空间350中，从而使凸式元件B和凹式元件A保持真空密封接触，并且使流体不被朝向由管状体11和辅助体70所形成的组件的外部排出。相反，O形环密封件20不再阻止流体流入到套管60和78之间的交界面区300中，从而使加压流体能够流过环形空间300并流入到排出管道100中，如图15中的流动箭头E所示的那样。
由此，在关闭阀门200和阀门构件13之后，可经由排出通道100移除被保持捕获在腔室44中和通道42中、位于阀座47下游的残余的加压流体。当阀座47下游的压力的值变得小于处于使用者的安全而确定的特定值时，弹簧92设法向后推动控制环90，锁定构件82和84与槽17脱离接合，并且可使凸式元件B与凹式元件A脱离接合。
借助于套管60和78以及O形环密封件20的定位，获得了用于控制加压流体朝向排出管道100的流动的自动流动控制功能，由于该自动功能可在联接、开启阀门200、关闭阀门200和分离的连续步骤期间由联接器的组成零件的运动自动产生，因此，该自动功能不需要使用者作出任何特别的操作。
在本发明的示于图16和17中的第二实施方式中，类似于第一实施方式的元件的元件具有相同的附图标记。
在该实施方式中，O形环密封件22插置在套管78的端面784与管状体11的前缘111之间。该O形环密封件22在管状体11与辅助体70之间的交界面350处提供密封。在加压流体正流经该联接器时，内部套管60抵靠在O形环密封件20上，如图16中所示。然后，内部套管60将密封件20压靠在槽19的底部19a上。
如图17所示，在已经关闭联接器的阀门之后，一旦使联接器的凸式元件和凹式元件分离开，就将套管78沿由箭头F8所示的方向推回。其作用是将管状体11以同样的方式推回，以使内部套管60的端部62与O形环密封件20间隔开，从而留下可用于残余的加压流体通过在内部套管60的端部62的外表面与外部套管78的外表面之间限定的环形空间300朝向排出管道100的流动E的通路。
在本发明的示于图18中的第三实施方式中，类似于第一实施方式的元件的元件具有相同的附图标记。该实施方式的阀门200具有第一柱塞50和第二柱塞52，该第一柱塞50与该第二柱塞52之间沿轴线Y-Y′设置有球状物58，该球状物适于抵靠在由联接器的凹式元件的主体40形成的阀座47上并配备有O形环密封件190。柱塞50和52在其相应的端面502和522处与球状物58协作。这些接触可以是同时发生的或是不同时发生的。环形空间542被限定在柱塞50的周围、球状物58的周围、密封件47的上游，同时，流动腔室44被限定在所述阀座的下游。该腔室44是用于使加压流体能够流到联接器的凹式元件A的主体40中的流动管道400的一部分。当阀门处于关闭结构中时，柱塞50借助于其端面502经由柱塞50将其推靠在所述阀座上的球状物58而间接地抵靠在阀座47上。
为了开启阀门，柱塞52经由其端面522推动球状物58以便将其提升离开阀座47。
在本发明的未示出的可选择的方面中，不管柱塞50与板152之间是否存在轴向间隙，柱塞50的表面502与球状物58之间可插置有弹性装置，以使柱塞50与球状物58之间保持接触。如在第一实施方式中的那样，通过由两个柱142和144以及两个板152和154组成的机械联结装置来驱动柱塞50和52，其中，板152和154被布置在其中加压流体能够流过的流动管道400的外部。
在图18所示的关闭结构中，球状物58置靠在阀座47上。存在于环形空间542中的流体使柱塞50和球状物58仅遭受压缩应力。
两个弹簧182和184将力施加在由零件50、52、142、144、152和154形成的设备上，该力促使阀门默认重新关闭。
当将要开启阀门200时，在柱142和144上施加作用以便在其上施加力F9，该力F9平行于柱塞沿其移动的轴线Y-Y′，并处于使柱塞50移动远离阀座47的方向上。可通过诸如针对第一实施方式所述的轮状物130和134之类的轮状物，或通过任意其它适当的装置(未示出)来施加该力。
在该实施方式中，密封区段也可与针对第一实施方式所述的密封区段略有不同，以使该关闭安全可靠并便于开启。在球状物58与阀座47接触的位置处、对应于球状物58与阀座47之间在密封件190处的密封区段的直径D58稍大于直径D505，以便限制由柱塞52施加在球状物58上的开启力。
可将上述实施方式的技术特征结合在本发明的范围内。

Claims (16)

1.一种凹式快速连接(R)联接元件，所述凹式快速连接联接元件用于将加压流体用的管(C1、C2)以可松开的方式连结在一起，所述凹式快速连接联接元件(A)适用于沿所述凹式快速连接联接元件(A)的纵向轴线(X-X′)以相互配合的方式容纳凸式快速连接联接元件(B)的端件，所述凹式快速连接联接元件配备有：
·至少一个锁定构件(82、84)，所述至少一个锁定构件(82、84)用于将所述凸式快速连接联接元件(B)的端件锁定在相互配合的结构中；
·流体流动管道(400)；
·阀门(200)，所述阀门(200)用于控制流体通过所述流体流动管道(400)的流动，所述阀门包括安装成相对于阀座(47)移动的元件(50)；
·排出通路(100)，所述排出通路(100)用于沿所述加压流体的流向排出包含在内部容积部分(44、42)中的流体，所述内部容积部分(44、42)形成所述流体流动管道(400)、位于所述阀门(200)的所述阀座(47)的下游；和
·中空端件(80)，所述中空端件(80)部分地限定出所述流体流动管道(400)并适用于抵靠在由装配在所述凹式快速连接联接元件(A)中的凸式快速连接联接元件(B)承载的密封件(20)上；
所述凹式快速连接联接元件的特征在于；
-所述中空端件(80)由内部套管(60)和外部套管(78)构成，所述内部套管(60)与所述外部套管(78)是同轴的并被安装成相对于彼此轴向(F4、F8)地移动；
-所述内部套管(60)和所述外部套管(78)各适于紧靠在由所述凸式快速连接联接元件(B)承载的所述密封件(20)上；并且
-限定在所述内部套管和所述外部套管之间的空间(300)与所述排出通路(100)流体连接。
2.根据权利要求1所述的凹式快速连接联接元件，其特征在于，限定在所述内部套管和外部套管之间的所述空间(300)轴向伸展，并通向所述套管(60、78)中的一个的前方或通向所述内部套管和外部套管(60、78)的前方、通到围绕所述纵向轴线(X-X′)的圆形容积(19)中，所述容积与所述内部容积部分(44、42)流体连通。
3.根据权利要求1所述的凹式快速连接联接元件，其特征在于：
·所述内部套管(60)被紧固于主体(40)或与所述主体(40)成一整体，所述主体(40)限定出所述阀门(200)的阀座(47)；
·所述外部套管(78)被紧固于辅助体(70)或与所述辅助体(70)成一整体，所述辅助体(70)被安装成相对于所述主体(40)轴向移动。
4.根据权利要求3所述的凹式快速连接联接元件，其特征在于，所述凹式元件设置有传动装置(124、162、172、43)，所述传动装置(124、162、172、43)用于在被安装成相对于所述主体(40)移动的控制杆(120)与所述辅助体(70)之间传递移动，以使所述辅助体(70)相对于所述主体(40)移动，所述控制杆适用于使所述阀门(200)从开启结构转至关闭结构，
其中，被限制成与从所述内部套管(60)和所述外部套管(78)中选择的第一套管(60)一起移动的支柱(172)与第一凸轮(162)协作，所述第一凸轮(162)沿所述凹式快速连接联接元件的所述纵向轴线(X-X′)成梯级状，所述第一凸轮(162)被限制成与从所述内部套管(60)和所述外部套管(78)中选择的第二套管(78)一起沿所述凹式快速连接联接元件的所述纵向轴线(X-X′)移动，并且，所述第一凸轮(162)被安装成能够在所述第二套管(78)中垂直于所述凹式快速连接联接元件的所述纵向轴线(X-X′)滑动，所述第一凸轮(162)能够被铰接于所述凹式快速连接联接元件(A)的控制杆(120)驱动。
5.根据权利要求4所述的凹式快速连接联接元件，其特征在于，
所述第一凸轮(162)被紧固于第二凸轮(122)，所述第二凸轮(122)紧靠在被紧固于控制环(90)的柱销套(94)上，所述控制环(90)用于在第一位置与第二位置之间控制锁定构件(82、84)，所述锁定构件(82、84)被安装成在设置在所述凹式快速连接联接元件(A)的辅助体(70)中的凹部(72、74)中移动，在所述第一位置中，所述锁定构件与被装配到所述凹式快速连接联接元件(A)中的凸式快速连接联接元件(B)的端件中的周向槽(17)脱离接合，在所述第二位置中，所述锁定构件在一结构中从所述凹部突出，在所述结构中，所述锁定构件能够被接合在被装配到所述凹式快速连接联接元件(A)中的凸式快速连接联接元件(B)的端件的槽中；并且
所述第二凸轮(122)适于被所述控制杆沿一方向移动，在所述方向上，所述第二凸轮(122)将所述柱销套(94)沿所述控制环(90)将所述锁定构件从其第一位置驱动至其第二位置的方向推回。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的凹式快速连接联接元件，其特征在于，所述内部套管(60)的端部(62)在外部上是成斜角的并具有截头锥形的端面(66)；并且
所述截头锥形的端面(66)的顶点处的半角(α)的值处于10°到40°的范围内。
7.根据权利要求6所述的凹式快速连接联接元件，其特征在于，所述截头锥形的端面(66)的顶点处的半角(α)的值为25°。
8.根据权利要求1至4中的任一项所述的凹式快速连接联接元件，其特征在于，所述外部套管(78)的端部在外部上是成斜角的并具有截头锥形的端面(782)；并且
所述截头锥形的表面的顶点处的半角(β)的值处于60°到80°的范围内。
9.根据权利要求8所述的凹式快速连接联接元件，其特征在于，所述截头锥形的表面的顶点处的半角(β)的值为72°。
10.一种快速连接联接器，所述快速连接联接器用于将加压流体用的管(C1、C2)以可松开的方式连结在一起，所述联接器包括两个元件，即凸式快速连接联接元件(B)和凹式快速连接联接元件(A)，所述凸式快速连接联接元件(B)和所述凹式快速连接联接元件(A)适于相互配合，所述快速连接联接器的特征在于，所述凹式快速连接联接元件(A)是根据权利要求1至9中的任一项所述的凹式快速连接联接元件。
11.根据权利要求10所述的快速连接联接器，其特征在于，所述凸式快速连接联接元件(B)装配有内部周向槽(19)和容纳在所述槽(19)中的密封件(20)；并且当所述凸式快速连接联接元件(B)和所述凹式快速连接联接元件(A)以相互配合的方式处于锁定结构中，并且所述阀门(200)处于开启位置中时，所述内部套管(60)抵靠在所述密封件(20)上，同时，同一所述密封件(20)阻止流体从所述流体流动管道(400)朝向所述排出管道(100)流动。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的快速连接联接器，其特征在于，当所述凸式快速连接联接元件(B)和所述凹式快速连接联接元件(A)以相互配合的方式处于锁定结构中，并且所述阀门(200)处于开启位置中时，同一所述密封件(20)阻止流体从所述流体流动管道(400)朝向所述排出通路(100)流动，并阻止流体经由限定在外部套管(78)与所述凸式快速连接联接元件(B)的本体(11)之间的交界面区(350)朝向所述凸式快速连接联接元件(B)和所述凹式快速连接联接元件(A)的外部流动。
13.根据权利要求11所述的快速连接联接器，其特征在于，当所述凸式快速连接联接元件(B)和所述凹式快速连接联接元件(A)以相互配合的方式处于锁定结构中，并且所述阀门(200)处于开启位置中时，所述密封件(20)与所述内部套管(60)的外表面、所述外部套管(78)的前端以及所述槽(19)的底部(19a)相接触。
14.根据权利要求10或11所述的快速连接联接器，其特征在于，当所述凸式快速连接联接元件(B)和所述凹式快速连接联接元件(A)以相互配合的方式处于锁定结构中，并处于净化结构中时，在已经关闭所述阀门(200)之后，所述密封件(20)阻止所述流体经由限定在所述外部套管(78)与所述凸式快速连接联接元件(B)的本体(11)之间的交界面区(350)朝向所述凸式快速连接联接元件(B)和所述凹式快速连接联接元件(A)的外部流动，但并不阻止流体从所述流体流动管道(400)朝向所述排出通路(100)流动。
15.根据权利要求10或11所述的快速连接联接器，其特征在于，在所述凸式快速连接联接元件(B)和所述凹式快速连接联接元件(A)以相互配合的方式锁定且所述阀门(200)处于开启位置中的锁定结构与所述凸式快速连接联接元件(B)和所述凹式快速连接联接元件(A)以相互配合的方式锁定并在处于净化结构中、已经关闭所述阀门(200)之后的锁定结构之间，所述外部套管(78)在朝向所述凹式快速连接联接元件(A)的前方的轴向移动中相对于所述内部套管(60)移动。
16.根据权利要求10或11所述的快速连接联接器，其特征在于，在所述凸式快速连接联接元件(B)和所述凹式快速连接联接元件(A)并不以相互配合方式锁定且所述阀门(200)处于关闭位置的解锁结构与所述凸式快速连接联接元件(B)和所述凹式快速连接联接元件(A)以相互配合的方式锁定且所述阀门(200)处于开启位置中的锁定结构之间，所述外部套管(78)在朝向所述凹式快速连接联接元件(A)的后方的轴向移动中相对于所述内部套管(60)移动。
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