CN101960200A - 快速连接/断开的联接组件 - Google Patents

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帕特里克·托马斯·格斯特
格兰特·阿尔明·威廉
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Abstract

联接装置包括带有从中穿过的流体通道的主体(110)，带有开口(205)的第一端。接收器构件(225)定位于主体内周绕流体通道，该接收器构件定尺寸为可接纳配合联接装置(110)的通过开口插入第一端中的一部分。可变形密封构件(330)定位于接收器构件内，该密封构件包括主密封表面(405)和次密封表面(410)，以便为配合联接装置提供流体紧密密封，主密封表面定位成与配合联接装置的末端相接合，且次密封表面定位成与主密封表面垂直，以与配合联接装置的侧表面相接合。

Description

快速连接/断开的联接组件
相关技术的交叉引用
本申请于2009年1月28日作为PCT国际专利申请而递交，除美国之外的所有指定国家的申请人是美国国内企业Colder Products Company，而指定国家为美国的申请人为美国公民Randall Scott Williams，Patrick Thomas Gerst，Grant Armin Wilhelm和James Mark Hanson，并要求于2008年1月28日递交的美国临时专利申请No.61/024,044和于2008年3月27日递交的美国临时专利申请No.61/040,045的优先权，这两项申请的内容结合于此作为参考。
本申请涉及美国外观设计专利申请序列号No.10945.0250US01(代理人Docket)，和美国外观设计专利申请No.10945.0250US02(代理人Docket)，该两项申请都是在同一日递交的，并且其内容均结合于此作为参考。
背景技术
联接组件通常包括阴联接件和阳联接件，该两个连接件相连接以在其间形成流体流动通道。这样的联接组件有多种应用，包括生物医学应用、饮料分配、器具连接、光化学处理等。
现有的联接组件，例如那些采用Luer锁定连接部的联接组件，需要考虑的一点是，将其阴联接件与阳联接件连接以形成无缝的流体流动通道是很困难的。通常在通道接口处或在通道接口附近存在无效空间区，使得不理想的流体流动动力学贯穿联接组件通道。此外，因为阴联接件和阳联接件是键控的，使得阳联接件必须以给定方向插入阴联接件，所以形成该连接是困难的。
发明内容
一方面，一种示例联接装置包括：带有从中穿过的流体通道的主体；带开口的第一端。在主体内流体通道周围安置接收器构件，该接收器构件定尺寸成接纳配合联接装置的通过开口插入第一端的一部分。可变形密封件定位于接收器构件内，该密封件包括主密封表面和次密封表面，以便为配合联接装置提供流体紧密密封，该主密封表面定位成与配合联接装置的末端接合，且次密封表面定位成相对于主密封表面相垂直，以接合配合联接装置的侧表面。
另一方面，一种示例联接组件包括第一联接装置，该第一联接装置包括带有通过其的第一流体通道的第一主体，带有第一开口的第一端。该第一联接装置还包括定位于主体内周绕流体通道的接收器构件，该接收器构件定尺寸成接纳第二联接装置的通过第一开口插入第一端的部分，以及位于该接收器构件内的可变形密封构件，包括主密封表面和次密封表面的密封构件为第二联接装置提供流体紧密密封。该联接组件还包括第二联接装置，该第二联接装置包括第二主体，该第二主体包括外表面并有第二流体通道；第一端，其包括围绕第二开口的末端表面，第一凸缘构件，其从第二主体的外表面延伸。第二联接装置的第一端的末端表面与主密封表面接合，并且当第二联接装置与第一联接装置相接合时，该次密封表面与第二联接装置的主体的外表面接合。
又一方面，模制联接装置的方法包括：在第一模制步骤中模制联接装置的主体，在第二模制步骤中模制密封构件，该密封构件包括主密封表面和次密封表面，以便为配合联接装置提供流体紧密密封，主密封表面定位成与配合联接装置的末端接合，且该次密封表面垂直于主密封表面，以接合配合联接装置的侧表面。
附图说明
下面参照附图，附图不需要按比例绘制。
图1为示例系统在未联接状态下的示意图，该示例系统包括快速连接/断开联接组件。
图2为连接件实施例体部的透视图。
图3为图2中所示的连接件体部的侧剖视图。
图4为图2中所示的连接件体部的俯视剖视图。
图5为示例连接件的插入件的透视图。
图6为图5中所示的连接件的插入件的剖视图。
图7为快速连接/断开联接组件，其包括联接状态下的图2中的连接件体部及图5中的连接件插入件。
图8为图7中的联接组件的侧剖视图。
图9为图7中的联接组件的顶部剖视图。
图10是示出使用快速连接/断开联接组件的示例方法的流程图。
图11为用于形成图2中的连接件体部的示例模具。
图12为图11中所示的示例模具的另一视图。
图13为连接件体部的可选实施例的顶部剖视图。
图14为图13中的连接件体部的侧剖视图。
图15为连接件体部的另一可选实施例的顶部剖视图。
图16为图15中的连接件体部的侧剖视图。
图17是示出制造快速连接/断开联接组件的另一示例方法的流程图。
具体实施方式
本发明总体涉及快速连接/断开联接组件。该配合联接组件提供使得无效体积空间最小化的流体密封的、平稳且连续的流体流动通道。
下面参照图1，示例系统100包括如图所示的联接组件105。此外，系统100中包括流体源接收器130，流体终端接收器135，导管140，和导管145。该联接组件105包括阴联接件110及阳联接件115。
在示例系统100中，导管140的一端连接于流体源接收器130，且导管140的另一端连接于联接组件105的阴联接件110。此外，导管145的一端连接于流体终端接收器135，且导管145的另一端连接于联接组件105的阳联接件115。该阴联接件110及阳联接件115相配合以形成连续的流体流动通道，使流体从流体源接收器130经由此流动通道流至流体终端接收器135。
下面参考附图2-4，示出阴联接件110。阴联接件110包括第一孔口205，保持孔210，及导入接收器225，以促进阴联接件110与阳联接件115上的互补结构相配合。
在如图所示的实施例中，第一孔口205在停歇状态下通常为椭圆形。该第一孔口205为可机械变形的孔口，其包括由内周265和外周270限定的边缘构件260，以及凸肋300。该第一孔口205还包括平滑的斜切角导入表面305，该表面305大致环绕该第一孔口205的内周265延伸，以减小插入阳联接件115所需的力。如下文中进一步所述，当力施加于装配好的凹形垫230时，第一孔口205是可变形的。
在如图所示的实施例中，阴联接件110的保持孔210为长方形，并且定尺寸为接纳阳联接件115上的互补联接部件。此外，与保持孔210紧密相邻的是套圈接头355，其用于接纳阳联接件110上的凸缘构件套圈625。
在该实施例中，阴联接件110包括限定在阴联接体的内腔255中的导入接收器225。该导入接收器225为圆筒形管，其从阴联接件110的体部内腔255的基部310突出至保持孔210的第一前缘325。  该导入接收器225还包括由斜切角的导入表面315限定的前表面320。该斜切角的导入表面315大致环绕该前表面320的内周延伸，以提供阳联接件115上的互补联接部件的入口，如下文中的描述。
凸肋300大致沿纵轴延伸，从边缘构件260沿内腔255延伸。该凸肋300促进阴联接件110与阳联接件115相配合，如下文中的描述。
在该实施例中，阴联接件110包括与联接机构相对的末端开口240。该阴联接件末端开口240连接于阴联接件流体通道335。与末端开口240径向相邻的是软管倒钩235，该软管倒钩235随着倒钩235沿纵轴线L向里朝主体内腔255延伸而向外张开，直至相对于纵轴线L成直角处350终止。该软管倒钩235有助于对运行于各种设备或其它应用场合中的导管(例如上述导管140)的牢固的连接。
如图所示的实施例中，阴联接件110包括可变形流体密封件330，其具有主密封表面405和次密封表面410以便提供配合联接组件的流体紧密密封，如下文所述。距离A限定为主止挡表面365与流体密封件第一前缘360之间的距离。
阴联接件110还包括圆形闸门孔215，边缘构件260的每一侧上的椭圆闸门孔220，以及阴联接件体部200上的圆形排气口380。在注塑工艺(下文有描述)中利用该闸门215，220及该排气口380以有助于流体密封件330和凹形垫230的成形。
现在参见图5和图6，图中示出了阳联接件115。该阳联接件115包括软管倒钩500，凸缘构件505，及插入构件510，以促进阳联接件115与阴联接件110上的互补结构相配合。在所示实施例中，阳联接件115是轴对称的。
阳联接件115包括外部卡夹凸缘515，该外部卡夹凸缘515大体向外张开，并沿纵轴线M向里朝着插入构件510延伸，直至相对于纵轴线M成直角的位置630处终止。此外，阳联接件115还包括内部卡夹凸缘520，该内部卡夹凸缘520大体向外张开，并沿纵轴线M向里朝软管倒钩500延伸，直至内部卡夹凸缘的主边缘635处终止。此外，阳联接件115包括凸缘构件套圈625，通常在其两侧为外部卡夹凸缘515和内部卡夹凸缘520。
此外，阳联接件115还包括大致沿纵轴线M向里朝内部卡夹凸缘520延伸的硬止挡边缘构件525。该硬止挡边缘构件525包括第一前缘540。该凸缘构件505包括凸缘构件套圈625、外部卡夹凸缘515、内部卡夹凸缘520和硬止挡边缘构件525。
在示例实施例中，阳联接件115还包括构件510，其包括主密封表面535和次密封表面530以帮助与流体密封件330上的互补部件的密封，如下文所述。此外，距离B(见图6)限定为主密封表面535与阳联接件115上的内部卡夹凸缘主边缘635之间的距离。在该示例实施例中，该主密封表面405的内直径与主密封表面535的内直径定尺寸为接近于流体通道335，620的直径，以使无效体积最小化。
阳联接件115包括与插入构件510相对的末端开口600。该末端开口600与阳联接件流体通道620相连。与末端开口600径向相邻的是软管倒钩500，其大致沿纵轴线M向里朝凸缘构件505延伸张开，直至相对于纵轴线M成直角的位置615处终止。该软管倒钩500有助于对运行于各种设备或其它应用场合中的导管(例如导管145)的牢固的连接。
现在参见图7-9，示出的联接组件105包括处于联接状态下的阳联接件115和阴联接件110。一般地，联接组件105的阴联接件110与阳联接件115通过推动连接(push-to-connect)步骤相配合，由此形成流体紧密压力密封。如上所述，阳联接件115轴对称，且在联接至阴联接件110时可沿任何方向定位。
在示出的实施例中，阳联接件取向为使得阳联接件115的插入构件510指向并插入阴联接件110的第一孔口255。之后，为了将插入构件510插入第一孔口255中，需要沿着纵轴线O的初始力。该插入构件510被阴联接件110上的导入接收器225接纳，并向前移动，直至阳联接件内部卡夹凸缘520的前缘与第一孔口255相互作用为止。需要附加的力来使得内部卡夹凸缘520使第一孔口255沿X方向机械变形。
一旦第一孔口255变形，可使得阳联接件115的套圈接头355与阴联接件110的凸缘构件套圈125相接合。主止挡表面365与流体密封第一前缘360之间的距离A小于主密封表面535与内部卡夹凸缘主边缘635之间的距离B。向前移动一直到阳联接件主密封表面535压靠阴联接件主密封表面405为止，导致由于距离A与距离B之间的不同而产生流体压力密封。
随后，使用者释放阳联接件115和储存在可变形流体密封件330中的总的能量，向纵轴线O上的相反方向排斥阳联接件115，直至内部卡夹凸缘主边635与阴联接件保持孔255相互作用为止。由于内部卡夹凸缘主边635与主止挡表面365之间的接触而保持了流体紧密压力密封配合。
在联接状态下，通过阴联接件流体流动通道335与阳联接件流体流动通道620之间的无缝连接产生的连续的流体流动通道以形成配合联接组件通道805。
联接组件105的阴联接件110与阳联接件110通过这样脱开：沿Y方向朝凹形垫230施力，以使阴联接件110上的第一孔口205在X方向上机械变形。一旦第一孔口255变形，阳联接件115上的套圈接头355脱离阴联接件110的凸缘构件套圈125，且阳联接插入构件510从内腔中移出。
现在参照图10，示出一种用于接合和分离阳联接件和阴联接件的示例方法1000。首先，在操作1010中，使用者将阳联接插入构件定位于阴联接件第一孔口中。接下来，在操作1020中，推动阳联接件，直至阳联接件的套圈接头与阴联接件的凸缘构件套圈接合为止。在这一位置处，阳联接件与阴联接件相连接，并且在其之间形成流体密封通道。
为了将阳联接件与阴联接件分离，在操作1030中继续进行处理，其中使用者施力于阴联接件上的装配的凹形垫。这使得第一孔口机械变形，从而使凸缘构件从保持孔中分离。接下来，在操作1040中，阳联接件从阴联接件中拉出，同时保持装配的凹形垫上的压力。
现在参见图11-13，公开了一种用于制造阴联接件110的示例系统和方法。一般地，在示出的示例中，注塑包覆成型方法包括两步骤或“二次注塑(two-shot)”的过程。
现在参见图11和图12，示出用于形成阴联接件110的部分的示例模具1110。模具1110包括内核1112和外核1114。此模具1110仅为例子。可使用其它模具和造型技术。
如图11所示，在二次注塑过程的第一次注塑过程中，通过向模具1110中注射热塑性材料而形成阴联接件体部200(注意：图11中仅示出模具1110的一部分和形成的阴联接件体部200)。
现在参照图12，在包覆成型的过程的第二阶段或“第二次注塑”过程中，阴联接件110的流体密封件330与凹形垫230利用软的热塑弹性材料制成。为了形成流体密封件330，内核1112和外核1114都沿方向Q轴向移动。具体地，内核1112的移动使得末端表面1116定位成离开阴联接件体部200的表面1117。外核1114沿Q方向轴向地移动得更远，使得由末端表面1117形成腔1118，该末端表面1117有形成于内核1112中的凹陷1119。由于处于此位置的核1112，1114，软的热塑性材料的第二次注塑被注射以形成流体密封件330。尽管未示出，但是可在第二次注塑过程中使用相似的步骤形成凹形垫230。
在示出的示例中，阴联接件体部200包括圆形闸门孔215和圆形排气口380，其用于热塑性材料的注入以限定流体密封件330(见图3)；以及用于注射热塑性材料以限定凹形垫230的椭圆闸门孔220(见图4)。
现在参照图13和图14，在可替代的实施例中，仅使用单独的闸门孔1300和单独的排气孔1305模制阴联接件910。在单独的第二次注塑步骤中使用软的热塑弹性材料形成阴联接件910的流体密封件330和凹形垫230。软的热塑弹性材料的第二次注塑被注入闸门孔1300。该材料受迫沿着第一管1310形成其中一个凹形垫230。该材料同样受迫沿着第二管1320以形成流体密封件330。此外，第二次注射热塑性材料受迫进入第三管1325，以形成第二个凹形垫230。模具腔通过排气口1305进行排气。在该实施例中，管1310，1320，1325可彼此成直角，或彼此成钝角或锐角。
现在参照图15和图16，在可替代的实施例中，使用单独的闸门孔1400和单独的排气口1405模制阴联接件920。在单独的第二次注塑阶段使用软的热塑弹性材料形成阴联接件920的流体密封件330和凹形垫230。软的热塑性材料的第二次注射被注入闸门孔1400。该材料受迫沿着第一管1410以形成其中一个凹形垫230。该材料也受迫沿着第二管1420以形成流体密封件330。此外，第二次注射热塑性材料将受迫进入第三管1425，以形成第二个凹形垫230。模具腔通过排气口1405进行排气。在示例实施例中，管1410，1420，1425可彼此成直角，或彼此成钝角或锐角。
在示例实施例中，用于形成包覆成型的流体密封件及凹形垫的热塑性材料是热塑性弹性体(“TPE”)或热塑性硫化橡胶(“TPV”)。在一个示例中，TPV使用俄亥俄州，亚克朗市的Advanced Elastomer Systems(先进弹性体系统)出售的商标为SANTOPRENETM的树脂制成。也可使用其它材料，例如伊利诺伊州麦克亨利市的GLS公司生产的
Figure BPA00001212551600091
和/或
Figure BPA00001212551600092
或者罗德岛波塔基特市的TeknorApex公司生产的
Figure BPA00001212551600093
等。
在该示例实施例中，可在热塑性弹性体(例如TPE)中加入润滑剂以减小在联接与分离过程中的摩擦力并延长密封件的寿命。但是，在某些应用中，例如在医药工业的应用中，并不需要加外部润滑剂。在这样的应用中，可给TPE添加内部减小摩擦的成分。这样的减小摩擦的成分之一是北卡罗来纳州夏洛特市的Clariant公司生产的MedGLIDE。可在TPE中加入各种不同比例的减小摩擦的成分。在一些实施例中，该减小摩擦的成分处于总的TPE的0.5％至5％之间，优选地处于1％至4％之间，更优选地为2％或4％。MedGLIDE可作为反应添加剂，其在TPE或其它热塑性材料的混合过程中被加入。
同样可使用不同量的其它种类的减小摩擦的成分。例如在另一实施例中，能够使用减小摩擦的添加剂，例如由DUPONTTM公司生产的
Figure BPA00001212551600094
聚合物添加剂。在另外的实施例中，该减小摩擦的成分可加入到与热塑性弹性体连接的热塑性塑料部分中，而不是或不用附加地添加入热塑性弹性体自身。例如，在可选的实施例中，减小摩擦的成分(例如MedGLIDE或FLUOROGUARD)被加入阳联接件以减小在联接与分离过程中阳联接件的与阴联接件上的热塑性弹性体密封件接触的部分之间产生的摩擦。除了减小摩擦的优点之外，这样的构造还有其它优点。例如该减小摩擦的成分可使阳联接件完全插入阴联接件时产生更易听见的“咔哒”声，由此向使用者提供反馈：已实现完全连接。
现在参见图17，示出形成阴流体联接件115的示例方法1200。首先，在操作1210中，在二次注塑成型过程的第一次注塑的过程中形成阴联接件体部。接下来，在操作1220中，在二次注塑成型过程的第二次注塑中形成阴联接件流体密封件和凹形垫。
上述的实施例用于示出而不限于本发明的功用与范围。本技术领域的技术人员可以很容易地意识到：可对上述实施例做出多种修改和改型而不脱离本发明的范围和精神。

Claims (20)

1.一种联接装置，包括：
限定有从中穿过的流体通道的主体；
限定开口的第一端；
定位于所述主体内围绕所述流体通道的接收器构件，该接收器构件定尺寸为接纳配合联接装置的通过所述开口插入所述第一端的部分；及
定位于所述接收器构件内的可变形密封构件，该密封构件包括为所述配合联接装置提供流体紧密密封的主密封表面和次密封表面，该主密封表面定位成接合所述配合联接装置的末端，且该次密封表面定位成相对于所述主密封表面成垂直的方向，以便与所述配合联接装置的侧表面接合。
2.根据权利要求1所述的联接装置，其特征在于，当处于停歇状态下时，所述主体的所述第一端的所述开口是椭圆形的。
3.根据权利要求2所述的联接装置，其特征在于，所述第一端的所述开口是可变形的，以使所述配合联接装置的部分能够被插入所述开口中。
4.根据权利要求3所述的联接装置，其特征在于，所述联接装置的所述主体还包括凸缘构件套圈，当所述配合联接装置的部分插入所述开口中时，该凸缘构件套圈构造成与所述配合联接装置接合。
5.根据权利要求4所述的联接装置，其特征在于，所述第一端可变形，以使所述凸缘构件套圈从所述配合联接装置脱离，以使得所述配合联接装置从所述联接装置的所述开口移除。
6.根据权利要求5所述的联接装置，其特征在于，还包括相对的凹形垫，该相对的凹形垫定位成围绕所述主体，以允许使用者接触所述凹形垫，并使所述第一端变形。
7.根据权利要求6所述的联接装置，其特征在于，所述凹形垫和所述密封件是在单独的包覆成型过程中形成的。
8.根据权利要求1所述的联接装置，其特征在于，所述密封件的所述主密封表面和次密封表面是在单独的包覆成型过程中形成的。
9.一种联接组件，包括：
第一联接装置，所述第一联接装置包括：
限定有从中穿过的第一流体通道的第一主体；
限定有第一开口的第一端；
定位于所述主体内围绕所述流体通道的接收器构件，该接收器构件定尺寸为接纳第二联接装置的通过所述第一开口插入所述第一端的部分，以及
定位于所述接收器构件内的可变形密封构件，该密封构件包括主密封表面和次密封表面，所述主密封表面和次密封表面为所述第二联接装置提供流体紧密密封；及
第二联接装置，所述第二联接装置包括：
具有外表面并限定第二流体通道的第二主体；
具有围绕第二开口的末端表面的第一端；
从所述第二主体的外表面延伸的第一凸缘构件；
其中，当所述第二联接装置与所述第一联接装置联接时，所述第二联接装置的所述第一端的所述末端表面与所述主密封表面接合，所述次密封表面与所述第二联接装置的所述主体的外表面接合。
10.根据权利要求9所述的联接组件，其特征在于，所述次密封表面定位成与所述主密封表面相垂直的方向。
11.根据权利要求9所述的联接组件，其特征在于，在处于停歇状态时，所述第一联接装置的所述第一主体的所述第一端中的所述第一开口为椭圆形。
12.根据权利要求9所述的联接组件，其特征在于，当所述第二联接装置的部分插入所述第一开口时，所述第一联接装置的所述第一端中的所述第一开口可变形，以使所述第二联接装置的部分能够插入所述接收器构件中。
13.根据权利要求12所述的联接组件，其特征在于，所述第一联接装置的所述第一主体还包括凸缘构件套圈，该凸缘构件套圈构造成在所述第二联接装置的部分插入所述第一联接装置的所述第一开口时定位成与从所述第二联接装置的所述第二主体的外表面延伸的所述第一凸缘构件相接合。
14.根据权利要求13所述的联接组件，其特征在于，所述第一联接装置的所述第一端可变形，以使所述凸缘构件套圈脱离所述第一凸缘部件，以使所述第二联接装置的部分从所述第一联接装置的所述第一开口移除。
15.根据权利要求14所述的联接组件，其特征在于，还包括定位成围绕所述第一联接装置的所述第一主体的相对的凹形垫，以允许使用者接触所述凹形垫并使所述第一联接装置的第一端变形。
16.根据权利要求15所述的联接组件，其特征在于，所述凹形垫和所述密封件是在单独的包覆成型过程中形成的。
17.根据权利要求9所述的联接组件，其特征在于，所述密封构件的所述主密封表面和所述次密封表面是在单独的包覆成型过程中形成的。
18.一种模制联接装置的方法，该方法包括：
在第一模制步骤中模制联接装置的体部；及
在第二模制步骤中模制密封构件，该密封构件包括主密封表面和次密封表面，以便为配合联接装置提供流体紧密密封，所述主密封表面定位成接合所述配合联接装置的末端，且所述次密封表面定位成与所述主密封表面垂直的方向以便接合所述配合联接装置的侧表面。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括在第二模制步骤中形成凹形垫。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括在联接装置的体部中形成单独的闸门孔和单独的排气孔，以使所述密封构件和所述凹形垫在所述第二模制步骤中形成。
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