CN108561651A - 一种自动对接的管接头装置 - Google Patents

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张晗
李艳
张旭涛
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Abstract

本发明公开了一种自动对接的管接头装置，属于管道连接辅助设备技术领域，通过驱动机构控制锥形对接头自动与锥形导向套筒对接，自动化程度高，使用范围广，能够在高压力下使用；阀芯采用了钟形罩的结构，并在径向开有多个圆孔，所有孔的面积之和大于阀芯截面面积，能够使流道过渡平缓，因此阀芯打开时水从阀芯流过时，阀的压降小、冲击小、通流能力强；固定套筒和锥形对接头上安装有压力传感器，用来实时检测管路内部压力，当管路内部压力异常时断开连接，避免损坏设备或管道；能够实现管接头对接的自动化。

Description

一种自动对接的管接头装置
技术领域
本发明属于管道连接辅助设备技术领域，具体涉及一种自动对接的管接头装置。
背景技术
管接头是机械工业领域最常用的零件，在液气压技术领域需要经常拆卸的管路中，管接头可实现管路间的快速断开与接通，而现有快速接头是通过外套把钢珠压落在接头体的V形槽中，使两接头体连接起来。拆卸时，需用弹簧将外套向后拉回，带动钢珠从V形槽中移动出来，进而拉出接头体。尽管能实现一定的连接效果，但这类快速接头采用人力操作，且接头的插拔阻力较大，人工操作不便。
随着科技的不断发展以及智能制造2025计划的提出，无人化制造将逐渐成为趋势，这对快速接头的自动化程度提出了更高的要求。此外，在空间狭小位置、高空、高温、有毒等环境中，人工操作有着非常大的局限性。因此，本发明设计了一种自动对接的管接头装置，以克服技术中的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动对接的管接头装置，能够实现管接头对接的自动化。
本发明采用的技术方案为，一种自动对接的管接头装置，包括通过螺纹连接的固定套筒、锥形导向套筒，锥形导向套筒对接有锥形对接头，锥形对接头外通过螺纹套接有螺母，螺母外套接从动齿轮，螺母外位于从动齿轮两端还套接有圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承连接有基座，还包括驱动机构，驱动机构通过联轴器连接齿轮轴，齿轮轴外套接主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合；
固定套筒内连接有复位弹簧一端，复位弹簧另一端连接阀芯，阀芯一端贴合固定套筒内壁，阀芯远离复位弹簧另一端为锥形结构，阀芯外壁中部开设有多个径向的圆孔，固定套筒靠近阀芯一端外套接有锥形导向套筒，锥形导向套筒沿内壁设置有圆形凸台，圆形凸台将阀芯上的圆孔与锥形结构隔离；
锥形对接头上与锥形导向套筒连接一端头处设置有隔板，隔板外圆周设置多个通孔。
本发明的特点还在于：
驱动机构包括依次连接的控制器、电机驱动器、驱动电机，电机驱动器还连接有电源，驱动电机连接联轴器。
锥形导向套筒外连接有限位开关a，限位开关a连接控制器，锥形对接头上连接挡板，锥形导向套筒与锥形对接头对接完成后限位开关a能够触碰挡板。
基座外筒连接有限位开关b，限位开关b连接控制器，锥形对接头脱离锥形导向套筒后限位开关b能够触碰挡板。
固定套筒的筒壁上设置有压力传感器a，锥形对接头的外壁上设置有压力传感器b，压力传感器a、压力传感器b均连接控制器。
齿轮轴两端外套接有深沟球轴承，深沟球轴承外圆固定于基座上。
锥形导向套筒和锥形对接头之间采用O型密封圈径向密封。
密封圈材料为丁腈橡胶。
锥形导向套筒、锥形对接头连接处均具有相同的锥度。
本发明一种自动对接的管接头装置有益效果是：
1).通过驱动机构控制锥形对接头自动与锥形导向套筒对接，自动化程度高，使用范围广，能够在高压力下使用；
2).阀芯采用了钟形罩的结构，并在径向开有多个圆孔，所有孔的面积之和大于阀芯截面面积，能够使流道过渡平缓。因此阀芯打开时水从阀芯流过时，阀的压降小、冲击小、通流能力强；
3).固定套筒和锥形对接头上安装有压力传感器，用来实时检测管路内部压力，当管路内部压力异常时断开连接，避免损坏设备或管道；
4).使用了O型圈径向密封，材料为丁腈橡胶，O型圈是一种双向作用密封元件，安装时径向有初始压缩量，赋予O型圈自身一定的初始密封能力，由系统压力而产生的密封力与初始密封力合成总的密封力，它随系统压力的提高而提高，密封效果好；
5).在导向套筒和基座上安装有限位开关，对电机形成闭环控制，可提高对接位置的准确度。
附图说明
图1是本发明一种自动对接的管接头装置未对接的结构示意图；
图2是本发明一种自动对接的管接头装置外观示意图；
图3是本发明中使用的阀芯结构示意图；
图4是本发明中使用的锥形对接头结构示意图；
图5是本发明中驱动机构连接图；
图6是本发明一种自动对接的管接头装置对接时的结构示意图。
图中，1.固定套筒，2.复位弹簧，3.阀芯，4.锥形导向筒，5.O型密封圈，6.限位开关a，7.锥形对接头，8.挡板，9.限位开关b，10.圆锥滚子轴承，11.基座，12.螺母，13.压力传感器b，14.驱动电机，15.联轴器，16.深沟球滚轴，17.主动齿轮，18.从动齿轮，19.齿轮轴，20.压力传感器，21.电源，22.电机驱动器，23.控制器，24.圆孔，25.圆形凸台，26.隔板，27.通孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种自动对接的管接头装置，如图1及图2所示，包括通过螺纹连接的固定套筒1、锥形导向套筒4，锥形导向套筒4对接有锥形对接头7，锥形对接头7外通过螺纹套接有螺母12，构成一对螺旋副，螺母12固定，当螺母12旋转时可驱动锥形对接头7沿轴向运动，螺母12外套接从动齿轮18，螺母12外位于从动齿轮18两端还套接有圆锥滚子轴承10，圆锥滚子轴承10连接有基座11，还包括驱动机构，驱动机构通过联轴器15连接齿轮轴19，齿轮轴19外套接主动齿轮17，主动齿轮17与从动齿轮18啮合。
固定套筒1内连接有复位弹簧2一端，复位弹簧2另一端连接阀芯3，阀芯3一端贴合固定套筒1内壁，如图3所示，阀芯3远离复位弹簧2另一端为锥形结构，阀芯3外壁中部开设有多个径向的圆孔24，固定套筒1靠近阀芯3一端外套接有锥形导向套筒4，锥形导向套筒4沿内壁设置有圆形凸台25，圆形凸台25将阀芯3上的圆孔24与锥形结构隔离。
如图4所示，锥形对接头7上与锥形导向套筒4连接一端头处设置有隔板26，隔板26外圆周设置多个通孔27。
如图5所示，驱动机构包括依次连接的控制器23、电机驱动器22、驱动电机14，电机驱动器22还连接有电源21，驱动电机14连接联轴器15。
锥形导向套筒4外连接有限位开关a6，限位开关a6连接控制器23，锥形对接头7上连接挡板8，锥形导向套筒4与锥形对接头7对接完成后限位开关a6能够触碰挡板8，对电机形成闭环控制，可提高对接位置的准确度。
基座11外筒连接有限位开关b9，限位开关b9连接控制器23，锥形对接头7脱离锥形导向套筒4后限位开关b9能够触碰挡板8，对电机形成闭环控制，可提高对接位置的准确度。
如图6所示，固定套筒1的筒壁上设置有压力传感器a20，锥形对接头7的外壁上设置有压力传感器b13，压力传感器a20、压力传感器b13均连接控制器23，用来实时检测管路内的压力，当管路内部压力异常时断开连接，避免损坏设备或管道。
齿轮轴19两端外套接有深沟球轴承16，深沟球轴承16外圆固定于基座11上，便于对驱动机构的固定。
锥形导向套筒4和锥形对接头7之间采用O型密封圈5径向密封，密封圈5材料为丁腈橡胶，一种双向作用密封元件，安装时径向有初始压缩量，赋予O型圈自身一定的初始密封能力，由系统压力而产生的密封力与初始密封力合成总的密封力，它随系统压力的提高而提高，密封效果好。
锥形导向套筒4、锥形对接头7连接处均具有相同的锥度，锥形导向套筒4、锥形对接头7对接时具有一定的容错能力，可以克服锥形导向套筒4与锥形对接头7之间的位置误差。
本发明一种自动对接的管接头装置的工作过程如下：
使用时，固定套筒1中通入液体，固定套筒1与锥形导向套筒4形成的闭合空腔中充满液体后，阀芯3在复位弹簧2的弹簧力和液体压力的共同作用下紧靠圆形凸台25，此时固定套筒1、阀芯3、锥形导向套筒4形成封闭腔，阻断了液体流动；
当接头需要接通时，由控制器23向电机驱动器22发出指令，使驱动电机14转动，驱动电机14通过联轴器15将动力传递至主动齿轮17、从动齿轮18，从动齿轮18带动螺母12旋转，由于螺母12通过圆锥滚子轴承10连接与基座11上，因此螺母12的相对位置不变，锥形对接头7则向锥形导向筒4移动，直至隔板26将阀芯3上的锥形结构推至离开圆形凸台25，锥形对接头7移动至一定位置时，限位开关a6触碰挡板8，限位开关a6向控制器23发出信号，控制器23发出指令使驱动电机14停止转动，固定套筒1中的液体通过圆孔24、通孔27进入锥形对接头7内，即完成管接头的自动对接，如图6所示；
当接头需要断开时，由控制器23向向电机驱动器22发出指令，使驱动电机14反向转动，驱动电机14通过联轴器15将反向动力传递至主动齿轮17、从动齿轮18，从动齿轮18带动螺母12反向旋转，螺母12的相对位置不变，锥形对接头7则背离锥形导向筒4移动，直至阀芯3上的锥形结构贴合圆形凸台25，锥形对接头7移动至一定位置时，限位开关b9触碰挡板8，限位开关b9向控制器23发出信号，控制器23发出指令使驱动电机14停止转动，即完成管接头的自动断开。
在接头接通或断开时压力传感器b13与压力传感器a20实时检测管路内的压力，若检测到的压力过大可能发生堵塞，若检测到压力过小则可能发生泄漏。当检测到管路内压力异常(过大或过小)时，控制器23接受到来自压力传感器b13、压力传感器a20的信号，控制器23向电机驱动器22发出指令控制电机14反转，管路断开连接并提示及时检修管路。
本发明一种自动对接的管接头装置，属于管道连接辅助设备技术领域，通过驱动机构控制锥形对接头自动与锥形导向套筒对接，自动化程度高，使用范围广，能够在高压力下使用；阀芯采用了钟形罩的结构，并在径向开有多个圆孔，所有孔的面积之和大于阀芯截面面积，能够使流道过渡平缓。因此阀芯打开时水从阀芯流过时，阀的压降小、冲击小、通流能力强；固定套筒和锥形对接头上安装有压力传感器，用来实时检测管路内部压力，当管路内部压力异常时断开连接，避免损坏设备或管道；使用了O型圈径向密封，材料为丁腈橡胶，O型圈是一种双向作用密封元件，安装时径向有初始压缩量，赋予O型圈自身一定的初始密封能力，由系统压力而产生的密封力与初始密封力合成总的密封力，它随系统压力的提高而提高，密封效果好；在导向套筒和基座上安装有限位开关，对电机形成闭环控制，可提高对接位置的准确度。

Claims (9)

1.一种自动对接的管接头装置，其特征在于，包括通过螺纹连接的固定套筒(1)、锥形导向套筒(4)，所述锥形导向套筒(4)对接有锥形对接头(7)，锥形对接头(7)外通过螺纹套接有螺母(12)，螺母(12)外套接从动齿轮(18)，螺母(12)外位于从动齿轮(18)两端还套接有圆锥滚子轴承(10)，圆锥滚子轴承(10)连接有基座(11)，还包括驱动机构，驱动机构通过联轴器(15)连接齿轮轴(19)，齿轮轴(19)外套接主动齿轮(17)，主动齿轮(17)与从动齿轮(18)啮合；
所述固定套筒(1)内连接有复位弹簧(2)一端，复位弹簧(2)另一端连接阀芯(3)，阀芯(3)一端贴合固定套筒(1)内壁，阀芯(3)远离复位弹簧(2)另一端为锥形结构，阀芯(3)外壁中部开设有多个径向的圆孔(24)，固定套筒(1)靠近阀芯(3)一端外套接有锥形导向套筒(4)，锥形导向套筒(4)沿内壁设置有圆形凸台(25)，圆形凸台(25)将阀芯(3)上的圆孔(24)与锥形结构隔离；
锥形对接头(7)上与锥形导向套筒(4)连接一端头处设置有隔板(26)，所述隔板(26)外圆周设置多个通孔(27)。
2.根据权利要求1所述一种自动对接的管接头装置，其特征在于，所述驱动机构包括依次连接的控制器(23)、电机驱动器(22)、驱动电机(14)，所述电机驱动器(22)还连接有电源(21)，所述驱动电机(14)连接联轴器(15)。
3.根据权利要求2所述一种自动对接的管接头装置，其特征在于，所述锥形导向套筒(4)外连接有限位开关a(6)，所述限位开关a(6)连接控制器(23)，所述锥形对接头(7)上连接挡板(8)，所述锥形导向套筒(4)与锥形对接头(7)对接完成后限位开关a(6)能够触碰挡板(8)。
4.根据权利要求3所述一种自动对接的管接头装置，其特征在于，所述基座(11)外筒连接有限位开关b(9)，所述限位开关b(9)连接控制器(23)，所述锥形对接头(7)脱离锥形导向套筒(4)后限位开关b(9)能够触碰挡板(8)。
5.根据权利要求1所述一种自动对接的管接头装置，其特征在于，所述固定套筒(1)的筒壁上设置有压力传感器a(20)，所述锥形对接头(7)的外壁上设置有压力传感器b(13)，所述压力传感器a(20)、压力传感器b(13)均连接控制器(23)。
6.根据权利要求1所述一种自动对接的管接头装置，其特征在于，所述齿轮轴(19)两端外套接有深沟球轴承(16)，所述深沟球轴承(16)外圆固定于基座(11)上。
7.根据权利要求1所述一种自动对接的管接头装置，其特征在于，所述锥形导向套筒(4)和锥形对接头(7)之间采用O型密封圈(5)径向密封。
8.根据权利要求7所述一种自动对接的管接头装置，其特征在于，密封圈(5)采用丁腈橡胶。
9.根据权利要求1所述一种自动对接的管接头装置，其特征在于，所述锥形导向套筒(4)、锥形对接头(7)连接处均具有相同的锥度。
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