CN109506060B - 可转动连接头 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可转动连接头，包含第一构件与第二构件，所述第一构件中设置有转动腔体；所述第二构件包含调整部；所述调整部整体或部分装入到转动腔体的内部空间中；所述转动腔体的内壁面与调整部的外壁面之间形成有导转空间，所述导转空间中填充有滚转件。本发明在转动空间中设置滚转体，并通过合理的密封结构，使得相对转动的两构件之间能够在多个自由度上进行转动，同时有效防止因变形或磨损导致的泄露或卡死。

Description

可转动连接头

技术领域

本发明涉及连接件领域，具体地，涉及一种可转动连接头。

背景技术

连接头广泛应用于各个领域中，例如生活布管、工业输送管道、航空航天等，连接头一方面能够用于长度有限的直线管道之间的装配，另一方面也能实现流体的换向；换向分为刚性换向与柔性换向，柔性换向在生活中较为常见，例如橡胶软管等，能够实现多个自由度的调节，但是在对结构紧凑、要求具备足够的强度，或者传输高温高压流体的场合，柔性换向接头由于材料限制无法适用；刚性换向一般以固定角度的换向为主，刚性换向接头可以是例如金属材料、复合材料等制成，可根据不同的工况需求进行灵活选择，但缺点是安装完毕后难以实现传输方向的再调节，在例如空中加油、高温流体管道传输等场合中的使用存在不足。

专利文献CN206268667U提供了一种可随意变向的管接头，包括管接头本体，所述的管接头本体具有至少一个接管口，所述的接管口上设有与待接管道相连的过渡体管，所述的过渡管体具有能使得待接管道与接管口之间万向转动的转动结构，所述的管接头本体上具有能加固接管口的加固结构。据该专利文献自述，与现有的技术相比，该管接头优点在于：具有万向转动的功能，变换走向的时候不需要进行重新拆卸安装，简单使用，制造成本低于多个插口的管接头，结构强度高，使用寿命长。但是该专利文献提供的管接头存在较多的缺陷：万向节在使用过程中，相互转动的两部分若因温差导致收缩不均匀，会导致流体的泄露或者发生卡死现象；而且转动副运行中容易产生磨损(例如流体中存在细小颗粒)或腐蚀，进而导致泄露失效。此外，现有技术中还存在使用螺栓等紧固件进行固定的管接头，在高温或者周期性应力的作用下，紧固件极易发生松动，造成泄露事故发生。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种可转动连接头。

根据本发明提供的可转动连接头，包含第一构件与第二构件，所述第一构件中设置有转动腔体；所述第二构件包含调整部；

所述调整部整体或部分装入到转动腔体的内部空间中；

所述转动腔体的内壁面与调整部的外壁面之间形成有导转空间，所述导转空间中填充有滚转件。

优选地，所述第一构件中还设置有第一通道；第二构件中设置有第二通道，第二通道在长度方向上贯穿调整部；

所述第一通道内部空间与第二通道内部空间相互连通。

优选地，所述第一构件上还设置有装卸孔，所述装卸孔连接至导转空间中，装卸孔的孔口位置配设有封盖或单向阀；

第二构件还包含延长部，调整部与延长部一体成型或紧固连接，所述第二通道在长度延伸方向上贯穿调整部与延长部。

优选地，还包含密封结构，密封结构包含第一密封件；

所述第一密封件通过设置的端盖结构固定安装在第一构件上。

优选地，所述第一构件上设置有锁合孔，锁合孔中设置有锁合机构，所述端盖结构上一体成型有锁合杆；或者，

端盖结构配设有锁合螺钉，所述锁合螺钉包含螺纹段与光轴段，光轴段形成锁合杆；

锁合杆与锁合机构相匹配。

优选地，所述锁合孔包含自锁孔段，所述自锁孔段的内壁形成自锁面；所述锁合机构包含锁合件与加力件；

锁合杆插入自锁孔段中后，锁合件能够在加力件的作用下，同时与锁合杆、自锁面接触。

优选地，加力件驱动锁合件在锁定状态与解锁状态这两种状态之间转换：

所述锁定状态下，锁合件同时接触至锁合杆与自锁面上；所述解锁状态下，锁合件仅与锁合杆接触、仅与自锁面接触、或者与锁合杆、自锁面均不接触。

加力件包含以下任一种或任多种结构：磁体材料件、磁致形变件、电致形变件、热敏感材料件、液压伸缩结构、气压伸缩结构。

优选地，自锁孔段包含一个或多个锥形孔段，锥形孔段与锁合机构一一对应；

多个锥形孔段中存在两个锥形孔段相向布置形成菱形孔段。

优选地，密封结构还包含第二密封件，第一密封件、第二密封件位于沿调整部长度延伸方向的两端，导转空间与第一通道内部空间相互隔离；或者，

密封结构仅包含第一密封件，导转空间与第一通道内部空间相互连通。

优选地，滚转件之间的间隙被以下任一种介质填满：设置的相变材料件、可转动连接头中输送的流体介质；

所述滚转件包含以下任一种结构：自滚转动球体、自滚转动颗粒、形变避让体。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明在转动空间中设置滚转体，并通过合理的密封结构，使得相对转动的两构件之间能够在多个自由度上进行转动，同时有效防止因变形或磨损导致的泄露或卡死。

2、相变材料件的应用，使其在固体状态下提高整体结构的稳定性与刚度、吸收摩擦阻尼振动；在液化或气化状态下，提高滚转件之间的相对位移，减小摩擦，修正管道热膨胀间隙，提高挤压润滑与对中效果。

3、在优选方案中，巧妙采用输送流体替代相变材料件，输送的流体直接起到提高挤压润滑与对中性的作用；而且，输送流体的压力越高，所述挤压润滑与对中效果越好。

4、通过自锁式结构的应用，使得端盖结构得到有效固定，在高温或存在周期应力的场合，有效避免了使用传统螺纹紧固件导致的失效泄露风险。

5、通过对自锁式结构的变化，还能方便对端盖结构进行拆卸与安装，扩大了应用范围。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为实施例中，可转动连接头结构示意图；

图2为实施例中，可转动连接头转动自由度示意图；

图3为第一个变化例中，可转动连接头结构示意图；

图4为第二个变化例中，可转动连接头结构示意图；

图5为第三个变化例中，可转动连接头结构示意图；

图中示出：

第一构件100 相变材料件320

转动腔体110 密封结构400

装卸孔111 第一密封件410

封盖112 第二密封件420

第一通道120 端盖结构500

锁合孔130 锁合杆510

锥形孔段131 锁合螺钉520

菱形孔段132 螺纹段521

自锁面135 光轴段522

第二构件200 锁合机构600

调整部211 锁合件610

延长部212 加力件620

第二通道220 驱动结构630

滚转件310

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供的可转动连接头包含第一构件100与第二构件200，所述第一构件100中设置有转动腔体110与第一通道120；所述第二构件200包含调整部211，第二构件200中设置有第二通道220，第二通道220在长度方向上贯穿调整部211；所述调整部211整体或部分装入到转动腔体110的内部空间中，所述第一通道120内部空间与第二通道220内部空间相互连通；所述转动腔体110的内壁面与调整部211的外壁面之间形成导转空间，所述导转空间中填充有滚转件310。优选地，第二构件200还包含延长部212，调整部211与延长部212一体成型或紧固连接，所述第二通道220在长度延伸方向上贯穿调整部211与延长部212，延长部212形成输送流体在输送路径上的延伸导流结构。

如图1、图2所示，所述滚转件310优选为例如小钢珠的自滚转动球体，当然进一步优选地，所述滚转件310还可以是自滚转动颗粒，例如石墨烯颗粒、二氧化硅颗粒等；滚转件310的外形也不限于球体，也可以是例如椭球体、多面体等外形。总之，所述滚转件310能够在导转空间中实现自润滑，并起到对第二构件200的导向支撑即可。优选地，所述滚转件310还可以是形变避让体，例如能够发生弹性变形的填充物，通过形变来避让导转空间形状的变化；相邻两个形变避让体之间接触轮廓的变化，可以认为是发生了相对滚转。

实施例中，滚转件310包含球形钢珠，球形钢珠填充满所述导转空间，并通过设置的密封结构400与所述第一通道120的内部空间相互隔离。所述密封结构400包含第一密封件410与第二密封件420，第一密封件410、第二密封件420分别在沿调整部211长度延伸方向的两端将球形钢珠进行密封，也就是说，密封结构400实现位于第一构件100与第二构件200之间的转动腔体110的密封。优选地，所述第一构件100上还设置有装卸孔111，所述装卸孔111连接至导转空间中，用于对滚转件310的填入或取出，装卸孔111的孔口位置配设有封盖112或单向阀。

所述第一密封件410通过设置的端盖结构500固定安装在第一构件100上，具体地，所述第一构件100上设置有锁合孔130，锁合孔130中设置有锁合机构600，所述端盖结构500上紧固连接或一体成型有锁合杆510，锁合杆510与锁合机构600相匹配。实施例中，所述锁合孔130包含自锁孔段，所述自锁孔段的内壁形成自锁面135；所述锁合机构600包含锁合件610与加力件620。锁合杆510插入自锁孔段中后，锁合件610在加力件620的作用下，同时与锁合杆510与自锁面135接触，形成单向自锁的效果，即锁合杆510无法后退，只能向锁合孔130的深处运动，克服了现有螺纹紧固件在高温或循环力的作用下发生松动的缺陷。优选地，所述锁合件610可以是球形结构，也可以是楔形块等形状的结构。优选地，所述自锁孔段为锥形孔段131，该锥形孔段131优选在锁合杆510的插入方向上孔径增大，以实现锁合杆510在向外运动方向的单向自锁；当然所述自锁孔段还可以是其他形状的结构，例如自锁面135的回转轮廓是曲线，或者是在周向上布置的一个或多个楔形孔等等。

如图2所示，本发明提供的可转动连接头中，第二构件200可以在沿自身中轴线进行转动角α无限制的转动，还可以调整部211为转动中心，沿球冠形表面进行转动，例如竖直面上的转动角β与水平面上转动角γ，但是沿球冠形表面的转动角度相对较小，避免导转空间中的滚转件310运动至第一通道120或第二通道220中。滚转件310之间存在一定的间隙，实施例中，滚转件310之间的间隙被设置的相变材料件320填满，也就是说，所述导转空间中同时填充有滚转件310与相变材料件320。相变材料件320，比如说石蜡等在温度较高的环境下液化或气化的结构的设置，具有以下两个优势：一是当相变材料件320在较低温度下会固化，能够提高整体结构的稳定性与刚度，同时有利于吸收摩擦阻尼振动，减小振动；二是当相变材料件320在较高温度下液化或气化时，能够提高滚转件310之间的相对位移，减小摩擦，修正管道热膨胀间隙，提高挤压润滑与对中效果。相变材料件320的工作温度取决于第一通道120与第二通道220中输送流体的温度，输送流体的热量通过调整部211传递到相变材料件320上；在优选例中，所述相变材料件320还可以是单独配设有温控设备的，例如在第一构件100上安装加热元件。

实施例中，通过嵌入式安装的第二密封件420实现导转空间与第一通道120内部空间之间的相对密封。如图3所示，本发明给出的第一个变化例中，省略了第二密封件420，也就是说，密封结构400仅包含第一密封件410，导转空间与第一通道120内部空间是相互连通的，但是连通处的间隙要小于滚转件310的直径，保证流体能够在上述两空间之间流通的同时，滚转件310不能从导转空间中漏出，所述第二构件200在球冠形表面上转动范围的确定，也应以滚转件310不漏出为准。通过上述结构，使得通道中输送的流体直接充当液化或气化的相变材料件320的角色，起到提高挤压润滑与对中性的作用；而且，输送流体的压力越高，所述挤压润滑与对中效果越好。本变化例所采用的单侧密封结构，与现有技术中的双侧密封存在比较显著的差异，通过可转动连接头中的流体，例如油类等实现润滑，即油路本身就形成了润滑结构，这也属于本发明在结构上的巧妙构思的体现。

如图4所示，本发明给出的第二个变化例中，锁合杆510并非与端盖结构500直接成型为一体的，而是端盖结构500配设有锁合螺钉520，所述锁合螺钉520包含螺纹段521与光轴段522，光轴段522形成所述锁合杆510，这样在端盖结构500的安装过程中，无需通过推压的方式进行上紧，有效降低了装配难度。

如图5所示，本发明给出的第三个变化例中，对锁合孔130与锁合机构600的结构进行了变化。锁合机构600包含的加力件620包含以下任一种或任多种结构：磁体材料件、磁致形变件、电致形变件、热敏感材料件、液压伸缩结构、气压伸缩结构。加力件620驱动锁合件610在锁定状态与解锁状态这两种状态之间转换：所述锁定状态下，锁合件610同时接触至锁合杆510与自锁面135上；所述解锁状态下，锁合件610仅与锁合杆510接触、仅与自锁面135接触、或者与锁合杆510、自锁面135均不接触。锁定状态下，锁合机构600完成对锁合杆510的单向锁定；解锁状态下，锁合杆510能够自由运动，从而方便端盖结构500的安装与拆卸。加力件620配设有相应的驱动结构630，例如电源、驱动磁场、加热结构、油泵、气泵等。此外，对于热敏感材料件，可以拓展至形状记忆合金件，通过温度的改变实现加力件620的变形。

进一步优选地，所述锁合孔130包含菱形孔段132，菱形孔段132的内壁在深度延伸方向上分别形成第一自锁面、第二自锁面这两个自锁面135，每个自锁面135对应配设有一组锁合机构600。通过上述结构，可以实现锁合杆510在双向锁定、插入锁定、外拨锁定、双向自由这些状态之间的转换，提高了适用范围。当然，所述菱形孔段132可以认为是两个锥形孔段131相向布置形成，实际应用中，所述两个锥形孔段131之间还可以是相背布置，或者两个锥形孔段131之间并非连续的，而是通过例如圆柱形的过渡孔段间接相连的，保证有两个倾斜方向相反的自锁面135即可。

本发明给出的第四个变化例中，所述第一构件100和/或第二构件200中可以不设置流体的通道，如上述的第一通道120与第二通道220，此时，本发明提供的可转动连接头不再用于流体的输送，而是仅作为类似于万向节的连接机构，以提供特定方向上的转动自由度。相比现有技术中的万向节，本发明仍然具有对中性好、结构稳定性高、能够防止由于温差变形导致卡死等优点。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种可转动连接头，其特征在于，包含第一构件（100）与第二构件（200），所述第一构件（100）中设置有转动腔体（110）；所述第二构件（200）包含调整部（211）；

所述调整部（211）整体或部分装入到转动腔体（110）的内部空间中；

所述转动腔体（110）的内壁面与调整部（211）的外壁面之间形成有导转空间，所述导转空间中填充有滚转件（310）；

所述第一构件（100）中还设置有第一通道（120）；第二构件（200）中设置有第二通道（220），第二通道（220）在长度方向上贯穿调整部（211）；

所述第一通道（120）内部空间与第二通道（220）内部空间相互连通；

所述第一构件（100）上还设置有装卸孔（111），所述装卸孔（111）连接至导转空间中，装卸孔（111）的孔口位置配设有封盖（112）或单向阀；

第二构件（200）还包含延长部（212），调整部（211）与延长部（212）一体成型或紧固连接，所述第二通道（220）在长度延伸方向上贯穿调整部（211）与延长部（212）；

还包含密封结构（400），密封结构（400）包含第一密封件（410）；

所述第一密封件（410）通过设置的端盖结构（500）固定安装在第一构件（100）上；

所述第一构件（100）上设置有锁合孔（130），锁合孔（130）中设置有锁合机构（600），所述端盖结构（500）上一体成型有锁合杆（510）；或者，

端盖结构（500）配设有锁合螺钉（520），所述锁合螺钉（520）包含螺纹段（521）与光轴段（522），光轴段（522）形成锁合杆（510）；

锁合杆（510）与锁合机构（600）相匹配。

2.根据权利要求1所述的可转动连接头，其特征在于，所述锁合孔（130）包含自锁孔段，所述自锁孔段的内壁形成自锁面（135）；所述锁合机构（600）包含锁合件（610）与加力件（620）；

锁合杆（510）插入自锁孔段中后，锁合件（610）能够在加力件（620）的作用下，同时与锁合杆（510）、自锁面（135）接触。

3.根据权利要求2所述的可转动连接头，其特征在于，加力件（620）驱动锁合件（610）在锁定状态与解锁状态这两种状态之间转换：

所述锁定状态下，锁合件（610）同时接触至锁合杆（510）与自锁面（135）上；所述解锁状态下，锁合件（610）仅与锁合杆（510）接触、仅与自锁面（135）接触、或者与锁合杆（510）、自锁面（135）均不接触；

加力件（620）包含以下任一种或任多种结构：磁体材料件、磁致形变件、电致形变件、热敏感材料件、液压伸缩结构、气压伸缩结构。

4.根据权利要求3所述的可转动连接头，其特征在于，自锁孔段包含一个或多个锥形孔段（131），锥形孔段（131）与锁合机构（600）一一对应；

多个锥形孔段（131）中存在两个锥形孔段（131）相向布置形成菱形孔段（132）。

5.根据权利要求1所述的可转动连接头，其特征在于，密封结构（400）还包含第二密封件（420），第一密封件（410）、第二密封件（420）位于沿调整部（211）长度延伸方向的两端，导转空间与第一通道（120）内部空间相互隔离；或者，

密封结构（400）仅包含第一密封件（410），导转空间与第一通道（120）内部空间相互连通。

6.根据权利要求1所述的可转动连接头，其特征在于，滚转件（310）之间的间隙被以下任一种介质填满：设置的相变材料件（320）、可转动连接头中输送的流体介质；

所述滚转件（310）包含以下任一种结构：自滚转动球体、自滚转动颗粒、形变避让体。