CN110168271B - 连接装置，用于连接装置的驱动组件以及提供物质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及连接装置，尤其涉及与经加压的物质(例如诸如液体、气体和等离子体的流体)一起使用的连接装置，涉及用于所述连接装置的驱动组件,并涉及提供物质的方法。所述连接装置包括限定腔室的壳体，所述壳体包括入口，出口和回收/排出孔；所述腔室中设置阀组件，所述阀组件包括阀；驱动组件位于所述壳体中并能够与所述阀组件可操作地接合，其中所述驱动组件包括设置在所述腔室中的驱动构件；而且第二凸轮构件能够与所述驱动构件和所述阀组件可操作地接合，其中所述第二凸轮构件配置为由所述驱动构件移动，以使得在断开和连接状态之间操作所述连接装置，并且以同步的方式在回收/排出与充入状态之间操作所述阀。

Description

连接装置，用于连接装置的驱动组件以及提供物质的方法

技术领域

本发明涉及连接装置，特别涉及与经加压的物质(例如诸如液体、气体和等离子体的流体)一起使用的连接装置，用于所述连接装置的驱动组件，以及提供物质的方法。

背景技术

流体连接装置通常用于将流体源(例如稳定的高压气体源)连接和/或断开至向其供应加压流体的可移动的存储容器和/或动态目标系统。例如，在天然气车辆(NGV)的加油，以及某些低温冷却红外检测的应用中，加压气体通过所述类型的连接装置在超过200bar的压力下供给。

与这些系统相关的高操作压力要求操作员遵守严格的操作程序以安全处理和输送气体。例如US7424897和US8028727中描述的现有技术的回收/排出装置为操作者提供内置的安全元件，以确保安全的连接、充入、回收/排出/回收以及断开。现有设计采用了多个部件来实现所需的功能，继而导致昂贵、体积庞大且沉重的集成体。

因此，本发明的目的之一是，至少提供一种连接装置，其至少解决了上述与现有的气体连接集成体设计相关的缺点。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于将流体源连接到输出口的连接装置，其中所述连接装置包括：

限定腔室的壳体，所述壳体包括入口、出口和与所述腔室连通的回收/排出孔；

阀组件设置在所述腔室中，所述阀组件包括阀，所述阀具有可通过所述壳体的入口孔通入并可连接到所述流体源的入口端口，用于输出从入口端口接收的流体的出口端口，以及能够通过回收/排出孔通入的、使阀将流体排出到大气中或将流体回收到适当的容器中的回收/排出端口，其中所述阀可在静态，回收/排出和充入状态之间操作，其中在静态状态下，所有端口都关闭，在回收/排出状态下，回收/排出端口和出口端口打开而入口端口关闭，在充入状态下，回收/排出端口关闭而入口端口和出口端口都是打开的，以便允许流体从入口端口流到出口端口；

驱动组件位于所述壳体内并与所述阀组件可操作地接合，其中所述驱动组件包括：

设置在所述腔室中的驱动构件，其中所述驱动构件可在第一和相反的第二运动方向上相对于所述腔室移动；以及

第二凸轮构件，其能够可操作地与所述驱动构件以及所述阀组件接合，其中第二凸轮构件配置为通过所述驱动构件在第一和第二运动方向上的移动而在所述壳体中移动，以便使得在断开和连接状态之间操作所述连接装置，以及以同步的方式在回收/排出和充入状态之间操作所述阀。

应当理解，所述阀可以是耳轴阀。所述连接装置可以用在示例性的实施方式中，其中在所述连接装置出口的下游安装有止回阀。

所述驱动构件能够在壳体中可围绕其轴线旋转地移动。可选地或额外地，所述驱动构件可沿所述壳体的纵轴在所述壳体中直线移动。换句话说，所述驱动构件可相对于所述壳体平移地移动。

所述驱动组件还可包括能够与所述驱动构件和所述阀组件可操作地接合的第一凸轮构件，其中第一凸轮构件和第二凸轮构件配置为至少通过所述驱动器在第一和第二运动方向上的移动在所述壳体中移动，以便使得在断开和连接状态之间操作所述连接装置，并且以同步的方式在回收/排出和充入状态之间操作所述阀。

上面提到的同步方式可以是预定的同步方式。

所述驱动构件沿第一方向的移动可以使第一凸轮构件将所述连接装置操作至连接状态，其中在所述连接状态下，所述阀组件连通或连接到出口插座或插头，其能够可操作地连通到所述壳体的出口，并且随后使得第二凸轮构件将所述阀操作至充入状态，例如当所述驱动构件沿第一方向进一步移动时。类似地，所述驱动构件在第二方向上的移动可以使第二凸轮构件将所述阀操作至回收/排出状态，并且随后使得第一凸轮构件将所述连接装置操作至断开状态，例如在所述驱动构件沿第二方向进一步移动时，其中在所述断开状态下，所述阀组件与所述出口装置脱离或者断开。

在一个可选的示例性的实施方式中，所述驱动构件在第一方向上的移动可以将所述连接装置操作至连接状态，其中在所述连接状态下，所述阀组件连通或连接到能够可操作地连通到所述壳体出口的出口插座或插头，并且继而使第二凸轮构件将所述阀操作至充入状态。类似地，所述驱动构件在第二方向上的移动可以使得第二凸轮构件将所述阀操作至回收/排出状态，并且随后将所述连接装置操作至断开状态，其中在所述断开状态下，所述阀组件与所述出口装置脱离或者断开。

在本发明的最后提到的示例性的实施方式中，所述驱动构件可配置为与所述阀组件接合，其中所述驱动构件在第一方向上的直线移动推动第二凸轮构件，并且从而，能够附接到其上的阀组件也可沿第一方向直线移动，以使所述阀与可操作地连接到所述壳体出口的出口插座或插头有效连通，并且其中所述驱动构件的进一步直线移动使得第二凸轮构件绕其轴线旋转以便将所述阀操作至充入状态。类似地，所述驱动构件在第二方向上的直线移动可以使第二凸轮构件将所述阀操作至回收/排出状态，随后将所述连接装置操作至断开状态。

在一个示例性的实施方式中，所述驱动构件沿第一方向的旋转使第一凸轮构件从第一位置移动到第二位置，在第一位置所述连接装置处于断开状态，在第二位置所述连接装置处于连接状态。并且，在第一凸轮构件处于第二位置的情况下，所述驱动构件沿第一方向的进一步旋转使第二凸轮构件移动以将所述阀操作至充入状态。

应当注意，在第二方向上所述驱动构件的旋转使第二凸轮移动以将所述阀从充入状态操作至回收/排出状态；并且，在已将所述阀操作至回收/排出状态的情况下，所述驱动构件沿第二方向的进一步旋转使得将所述连接装置操作至断开状态。

所述驱动构件可以是圆柱形的，并且可以包括呈横向突出构件形式的第一和第二凸轮接合元件。特别地，第一凸轮接合元件可以从所述驱动构件向外突出，基本上横向于所述驱动构件的纵轴，以便接合第一凸轮构件。第二凸轮接合元件可以从所述驱动构件向内突出，基本上横向于所述驱动构件的纵轴，以便在使用中接合第二凸轮构件。

第一凸轮构件可以是圆柱形凸轮，并且可以限定用于在其中接收第一凸轮接合元件的凸轮轨道，使得所述驱动构件的旋转使得第一凸轮构件在所述壳体中在第一和第二位置之间轴向地基本上直线地移动，其中，在第一凸轮构件处于第一位置时，所述连接装置处于连接状态，而当第一凸轮构件处于第二位置时，所述连接装置处于断开状态。

第一凸轮构件的凸轮轨道或凹槽可具有可变螺距的旋涡形轮廓(spiralprofile)，其中可变螺距最初在其第一部分处为大螺距(coarse)，而在其第二部分处逐渐变小(finer)，使得当所述凸轮接合元件从所述凸轮轨道的第一部分移动到具有更小螺距(finer pitch)的第二部分时，在所述壳体中的直线行进减小。换句话说，当所述凸轮接合构件在所述凸轮轨道的第一部分中行进时，所述凸轮构件的旋转会对以第一值的直线移动具有高灵敏度，反之亦然。随着所述凸轮接合构件在凸轮轨道的后续第二部分中行进，所述凸轮构件在以第二值移动时会经历降低的直线至旋转的灵敏度(experience reducedlinear to rotation sensitivity)。

在一些示例性的实施方式中，第一凸轮构件可具有凸轮轨道或凹槽，其带有固定螺距旋涡形轮廓(spiral profile)。在该示例性的实施方式中，第一凸轮构件在整个接合过程中保持直线至旋转的灵敏度，并且所述接合可用于将直线移动转换为旋转，以及反过来。

在一个示例性的实施方式中，第二凸轮构件可以是圆柱形凸轮，并且可以限定用于在其中接收第二凸轮接合元件的凹口。第二凸轮构件可以可拆卸地或固定地连接到所述阀的阀致动器上以便操作所述阀，其中当第二凸轮接合元件位于所述凹口中时，引起了第二凸轮构件在第一和第二位置之间的旋转，这使得在回收/排出和充入状态之间操作所述阀，以及反过来。在一个示例性的实施方式中，第二凸轮构件可以限定圆周槽或开口以及凹口。所述开口可以针对致动运动的初始部分引入迟滞期，并且所述凹口被用来以最小的滞后操作所述阀。

在本发明的其他示例性的实施方式中，第二凸轮构件可包括凸轮轨道或凹槽，所述凸轮轨道或凹槽具有带旋涡(spiral)或螺旋形(helical)轮廓(的部分，以便将所述驱动构件的直线致动转换成第二凸轮构件的旋转，以使如果所述连接装置处于连接状态，就在充入、静态和回收/排出状态之间操作所述阀组件。在这点上，所述驱动构件可包括凸轮接合构件，以与第二凸轮构件的凸轮接合，以便在所述驱动构件直线移动时引起第二凸轮构件的旋转。

应当注意，如果所述装置处于连接状态，第二凸轮构件可在所述驱动构件移动时旋转。第一凸轮构件、所述驱动构件和第二凸轮构件可以同轴布置。特别地，第二凸轮构件可以至少部分地位于圆柱形驱动构件中。第一凸轮构件可容纳所述驱动构件和第二凸轮构件。第一凸轮构件可以进一步容纳所述阀组件。所述阀组件可以是能够通过合适的垫和/或套环(例如环形套环)与第一凸轮构件接合的，以便在第一凸轮构件和所述阀组件之间保持接触并提供支承表面。

应当理解，第一凸轮构件在所述驱动构件的作用下在所述壳体中直线移动可使得所述阀组件的移动能够可操作地与其接合，并且从而第二凸轮构件附接到所述阀组件上，直线的在所述壳体中移动直到预定位置，在该预定位置所述驱动构件的第二凸轮接合元件进入第二凸轮构件的凹口中，使得所述驱动构件的进一步旋转使得第二凸轮构件在第一和第二位置之间旋转，以便在回收/排出和充入状态之间致动所述阀。所述驱动组件可以同步化，使得当第一凸轮接合元件将要进入所述第一凸轮构件的凸轮轨道的具有更小的螺距(finer pitch)的第二部分时，第二凸轮接合构件进入第二凸轮构件的凹口，使得当第二凸轮构件开始以基本上所述驱动构件的旋转速度旋转时，第一凸轮构件以第二值直线移动到第二位置，以将所述连接装置操作至连接位置，以将所述阀致动到充入状态，其中在所述阀被第二凸轮构件致动到充入状态之前，第一凸轮构件处于第二位置。

所述阀组件可以包括连通到所述阀的出口端口的阀插座或插头。所述阀插座或插头在连接状态下能够连通到所述出口插座，以便允许从入口端口接收的流体通过所述阀的出口端口传输到所述出口插座。所述阀组件可以包括环形阀插座或插头保持器，所述阀插座能够插置在该插座保持器内，其中所述阀插座保持器的形状和尺寸适于容纳在第一凸轮构件中。

在一个示例性的实施方式中，第一凸轮构件的一端可以限定内壁，该内壁朝向第一凸轮构件的端部呈锥形变窄。

可以提供开关以将所述阀插座连接到出口插头或将插头连接到出口插座上，其中所述连接装置包括位于由插座保持器和所述凸轮构件的内表面限定的支架中的可移动的球形构件或球体，以便接合开关来用于控制插座和插头或可替换的锁定点的锁定动作。在第一凸轮构件处于第一位置的情况下，应当注意到，所述球体可以位于第一凸轮构件的呈锥形变窄的内壁和开关之间，以便致动所述开关以防止将所述连接装置操作至连接状态。然而，应当注意到，在第一凸轮构件处于第二位置的情况下，所述球体可以位于第一凸轮构件的未呈锥形变窄的内壁和阀插座保持器之间，以便释放开关以操作所述连接装置至连接状态。

所述驱动组件可以包括可操作地连通到所述驱动构件的齿轮装置，其中所述齿轮装置的操作引起所述驱动构件在第一和第二旋转方向上的轴向旋转。在一个示例性的实施方式中，所述齿轮装置以及所述驱动构件能够通过电动马达控制，以继而响应由此接收的合适的控制信号。

第一和第二凸轮接合元件可以轴向间隔开，例如，以预定的方式。

在一个示例性的实施方式中，所述壳体是圆柱形并且沿纵轴延伸。可以理解的是，充入和回收/排出孔可以在槽中移动，该槽在所述壳体中平行于所述壳体的纵轴延伸。

应当理解，在第一凸轮构件从第一位置到第二位置的直线移动中，第一凸轮构件和第二凸轮构件也可以相应地轴向旋转。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于流体连接装置的驱动组件，其包括限定腔室的壳体，所述腔室容纳包括阀的阀组件，以及所述驱动组件，其中所述驱动组件包括：

圆柱形的驱动构件，其限定内部并且能够沿第一方向和相反的第二方向轴向旋转，其中所述驱动构件包括第一和第二凸轮接合元件，第一凸轮接合元件从驱动构件的外表面向外突出，基本上横向于所述驱动构件的纵轴，而第二凸轮接合元件从所述驱动构件的内表面向内突出到内部，基本上横向于所述驱动构件的纵轴；

圆柱形的第一凸轮构件，其限定孔，所述驱动构件和所述阀组件同轴地定位在该孔中，其中第一凸轮构件通过其中的第一凸轮接合元件限定可变螺距的凸轮轨道，使得所述驱动构件的旋转促使第一凸轮接合构件在第一和第二位置之间以基本上直线的方式在所述壳体中轴向移动第一凸轮构件，以便在使用中在连接和断开状态之间操作所述连接装置，其中第一凸轮构件基本上使得所述阀组件在壳体中轴向移动；以及

圆柱形的第二凸轮构件，其同轴地布置在所述驱动构件的内部，其中圆柱形第二凸轮构件能够可操作地附接到所述阀的致动器并且可移动地与所述驱动构件接合，其中第二凸轮构件限定用于在其中接收第二凸轮接合元件的凹口，而且其中第一凸轮构件的移动使得第二凸轮构件的移动并使第二凸轮接合元件与所述凹口接合，继而使得通过所述驱动构件的旋转使第二凸轮元件轴向旋转来操作所述阀，在使用中以预定的同步方式在连接和断开状态之间操作所述连接装置。

应当理解，第一凸轮构件可与阀组件接合，从而通过接合和移动阀组件而使第二凸轮构件直线移动。

一种从流体源向目标系统提供流体的方法，该方法包括：

提供如上所述的连接装置；

控制所述驱动构件在第一方向上的移动以将所述连接装置以同步方式操作至连接状态，其中在连接状态下，所述阀组件连接到可操作地连接到所述壳体的出口的出口上的配合插头或插座，并且随后将所述阀门操作至充入状态；以及

控制所述驱动构件在相反的第二方向上移动，以便以同步方式将所述阀操作至回收/排出状态，并且随后将所述连接装置操作至断开状态，其中在断开状态下，所述阀组件从所述出口装置上断开。

所述驱动构件的移动可以是旋转的或直线的。

在将所述连接装置操作至连接状态时，该方法可以包括通过所述驱动构件使第一凸轮构件在所述壳体中的第一和第二位置之间移动。

在将所述阀装置操作至充入状态时，该方法可以包括通过所述驱动构件使第二凸轮构件在所述壳体中的第一和第二位置之间移动。

根据本发明的另一方面，提供了一种具有致动机构的连接机构，优选地是直线机构，用于控制第一构件和所述阀组件到与轨道滚轴或第二构件的突起部的连接和断开位置的运动，该第二构件用凸轮道控制所述阀处于充入和回收阀状态之间的位置，该凸轮道具有周向固定螺距的旋涡形(spiral)凹槽；

在阀组件和第一构件之间的同步运动和轴向顺应性，以在所述插座和插头断开和/或锁被锁定时延迟将所述阀设定至充入状态。相反，顺应性和同步化还确保在断开和分离之前加压气体的排出/回收，继而增强所述连接操作的安全性。

使用插头或插座作为所述阀组件的一部分，使用适当的插座或插头作为目标入口接口的一部分，以确保有效连接(operative communication)。

借助合适的电动致动器实现手动或自动致动。

附图说明

图1示出了根据本发明的示例性的实施方式的流体连接装置的三维透视图；

图2示出了根据本发明的示例性的实施方式的流体连接装置的另一个三维透视图；

图3示出了根据本发明的示例性的实施方式的流体连接装置的又一个三维透视图；

图4示出了根据本发明的示例性的实施方式的第一凸轮构件的三维透视图；

图5示出了根据本发明的示例性的实施方式的第二凸轮构件的三维透视图；

图6示出了根据本发明的示例性的实施方式的流体连接装置的端视图；

图7示出了图6中的流体连接装置在A-A处的剖视图；

图8示出了根据本发明的连接装置的侧视图；

图9示出了图8中的装置在B-B处的剖视图；

图10示出了根据本发明的流体连接装置的另一侧视图；

图11示出了图10中的装置在C-C处的剖视图；

图12示出了根据本发明的流体连接装置的另一侧视图；

图13示出了图12中的装置在D-D处的剖视图；以及

图14示出了根据本发明的示例性的实施方式的流体连接装置的透视分解图。

具体实施方式

在以下描述中，出于解释的目的阐述了许多具体细节以便提供对本公开的示例的实施方式的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本公开。

参考附图的图1至3和6至14，其中根据本发明的示例性的实施方式的流体连接装置总体上由附图标记10表示。所述连接装置10通常用于将流体源(未示出)连接和断开至目标系统(未示出)。在一个特定的示例性的实施方式中，所述流体源是待供应到动态或可移动的目标系统(例如红外检测器组件)的加压冷却剂气体的静态源。

无论如何，参照图1至图12，所述流体连接装置10包括沿纵轴X延伸的壳体12。具体地，所述壳体12是圆柱形壳体12，在其中限定内部腔室、充入孔12.1(如在图1和图8中最佳可见)、回收/排出孔12.2(如图2和10中最佳可见)和出口孔12.3。所述孔12.1和12.2可以是沿所述壳体12纵向延伸的槽。

所述壳体12通常在其内腔室中容纳所述连接装置10的各种部件。特别地，所述壳体12容纳驱动组件，总地由附图标记14表示，以及阀组件，总地由附图标记16表示。从图7、9、11和13中可以最清楚地看出，所述阀组件16通常包括阀16.1和可操作地连通到所述阀16.1的连接插座/插头16.2。所述连接插座16.2可以是母插座，其可以与出口连接插头形式的合适的出口装置接合，特别是公连接插头18，或者反过来。在该实施方式中，公连接插头18的一端通常与母连接插座16.2的一端连接配合。所述插座18可操作地以可拆卸的方式内固定于或可附接于所述目标系统。如下所述，当所述插座16.2可操作地连通或连接到所述插头18时，所述连接装置10处于连接状态，以便允许它们之间的流体连通。相反地，当所述插座16.2与所述插头18断开或者脱离时，所述连接装置10处于断开状态。所述阀16.1，所述连接插座16.2和所述插头18可以是商业现货部件。

所述阀16.1通常包括回收/排出端口16.1.1和充入端口16.1.2，其中所述经加压气体流动管线可操作地附接于所述充入端口16.1.2。在所示的示例性的实施方式中，应当注意，所述端口16.1.1和16.1.2可包括合适的连通器装置等，其通过相应的孔12.2和12.1突出，以连通到合适的配合的连通器(如充入端口16.1.2)上，或者连通到大气(如排出端口16.1.1)，或者回收到合适的容器中。所述阀16.1还包括出口端口16.1.3，其可操作地连通到所述阀插座16.2，特别是到所述阀插座16.2的输入口。应当理解，按照惯例，所述阀16.1可包括阀杆16.1.4形式的致动器，其可操作地以常规方式操作所述阀16.1。特别地，所述阀杆16.1.4可操作地在回收/排出和充入状态之间致动所述阀16.1，其中在回收/排出状态下，回收/排出端口16.1.1打开，出口端口16.1.3打开，并且充入端口16.1.2关闭，并且其中在充入状态下，回收/排出端口16.1.1关闭，出口端口16.1.3打开，并且充入端口16.1.2打开。所述阀16.1可以是合适的四分之一转阀，其用于减小进入充入和回收/排出状态的旋转范围。应当注意的是，连接插座16.2的压力以及所述连接装置10的出口压力由所述阀杆16.1.4控制。在排出状态下，操作所述阀16.1以允许该阀在端口16.1.1用于回收时返回至大气压或回收容器压力。在充入状态下，操作所述阀16.1以允许加压气体进入充入端口16.1.2并离开出口端口16.1.3以便将流体输送到所述目标系统，如下所述。应当理解，在回收/排出和充入状态之间，通常在静态状态下操作所述阀16.1，其中所有端口16.1.1-16.1.3都是关闭的。

如上所述的阀组件16通常可通过所述驱动组件14控制。为此，所述驱动组件14通常包括具有内部的圆柱形驱动构件20，其中所述构件20可在箭头Y和Z的方向围绕X轴(见图7、9、11和13)轴向旋转(如图6所示)。所述圆柱形驱动构件20可通过齿轮装置22可操作地驱动(如在图3中最佳可见)。反之，所述齿轮装置22被配置为在合适的控制信号的操作下的合适的马达24(如在图7中最佳可见)操作，例如，来自与自动化系统相关联的合适的可编程逻辑控制器。

所述驱动构件20包括第一凸轮接合元件或从所述构件20的主壁向外突出且基本上横向于X轴的凸轮从动件20.1(如在图13中最佳可见)；以及第二凸轮接合元件或也横向于轴线X的且从内壁向内部突出到驱动构件20内部的凸轮从动件20.2(如在图11中最佳可见)。元件20.1、20.2，可以是从X轴横向突出的螺柱、螺钉、凸轮从动件、轨道滚轮等。

所述驱动组件14还包括第一凸轮构件26(如在图4中最佳可见)和第二凸轮构件28(如在图5中最佳可见)。凸轮26和28两者都是圆柱形凸轮，并且根据具体情况与所述驱动构件20，与彼此以及与所述壳体同轴布置。特别地，第一凸轮构件26限定轴向孔，所述驱动构件20通过该轴向孔可操作地接收，使得第一凸轮构件包围所述驱动构件20，如在图7、9和11中可见。第二凸轮构件28通常可位于驱动构件20的内部，如在图7、9和11中最佳可见。第一凸轮构件26可滑动地位于所述壳体中并且所述第二凸轮构件可滑动地位于所述壳体中并且可在其中轴向旋转，如下所述。

所述驱动构件20的第一凸轮接合元件20.1可操作地位于所述凸轮构件26的凸轮轨道26.1内(见图4)，例如，在所述构件26的壁中延伸的螺旋(helical)或旋涡(spiral)槽。所述轨道26.1通常与所述构件26的孔连通。

构件26可以由直线致动器直接或间接地致动而省去凸轮轨道26.1，以在X方向上提供轴向移动。在所公开的实施方式中，凸轮26是可变螺距凸轮，其中凸轮轨道26.1的螺距最初(在第一区域26.2)是大的(coarse)，而在第二区域26.3处变小(finer)。以这种方式，驱动构件20沿第一方向的轴向旋转使得设置在所述凸轮轨道26.1中的元件20.1使第一凸轮构件26在箭头F的方向上在壳体12内沿轴向以基本直线的方式从第一位置移动(如图7、9、11和13可见)至在轴向间隔的第二位置。应当理解，以类似的方式，在驱动构件20沿相反的第二方向致动时，凸轮构件26在相反的第二方向的驱动构件20的制动下，可以在与箭头F相反的方向上从第二位置移动到第一位置。在这方面，应当注意，所述驱动构件20沿第一和第二方向的旋转引起第一凸轮构件26在第一和第二位置之间的往复移动。

可以理解的是，第一凸轮接合构件20.1在凸轮轨道26的第一部分26.1中的行进使第一凸轮构件直线地以第一值移动，并且随着第一凸轮接合构件在随后的所述凸轮轨道26的第二部分26.2中行进，第一凸轮构件26以第二值直线移动，其中第一值大于第二值，并且可以是第一凸轮构件26行进的直线速度或其在所述壳体12中行进的距离。第一凸轮构件26适于在连接和断开状态之间操作所述装置10，如下所述。

所述装置10通常包括合适的垫30，例如环形垫，套环等，以在所述装置10的操作期间限制或防止所述阀组件16，特别是所述阀16.1的扭转或轴向旋转。在一个示例性实施方式中，所述垫30提供接合和支承表面以与第一凸轮构件26接合并且在凸轮构件26移动时以直线方式移动，并允许所述构件26相对于所述装置16可滑动地移动，如下所述。

第二凸轮构件28通常在一端附接至阀杆16.1.4，例如通过销钉。以这种方式，凸轮构件28在第一旋转方向和第二相反旋转方向上在第一和第二位置之间的轴向旋转至少在回收/排出和充入状态之间操作所述阀16.1。

第二凸轮构件28在其壁中限定槽28.1，其中所述槽与所述构件28的内部连通并且延伸到较小的凹口28.2。所述槽28.1可以为致动运动的初始部分引入迟滞期，并且所述凹口28.2用于以最小的滞后操作所述阀，如下所述。第二凸轮接合元件20.2在所述凹口中的位置和构件20的旋转引起所述构件20在构件20的相同旋转方向上，即在方向Z和相反方向Y上的相应旋转，以便如上所述地致动阀16.1，如上所述以及如下所述。

可选地，可以采用旋涡形(spiral)轨道，尤其是带有固定螺距旋涡(spiral)深度的周向加工的凹槽，以使得第二凸轮构件28旋转，继而在构件26和构件28之间存在相对直线移动的情况下改变阀状态。

所述装置10还包括环形插座保持器或连接锁定机构32，所述阀插座/插头16.2可位于其中，使得所述保持器32围绕所述阀插座16.2周向设置。可以理解的是，所述插座保持器32也以与如上所述垫30类似的方式为阀组件16和第一凸轮构件26提供接合和支承表面。

应当注意的是，第一凸轮构件26可在箭头F的方向上从第一位置(如在图7、9和11中最佳可见)移动至第二位置，其中第一凸轮构件26的端部部分26.4邻近所述壳体12的端部。应当注意的是，由于至少保持器32和垫30与第一凸轮构件26的内壁配合，所述阀组件16和可操作地连接到其上的第二凸轮构件28基本上作为单个单元以直线方式从第一位置移动到第二位置。

然而，当所述凸轮构件26从第一位置移动到第二位置时，将注意到所述构件28在所述壳体12内直线移动直至所述元件20.2与所述凹口28.2接合，从而有效地阻止第二凸轮构件28的直线行进，并因此阻止阀组件16的直线行进，同时第一凸轮件26继续其直线行进到第二位置。以这种方式，所述驱动构件20的旋转引起所述构件28的旋转，继而致动所述阀杆16.1.4，所述阀杆相应地致动所述阀16.1。

应当理解，当所述接合元件20.1在凸轮轨道26.1中行进时，所述构件26直线移动，直到所述元件20.1处于凸轮轨道26.1中的预定位置，例如，邻近所述凸轮轨道26.1第一部分26.2和第二部分26.3之间的边界，其中第二凸轮接合元件20.2接合或位于所述凹口28.2内。第一凸轮构件26继续直线地行进到第二位置，尽管其由于所述元件20.1在凸轮轨道26.1的第二部分中行进而速度变慢。

在一个示例性的实施方式中，可以提供开关34(参见图7)以便于将所述阀插座/插头16.2连接到配合目标插座/插头18。为此，应当注意的是，第一凸轮构件26的端部26.4可以限定基本上呈锥形的内壁，如图7、9和11所示，至少邻近所述端部部分26.4的端部。所述装置10包括位于支架中的可移动球形构件或球体36(见图7)，支架至少由所述阀插座/插头保持器或锁定点32以及凸轮构件26的内壁或表面限定。

在所述装置10处于断开状态的情况下，所述球体36通常致动或压下开关34以防止插座/插头18与阀组件16连接，这是因为球体36由构件26的呈锥形的内表面界定，其使球体36致动开关34。可以为球体设置弹簧，以便在支架中弹性地偏置球体。

应当注意的是，当所述阀组件16停止直线移动时，由于与插座16和插头18的配合同步化的所述元件20.2在所述凹口28.2中的位置，第一凸轮件26沿箭头F的方向进一步行进到达第二位置，使得所述构件26相对于所述阀组件16移动并因此相对于保持器32移动，直到呈锥形的内表面不再与球体36接界，从而不再促使所述球体36操作所述开关34。由保持器32和平行于X轴的凸轮构件26的内表面限定的支架的尺寸增加使得所述球体36不再致动开关34，从而使得所述开关在所述阀组件16和插座18之间建立连接。换句话说，在连接状态下操作装置10，其中所述阀组件有效地连接到所述壳体12的出口12.3。

虽然所述装置10包括各种密封件，轴承，安装板，以螺钉，螺栓，螺母等形式的附接手段(如图14所示)，但是应当理解，这些对于本发明领域的技术人员来说是显而易见的，并且因此在此不再进一步描述。

在使用中，参考附图的图1至图14，待供应加压气体的目标系统通常位于所述阀插座18附近或者能够连通到所述插座18。经加压的气体管线可操作地连通到所述阀16.1的充入端口16.1.2，并且可选地，回收/排出端口16.1.1设有合适的回收/排出管线。

当希望向目标供应加压气体时，致动手动输入口(未示出)或马达24，例如在来自控制系统(未示出)的适当指令下来致动齿轮装置22以在第一方向Z上操作所述驱动构件20。应当理解，所述装置10通常处于断开状态，第一凸轮构件26处于第一位置，如图7、9和11所示。

所述驱动构件20沿箭头Z的方向的旋转，使得当元件20.1在所述轨道上的第一部分26.2中在箭头F的方向上从第一位置行进至第二位置时，位于凸轮轨道26.1中的第一凸轮接合元件20.1促使第一凸轮构件26以相对快的方式直线移动。如上所述，所述凸轮构件26的移动还使得所述阀组件16以及第二凸轮构件26在所述壳体12中以直线方式移动。

当第二凸轮构件28直线移动时，所述驱动构件20的旋转使得第二凸轮接合元件20.2在所述槽28.1中行进，特别是基本对角地穿过该槽，以与所述凹口28.2接合或定位在该凹口中，其有效地阻止了所述凸轮构件28和所述阀组件16的直线行进。如上所述，当所述元件20.2与所述凹口28.2接合时，所述装置10，特别是所述组件14同步化，使得第一凸轮接合元件20.1进入所述凸轮轨道26.1的第二部分26.3，使得当所述构件20.1位于轨道26.1的第一部分26.2中时，与直线移动相比，所述凸轮构件26的移动减慢。此外，当所述阀组件16停止其在所述壳体12中的直线行进时，应当注意，所述插座/插头16.2处于预定位置以连接到所述插头/插座18。

当所述保持器32和所述垫30提供支承表面时，当所述构件26接近第二位置时，所述构件26的内表面滑过该支承表面，同时在所述驱动构件20的动作下，所述构件20的旋转引起第二凸轮构件28的旋转，第二凸轮构件又转而驱动所述阀杆16.1.1以使所述阀16.1从回收/排出状态操作至充入状态。应当注意的是，在所述阀16.1从回收/排出状态到充入状态的操作之间的过渡期间以及反过来，所述阀16.1处于静态位置，且所有端口16.1.1-16.1.3关闭。

此外，应当注意的是，直到第一凸轮构件26处于第二位置时，所述构件28才得以完成其旋转以将所述阀16.1操作至充入状态。在这方面，将注意到，当所述元件20.1位于凸轮轨道26.1的第二部分26.3中时，在完成从第一位置到第二位置的行进时，所述凸轮构件26滑过所述阀组件16，以便一旦处于第二位置就连接所述阀组件16至所述插头/插座18。特别地，所述构件26相对于基本静止的保持器32沿箭头F的方向滑动，并且当所述构件26处于第二位置时，抵接所述球体36的端部26.4的呈锥形的内表面沿箭头F的方向相同的移动通过。所述球体36从而由于其支架的尺寸增大而释放开关34，并且在其中将所述装置10致动到连接状态，其中所述插座/插头16.2与所述插头/插座18流体流动连通。

同时，在所述装置10连接时，以基本上同步的方式，第二凸轮构件28在驱动构件20的作用下旋转，以将所述阀致动到充入状态，使得来自气源的加压气体被导入至所述阀门16.1并通过所述插座16.2引导，与所述阀16.1的出口端口16.1.3流动连通，通向公插座18，以便流出到目标或接收容器(未示出)。在一些示例性的实施方式中，应当理解，可以控制所述构件28以部分地或以预定的程度操作入口端口和/或出口端口，而不是完全打开入口端口和/或出口端口，以便控制离开所述连接装置10的压力，这一点为本发明领域的技术人员所理解。以这种方式，所述充入状态可以是部分打开的入口端口和/或出口端口与完全打开的入口端口和/或出口端口之间的可变充入状态。

如果所述马达24接收到合适的控制信号以操作装置10以将其操作到断开状态，则所述马达24沿相反方向控制齿轮装置22，这使得该齿轮装置沿与箭头Y相反的第二方向旋转所述驱动构件20。

当所述驱动构件20旋转时，它使第二凸轮构件28沿与所述构件20的旋转方向配合的第二旋转方向旋转，从而操作所述阀16.1使其脱离充入状态，并朝向回收/排出状运行至回收/排出的阀状态16.1，其中所述阀16.1在其间处于静态状态。同时，所述元件20.1在第二部分26.3中朝向轨道26.1的第一部分26.2行进，使得所述构件26的端部26.4的呈锥形的内表面相对于所述阀组件16滑动，使得呈锥形的内表面再次邻接所述球体36并使得该球体按压/致动开关34，从而使连接结合从公阀插座/插头18的流动连通上断开，从而使所述装置10操作到断开状态。

当所述元件20.1邻近轨道26.1的第一和第二部分26.2和26.3的边界，所述阀16.1处于排出状态，使得当所述回收管道附接时使所述连接装置10达到大气压或回收容器压力。所述元件20.1在轨道26.1中的移动使得所述构件26在与箭头F的方向相反的方向上移位并且引起所述阀组件16和所述构件28的类似直线移动并且从而所述元件20.2的移动超出了所述凹口28.2。以这种方式，第一凸轮构件26返回到第一位置。

在本发明的另一示例性的实施方式中，所述旋涡(spiral)部分26.1可以用螺纹心轴代替，以便增加有效负载支承面积，用于将来自马达的旋转运动转换成直线的连接和断开运动。所述母连接器和作为子组件单元的所述阀通过弹性柔性接头顺应地链接至所述螺纹心轴。柔性接头的刚度允许所述连接子组件和螺纹心轴与所述阀在排出位置中直线运动，直到母连接器接合公插头，继而完成连接动作。有螺纹的或光滑的心轴也可用于手动操作所述连接器。

如果由于机械干涉完成了连接动作，所述连接子组件保持静止。通过压缩柔性构件，心轴继续直线移动，而第二凸轮/阀凸轮从动件将所述阀杆从排出位置旋转到充入位置。所述阀凸轮从动件的固定旋涡(spiral)凸轮轮廓根据柔性构件的压缩移动来约束阀位置。这种结构消除了滞后并产生了自动排出功能。通过缩回心轴直到母连接器被释放并缩回到断开位置来实现断开。

尽管未示出，但是应当理解，在一些示例性的实施方式中，可以省略第一凸轮构件，并且第二凸轮构件能够如上所述地附接到所述阀组件上。在该示例性的实施方式中，所述驱动构件能够可驱动地附接到第二凸轮构件以引起第二凸轮构件的直线移动，以使所述阀组件移动，以将所述装置操作至连接状态。机械干涉构件可以设置在所述壳体中，以在所述装置处于连接状态时限制第二凸轮构件的进一步直线运动。在这方面，第二凸轮构件可包括具有固定螺距旋涡(spiral)轮廓的凸轮，使得所述驱动构件沿第一方向直线地进一步移动使得第二凸轮构件旋转(例如通过在驱动构件或在壳体的内部提供凸轮接合突起部)以便以与上述类似的方式操作所述阀。类似地，当驱动构件沿与第一方向相反的第二方向直线移动时，第二凸轮构件操作所述阀，然后允许所述装置操作到断开状态。

鉴于最后提到的示例性的实施方式，应当注意，第二凸轮构件可包括具有直线轮廓的直线凸轮部分或与所述壳体的纵轴平行的凸轮凹槽/槽，所述直线凸轮部分与旋涡(spiral)部分连通。

本发明提供了一种方便的装置，其用于以本质上安全的单一同步动作连接和充入，断开和回收/排出阀供给的高压流体，。以这种方式，无需使充入和连接步骤与断开和回收/排出步骤分别地同步化。

Claims (15)

1.一种用于将流体源连接到出口的连接装置(10)，其中所述连接装置(10)包括：

限定腔室的壳体(12)，所述壳体包括入口(12.1)、出口(12.3)和与所述腔室连通的回收/排出孔(12.2)；

阀组件(16)设置在所述腔室中，所述阀组件(16)包括阀(16.1)，所述阀具有可通过所述壳体(12)的入口(12.1)通入并可连接到所述流体源的入口端口(16.1.2)，用于输出从入口端口(16.1.2)接收的流体的出口端口(16.1.3)，以及能够通过回收/排出孔(12.2)通入的、使阀将流体排出到大气中或将流体回收到适当的容器中的回收/排出端口(16.1.1)，其中所述阀(16.1)可在静态，回收/排出和充入状态之间操作，其中在静态状态下，所有端口(16.1.1,16.1.2,16.1.3)都关闭，在回收/排出状态下，回收/排出端口(16.1.1)和出口端口(16.1.3)打开而入口端口(16.1.2)关闭，在充入状态下，回收/排出端口(16.1.1)关闭而入口端口(16.1.2)和出口端口(16.1.3)都是打开的，以便允许流体从入口端口(16.1.2)流到出口端口(16.1.3)；

驱动组件(14)位于所述壳体(12)内并与所述阀组件(16)可操作地接合，其中所述驱动组件(14)包括：

设置在所述腔室中的圆柱形驱动构件(20)，其中所述驱动构件(20)可在第一和相反的第二运动方向上相对于所述腔室移动；其中所述驱动构件(20)包括为横向突出的构件形式的第一和第二凸轮接合元件(20.1,20.2)，其中第一凸轮接合元件(20.1)从所述驱动构件(20)向外突出，基本上横向于所述驱动构件(20)的纵轴(X)，其中第二凸轮接合元件(20.2)从所述驱动构件向内突出，基本上横向于所述驱动构件(20)的纵轴(X)；

能够与所述驱动构件(20)和阀组件(16)可操作地接合的第一凸轮构件(26)，其中第一凸轮构件(26)呈圆柱形凸轮的形式，所述圆柱形凸轮限定凸轮轨道(26.1)用于在其中接收第一凸轮接合元件(20.1)，使得所述驱动构件(20)的旋转使得第一凸轮构件(26)在所述壳体(12)中在第一和第二位置之间在轴向上大体呈直线移动；以及

第二凸轮构件(28)，其能够可操作地与所述驱动构件(20)以及所述阀组件(16)接合，其中所述第二凸轮构件(28)是圆柱形凸轮，其限定用于在其中容纳所述第二凸轮接合元件的延伸到凹口(28.2)的槽(28.1)，其中第一凸轮构件(26)和第二凸轮构件(28)配置为通过所述驱动构件(20)在第一和第二运动方向上的移动而在所述壳体中移动，以使得在连接和断开状态之间操作所述连接装置(10)，以及以同步的方式在回收/排出和充入状态之间操作所述阀(16.1)。

2.如权利要求1所述的连接装置(10)，其中，所述驱动构件(20)沿第一运动方向的旋转使得第一凸轮构件(26)将所述连接装置(10)操作至连接状态，其中，在连接状态下，所述阀组件(16)连通或连接到能够可操作地连接到所述壳体(12)的出口的出口插座/插头(18)，并且随后所述驱动构件(20)沿第一运动方向的进一步旋转使得第二凸轮构件(28)将所述阀(16.1)操作至充入状态。

3.如权利要求1或2所述的连接装置(10)，其中，所述驱动构件(20)在第二运动方向上的旋转使第二凸轮构件(28)将所述阀(16.1)操作至回收/排出状态，随后所述驱动构件(20)在第二运动方向上的旋转使得第一凸轮构件(26)将所述连接装置(10)操作至断开状态。

4.如权利要求1所述的连接装置(10)，其中，所述驱动构件(20)沿第一运动方向的旋转使第一凸轮构件(26)从第一位置移动至第二位置，在第一位置所述连接装置(10)处于断开状态，在第二位置所述连接装置(10)处于连接状态；并且，在第一凸轮构件(26)处于第二位置的情况下，所述驱动构件(20)沿第一运动方向的进一步旋转使第二凸轮构件(28)移动以将所述阀(16.1)操作至充入状态。

5.如权利要求1所述的连接装置(10)，其中，所述驱动构件(20)沿第二运动方向的旋转使第二凸轮构件(28)移动，将所述阀(16.1)从充入状态操作至回收/排出状态；并且，在将所述阀(16.1)操作至回收/排出状态的情况下，所述驱动构件(20)沿第二运动方向的进一步旋转使得所述连接装置(10)操作至断开状态。

6.如权利要求4所述的连接装置(10)，其中，第一凸轮构件(26)的凸轮轨道(26.1)具有可变螺距的旋涡形轮廓，该旋涡形轮廓在其第一部分(26.2)处的螺距是大螺距并且朝向其第二部分(26.3)螺距逐渐变小，使得当第一凸轮接合元件(20.1)从所述凸轮轨道(26.1)第一部分移动到具有更小螺距的第二部分时，在所述壳体(12)中的直线行进减小。

7.如权利要求1所述的连接装置(10)，其中，第二凸轮构件(28)可拆卸地或固定地附接在所述阀的阀致动器(16.1.4)上，以便操作所述阀(16.1)，其中，当第二凸轮接合元件(20.2)位于所述凹口(28.2)中时，所述驱动构件(20)的旋转使得所述第二凸轮构件(28)在第一和第二位置之间旋转，这使得在回收/排出和充入状态之间操作所述阀(16.1)，反之亦然。

8.如权利要求7所述的连接装置(10)，其中，第一凸轮构件(26)在所述驱动构件(20)的作用下在所述壳体(12)内作直线移动，使得能够与其可操作地接合的阀组件(16)移动，从而第二凸轮构件(28)附接至所述阀组件(16)，直线地在所述壳体(12)上移动直至到达预定位置，在该预定位置所述驱动构件(20)的第二凸轮接合元件(20.2)进入第二凸轮构件(28)的凹口(28.2)或产生相对直线移动，使得所述驱动构件(20)的进一步旋转或第一凸轮构件(26)的直线移动使得第二凸轮构件(28)在第一和第二位置之间旋转，以便在回收/排出和充入状态之间致动所述阀(16.1)。

9.如权利要求6所述的连接装置(10)，其中，同步化所述驱动组件(14)，从而当第一凸轮接合元件(20.1)即将进入所述第一凸轮构件(26)的凸轮轨道(26.1)的具有更小的螺距的第二部分(26.3)时，第二凸轮接合构件(20.2)进入第二凸轮构件(28)的凹口(28.2)，这使得当第二凸轮构件(28)开始以基本上为所述驱动构件(20)的旋转速度旋转时，第一凸轮构件(26)直线移动到第二位置从而将所述连接装置(10)操作至连接位置，以将所述阀(16.1)致动到充入状态，其中在所述阀(16.1)被第二凸轮构件(28)致动到充入状态之前，第一凸轮构件(26)处于第二位置。

10.如权利要求1所述的连接装置(10)，其中，第一凸轮构件(26)、所述驱动构件(20)和第二凸轮构件(28)同轴设置。

11.如权利要求2所述的连接装置(10)，其中，第一凸轮构件(26)的一个端部限定内壁，该内壁朝向第一凸轮构件(26)的端部呈锥形变窄。

12.如权利要求11所述的连接装置(10)，其中，所述阀组件包括连通到所述阀的出口端口的阀插座/插头，所述连接装置包括位于由阀插头/插座保持器或锁定点和第一凸轮构件(26)内表面限定的位于支架中的可移动球形球体(36)，以便接合开关(34)，其中所述开关(34)配置为便于将所述阀插座/插头连接到所述出口插头/插座。

13.如权利要求1所述的连接装置(10)，其中，所述驱动组件(14)包括可操作地连通到所述驱动构件(20)的齿轮装置(22)，其中所述齿轮装置(22)的操作引起所述驱动构件(20)在第一和第二运动方向上的移动。

14.如权利要求13所述的连接装置(10)，其中，所述齿轮装置(22)以及所述驱动构件(20)能够通过电动马达控制，以继而响应接收到的合适控制信号。

15.一种从流体源向目标系统供应流体的方法，该方法包括：

提供一种如权利要求1至14中任一项所述的连接装置(10)；

控制所述驱动构件(20)在第一运动方向上移动，以将所述连接装置(10)以同步方式操作至连接状态，其中在连接状态下，所述阀组件(16)连接到可操作地连接至所述壳体(12)出口的出口插座(18)上，并且随后将所述阀(16.1)操作至充入状态；以及

控制所述驱动构件(20)在相反的第二运动方向上移动，以便以同步方式将所述阀(16.1)操作至回收/排出状态，并且随后将所述连接装置(10)操作至断开状态，其中在断开状态下，所述阀组件(16)从出口插座(18)上脱离。

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