CN110486471A - 用于快速接头的垫圈和包括所述垫圈的快速接头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于快速接头的垫圈和一种包括这种垫圈的快速接头。更具体地，本发明涉及一种用于对公快速接头的前阀进行密封的垫圈，该公快速接头用于液压管线的快速连接，该垫圈的特征在于，该垫圈被制成相对于中心线平面完全对称的单个本体。根据本发明的垫圈包括环形主体，其中，垫圈的外表面包括中央部分，中央部分的两侧为两个侧肩，所述外表面为三瓣形，其中，中央部分相对于侧肩突出。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于快速接头的垫圈和一种包括这种垫圈的快速接头。更具体地，本发明涉及一种用于对公快速接头的前阀进行密封的垫圈，该公快速接头用于液压管线的快速连接。本发明的另一个目标是一种快速接头，特别是一种包括这种改进的构型的垫圈的公快速接头。
背景技术
快速接头是已知的，特别是用于联接至对应的母快速接头的公快速接头是已知的，该公快速接头设置有前阀。所述前阀构成用来阻断接头的轴向通道的阀。
通常通过提供圆形截面的环形垫圈——典型的O型环来确保该阀的密封。
在图1和图1a的放大图中示出了这种情况，而图1b示出了公快速接头100和母快速接头300的最终连接步骤。
根据从现有技术已知的，在公接头100中，已知类型的O型环垫圈 200布置在外筒状件体110上、被安置在所述外筒状件体110与阀体120 之间，以在阀体120相对于外体110纵向地滑动时也确保这两个元件的流体密封。
本文中所考虑的类型的快速接头的典型的相当笨重的应用例如通过土方机械领域中的所谓的重载应用来表示。
在该特定应用中以及在其他类似的应用中，快速接头需要高的机械阻力，其还必须在所有可能的使用位置和所有可能的压力条件下与接头的完美密封性相结合。
特别参照图2，其中示出了公接头100在母接头300中的连接步骤，应当注意的是，在连接步骤期间并且特别是在容纳有阀体120的公腔中存在残余压力的情况下，垫圈200受到趋于使其变形的应力直到存在其可能被“截断”的风险，即垫圈200在母接头300中的阀体320与母接头自身的内滑动件310之间被拉紧。
为了避免或者至少降低垫圈200在接头的操作期间的挤出风险，已知的是提供一种抗挤出的环210，然而这种方法并不能完全消除O型环的挤出和压碎的问题，这些问题使O型环在塑性区发生变形并失去所有的流体密封能力。
因此难以在确保上述垫圈的密封性并因此确保其优异操作性的同时避免垫圈本身的压碎和挤出。
此外，在因连接至接头的管的重量而产生的横向负载(弯曲现象)存在的情况下，和在当接头被连接时的高压(高压通常指不低于350巴)存在的情况下以及在方波脉冲压存在的情况下，必须确保垫圈的密封性。
此外，本文中所考虑的密封垫圈必须解决的技术问题之一在于不管接头本身的空间(水平的/竖向的)取向如何，都必须确保完美的密封性。
为了解决影响已知解决方案——该解决方案提供了使用O型环垫圈来密封公接头的阀体——的这个缺点和其他缺点，同一申请人研制了在欧洲专利申请EP 3 112 728 A1中所描述的新型垫圈。
该专利申请中所示出的解决方案的目的是提供一种垫圈，该垫圈特别地解决了垫圈本身的挤出问题，首先但不仅仅是在公接头100的阀体120 配装到母接头310的滑动件的关键的过渡步骤中解决了前述问题。
在附于本专利申请的图3和图4中示出了在EP 3 112 728 A1中所描述的改进的垫圈。
垫圈1具有大致环形的形状，其包括主体10，主体10优选地由聚氨酯(PUR)制成并且优选地通过模制获得。垫圈的外表面具有适于容纳O 型环的圆周座部，该O型环在图中用附图标记13表示。垫圈1的外表面具有非平坦的但呈圆锥形的轮廓。圆锥形轮廓因用于容纳所述O型环13 的周向凹槽的存在而被居中地阻断，这使得垫圈更弹性且更柔性，因此，垫圈可以在公接头的阀体120与母接头的阀体320和/或母接头的内滑动件310的相对滑动期间(在连接步骤和断开连接步骤期间)更可靠地跟随这些部件的轮廓，从而确保流体密封。
此外，根据专利申请EP 3 112 728 A1的这种垫圈1包括具有排出流体功能的至少一个凹槽或扩口11。
垫圈1侧面上的槽11的存在允许平衡由油压产生的横向力。
尽管代表同一申请人的在先专利申请的主题的改进的垫圈以明显的方式解决了其构想的挤出问题，但是大量生产和在所述垫圈的临界条件下的使用已经揭示了一些关键问题。
特别地，已经发现，在垫圈组装至接头的阀体的步骤期间，将垫圈配装到位所需的运动迫使操作者弯曲垫圈，从而增加了O型环13跑出的可能性。
尽管组装者可以注意这个问题，但由于这种风险，组装操作涉及影响最终产品的成本的时间损失而且仍不能完全保证组装的良好性。
影响已知类型的垫圈的另一个缺点在于某些类型的接头、例如FHV 接头(适用于建筑领域的螺钉平面接头)在使用期间遇到的一系列问题、特别是在高温条件下遇到的一系列问题。
更具体地，已经发现的是，带有O型环的成形聚氨酯垫圈的引入在广泛的大多数应用的使用中产生了重要的积极效果。
实际上，在使用过程中解决了挤出问题并且改善了接头的整体性能，但是在特别重型的应用中观察到了漏油。
在对在使用过程中遇到问题的接头进行了大量且深入的研究和分析之后，确定了这些故障的主要原因是安装有FHV接头的系统的油温，在该系统中油温甚至可以达到高于100℃，100℃为由制造商和本申请人指出的作为受垫圈性能所限制的工作温度的最大极限。
事实上，在最大的规定工作温度附近，制造垫圈的材料的机械性能会衰减，从而导致其性能下降。
由于失去了使垫圈表现突出的机械阻力的特点，因压力下的油而经受非常大的力的垫圈在侧向排放口11的颈缩区域中永久变形，从而促使保证垫圈自身弹性的O型环13脱离。
由于失去了位于阀体120与外体110之间的垫圈的(上)密封点—— O型环13构成的密封点，自然的结果是使油损失。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的任务是解决影响所考虑到的已知类型的公快速接头的垫圈的所述缺点。
在该任务中，根据本发明的改进的垫圈的目的是解决存在于从EP 3 112 728A1中已知类型的垫圈中的O型环的高温组装和泄漏的问题。
本发明的另一个目的在于防止垫圈(如图5中所示)释放(discharge) 时材料的颈缩和随之发生的材料变形。
最后但并非最不重要的是，本发明的一个目的是提供一种改进的垫圈，其能够承受甚至高于100℃的高的油工作温度以用于特定应用。
通过根据所附权利要求1的用于公快速接头的前阀体的垫圈来实现前述任务以及将在下文中变得更加明显的其他目的。
在从属权利要求中提供了根据本发明的垫圈的其他特征，其也形成了本说明书的整体部分。
附图说明
其他特征和优点将通过根据本发明的改进垫圈的优选而非限制性实施方式的描述而变得明显，其借助于附图以非限制性示例的方式示出，在附图中：
图1示出了根据现有技术已知的设置有包括O型环的前垫圈的公接头；
图1a示出了图1的细节放大图；
图1b示出了联接至母接头的图1的公接头；
图2示出了图1的接头的细节；
图3和图4分别示出从EP 3 112 728 A12已知的垫圈的立体图和立体截面图；
图5示出了根据本发明的改进的垫圈的整体立体图；
图6示出了根据本发明的改进的垫圈的正视图，其以竖向平面部分截取；
图6A示出了图6细节的放大图，特别示出了垫圈的内表面和外表面在径向横截面上的轮廓；
图7示出了根据本发明的改进垫圈的侧视图。
具体实施方式
特别参照图5至图7，将在下文说明根据本发明的垫圈的优选实施方式。该描述是作为非限制性示例给出的，因此可以被认为等同于所描述的示例的任何变型都必须被视为落入本发明的范围内。
根据本发明的用于快速接头的垫圈20被专门设计成用于实现公快速接头的阀体的流体密封，如在本说明书的介绍部分中参照借助于图1、图 1b和图2中的示例所示出的本文中所考虑的类型的接头所描述的，其中，图1、图1b和图2示出了设置有已知类型的O型环的接头。
根据本发明的垫圈20包括环形主体21，环形主体21限定了内表面 20a和外表面20b。
外表面20b在使用中实现了对公接头的外筒状体110的流体密封，而垫圈的内表面20a根据连接状态实现了对阀体120的流体密封或者对母接头300的内滑动件310的流体密封。
为了优化流体密封、特别是其中安装有垫圈的公接头的外筒状体的流体密封并且为了防止存在于已知类型的垫圈中的O型环的挤出现象，根据本发明的垫圈20通过提供垫圈自身的外表面20b的特定构型从而提供了优化密封而不使用O型环。
更具体地，垫圈的外表面20b的特征在于它具有大致三瓣形的形状，其中，中央部分21a的两侧是两个侧肩21b，所述外表面20b为三瓣形，其中，中央部分21a相对于侧肩21b向外突出。
因此，本发明的垫圈的目的允许忽略O型环的存在，因此同时避免了组装问题和O型环本身的特别是在高温下的挤出或脱离的问题。
由于垫圈本身的外表面20b的中央部分21a的特定“圆顶”构型，O 型环已经被完全排除。
这种新的形状的垫圈确保了密封性，同时保持了必需的柔性以允许垫圈在部件在接头的联接和断开联接步骤期间的相对滑动期间跟随阀的轮廓。
优选地，外表面20b在径向横截面上具有相对于中央对称平面A的对称的三瓣形轮廓，并且其中，所述外表面20a的所述中央部分21a由将所述中央部分21a与所述侧肩21b在周向上分开的一对平行凹槽21c侧向地界定。
同时，根据本发明的垫圈的优选实施方式提供的是，所述垫圈20的内表面20a在径向截面上具有三角形轮廓，其中，三角形的顶点面向环形件的内部。
更详细地，参照图6和图6A，内表面20a在径向的横向平面上的截面中包括相对于对称平面A的两个倾斜的侧面20a’，所述两个倾斜的侧面20a’在连接部分20a”中连接，连接部分20a”限定了与所述竖向对称轴线正交的表面的大致平坦的部分。
再次参照上述附图，特别是参照图7，有利地，根据本发明的垫圈20 的特征还在于环形主体21具有面向外的第一侧表面20c和第二侧表面 20d，所述第一侧表面20c和第二侧表面20d各自设置有多个凹槽22c、22d 以用于在使用过程中排出油。
所述凹槽优选地为根据图中所示的四边形。
此外，再次根据本发明的优选实施方式，每个侧表面20c、20d包括多个所述凹槽，并且特别地：第一侧表面20c包括多个第一凹槽22c，并且第二侧表面20d包括多个第二凹槽22d。
优选地，所述第一凹槽22c和第二凹槽22d沿着相应的侧表面20c、 20d定位在对应的位置中。
为了防止垫圈在凹槽区域中如在垫圈在提供高油温(高于100℃)的应用领域中的使用后所观察到的变形，根据本发明的垫圈设置有更多数量的凹槽22c、22d，凹槽22c、22d的深度小于现有技术中已知类型的垫圈中凹槽的深度。
由于由这些排放物携带的油量未减少，从而在接头的连接/断开连接的步骤期间产生压力的潜在不平衡与垫片的随之旋转的再平衡，根据本发明的垫圈设置更多数量的排出凹槽，排出凹槽各自具有的深度小于从现有技术中已知的深度。
为了便于组装操作，排出凹槽存在于垫圈的两侧，因此操作者不必验证垫圈的安装方向，垫圈现在相对于中央平面A完全对称。根据本发明的垫圈被制成单个本体、可以在没有特定工具的帮助下被安装在接头中，并且垫圈相对于中央对称平面A完全对称的事实允许工人在组装期间以及最终客户在需要更换垫圈时自动防故障地安装。有利地，所述第一凹槽 22c和所述第二凹槽22d在所述表面上具有径向取向。
由于设置了多个径向凹槽22c、22d，所以压力作用下的油施加在垫圈上的应力减小，虽然垫圈因油的工作温度而变形的风险有限但该风险仍然存在，这仍然是在该领域观察到的已知类型的垫圈故障的主要原因。
用于制造目前使用的已知类型垫圈的聚氨酯的极限工作温度为约 100℃，因此，为了防止垫圈在排出凹槽处的变形，根据本发明的垫圈同时提供了排出凹槽的数量和深度的改型以及不同类型的材料的使用。
在申请人选择的热塑性聚合物市场中，在伴随着多次试验的长期的研究阶段之后，所述多次试验是对在脉冲、热冲击、碰撞、高容量组装和认可测试期间给出积极结果的样品进行的，因其最新一代的化学成分而被选定的特定的热塑性塑料(TPU)能够保证远远超出市场提供的标准的恒定的工作温度。
如结合排放凹槽的特定构型所提到的这种材料允许垫圈在甚至高达 120℃的恒定使用温度下安全使用。
因此已经表明，根据本发明的垫圈可以实现本发明所设定的任务和目标。
已经出于说明性而非限制性目的根据本发明的优选实施方式对本发明进行了描述，但应理解的是，本领域技术人员可以在不脱离如所附权利要求中所限定的相关的保护范围的情况下对本发明做出各种变型和改型。
Claims (12)
1.一种用于快速接头的垫圈(20)，所述垫圈(20)特别是用于公快速接头的阀体的流体密封，所述垫圈包括环形主体(21)，所述环形主体(21)又包括内表面(20a)和外表面(20b)，其特征在于，所述外表面(20a)包括中央部分(21a)，所述中央部分(21a)的两侧为两个侧肩(21b)，所述外表面(20b)为三瓣形，其中，中央部分(21a)相对于所述侧肩(21b)突出。
2.根据前述权利要求所述的用于快速接头的垫圈(20)，其特征在于，所述外表面(20b)在径向横截面上具有相对于中央对称平面(A)对称的三瓣形轮廓(21a、21b)，并且其中，所述外表面(20a)的所述中央部分(21a)由凹槽(21c)侧向地界定，所述凹槽(21c)将所述中央部分(21a)与所述侧肩(21b)分开。
3.根据前述权利要求所述的用于快速接头的垫圈(20)，其特征在于，所述内表面(20a)在径向横截面上具有三角形轮廓，所述三角形轮廓的三角形的顶点面向环形件的内部。
4.根据前述权利要求所述的用于快速接头的垫圈(20)，其特征在于，所述内表面(20a)在径向的横向平面的截面中包括相对于对称平面(A)的两个倾斜的侧面(20a’)，所述两个倾斜的侧面(20a’)在连接部分(20a”)中连接，所述连接部分(20a”)限定了与所述竖向对称轴线正交的表面的大致平坦的部分。
5.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的用于快速接头的垫圈(20)，其特征在于，所述环形主体(21)还包括面向外的第一侧表面(20c)和第二侧表面(20d)，所述第一侧表面(20a)和所述第二侧表面(20d)各自设置有多个凹槽(22c、22d)以用于在使用期间排出油。
6.根据前述权利要求所述的用于快速接头的垫圈(20)，其特征在于，所述第一侧表面(20c)包括多个第一凹槽(22c)，并且所述第二侧表面(20d)包括多个第二凹槽(22d)，所述第一凹槽(22c)和所述第二凹槽(22d)沿着相应的侧表面(20c、20d)定位在对应的位置中。
7.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的用于快速接头的垫圈(20)，其特征在于，所述垫圈(20)被制成单个本体且相对于中央对称平面(A)对称。
8.根据前述权利要求所述的用于快速接头的垫圈(20)，其特征在于，所述第一凹槽(22c)和所述第二凹槽(22d)具有径向取向。
9.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的用于快速接头的垫圈(20)，其特征在于，对于所述侧表面(20c、20d)中的每个侧表面而言，所述第一凹槽(22c)和所述第二凹槽(22d)的数量介于4与16之间。
10.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的用于快速接头的垫圈(20)，其特征在于，所述垫圈(20)由属于热塑性聚合物的组的材料制成。
11.根据前述权利要求所述的用于快速接头的垫圈(20)，其特征在于，所述材料是热塑性聚氨酯。
12.一种快速接头，所述快速接头用于液压管线在压力下的连接，其特征在于，所述快速接头包括根据权利要求1至11中的一项或更多项所述的改进的垫圈(20)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20191122 |