CN110537049A - 用于低温液化介质的联接器 - Google Patents

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Abstract

一种用于低温液化介质的联接器包括联接器插座(10)和能够与该联接器插座连接的联接器插头(30)，该联接器插座和该联接器插头分别配备有止回阀(15，40)。在此，该联接器插座(10)包括具有用于与该联接器插头(30)连接的器件的前部区段(11)和具有该止回阀(15)的后部区段(12)。根据本发明，该前部区段(11)借助具有额定断裂位置的螺钉(33)与该后部区段(12)相连接，这些螺钉在超过预先设定的拉伸应力的情况下断裂。在此，这些区段(11，12)彼此分离并且这些止回阀(15，40)自动向闭合位置运动。

Description

用于低温液化介质的联接器
本发明涉及一种用于低温液化介质的联接器，该联接器用于连接引导流体的管路，该联接器具有联接器插座和联接器插头，该联接器插座和该联接器插头分别配备有止回阀，该止回阀在解耦状态下密封在相应的联接器部件中所布置的流通开口以防环境空气进入，然而这个流通开口在连接时自动打开，其中该联接器插座包括具有用于与该联接器插头连接的器件的前部区段和具有该止回阀的后部区段，并且该前部区段与该后部区段牢固地、然而在施加预先设定的拉伸应力的情况下能够松脱地连接。
已知用于连接用于低温液化介质的管路的联接器。尤其当以油罐车辆中的低温介质给位置固定的油罐装置加油时，可以使用此类联接器。
在US 4,335,747 A1中描述了一种具有联接器插头和联接器插座的联接器，该联接器分别配备有布置在端面的球阀并且借助于螺栓互相连接。在这里，联接过程以这两个工作步骤(即向外密封和连接流通装置)进行。在此，然而需要用于这些流通管路的独立的截止阀。此外，球阀不是真空隔离的，并且在解耦时溢出的低温液体导致球阀冻结。根据与US 4,335,747 A1的主题相似的原理构造了在DE 41 04 711 A1和DE 42 19 912 A1中所描述的联接器。
DE 195 16 029 C1的主题是一种用于低温液化介质的联接器，在该联接器中真空隔离的管路末端藉由联接器插头和联接器插座互相连接。这些管路末端具有能够在其端面上轴向移动的密封器件，这些密封器件在被分离的联接器中分别由弹簧向如下位置移动，其中这些密封器件密封相应的管路末端以防环境空气进入。在将该联接器插头引入该联接器插座中的情况下，这些密封器件抵抗弹簧的力自动向其相应的打开位置移动。由此，被向外密封并且隔离的流动路径通过这两个联接器部件被打开。为了创造永久的连接，借助于锁紧螺母将这些联接器部件拧紧。在该主题中，同样避免这些管路末端在解耦状态下结冰以及该联接器在操作期间结冰。
US 2006/278839 A1的主题包括用于流体介质的、具有联接器插头和联接器插座的联接器。该联接器插座本身被分成两个部分，这两个部分借助于夹环互相连接。该夹环具有一个或多个额定断裂位置，在这些额定断裂位置处在使用情况下该联接器插座被分为两个部分。同时，随着该联接器插座的断裂，在联接器插头中的流动连接自动被中断。
已知的联接器具有如下缺点：例如当结束从油罐车辆进行加油的过程之后由于疏忽而没有松脱联接器并且车辆在连接管路的情况下移动时，这些联接器在强拉伸应力下由于不当行为仅不充分地被固定。在这些情况下，可能导致该联接器断裂和/或该管路的管道或软管段断裂，并且从而导致低温液体不受控制地溢出。虽然这些管路可以通过独立的止回阀被保护，但是这些止回阀导致额外的流动阻力，该流动阻力降低该低温介质的流通量并且增加加油时长。
从EP 2 781 818 A1已知一种用于连接引导流体的管路的低温液化介质的联接器，该联接器具有联接器插座和联接器插头，该联接器插座和该联接器插头分别配备有止回阀。在联接器插座和联接器插头连接的情况下，这些止回阀互相引入至打开位置，并且因此可以实现低温介质的流过。该联接器插座包括与该联接器插头待连接的前部区段和具有该止回阀的后部区段，其中该前部区段在正常运行状态下借助于永磁体与该后部区段牢固地连接。在超出了超过该永磁体的牵引力的拉伸应力的情况下，该联接器插座的这两个部分彼此松脱，同时这些止回阀自动向其闭合位置运动。
在该主题中，在紧急分离时将该联接器的部件以非破坏性的方式彼此分离，并且可以在连接时再次容易地组装。然而，这个系统仅在保护不受相对较弱的拉伸应力的情况下适用；尤其在再次紧固这些联接器部件时，对永磁体(该永磁体是以高的拉伸应力设计的并且具有对应强的保持力)的操作被证实为非常难的。此外，从如此强的永磁体中发出的磁场可能干扰周围环境中的电子系统。
因此，本发明的基本目的在于，创造一种用于低温介质的联接器，该联接器提供有效的保护以防管路断裂并且同时实现快速加油，并且即使在高拉伸应力的设计中也可以容易地操作该联接器。
根据本发明，这个目的是通过具有权利要求1中所述特征的联接器来实现的。本发明的有利改进方案在从属权利要求中得出。
不同于根据现有技术的联接器(这些联接器由两个能够彼此牢固地连接的联接器部件、即联接器插座和联接器插头构造成)，根据本发明的联接器由于联接器插座的前部区段和后部区段的可分离性具有由三件式构造。该联接器插座的前部区段和后部区段形成为使其在预先设订的拉伸应力下彼此分离，然后联接器插座和联接器插头中的止回阀自动向其相应的闭合位置运动。根据本发明，这通过如下方式实现，即该联接器插座的前部区段和后部区段分别借助具有额定断裂位置的连接器件牢固地相互连接。这些连接器件将这些区段直接地相互连接并且被选择成使得轴向的极限应力(其中该额定断裂位置断裂)对应于所要求的最大拉伸应力。随着该连接器件的损坏，该联接器插座的区段彼此分离并且这些止回阀自动向其闭合位置移动。以这种方式来有效地防止低温介质不受控制地流出。在此，以与情况相对应的方式来选择该拉伸应力的极限值(超出该极限值时，该联接器插座的该前部区段与后部区段预期地分离)，尤其该极限值必须小于该联接器或与该联接器连接的管路的其余部件的拉伸强度，然而必须足够大到能够抵抗一般的、在正常加油过程期间出现的负荷。根据本发明的联接器特别适合用于在用于液态氮或用于另一种低温液化的气体(例如液化的惰性气体或天然气)的两条管路之间建立流动连接。根据本发明的联接器作为快速联接器尤其适合用于从位置固定的储油罐给配备有用于低温液化介质的储备容器的冷却车辆加油，因为该联接器由于其简单并且具有小的流动阻力的构造可以实现快速并且不复杂地连接管路以及迅速地加油，并且然而提供高度保护以防低温液体不受控制地溢出。
相对于与永磁体连接，本发明具有如下优点：即使在出现了该联接器插座的这两个区段由于超过最大拉伸应力已经彼此松脱的使用情况之后，具有高要求的拉伸应力的联接器也可以容易地再次被组装。在这种情况下，仅必须去除已断裂的连接器件的剩余部分并且由新的连接器件代替。
本发明的特别优选的设计方案提出，前部区段借助于分别具有额定断裂位置的螺钉与后部区段连接。这些螺钉被引导穿过该联接器插座的一个区段的凸缘中的孔，并且被拧入该联接器插座的另一区段的凸缘中的、配备有内螺纹的孔中。因此，作为在该联接器插座的两个区段之间的优选连接器件可以使用特殊的螺钉，这些螺钉具有额定断裂位置(例如具有减小的直径的区段)，这些螺钉在施加预先设定的最大轴向拉伸应力(极限负荷)的情况下在该额定断裂位置处断裂。优选地，将多个螺钉(例如三个至八个螺钉)以均匀的角度间距以旋转对称的方式布置在这两个凸缘中。该设计方案具有特别的优点：在改变对最大拉伸强度的要求时，能够容易地更换这些螺钉并且由具有对应的另一极限负荷的螺钉来代替。
优选地，用于将该联接器插座的前部区段与该联接器插头连接的这些器件包括卡口式接口或螺旋接口、例如锁紧螺母，该锁紧螺母被牵引到安置在该联接器插头上或该前部区段的外侧的螺纹上。以这种方式，即使在分离开该后部区段之后，该联接器插座的前部区段与联接器插头也保持牢固地相互连接。
该联接器插头的止回阀和该联接器插座的止回阀优选分别配备有能够轴向移动的(例如呈盘或球的形式的)闭合体，该闭合体能够抵抗复位力的作用从密封相应的联接器部件的流通开口的闭合状态向释放该流通开口的打开状态移动。在此，这些闭合元件被设计成使其在连接联接器部件时彼此向其相应的打开状态移动，并且在此释放通过该联接器互相连接的管路之间的流动路径。相反地，在该联接器插座与联接器插头分离时、然而也在该联接器插座的后部区段与前部区段分离时，这些闭合体自动向其闭合状态运动并且从而封锁两个联接器部件的流通开口。
特别便利之处在于，在该联接器插座的前部区段和/或后部区段上布置有密封元件(例如密封环)，该密封元件确保联接器连接的气密性。该密封环优选形成为耐热的并且例如由PTFE制成。
本发明的有利的设计方案提出，联接器插座的前部区段配备有用于保护该联接器插座不受机械作用的防护板。这个防护板例如为以同中心地围绕该联接器插座的连接元件的方式相对于联接器插头布置的、由金属或塑料制成的保护罩，该保护罩例如在这种情况(即该联接器插座的部件在紧急触发时彼此分离并且该联接器插座掉落至地面)下确保不受损坏或脏污，从而可以实现联接器插座和联接器插头的迅速的再次连接。
本发明的同样有利的设计方案的特征在于，该联接器插座以能够旋转运动的方式与用于低温介质的管路相连接。以这种设计方案，本发明考虑了如下情况：虽然用于低温介质的管路通常具有一定的柔性，但是其本身只能艰难地被扭转。因为至少在卡口式连接中不可避免地使联接器插座和联接器插头扭转，所以可旋转运动的布置使该联接器的操作变得容易。例如为此牢固地(例如通过焊接、钎焊或拧接)与用于低温介质的管路连接的连接管以可旋转运动的方式被接收在该联接器插座或该联接器插头的壳体中。
应借助于附图更详细地解释本发明的实施例。在示意性视图中分别以纵向截面图示出：
图1：示出根据本发明的联接器的联接器插座的彼此分离的组成部分，
图2：示出图1中在解耦状态下联接器的经组装的联接器插座和联接器插头，
图3：示出图1和图2中处于闭合状态下的联接器，
图4：示出图1至图3中在触发断裂保护的事件之后的联接器，
图5：示出另一实施方式中的根据本发明的联接器。
在图1至图4中示出的、形成为快速联接器的联接器具有联接器插座10，该联接器插座具有前部区段11和能够与该前部区段连接的后部区段12。配备有连接管13(其用于与在此未示出的用于低温介质的管路、例如用于液态氮的管路相连接)的后部区段12具有壳体14，在该壳体的内部布置有止回阀15。止回阀15包括具有闭合盘17的封闭体16，该封闭体在联接断开的情况下在压缩弹簧21的作用下力配合地、气体密封地封闭后部区段12的流出口18。压缩弹簧21在闭合盘17与牢固地安装在壳体14内部的阀座19之间的封闭体16的径向外侧延伸，该阀座具有中心孔20，封闭体16以轴向地受限制地可移动的方式被引导穿过该阀座。在壳体14的与连接管13相反的端面上存在用于与前部区段11连接的凸缘22。
联接器插座10的前部区段11包括壳体24，该壳体在其朝向后部区段12的末端具有配备有PTFE密封环25的凸缘26，该凸缘例如与壳体24焊接在一起。在前部区段11的前端部分上布置有用于牢固地、然而可松脱地与联接器的联接器插头30相连接的连接元件；在此，在实施例中涉及卡口式接口的缺口28、29。布置在前部区段11的内部的、由PTFE制成的另一密封环31用于确保与联接器插头30建立连接之后的气密性。为了连接前部区段11和后部区段12，在前部区段11的凸缘26中设置有配备有内螺纹的多个孔32，这些孔是平行于前部区段11的纵向轴线而定向的并且优选是以均匀的角度间距布置的。与之对应地，在后部区段12的凸缘22中布置有无螺纹的孔31，这些孔的直径略微大于孔32的直径。为了相互紧固这些区段11、12，在该实施例中使用螺钉33，这些螺钉在螺钉头34的区域内配备有额定断裂位置35，该额定断裂位置例如为具有减小的强度的区段、例如具有减小的材料厚度的区段。螺钉33被引导穿过后部区段12的孔31并且被拧入前部区段11的孔32中，由此这两个区段11、12被相互固定。此外可以根据本发明以简单的方式实现：通过用具有较更大或更小的拉伸强度的螺钉替换螺钉33来使区段11、12之间的连接适配于有关该联接器在正常运行期间应承受的最大拉伸应力的相应要求。
在图2中示出由联接器插座10和联接器插头30组装成的联接器插座10。
在图2中所示的联接器插头30包括壳体37，该壳体配备有旋钮38、39以用于与联接器插座10建立牢固的、然而可松脱的插接-旋转连接，这些旋钮与缺口28、29相对应。同样如同在联接器插座10的后部区段12中，在联接器插头30的内部布置有止回阀40。止回阀40是以与联接器插座10的止回阀15相似的方式构造的，并且包括具有闭合盘42的封闭体41，该闭合盘在图2所示的状态下在压缩弹簧46的作用下力配合地、气体密封地封闭联接器插头30的流出口43。压缩弹簧46在闭合盘42与牢固地安装在壳体37内部的阀座44之间的封闭体41的径向外侧延伸，该阀座配备有中心孔45，封闭体以轴向地受限制地可移动的方式被引导穿过该中心孔。此外，壳体37具有用于与在此未示出的用于低温介质的管路连接的连接管48。
在图3中示出处于预期联接状态下的联接器。在该状态下，卡口式接口的旋钮38、39与对应的缺口28、29处于接合，并且以这种方式在联接器部件10、30之间建立牢固的连接。此外，用于插接和连接联接器插座与联接器插头的其他方式同样存在于本发明的范围内，例如在DE 195 16 029 C1中详细描述的借助于锁紧螺母进行连接。闭合盘17、42在其朝向彼此的侧面上配备有推块50、51，这些推块在插接联接器插座10与联接器插头30时互相挤压并且在此(如图3中由箭头所示)封闭体16、41抵抗压缩弹簧21、46的弹簧力的作用向其相应的打开状态移动。由此，同时在流出口18、43的区域内，在联接器插座10与联接器插头30的内部空间之间开启流动路径。为了创造在连接管13、48的方向上的流动连接，在布置在联接器插座10与联接器插头30的内部的阀座19、44中分别设置有流通开口52、53。在该连接的区域内，从径向上看，联接器插头的壳体37与联接器插座10的前部区段11的壳体24重叠。在此，壳体24、37的热隔离的设计(例如借助于真空环室)有效地防止该联接器在低温介质流过期间结冰。
在图4中示出在触发断裂保护的事件发生之后的联接器。作为“触发断裂保护的事件”是指以下事件，其中大于螺钉33的额定断裂位置35的拉伸强度的轴向拉力作用于该联接器。在这种情况下，螺钉33被损坏，并且联接器插座10的后部区段12与始终通过卡口式接口与联接器插头30牢固地连接的前部区段11分离。在此，止回阀15、40的封闭体16、41的推块50、51之间的接触消失，并且止回阀15、40在压缩弹簧21、46的作用下自动向其闭合位置移动(如在图4中由箭头所示)；闭合联接器插座10的后部区段12与联接器插头30之间的流动连接。在发生此类事件时，以这种方式来有效地防止该联接器或该管路的一部分断裂并且防止被输送经过该管路的低温介质不受控制地向周围环境溢出。去除螺钉33的剩余部分，并且联接器插座10的这两个区段11、12能够与新的螺钉33以简单的方式再次进行组装。
根据本发明的联接器的在图5中所示的实施方式与在图1至图4中所示的联接器的不同之处仅在于联接器插座56上的额外的元件。联接器插头30是相同的并且因此设置有相同的附图标记。此外，联接器插座56的与联接器插座10的元件作用相同的元件也以相同的附图标记来表示。
联接器插座56配备有呈保护罩形式的防护板57，该防护板同中心地围绕联接器插座56的前部区段11延伸，以便在机械作用的情况下(例如在紧急断开联接之后联接器插座56掉落的情况下)保护前部区段11的壳体24的部件。防护板57防止前部区段11受到损坏并且使在紧急断开之后迅速地再次建立联接器连接成为可能。
联接器插座10(例如通过焊接或通过螺纹连接)与在此未示出的用于低温介质的管路相连接。尽管用于低温介质的常规管路大多被实施为柔性的，但是其本身只能艰难地被扭转。因为在此所示的卡口式连接需要将这两个联接器部件10、30彼此转动四分之一，所以联接器插座56配备有连接管59(代替于图1至图4中的联接器的牢固地安装在壳体上或与该壳体单件式地实施的连接管13)，该连接管可旋转地被布置在联接器插座56的壳体60上。(例如通过焊接)与在此未示出的用于低温介质的管路优选牢固地连接的连接管59具有圆形环绕的凸部61，该连接管借助该凸部由壳体60的与联接器插头30相反的端面62支撑。为了确保气密性，在端面62的凹槽中设置由PTFE制成的密封环63。为了防止连接管59意外地从壳体40脱离，借助于从后方接合凸部61的锁紧螺母64沿轴向固定这个连接管，然而其方式使得维持连接管59相对于壳体60的旋转运动性。
附图标记清单
10.联接器插座 38.旋钮
11.前部区段 39.旋钮
12.后部区段 40.止回阀
13.连接管 41.封闭体
14.(后部区段的)壳体 42.闭合盘
15.止回阀 43.流出口
16.封闭体 44.阀座
17.闭合盘 45.中心孔
18.流出口 46.压缩弹簧
19.阀座 47.-
20.中心孔 48.连接管
21.压缩弹簧 49.-
22.凸缘 50.推块
23.- 51.推块
24.(前部区段的)壳体 52.流通开口
25.密封环 53.流通开口
26.凸缘 54.-
27.- 55.-
28.缺口 56.联接器插座
29.缺口 57.防护板
30.联接器插头 58.-
31.孔 59.连接管
32.孔 60.壳体
33.螺钉 61.凸部
34.螺钉头 62.端面
35.额定断裂位置 63.密封环
36.密封环 64.锁紧螺母。
37.(联接器插头的)壳体

Claims (7)

1.一种用于低温液化介质的联接器，该联接器用于连接引导流体的管路，该联接器具有联接器插座(10，56)和联接器插头(30)，该联接器插座和该联接器插头分别配备有止回阀(15，40)，该止回阀在解耦状态下密封在相应的联接器部件(10，30)中所布置的流通开口(18，43)以防环境空气进入，然而这个流通开口在连接时自动打开，其中该联接器插座(10，56)包括具有用于与该联接器插头(30)连接的器件的前部区段(11)和具有该止回阀(15)的后部区段(12)，并且该前部区段(11)与该后部区段(12)牢固地、然而在施加预先设定的拉伸应力的情况下能够松脱地连接，
其特征在于，
该前部区段(11)借助于能够牢固地与该前部区段(11)和该后部区段(12)连接的、分别具有额定断裂位置(35)的连接器件(33)与该后部区段(12)相连接。
2.根据权利要求1所述的联接器，其特征在于，该前部区段(11)借助于具有额定断裂位置(35)的螺钉(33)与该后部区段(12)相连接，这些螺钉被引导穿过该联接器插座(10，56)的一个区段(11，12)的凸缘(22，26)中的孔(31)并且被拧入该联接器插座(10，56)的另一个区段(12，11)的凸缘中的、配备有内螺纹的孔中。
3.根据权利要求1或2所述的联接器，其特征在于，用于将该前部区段(11)与该离合器插头(30)连接的这些器件包括卡口式接口或螺旋接口。
4.根据上述权利要求之一所述的联接器，其特征在于，该联接器插头(30)的止回阀(35)和/或该联接器插座(10，56)的止回阀(15)分别配备有能够轴向移动的闭合体(16，41)，该闭合体能够在复位力的作用下从密封相应的联接器部件(10，56，30)的流通开口(18，43)的闭合状态向释放该流通开口(18，43)的打开状态移动，其中这些闭合体(16，41)被设计成使其在联接器插座(10，56)与该联接器插头(30)相连接时在释放这些相连接的管路之间的流动路径的情况下彼此向相应的打开状态移动，然而在该联接器插座(10，56)与该联接器插头(30)分离时或者在该联接器插座的后部区段(12)与前部区段(11)分离时自动向其闭合状态运动。
5.根据上述权利要求之一所述的联接器，其特征在于，在该联接器(10，56)的前部区段(11)和/或后部区段(12)上布置有密封元件、例如密封环(36)，其用于与相应的另一区段(12，11)建立气体密封的连接。
6.根据上述权利要求之一所述的联接器，其特征在于，该联接器插座(56)的前部区段(11)配备有用于保护该联接器插座免受机械作用的防护板(57)。
7.根据上述权利要求之一所述的联接器，其特征在于，该联接器插座(56)以能够旋转运动的方式与用于低温介质的管路相连接。
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