CN112709878A - 一种双层管快速接头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双层管快速接头。本发明接头基体包括中心通孔、外管安装孔、定位端面；内管经由中心通孔贯穿快速接头；外管安装孔由接头基体一端沿轴向向内延伸，用于容纳外管；中心通孔和外管安装孔之间具有用于限定外管插入快速接头的最远位置的定位端面；接头基体和外管之间设置外管锁定装置，用于限定外管的轴向位置；接头基体和内管之间设置内管锁定装置，用于限定内管的轴向位置；外管引流流路是连通接头基体外部空间和外管与内管之间空间的贯通流路。本发明采用免工具装拆设计，安装和拆卸管道的操作简便。外管引流流路用于双层管上游流路或下游流路的连接，安装适应性好，提高操作便利性，减少接头种类，降低使用成本。

Description

一种双层管快速接头

技术领域

本发明属于流体输送技术领域，涉及一种双层管快速接头。

背景技术

在半导体等精密制造领域，经常需要对流体进行精密的温度控制。例如，浸没式光刻机需要向曝光空间持续供给温度波动幅度小于0.01℃的超纯水以保证水的光学性质均一；又如，浸没式光刻机还使用流体流对设备内部环境和零部件进行温度控制，包括向工件台供给恒温水流，使工件台的温度维持在22℃附近，以及包括向投影物镜系统供给较低温度的惰性气体流使镜片被冷却。在这些场合，可能需要流体流具有高度的温度精度，例如流体流的温度随时间波动的幅度小于0.1℃甚至小于0.01℃。在输送流体的过程中，环境中的热扰动会降低流体的温度精度，导致流体从流体源输送至用户单元后温度精度不能满足使用需求。

解决流体在输送过程中受到热扰动问题的方法之一是对流体管道采取保温措施，降低流体与环境之间发生的热交换。现有的对流体管道进行保温的技术方案有在流体管道外部包覆聚氨酯等发泡材料，但是包覆发泡材料容易产生碎屑污染物，在高洁净度的半导体工业中是不利的；而且包覆操作容易存在包覆厚度不均匀、贴附不可靠等问题，降低对流体管道的保温可靠性。一种改进的管道保温方案是在流体管道外侧再设置一层管道，并且在两层管道之间的夹层空间填充保温材料(例如授权公告号为CN203585592U的中国实用新型专利)，这种方法可以保证包覆在流体管道外侧的保温材料的均匀性，但是往往需要定制，成本相对较高，而且受限于保温材料的保温性能和体积等因素，可能仍然难以满足流体温度精度要求高的场合。

公开号为CN105465554A的中国发明专利申请公开了一种用于物料输送的保温双层管管路装置，采用双层管道设置，内层管道内部用于输送受保温的物料，内层管道和外层管道之间的空间供给循环蒸汽实现对物料的保温。这种方案改善了保温性能的均匀性，并且可以根据保温需求调整蒸汽的供给参数。但是这种方案需要额外增加一套蒸汽制备和循环系统，成本较高。

另外，现有的可以在保温层填充流体的保温双层管一般采用形状固定的硬质管道，往往需要定制管道及相应的接头，成本较高；而且在对管线布置灵活性要求高的设备内部空间或者现场装配场合下使用不便。另外，尚未发现目前存在针对双层管装配而设计的快速接头。

发明内容

本发明的目的就是提供一种双层管快速接头，采用免工具装拆设计，能够根据现场情况便捷地组装为双层管，应用于对远距离输送流体的保温。

本发明包括接头基体、外管锁定装置、内管锁定装置和外管引流流路；接头基体大致呈环形，接头基体包括中心通孔、外管安装孔、定位端面；中心通孔的直径等于或者大于内管的外径，内管可以经由中心通孔贯穿快速接头；外管安装孔由接头基体一端沿轴向向内延伸，外管安装孔的直径等于或者大于外管的外径，用于容纳外管；中心通孔和外管安装孔之间具有沿径向延伸的定位端面，用于限定外管插入快速接头的最远位置；接头基体和外管之间设置外管锁定装置，用于限定外管的轴向位置；接头基体和内管之间设置内管锁定装置，用于限定内管的轴向位置；外管引流流路是连通接头基体外部空间和外管与内管之间空间的贯通流路。

所述外管锁定装置包括外管解锁环、外管锁定环、外管外挡圈、外管内挡圈以及外管密封圈；外管锁定环是弹性元件，包括定位臂和弹性臂，弹性臂与定位臂呈一钝角夹角，弹性臂向定位端面一侧延伸；外管外挡圈固定于接头基体上；外管外挡圈内侧端面与外管锁定环的一端抵接，外管内挡圈与外管锁定环的另一端抵接，外管外挡圈和外管内挡圈共同限定外管锁定环的定位臂的轴向位置；外管解锁环位于外管外挡圈的径向内侧，外管解锁环与外管锁定环的弹性臂的一端抵接；外管锁定环的内径小于外管安装孔的直径。

所述内管锁定装置设置于接头基体的异于定位端面的一侧，内管锁定装置包括内管旋锁环、内管锁定环、锁环定位圈、内管外挡圈、内管内挡圈以及内管密封圈；内管锁定环是弹性元件，沿径向向外方向依次包括内锁定臂、变形臂和外锁定臂，变形臂呈V形，内管锁定环的内径大于内管的外径，内管锁定环的外径端与接头基体之间存在间隙，内锁定臂与接头基体的轴线成一锐角夹角。内管外挡圈与变形臂的一端抵接，内管内挡圈与变形臂的另一端抵接，内管外挡圈和内管内挡圈确定内管锁定环的轴向位置；内管外挡圈和内管内挡圈与变形臂抵接的面的张角相同，并且大于变形臂的张角；内管旋锁环通过螺纹与接头基体连接，内管旋锁环的轴向移动范围由锁环定位圈限定，内管旋锁环与内管外挡圈异于变形臂的一端抵接。

所述外管引流流路包括依次贯通连接的外管引流口、外管引流腔和外管连通口；外管引流口与接头基体外部连通；流体自外管引流口流入接头基体后进入外管引流腔，然后经外管连通口进入外管与内管之间的空间。

所述外管连通口是沿周向均布的多个孔。

所述外管锁定环和/或内管锁定环包含不锈钢材料。

所述外管锁定环的弹性臂在周向上是不连续的，和/或内管锁定环的变形臂和内锁定臂在周向上是不连续的。

所述接头基体包含含氟塑料材料。

所述外管密封圈和/或内管密封圈是采用氟橡胶材料。

所述内管密封圈设置于内管内挡圈与内管之间，内管内挡圈与内管密封圈的接触面是朝向接头基体内部的斜面。

本发明的双层管快速接头采用免工具装拆设计，可以不借助其他工具实现内管和外管与快速接头的连接，并进一步装配获得保温双层管，用于保持远距离输送流体的温度精度。且安装和拆卸管道的操作简便。外管引流流路即可以用于双层管上游流路的连接，也可以用于双层管下游流路的连接，安装适应性好，提高操作便利性，减少接头种类，降低使用成本。

附图说明

图1为一种用于保温的双层管的结构示意图；

图2为图1装置的右视结构示意图；

图3为另一种用于保温的双层管的结构示意图；

图4为本发明涉及的双层管快速接头结构示意图；

图5为接头基体的结构示意图；

图6为外管锁定环的结构示意图；

图7为内管锁定环的结构示意图；

图8为本发明的外管锁定原理示意图；

图9为本发明的内管锁定原理示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种双层管1A，包括内管13和外管15，内管13位于外管15内部，内管13和外管15基本等长；内管13内部形成流体的输送通道14，内管13和外管15之间的空间形成保温通道16；保温通道16的上游具有输送进口11，下游具有输送出口12；内管13的上游具有内外通孔161，内外通孔161连通输送通道14和保温通道16；保温通道16的下游设置排液端162，排液端162具有排液口163，用于将保温通道16中的流体排出到管外。

被输送的流体经输送进口11进入双层管1A后，一部分流体沿输送通道14向下游流动，经输送出口12流出双层管1A；另一部分流体穿过内外通孔161进入保温通道16，沿保温通道16向下游流动，经排液口163排出保温通道16。保温通道16中的流体接受外部环境的热扰动产生温度改变，这种温度改变的幅度是沿管道径向向内逐渐减小的，因此保温通道16中靠近内管13的流体具有较小的温度改变幅度；由于内管阻隔了输送通道14和保温通道16中的流体之间的对流，因此削弱了环境热扰动经热对流影响输送通道14中的流体温度的路径，有利于输送通道14中流体的温度保持；在双层管1A的下游，保温通道16中的流体相对输送通道14中的流体的温度精度更低，将输送通道14中的流体继续向下游的用户单元输送，将保温通道16中的流体排放。使保温通道16中的流体也不断流动更新，可以避免保温通道16中的流体不断积累环境热干扰形成温度漂移，有利于减小保温通道16和输送通道14中流体的温度差，有利于对输送通道14中流体的保温。由于保温通道16与输送通道14中的流体来自相同的流体源，不需要额外的保温流体供给循环系统；保温通道16与输送通道14中的流体在双层管1A的上游具有相同的温度，对输送通道14中的流体的热干扰最小，也不需要匹配保温流体和输送流体的温度。因此，本发明在不配置额外的保温流体供给系统的情况下，获得了对输送流体的良好保温性能，提高了抵抗外界热干扰的能力。

改变双层管1A上游的内外通孔161和下游的排液口163的开口大小和数量，以及保温通道16的截面积，可以改变保温通道16与输送通道14中流体流量的配比，从而获得不同的对输送流体的保温性能。

如图3所示，用于保温的双层管的另一种实施方式双层管1B，内管13的上游延伸至比外管15更远的位置；内管13的上游设置引流端165，引流端165中具有引流口166，引流端165可以是内管13的结构特征，也可以是以三通接头等形式附加于内管13上的结构特征；内外通孔161不直接连通输送通道14和保温通道16；引流口166通过引流管167与内外通孔161连通，将输送通道14中的流体引流至保温通道16中。其余实施方式与双层管1A相同。与双层管1A相比，双层管1B允许更灵活地设置引流口166，便于双层管的装配；同时内管的结构更简单，便于双层管的制造。

如图4-7所示，一种双层管快速接头2，包括接头基体21、外管锁定装置、内管锁定装置和外管引流流路；接头基体21大致呈环形，接头基体21包括中心通孔61、外管安装孔62、定位端面63；中心通孔61的直径等于或者略大于内管13的外径，内管13可以经由中心通孔61贯穿快速接头2；外管安装孔62由接头基体21一端沿轴向向内延伸，外管安装孔62的直径等于或者略大于外管15的外径，用于容纳外管15；中心通孔61和外管安装孔62之间具有沿径向延伸的定位端面63，用于限定外管15插入快速接头2的最远位置；接头基体21和外管15之间设置外管锁定装置；接头基体21和内管13之间设置内管锁定装置。

外管锁定装置包括外管解锁环31、外管锁定环32、外管外挡圈33、外管内挡圈34以及外管密封圈35。外管锁定环32是弹性元件，包括定位臂321和弹性臂322，弹性臂322与定位臂321呈一钝角夹角，弹性臂322向定位端面63一侧延伸；外管外挡圈33通过卡槽等形式固定于接头基体21上；外管外挡圈33内侧端面与外管锁定环32的一端抵接，外管内挡圈34与外管锁定环32的另一端抵接，外管外挡圈33和外管内挡圈34共同限定外管锁定环32的定位臂321的轴向位置；外管解锁环31位于外管外挡圈33的径向内侧，外管解锁环31与外管锁定环32的弹性臂322的一端抵接；外管锁定环32的内径略小于外管安装孔62的直径。如图8(a)所示，当外管15插入外管安装孔62后，外管挤压外管锁定环32的弹性臂322，使弹性臂322向接头基体21的内侧弯曲，因此，弹性臂322不阻止外管15插入接头基体21；如果将外管15自接头基体21内部向外抽出，由于弹性臂322与外管15成一锐角夹角，弹性臂322将轻微侵入外管15的管壁，并且阻挡外管15的抽出；当外管15完全插入接头基体21后，外管15的轴向端面与定位端面63抵接，结合弹性臂322的阻挡作用，外管锁定装置将外管15的轴向位置锁定。如图8(b)所示，如果要拆除外管15与快速接头的连接，可以向接头基体21的内部挤压外管解锁环31，外管解锁环31推动弹性臂322，使弹性臂322发生弯曲并扩大外管锁定环32的内径，弹性臂322脱离与外管15的管壁的接触，从而解除对外管15的位置的锁定，允许外管15被抽出于快速接头。外管密封圈35设置于接头基体21与外管15之间，对二者之间的装配间隙起到流体密封作用。

内管锁定装置设置于接头基体21的异于定位端面63的一侧，内管锁定装置包括内管旋锁环41、内管锁定环42、锁环定位圈43、内管外挡圈44、内管内挡圈45以及内管密封圈46。内管锁定环42是弹性元件，沿径向向外方向依次包括内锁定臂422、变形臂421和外锁定臂423，变形臂421呈V形，内管锁定环42的内径略大于内管13的外径，内管锁定环42的外径端与接头基体之间存在间隙，内锁定臂422与接头基体21的轴线成一锐角夹角。内管外挡圈44与变形臂421的一端抵接，内管内挡圈45与变形臂421的另一端抵接，内管外挡圈44和内管内挡圈45确定内管锁定环42的轴向位置；内管外挡圈44和内管内挡圈45与变形臂421抵接的面的张角相同，并且大于变形臂421的张角；内管旋锁环41通过螺纹与接头基体21连接，内管旋锁环41的轴向移动范围由锁环定位圈43限定，内管旋锁环41与内管外挡圈44异于变形臂421的一端抵接。如图9(a)所示，内管解锁环42旋至靠接头基体21外侧位置，变形臂421处于未被挤压的自由状态，由于内管锁定环42的内径略大于内管13的外径，内管13可以插入中心通孔62并完全贯穿接头基体21；如图9(b)所示，旋进内管解锁环42，挤压内管外挡圈44和内管内挡圈45，内管外挡圈44和内管内挡圈45对夹于二者之间的变形臂421施加轴向的挤压力，由于内管外挡圈44和内管内挡圈45的张角大于变形臂421的张角，变形臂421在挤压力作用下将发生张角变大的形变，变形臂421张角扩大的同时将引起内锁定臂422向径向内侧延伸以及外锁定臂423向径向外侧延伸，内锁定臂422向径向内侧延伸后侵入内管13的管壁，外锁定臂423向径向外侧延伸后抵接于接头基体21，从而形成对内管13的轴向位置的锁定；如果要拆除内管13与快速接头的连接，可以旋出内管旋锁环41，内管锁定环42的变形臂421在弹性力的作用下恢复至自由状态，内径增大至大于内管13的外径，内锁定臂422解除与内管13管壁的接触，从而允许内管13从接头基体21中被抽出。内管密封圈46设置于接头基体21与内管13之间，对二者之间的装配间隙起到流体密封作用。优选地，内管密封圈46设置于内管内挡圈45与内管之间，内管内挡圈45与内管密封圈46的接触面是朝向接头基体21内部的斜面，这样，在旋进内管旋锁环41时，内管内挡圈45将挤压内管密封圈46使其压紧于内管13的壁面，从而实现流体密封；通过这样的设置，可以选取稍大的内管密封圈46的内径尺寸，例如内管密封圈46的内径等于内管13的外径，这样在内管13穿过接头基体21时阻力更小，便于安装。

如图4和图5所示，外管引流口51、外管引流腔52和外管连通口53依次贯通连接形成外管引流流路。外管引流口51与接头基体21外部连通，可以采用安装引流接头5的形式与外部的引流管路连接；流体自外管引流口51流入接头基体21后进入外管引流腔52，然后经外管连通口52进入保温通道16中；外管连通口53可以采用圆周均布的小孔形式，有利于外管引流腔52中的流体均匀流入保温通道16中。

使用本发明的快速接头装配双层管时，首先将内管13置于外管15内部，然后将内管13和外管15的一端插入快速接头并且锁定外管15的轴向位置，将内管13和外管15的另一端插入快速接头并且锁定外管15的轴向位置，操作快速接头的内管旋锁环41，使内管13不被锁定，可以调整外管15套接于内管13的轴向位置；再操作快速接头的内管旋锁环41，锁定内管13，完成内管13、外管15以及快速接头的连接；最后连接快速接头外部的引流管等附件，完成保温双层管的装配。参考图3，使用本发明的快速接头安装于双层管的上游，外管引流口51相当于图3中双层管的内外通孔161；使用本发明的快速接头安装于双层管的下游，外管引流口51相当于图3中双层管的排液口163。

外管锁定环32和内管锁定环42可以是金属材料的，例如耐腐蚀的不锈钢材料。如图6和图7所示，外管锁定环32的弹性臂322，和/或内管锁定环42的变形臂421和内锁定臂422在周向上可以设置为不连续的，以减小发生变形的阻力。为了适应半导体工业等高洁净度使用场合，双层管的材料可以使用可熔性聚四氟乙烯(PFA)等释放污染物少、耐腐蚀的含氟塑料材料，快速接头的接头基体21可以采用聚四氟乙烯(PTFE)或可熔性聚四氟乙烯(PFA)等含氟塑料，外管密封圈35和内管密封圈46可以采用含氟橡胶。

在本发明位置关系描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系的为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者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。

以上内容和结构描述了本发明产品的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解。上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都属于要求保护的本发明范围之内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种双层管快速接头，其特征在于：包括接头基体、外管锁定装置、内管锁定装置和外管引流流路；接头基体大致呈环形，接头基体包括中心通孔、外管安装孔、定位端面；中心通孔的直径等于或者大于内管的外径，内管能够经由中心通孔贯穿快速接头；外管安装孔由接头基体一端沿轴向向内延伸，外管安装孔的直径等于或者大于外管的外径，用于容纳外管；中心通孔和外管安装孔之间具有沿径向延伸的定位端面，用于限定外管插入快速接头的最远位置；接头基体和外管之间设置外管锁定装置，用于限定外管的轴向位置；接头基体和内管之间设置内管锁定装置，用于限定内管的轴向位置；外管引流流路是连通接头基体外部空间和外管与内管之间空间的贯通流路。

2.如权利要求1所述的双层管快速接头，其特征在于：所述外管锁定装置包括外管解锁环、外管锁定环、外管外挡圈、外管内挡圈以及外管密封圈；外管锁定环是弹性元件，包括定位臂和弹性臂，弹性臂与定位臂呈一钝角夹角，弹性臂向定位端面一侧延伸；外管外挡圈固定于接头基体上；外管外挡圈内侧端面与外管锁定环的一端抵接，外管内挡圈与外管锁定环的另一端抵接，外管外挡圈和外管内挡圈共同限定外管锁定环的定位臂的轴向位置；外管解锁环位于外管外挡圈的径向内侧，外管解锁环与外管锁定环的弹性臂的一端抵接；外管锁定环的内径小于外管安装孔的直径。

3.如权利要求1所述的双层管快速接头，其特征在于：所述内管锁定装置设置于接头基体的异于定位端面的一侧，内管锁定装置包括内管旋锁环、内管锁定环、锁环定位圈、内管外挡圈、内管内挡圈以及内管密封圈；内管锁定环是弹性元件，沿径向向外方向依次包括内锁定臂、变形臂和外锁定臂，变形臂呈V形，内管锁定环的内径大于内管的外径，内管锁定环的外径端与接头基体之间存在间隙，内锁定臂与接头基体的轴线成一锐角夹角。内管外挡圈与变形臂的一端抵接，内管内挡圈与变形臂的另一端抵接，内管外挡圈和内管内挡圈确定内管锁定环的轴向位置；内管外挡圈和内管内挡圈与变形臂抵接的面的张角相同，并且大于变形臂的张角；内管旋锁环通过螺纹与接头基体连接，内管旋锁环的轴向移动范围由锁环定位圈限定，内管旋锁环与内管外挡圈异于变形臂的一端抵接。

4.如权利要求1所述的双层管快速接头，其特征在于：所述外管引流流路包括依次贯通连接的外管引流口、外管引流腔和外管连通口；外管引流口与接头基体外部连通；流体自外管引流口流入接头基体后进入外管引流腔，然后经外管连通口进入外管与内管之间的空间。

5.如权利要求4所述的双层管快速接头，其特征在于：所述外管连通口是沿周向均布的多个孔。

6.如权利要求2或3所述的双层管快速接头，其特征在于：所述外管锁定环和/或内管锁定环包含不锈钢材料。

7.如权利要求2或3所述的双层管快速接头，其特征在于：所述外管锁定环的弹性臂在周向上是不连续的，和/或内管锁定环的变形臂和内锁定臂在周向上是不连续的。

8.如权利要求1所述的双层管快速接头，其特征在于：所述接头基体包含含氟塑料材料。

9.如权利要求2或3所述的双层管快速接头，其特征在于：所述外管密封圈和/或内管密封圈是采用氟橡胶材料。

10.如权利要求3所述的双层管快速接头，其特征在于：所述内管密封圈设置于内管内挡圈与内管之间，内管内挡圈与内管密封圈的接触面是朝向接头基体内部的斜面。

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