CN114233958A - 一种高密封性自封式快速接头 - Google Patents

一种高密封性自封式快速接头 Download PDF

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余英杰
宗蔚萌
郭宏
罗建华
王雪垠
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    • F16L29/00—Joints with fluid cut-off means
    • F16L29/04—Joints with fluid cut-off means with a cut-off device in each of the two pipe ends, the cut-off devices being automatically opened when the coupling is applied
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Abstract

本发明涉及一种高密封性自封式快速接头，属于管路接头技术领域，其包括第一接头与第二接头；第一接头包括导流体、第一壳体、阀芯组合体、第一弹簧、铜垫环；第二接头包括第二壳体、阀芯杆、第二弹簧、螺帽、活塞组合体；阀芯组合体橡胶面与第一壳体内锥面采用线性接触，铜垫环与第二接头壳体的内锥面也采用线性接触，在受到挤压作用力的情况下，阀芯组合体橡胶面及铜垫环会产生更大的弹性变形，从而增大接触面积，起到高密封性的效果。

Description

一种高密封性自封式快速接头
技术领域
本发明属于管路接头技术领域，具体涉及一种高密封性自封式快速接头。
背景技术
温控设备是激光照射吊舱的重要部件，属于环境控制技术领域，功能是通过自动控制技术和主动散热技术，保证多个密封舱段内的温度场处于舱内各设备所需要的范围，从而让设备更有效地发挥功能性能。其中涉及到制冷、制热、通风、增压、功率比例调节、软启动控制、快速自封等技术。
高密封性自封式快速接头是温控设备中的重要部件，能够实现制冷回路中多个管路的快速对接、安装和拆卸，同时能保证接头处在对接前后具有较高的自封作用，适应管路中流体的正压、负压或真空状态。
传统的对接接头往往不具有自封功能，或者有自封功能但密封性不够，或者不能实现快速对接等。而且具备综合功能的接头一般都会结构复杂、体积大、成本高，结构简单的对接接头又不能同时达到高密封性、自封和快速对接的功能。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：提供一种高密封性自封式快速接头，用于解决现有接头不具有自封功能，或者有自封功能但密封性不够且无法快速对接的问题。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种高密封性自封式快速接头，其特征在于，包括第一接头与第二接头；
所述第一接头包括导流体1、第一壳体A2、阀芯组合体6、第一弹簧7；
第二接头包括第二壳体B9、阀芯杆10、第二弹簧11、螺帽12、活塞组合体14；
所述第一壳体A2为柱状结构，两端部开口，其中左侧开口为锥形口，所述导流体1为变径圆柱体，最大外径处与第一壳体A2右端固定连接，导流体1左侧插入第一壳体A2，与第一壳体A2内侧壁紧密连接，导流体1内部设有阶梯圆形孔；
所述阀芯组合体6左端紧贴第一壳体A2的内锥面，右端延伸至导流体1内部阶梯圆形孔处；
所述第一弹簧7沿阀芯组合体6轴线方向套设在阀芯组合体6外；
所述第一壳体A2外壁为螺纹结构；
所述第二壳体B9为柱状结构，右端部开口，外壁上设有螺帽12；
所述阀芯杆10为变径圆柱体，设置在第二壳体B9内部，左端与第二壳体B9螺纹连接，右端为最大外径处；
所述活塞组合体14沿阀芯杆10轴向套设在阀芯杆10右端，活塞组合体14右端面与阀芯杆10紧密贴合；
所述第二弹簧11与活塞组合体14沿同一方向设置在阀芯杆10上，第二弹簧11的左端与第二壳体B9左端面相接触，右端紧贴活塞组合体14左端面，通过旋紧阀芯杆10使第二弹簧11提供预紧力；
管路对接时，使阀芯组合体6轴线与阀芯杆10轴线处于水平状态，阀芯杆10右端面与阀芯组合体6左端面相接处，旋紧螺帽12，使阀芯杆10克服第一弹簧7预紧力，推动阀芯组合体6在轴向方向发生相对平动，第一壳体A2左端锥形口受力挤压活塞组合体14使其克服第二弹簧11预紧力向左移动，此时阀芯组合体6与第一壳体A2内锥面分开，阀芯杆10与活塞组合体14内端面分开，完成对接。
其中，所述阀芯组合体6左端面包裹硫化橡胶；
所述活塞组合体14右端与阀芯杆10接触面为橡胶表面。
其中，所述第一接头还包括三角架8；
所述三脚架8套设在阀芯组合体6上，其右端抵住导流体1内部阶梯圆形孔，左端压住第一弹簧7，所述导流体1阶梯圆形孔过渡处倒圆角；
所述阀芯组合体6右端头处扩铆，使阀芯组合体6在第一弹簧7的压力下不从三角架8中脱出。
其中，当所述第一接头与第二接头断开时，分别通过预设第一弹簧7、第二弹簧11的预紧力，使阀芯组合体6上的橡胶部分紧贴在壳体A2内锥面上、活塞组合体14上的橡胶部分紧贴在阀芯杆10的内端面上，使第一接头与第二接头断开后各自密封。
其中，所述第二接头还包括O型圈13；
所述活塞组合体14侧壁开设凹槽，凹槽内固定O型圈13，所述O型圈13与第二壳体B9内侧壁紧密贴合。
其中，所述第二壳体B9左端圆柱段上中心位置为螺纹通孔，在圆柱周围圆周方向上均布有若干通孔，所述通孔与阀芯杆10中部开孔相配合保证在第一接头与第二接头对接后流体通道的开度。
其中，所述第二壳体B9右端面开口处设有锥型孔。
其中，所述第一接头还包括芯垫3；
所述芯垫3四翅环状垫片，其包括圆环定位部及翅翼部，圆环定位部设置在阀芯组合体6左端，翅翼部与第一壳体A2在圆周方向留有间隙；
所述第一弹簧7左端与圆环定位部贴合。
其中，所述第一接头还包括：铜垫环4、卡簧5；
所述第一壳体A2的端头安装有铜垫环4，通过卡簧5进行固定。
其中，所述第一接头与第二接头对接完成后，铜垫环4会贴紧第二壳体B9的内锥面，并在螺纹旋紧的作用下使铜垫环4发生足够的弹性变形，达到管内为流体或真空状态下和管外的介质完全隔绝。
(三)有益效果
与现有技术相比较，本发明具备如下有益效果：
阀芯组合体橡胶面与第一壳体内锥面采用线性接触，铜垫环与第二接头壳体的内锥面也采用线性接触，在受到挤压作用力的情况下，阀芯组合体橡胶面及铜垫环会产生更大的弹性变形，从而增大接触面积，起到高密封性的效果。
附图说明
图1为本发明中第一接头自封状态的结构示意图；
图2为本发明中第二接头自封状态的结构示意图；
图3为第一接头和第二接头对接后管路接通状态的结构示意图；
图4为本发明中芯垫示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
一种高密封性自封式快速接头，其特征在于，包括第一接头与第二接头；
所述第一接头包括导流体1、第一壳体A2、阀芯组合体6、第一弹簧7；
第二接头包括第二壳体B9、阀芯杆10、第二弹簧11、螺帽12、活塞组合体14；
所述第一壳体A2为柱状结构，两端部开口，其中左侧开口为锥形口，所述导流体1为变径圆柱体，最大外径处与第一壳体A2右端固定连接，导流体1左侧插入第一壳体A2，与第一壳体A2内侧壁紧密连接，导流体1内部设有阶梯圆形孔；
所述阀芯组合体6左端紧贴第一壳体A2的内锥面，右端延伸至导流体1内部阶梯圆形孔处；
所述第一弹簧7沿阀芯组合体6轴线方向套设在阀芯组合体6外；
所述第一壳体A2外壁为螺纹结构；
所述第二壳体B9为柱状结构，右端部开口，外壁上设有螺帽12；
所述阀芯杆10为变径圆柱体，设置在第二壳体B9内部，左端与第二壳体B9螺纹连接，右端为最大外径处；
所述活塞组合体14沿阀芯杆10轴向套设在阀芯杆10右端，活塞组合体14右端面与阀芯杆10紧密贴合；
所述第二弹簧11与活塞组合体14沿同一方向设置在阀芯杆10上，第二弹簧11的左端与第二壳体B9左端面相接触，右端紧贴活塞组合体14左端面，通过旋紧阀芯杆10使第二弹簧11提供预紧力；
管路对接时，使阀芯组合体6轴线与阀芯杆10轴线处于水平状态，阀芯杆10右端面与阀芯组合体6左端面相接处，旋紧螺帽12，使阀芯杆10克服第一弹簧7预紧力，推动阀芯组合体6在轴向方向发生相对平动，第一壳体A2左端锥形口受力挤压活塞组合体14使其克服第二弹簧11预紧力向左移动，此时阀芯组合体6与第一壳体A2内锥面分开，阀芯杆10与活塞组合体14内端面分开，完成对接。
其中，所述阀芯组合体6左端面包裹硫化橡胶；
所述活塞组合体14右端与阀芯杆10接触面为橡胶表面。
其中，所述第一接头还包括三角架8；
所述三脚架8套设在阀芯组合体6上，其右端抵住导流体1内部阶梯圆形孔，左端压住第一弹簧7，所述导流体1阶梯圆形孔过渡处倒圆角；
所述阀芯组合体6右端头处扩铆，使阀芯组合体6在第一弹簧7的压力下不从三角架8中脱出。
其中，当所述第一接头与第二接头断开时，分别通过预设第一弹簧7、第二弹簧11的预紧力，使阀芯组合体6上的橡胶部分紧贴在壳体A2内锥面上、活塞组合体14上的橡胶部分紧贴在阀芯杆10的内端面上，使第一接头与第二接头断开后各自密封。
其中，所述第二接头还包括O型圈13；
所述活塞组合体14侧壁开设凹槽，凹槽内固定O型圈13，所述O型圈13与第二壳体B9内侧壁紧密贴合。
其中，所述第二壳体B9左端圆柱段上中心位置为螺纹通孔，在圆柱周围圆周方向上均布有八个通孔，所述通孔与阀芯杆10中部开孔相配合保证在第一接头与第二接头对接后流体通道的开度。
其中，所述第二壳体B9右端面开口处设有锥型孔。
其中，所述第一接头还包括芯垫3；
所述芯垫3四翅环状垫片，其包括圆环定位部及翅翼部，圆环定位部设置在阀芯组合体6左端，翅翼部与第一壳体A2在圆周方向留有间隙；
所述第一弹簧7左端与圆环定位部贴合。
其中，所述第一接头还包括：铜垫环4、卡簧5；
所述第一壳体A2的端头安装有铜垫环4，通过卡簧5进行固定。
其中，所述第一接头与第二接头对接完成后，铜垫环4会贴紧第二壳体B9的内锥面，并在螺纹旋紧的作用下使铜垫环4发生足够的弹性变形，达到管内为流体或真空状态下和管外的介质完全隔绝。
实施例1
当管路对接时，将第一接头和第二接头的中心轴对正，让两者轻轻接触上，然后通过旋动第二接头上的螺帽12，使得第一接头上的阀芯组合体6和第二接头上的阀芯杆10、第一接头上壳体A2的端面和第二接头上的活塞组合体14分别相互挤压，当螺纹行程到达一定程度时，挤压力会克服弹簧A7、弹簧B11的预紧力，从而推动第一接头的阀芯组合体6和第二接头上的活塞组合体14在轴向方向发生相对平动，这样就会使得第一接头上的阀芯组合体6橡胶表面与壳体A2内锥面分开，同时使得第二接头上的活塞组合体14橡胶表面与阀芯杆10内端面分开，从而让管内的流体得以通过。
根据需要可以设置螺纹行程和流体导通开度，直到完全将第二接头上的螺帽12旋紧，实现由自封状态到导通状态的功能；管路对接后，第一接头上的铜垫环4会贴紧第二接头上的壳体B9的内锥面，并在螺纹旋紧的作用下使得铜垫环4发生足够的弹性变形，达到管内为流体或真空状态下，和管外的介质完全隔绝的效果。
在第一接头和第二接头对接时，通过控制阀芯组合体6和活塞组合体14的相对运动行程，以及密封部位的开度来保证接头内部流阻一致，满足管路内部流体流量需求。
管路断开时，对于第一接头和第二接头，分别通过预设弹簧A7、B11的预紧力，使得阀芯组合体6上的橡胶部分紧贴在壳体A2内锥面上、活塞组合体14上的橡胶部分紧贴在阀芯杆10的内端面上，该处大于一个标准大气压的预紧力让橡胶部分受到挤压后产生弹性变形，能实现管内流体正压的密封要求，也能保证负压和真空状态的密封要求。
在管路断开时，第一接头阀芯组合体6上的橡胶和第一壳体A2内锥面上的金属采用线性接触，这样在受到挤压作用力的情况下，橡胶部分会产生更大的弹性变形，从而增大接触面积，起到高密封性的效果；通过提高第二接头活塞组合体14上的O型圈13和第二壳体B9内表面的光洁度，来保证O型圈13在滑动状态下的动态密封效果以及完全断开后的径向密封效果。在管路接通时，第一接头上的铜垫环4与第二壳体B9的内锥面也采用线性接触，这样在受到挤压作用力的情况下，铜垫环4会产生更大的弹性变形，从而增大接触面积，起到高密封性的效果。
在断开第一接头和第二接头时，随着螺帽12旋开，第一接头上的阀芯组合体6橡胶表面与第一壳体A2内锥面的开度会越来越小，第二接头上的活塞组合体14橡胶表面与阀芯杆10内端面开度也会越来越小，当螺纹行程到达一定程度时，在各自弹簧预紧力的作用下，第一接头上的阀芯组合体6橡胶表面与壳体内表面就会贴紧，同时第二接头上的活塞组合体14橡胶表面与阀芯杆10内端面也会贴紧，切断流体通道，从而实现自封功能。
所述阀芯组合体由黄铜材质的阀芯和一体硫化橡胶组成；活塞组合体14由黄铜材质的活塞和一体硫化橡胶组成；三角架8为镂空式弹簧固定架，材质为黄铜。
本发明结构小巧，采用螺纹连接，通过螺帽12旋紧与旋开即可实现管路的快速接通与断开，操作工具只需使用通用扳手，整个操作仅需5s左右，操作简单。
本发明主体采用金属材质，使用寿命长；防松方法简单，环境适应能力强；可靠性高，可重复使用。并且本接头有较强的通用性，可以应用于流体技术领域多种介质管路的接通/断开。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高密封性自封式快速接头，其特征在于，包括第一接头与第二接头；
所述第一接头包括导流体(1)、第一壳体(A2)、阀芯组合体(6)、第一弹簧(7)；
第二接头包括第二壳体(B9)、阀芯杆(10)、第二弹簧(11)、螺帽(12)、活塞组合体(14)；
所述第一壳体(A2)为柱状结构，两端部开口，其中左侧开口为锥形口，所述导流体(1)为变径圆柱体，最大外径处与第一壳体(A2)右端固定连接，导流体(1)左侧插入第一壳体(A2)，与第一壳体(A2)内侧壁紧密连接，导流体(1)内部设有阶梯圆形孔；
所述阀芯组合体(6)左端紧贴第一壳体(A2)的内锥面，右端延伸至导流体(1)内部阶梯圆形孔处；
所述第一弹簧(7)沿阀芯组合体(6)轴线方向套设在阀芯组合体(6)外；
所述第一壳体(A2)外壁为螺纹结构；
所述第二壳体(B9)为柱状结构，右端部开口，外壁上设有螺帽(12)；
所述阀芯杆(10)为变径圆柱体，设置在第二壳体(B9)内部，左端与第二壳体(B9)螺纹连接，右端为最大外径处；
所述活塞组合体(14)沿阀芯杆(10)轴向套设在阀芯杆(10)右端，活塞组合体(14)右端面与阀芯杆(10)紧密贴合；
所述第二弹簧(11)与活塞组合体(14)沿同一方向设置在阀芯杆(10)上，第二弹簧(11)的左端与第二壳体(B9)左端面相接触，右端紧贴活塞组合体(14)左端面，通过旋紧阀芯杆(10)使第二弹簧(11)提供预紧力；
管路对接时，使阀芯组合体(6)轴线与阀芯杆(10)轴线处于水平状态，阀芯杆(10)右端面与阀芯组合体(6)左端面相接处，旋紧螺帽(12)，使阀芯杆(10)克服第一弹簧(7)预紧力，推动阀芯组合体(6)在轴向方向发生相对平动，第一壳体(A2)左端锥形口受力挤压活塞组合体(14)使其克服第二弹簧(11)预紧力向左移动，此时阀芯组合体(6)与第一壳体(A2)内锥面分开，阀芯杆(10)与活塞组合体(14)内端面分开，完成对接。
2.如权利要求1所述的高密封性自封式快速接头，其特征在于，所述阀芯组合体(6)左端面包裹硫化橡胶；
所述活塞组合体(14)右端与阀芯杆(10)接触面为橡胶表面。
3.如权利要求2所述的高密封性自封式快速接头，其特征在于，所述第一接头还包括三角架(8)；
所述三脚架(8)套设在阀芯组合体(6)上，其右端抵住导流体(1)内部阶梯圆形孔，左端压住第一弹簧(7)，所述导流体(1)阶梯圆形孔过渡处倒圆角；
所述阀芯组合体(6)右端头处扩铆，使阀芯组合体(6)在第一弹簧(7)的压力下不从三角架(8)中脱出。
4.如权利要求3所述的高密封性自封式快速接头，其特征在于，当所述第一接头与第二接头断开时，分别通过预设第一弹簧(7)、第二弹簧(11)的预紧力，使阀芯组合体(6)上的橡胶部分紧贴在壳体(A2)内锥面上、活塞组合体(14)上的橡胶部分紧贴在阀芯杆(10)的内端面上，使第一接头与第二接头断开后各自密封。
5.如权利要求4所述的高密封性自封式快速接头，其特征在于，所述第二接头还包括O型圈(13)；
所述活塞组合体(14)侧壁开设凹槽，凹槽内固定O型圈(13)，所述O型圈(13)与第二壳体(B9)内侧壁紧密贴合。
6.如权利要求5所述的高密封性自封式快速接头，其特征在于，所述第二壳体(B9)左端圆柱段上中心位置为螺纹通孔，在圆柱周围圆周方向上均布有若干通孔，所述通孔与阀芯杆(10)中部开孔相配合保证在第一接头与第二接头对接后流体通道的开度。
7.如权利要求6所述的高密封性自封式快速接头，其特征在于，所述第二壳体(B9)右端面开口处设有锥型孔。
8.如权利要求7所述的高密封性自封式快速接头，其特征在于，所述第一接头还包括芯垫(3)；
所述芯垫(3)为四翅环状垫片，其包括圆环定位部及翅翼部，圆环定位部设置在阀芯组合体(6)左端，翅翼部与第一壳体(A2)在圆周方向留有间隙；
所述第一弹簧(7)左端与圆环定位部贴合。
9.如权利要求8所述的高密封性自封式快速接头，其特征在于，所述第一接头还包括：铜垫环(4)、卡簧(5)；
所述第一壳体(A2)的端头安装有铜垫环(4)，通过卡簧(5)进行固定。
10.如权利要求9所述的高密封性自封式快速接头，其特征在于，所述第一接头与第二接头对接完成后，铜垫环(4)会贴紧第二壳体(B9)的内锥面，并在螺纹旋紧的作用下使铜垫环(4)发生足够的弹性变形，达到管内为流体或真空状态下和管外的介质完全隔绝。
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