CN1437692A - 可枢转的流体管道接头以及单向制动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可枢转的接头(26)，该接头带有通过耳轴(56)连接的球和承窝，它可以用于流体管道中，特别适用于诸如便携式安全装置之类的消防设备。可枢转的接头可以被用在装置的入口上以使一根或多根入口软管作旋转运动，和/或用在该装置的出口上以便将排放口指向在一个或多个方向上。可以使用一个可选用的单向制动器(3d)以限制无意间引起的围绕一条或多条运动轴线的运动。

Description

可枢转的流体管道接头以及单向制动器

技术领域

本发明总的涉及管道转动接头，尤其涉及球窝式可枢转的接头，这种接头可用于要求接头在压力下转动的管线中。在可枢转的接头上可以安装一个单向制动器，以使可枢转的接头可以承载一个较重喷嘴，从而使喷嘴的高度不会由于重力而降低。

背景技术

消防安全装置(monitor)是用来输送大量诸如水或泡沫之类的灭火流体的装置。安全装置具有一个与进给软管或管道相连的入口以及装配喷嘴的排放口。设有一些装置以改变喷嘴的方向，这样，灭火流体可以沿水平和垂直方向两个方向移动。

一些现有的安全装置使用球窝式转动接头来实现水平和垂直方向的移动。例如与使用球轴承的转动接头相比，球窝式转动接头仅具有较少的零件，并且易于生产和维护。

球窝式转动接头通常具有笔直的流道，这些直流道可以使得通过其中的灭火流体的压力损失较小。此外，球窝式转动接头通常可以沿所有方向运动，但与滚珠轴承式转动接头相比，它们具有的运动范围通常较为有限。

通常在球窝式转动接头中，承窝捕获住一球，这样，来自灭火流体的内部压力不会使接头分离。由于内压引起的轴向负载由球状物/承窝交界面承载，在改变方向的过程中，该交界面会在转动接头中引起摩擦阻力。当转动接头内的流体压力很高时，轴向力会大到难以使转动接头改变方向，甚至不能改变方向。

为了在一定程度上缓减摩擦阻力，美国专利No.4,392,618中揭示了一种带有完全通过接头的一轴的球窝式转动接头。该轴承载来自水压的轴向力，由此克服压入承窝内的球的高摩擦力。遗憾的是，流体通道中这样一种轴或其它障碍物的存在会在流体内引起湍流以及压力损失。

无论所使用的转动接头的类型如何，此前，便携式安全装置不具备使软管通过转动接头并出于良好的原因进入安全装置的功能，安全装置内的反作用力与喷嘴中排放的流体的方向轴向对齐。当一便携式安全装置和软管位于相对较平的支承面上时，由于反作用力加上安全装置的重量可保持安全装置与支承面稳定接触，因此，安全装置通常是稳定的。

当便携式安全装置用在不平坦的表面上时，它的稳定性的就有问题了。例如，如果便携式安全装置被设置在消防梯的底部，进给软管沿着楼梯向下进入安全装置，当流体开始流动时，由于软管的刚性加强，这将使安全装置入口顺着软管向上翻倒。

此外，当球窝式转动接头被用于安全装置排放处时，喷嘴的重量会使排放口向下改变方向。如在美国专利No.3,940,107中所揭示的，旋转阀上的弹簧离合器是公知的，但旋转管道接头上的单向制动器是未知的，这种单向制动器可允许操作者使喷嘴轻易地改变方向。因此，位于安全装置出口上的转动接头也是成问题的。

因此，需要有一种不存在上述问题的改进的转动接头。

发明内容

本发明通过添加耳轴来克服与现有技术的转动接头相关的上述问题，从而将转动接头转变为一种可枢转的接头，它不会引起通过管道设置的轴的湍流。当用作入口时，可枢转的接头内的耳轴允许入口围绕由耳轴形成的轴线枢轴转动，并且可将横向安全装置的反作用力传送到进给软管。使用这种可枢转的入口接头可向便携式安全装置提供额外的稳定性。此外，当本发明的可枢转的接头用作出口时，它使得可以更容易地重新调节安装在出口上的喷嘴。

因此，本发明提供了一种可枢转的接头，该接头可形成了一条通过其的流体通道。可枢转的接头包括一个安装在配合承窝内的球，球和转动接头通过至少一个耳轴连接起来，较佳地可通过形成一条轴线的一对耳轴连接。在耳轴上承载与球和承窝和配合表面相对的轴向力使操作者可轻易地使可枢转的接头和它的喷嘴改变方向，并且无需克服现有技术的球和转动接头中产生的相当高的内部转扭，或通过管道设置的轴的湍流。

另外，当本发明被用作出口接头时，它一般包括一种双重球和承窝的组合。一个耳轴或形成一条轴线的一对耳轴与每一个球和承窝的组合相连。每个球和承窝的组合的轴线相互成90度定向，从而允许出口的可枢转的接头可以沿相对于安全装置的任何方向重新定向。

通常，这些出口配置具有一条水平定向的耳轴轴线，以允许接头的垂直绕轴旋转。当需要允许对喷嘴作垂直的重新调节时，喷嘴的重量趋向于使接头向下枢轴转动。因此，需要一个根据本发明的单向制动机构，以抵抗喷嘴的向下的力。

还希望，单向制动器可以包括一个释放件，以便于喷嘴上升时的运动。理想地，单向制动器的阻力机构与水平的耳轴相连，以抵抗由于喷嘴重量引起的无意间的向下运动，但可以添加一第二制动器，以限制围绕相对的轴线运动。根据本发明的单向制动器可以包括一个套管，该套管可以通过抵靠耳轴上的肩部而与耳轴相连。弹簧垫圈和螺母可提供轴向负载，以将套管推入耳轴上的肩部中。因此，需要一定量的转矩以使套管在耳轴上转动。

套管带有台阶并且安装到制动器壳体内的圆柱形开口内。在套管台阶和制动器壳体之间存在一锥形空间。在每个锥形空间内设置了一个小的圆柱体以及一弹簧或弹性构件，以将小的圆柱体推向锥形空间的窄端部。以这种配置，该枢转的接头可以轻易地沿这样一个方向移动，即，小圆柱体朝着锥形空间的大端部移动的方向。然而，使小圆柱体推向锥形空间的小端部的移动使小圆柱体被挤压住并且有效地将套管锁定在制动器壳体上。操作者施加的向下推力可以克服套管和耳轴之间的阻力并且使出口重新定向。

从下列对附图的详细说明和权利要求书中将可以显而易见本发明的上述和其它的优点。

附图说明

图1为装配根据本发明的可枢转的接头入口和出口的安全装置的立体图。

图2为根据本发明的单个可枢转的接头入口的剖视图。

图3为根据本发明的双重可枢转的接头的剖视图。

图4为根据本发明的一种双重可枢转的接头和单向制动器的视图。

图5为根据本发明的单向制动器的分解视图。

具体实施方式

在下列对附图的描述中，在每幅图中，相同的元件以相同的标号表示。总体而言，在图1中，安全装置20具有一壳体22、一可枢转的入口接头26、一可枢转的出口接头28以及一单向制动器30。安全装置壳体22是作为一个刚性管示出的，它带有若干尖钉状的折叠腿40、一个阀手柄42以及紧急阀切断机构44。折叠腿40设有一个宽的基底，安全装置20的反作用力可以由其支承，从而起到稳定作用。阀手柄42使得操作方便并且可由操作者直接控制。当滑动或翻倒的情况发生时，这些情况会导致安全装置20的下一次工作不安全，紧急阀切断机构44可以自动切断安全装置。尽管出于较轻重量及可操作性的考虑，示出的安全装置20为一种较佳的安全装置的形状和式样，但消防设备的任何安全装置或部分均可以使用本发明的可枢转的接头。

同样地，如图1和图2所示，可枢转的入口26定位在安全装置20的上游端46，而可枢转的出口28定位在安全装置20的下游端48。如图2清楚地所示，可枢转的入口26包括一软管接头50、一球52、一承窝54以及一对耳轴56。软管接头50可以为任何可用在消防工业中的类型，其中包括螺纹接头。软管接头50在可枢转的入口26的上游末端46。

紧接着软管接头50下游的是球52，该球52可以与软管接头50一体形成或者与软管接头50相连。球52包括一个外部的球形表面60，并且形成了一个孔62，该孔62最好位于球52的中间。

紧接着球52下游的是承窝54，该承窝54形成了一个与球52的外部球形表面60相配合的内部球形表面64。承窝54也形成了一个孔66，该孔与球孔62协作以形成一条通过可枢转的入口26的管道。球52绕由耳轴56形成的一条轴线在一垂直平面中转动。由于球52在垂直平面中转动可以减小软管使安全装置20上升的趋势，因此这是需要的。可枢转的入口26仅垂直旋转是较佳的，其原因在于，水平旋转将减少可由软管能吸收的向后的反作用力。

为了顺利地将喷嘴反作用力从安全装置20转移到进给软管以增加安全装置的稳定性，可枢转的入口26的下游构件必须相对于安全装置20固定，并且必须限制可枢转的入口的上游构件的相对于固定的下游构件旋转的能力。在示出的实例中，可枢转的入口26的下游组件是承窝54，承窝54可以与安全装置壳体22一体成形或者与其相连。上游组件是球52，通过耳轴56可以防止球52进行完全的旋转运动。

较佳地，可枢转的入口26的耳轴56是沿着水平轴线定向的，以允许沿垂直方向的旋转运动，并可阻止水平方向的旋转。这样，进给软管可以沿相对于安全装置壳体22的各种不同垂直角度定向，例如当安全装置20位于楼梯平台上时，进给软管位于一相邻的楼梯上。这种垂直的可调节性与水平的不可调节性的限制形成对照，当喷嘴离开安全装置20横向定向时，水平的不可调节性为安全装置20提供了稳定性，由此，使反作用力危险地处于安全装置的折叠腿40形成的支承面的附近或外侧。当这种情况发生时，进给软管将阻止安全装置20的横向移动并且提供必要的稳定性。

此外，尽管图示的球56在上游而承窝54在下游，但球和承窝的设置方案不是很重要，只要耳轴56能够承载轴向负载且能够限制转向垂直平面即可。

所示出的耳轴56为若干螺丝，这些螺丝旋入可枢转的接头内且基本不延伸入管道内。但是，任何耳轴形状或大小都可以起作用，只要它能在球和与其相连的承窝之间提供相对的枢轴转动即可，并且与现有技术的轴相比不存在明显的管道的阻碍物。

如图3所示，可枢转的出口28的上游端包括一第一承窝70，该承窝70既可以与安全装置壳体22的安全装置下游端48一体形成，也可以与其固定。当第一承窝70固定到安全装置壳体22时，第一承窝70可以带有螺纹，以便于安装维护以及维修。第一承窝70包括一内部球形表面76并形成了一个孔78，该孔最好中心地位于第一承窝70上。

紧接着第一承窝70的下游在一个第一球80，该球80具有一个外部球形表面82，该表面与第一承窝70的内部球形表面76相匹配。第一球80形成了一个孔84，该孔84与第一承窝70的孔78对齐，从而形成了一条流体管道。

第一承窝70和第一球80相连接以通过在一第一轴线90上对齐的第一对耳轴88枢轴转动。耳轴88最好为这样一些螺丝，这些螺丝装配在螺纹孔内并立即终止在第一承窝70内，从而使湍流最小化。

第一球80的下游有一第二承窝96，该承窝既可以与第一球80一体形成，也可以以基种固定关系与第一球80相连。第二承窝96包括一内部球形表面98以及一孔100。

在第二承窝96的下游有一第二球106，第二球106具有一个外部球形表面108和一个与第二承窝孔100、第一球孔84以及第一承窝孔78对齐的孔110，从而形成了一条通过可枢转的出口28的流体管道。

第二承窝96和第二球106通过第二对耳轴114沿着第二轴线106相连，第二轴线116最好与第一轴线90呈直角的定向。球、承窝以及耳轴的这种结合使可枢转的出口28可以如现有技术中的单个滚珠和承窝旋转那样相对于安全装置壳体22沿所有方向旋转，只是当安全装置内的流体压力很高时，在经受轴向负载的情况下现有技术中的接头如果不是不可旋转也是很难旋转。通过使用两对通过耳轴连接的承窝和球，可以实现相同角度的重新定向，但不存在轴向的约束力。在耳轴中仅有反抗出口28枢轴转动重新定向而作用的摩擦力，因此，由于摩擦而引起的转矩大大减少，由此，本发明可用于现有技术的接头不适用的场合。耳轴56、88和114的螺纹最好使用高强度的厌氧粘合剂固定以防螺纹转动，例如由Loctite公司生产的注册商标为Loctite #271厌氧粘合剂。

第二球106的下游是一个喷嘴连接件118，该连接件118最好带有螺纹以接纳各种不同的喷嘴。当一个喷嘴安装到可枢转的出口28上时，喷嘴的重力将推动出口28向下转动。显然，喷嘴的这种无意间的改变方向不是可取的，因此，本发明最好安装一个可抵抗非故意运动的机构。喷嘴连接件118也可以以任何所需连接件的样式连接或一体形成，或者与喷嘴入口本身一体形成。需理解的是，附加的球和承窝的组合可以加到上述双重球和承窝的组合中，以使枢转连接件的运动范围增加。

如图4和图5所示，设有一个单向制动器200，该单向制动器200可限制围绕轴线以一个方向进行的旋转运动，同时允许围绕同一轴线沿相反方向进行运动。因此，可枢转的出口28和其喷嘴的上升运动没有被限制，但除非消防员需要，喷嘴的下降运动被阻止了。虽然，图示仅为一个单向制动器，但也可以添加一第二单向制动器，以限制围绕另一轴线的运动。

单向制动器200包括：一耳轴202、一安装在耳轴202上的套管204、一弹簧206、一圆柱体208以及一制动器壳体210。耳轴202可以是位于可枢转的入口26或可枢转的出口28中的任一耳轴，但最好是位于可枢转的出口28中并且水平定向以抵抗喷嘴的重量。耳轴202可以固定在可枢转的接头的球或承窝上，在示出的实例中，耳轴202是固定在球80上的。肩部212是耳轴202的一部分，该肩部提供了一个用于套管204抵靠的表面。

套管204可以由弹簧垫圈235和螺母236与耳轴202结合，弹簧垫圈235和螺母236可提供轴向负载以将套管204推入位于耳轴202上的肩部212内。由于套管204、肩部212以及弹簧垫圈235的诸表面之间的摩擦，轴向负载提供了旋转阻力。螺母236的位置由螺纹连接到耳轴202内的锥形管塞240固定。耳轴202是开槽的，这样，当锥形的管塞240插入时，耳轴202膨胀以固定螺母236。

套管204的形状被设置成设置了若干台阶216，弹簧206和圆柱体208可以起到防止非故意运动的作用。套管204可以具有必要多的台阶216，以抵抗预期的负载并使单向制动器平滑运动。例如，图4的实施例示出了六个台阶216，而图5的实施例示出了三个台阶216。套管204设置在制动器壳体210的圆筒形开口209内，并且同套管台阶216一起形成了具有宽端部220和窄端部222的若干锥形槽218。

如图4所示，圆柱体208和弹簧206设置在锥形槽218内，弹簧206朝着槽的宽端部220而圆柱体208朝着锥形槽的窄端部222。这样，弹簧206可以将圆柱体推进至锥形槽的窄端部222内。圆柱体208和制动器壳体210之间的摩擦力可阻止套管204相对于制动器壳体210转动，由此，防止可枢转的接头围绕耳轴202沿锁定的方向226自由转动。另一方面，由于圆柱体208可以朝着锥形槽的宽端部220运动，在那里圆柱体208和制动器壳体210之间几乎没有或没有摩擦力，因此，沿未锁定的方向228旋转是可以的。弹簧206可以为任何类型，包括压缩弹簧、板簧，或者最好为硅橡胶材料的弹性管，它沿一个与圆柱体208的轴线平行的轴线插入。

喷嘴的重量使圆柱体208朝着锥形空间222的小端部移动，并且有效地将套管204锁定在制动器壳体210上。套管204、耳轴202以及弹簧垫圈236之间的摩擦力可支承喷嘴的重量。为了降低喷嘴的高度，操作者仅需向下推动喷嘴以克服套管204和耳轴肩部212之间的摩擦力。为了使喷嘴上升，操作者可拉起喷嘴，使圆柱体208到达槽220的宽的端部，由此使套管从制动器壳体210释放，并且允许喷嘴向上运动而没有来自套管204的阻力。锥形槽218的形状最好与一个一英寸直径的圆筒形开口209形成一个四度的夹紧角，以及圆柱体208的直径为1/8英寸。

制动器壳体210与枢轴接头的固定耳轴202相对部分固定。一个简单的螺丝232便可以实现这种连接。

上述对附图的详功描述仅是为了便于透彻地理解，而不对本发明作不必要的限制，对本发明的限制在下列权利要求书之中。

Claims (14)

1.一种可枢转的流体管道接头，该接头包括：

一承窝；

一球，所述球设置在承窝中，用于相对该承窝运动；以及

一耳轴，所述耳轴连接球和承窝，以允许球和承窝之间作围绕由耳轴确定的一条轴线的相对旋转运动。

2.如权利要求1所述的可枢转的流体管道接头，其特征在于，所述承窝位于球的上游。

3.如权利要求1所述的可枢转的流体管道接头，其特征在于，所述承窝位于球的下游。

4.如权利要求1所述的可枢转的流体管道接头，其特征在于，所述接头还包括一第二耳轴，所述第二耳轴与第一耳轴同轴对齐。

5.如权利要求1所述的可枢转的流体管道接头，其特征在于，所述接头还包括：

一单向制动器。

6.如权利要求5所述的可枢转的流体管道接头，其特征在于，耳轴与球固定，所述单向制动器包括：

一带有台阶的套管，所述套管可操作地与耳轴结合；

一制动器壳体，所述制动器壳体固定于承窝，并且形成一个可接纳带有台阶的套管的圆柱形开口，所述制动器壳体和带有台阶的套管协作形成了一个锥形槽，所述锥形槽具有一个宽端部和一个窄端部；

一圆柱体，所述圆柱体设置在锥形槽内；以及

一弹簧，所述弹簧设置在锥形槽的宽端部中，以朝着锥形槽的窄端部推动圆柱体。

7.如权利要求5所述的可枢转的流体管道接头，其特征在于，耳轴固定于承窝，所述单向制动器包括：

一带有台阶的套管，所述套管可操作地与耳轴结合；

一制动器壳体，所述制动器壳体固定于球，并且形成一个可接纳带有台阶的套管的圆筒形开口，所述制动器壳体和带有台阶的套管协作形成了一个锥形槽，所述锥形槽具有一个宽端部和一个窄端部；

一圆柱体，所述圆柱体设置在锥形槽内；以及

一弹簧，所述弹簧设置在锥形槽的宽端部中，以朝着锥形槽的窄端部推动圆柱体。

8.一种形成一管道的可枢转的流体管道接头，所述接头包括：

一第一承窝；

一第一球，所述第一球设置在第一承窝内并且可枢轴转动地沿第一轴线与第一承窝相连；

一第二承窝，所述第二承窝固定于第一球；以及

一第二球，所述第二球设置在第二承窝内并且可枢轴转动地与沿第二轴线与第二承窝相连，所述第二轴线是与第一轴线基本成直角定向的。

9.如权利要求8所述的可枢转的流体管道接头，其特征在于，所述接头还包括：

一制动器，所述制动器用于抵抗第一球相对于第一承窝的旋转运动。

10.如权利要求9所述的可枢转的流体管道接头，其特征在于，耳轴固定于第一球，而所述制动器包括：

一带有台阶的套管，所述套管可操作地与耳轴结合；

一制动器壳体，所述制动器壳体固定于承窝，并且形成一个可接纳带有台阶的套管的圆筒形开口，所述制动器壳体和带有台阶的套管协作形成了一个锥形槽，所述锥形槽具有一个宽端部和一个窄端部；

一圆柱体，所述圆柱体设置在锥形槽内；以及

一弹簧，所述弹簧设置在锥形槽的宽端部中，以朝着锥形槽的窄端部推动圆柱体。

11.如权利要求9所述的可枢转的流体管道接头，其特征在于，耳轴固定于第一承窝，而所述制动器包括：

一带有台阶的套管，所述套管可操作地与耳轴结合；

一制动器壳体，所述制动器壳体固定于承窝，并且形成一个可接纳带有台阶的套管的圆筒形开口，所述制动器壳体和带有台阶的套管协作形成了一个锥形槽，所述锥形槽具有一个宽端部和一个窄端部；

一圆柱体，所述圆柱体设置在锥形槽内；以及

一弹簧，所述弹簧设置在锥形槽的宽端部中，以朝着锥形槽的窄端部推动圆柱体。

12.一具有可枢转的入口接头的安全装置，可枢转的入口接头包括：

一承窝；

一球，所述球设置在承窝中，用于相对该承窝运动；以及

一耳轴，所述耳轴连接球和承窝，以允许球和承窝之间作围绕由耳轴确定的一条轴线的相对旋转运动。

13.如权利要求12所述的安全装置，其特征在于，耳轴轴线基本是水平的。

14.如权利要求12所述的安全装置，其特征在于，所述安全装置是一种便携式的消防用安全装置。

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