CN1796860A - 自锁流通接头 - Google Patents
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Abstract
根据本发明的一种流通接头，用于将介质(M)从流入方向(Z)转向流出方向(A)上，包括：具有流入口(39)的流入接头件(16)，以及具有流出口(50)的流出接头件(18)。在实施例中，上述流出接头件(18)可设置得相对流入接头件(16)绕公共旋转轴线(S)转动。它们彼此相对的转动位置由锁紧装置(42、58)所固定，该锁紧装置能够根据在流通接头中介质(M)的压力来确定锁紧力。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的流通接头以及根据权利要求18的具有流通接头的卫生设备。
背景技术
通常，流通接头用于将液体或气体等流体介质从流入方向转向到流出方向。在此，就可以有利地调节流入方向和流出方向之间形成的接头角度。
例如，DE-C-3616073就叙述了这种流通接头。在这里，流通接头具有两个设置有管道件的接头件和至少在一个接头区域导引液体的软管件。这些接头件为在端部设置有齿的圆柱管插座(socket)。这些管插座的齿和盖板的另一些齿相啮合，从而防止管道件彼此之间产生不希望的转动。
在这种流通接头内，在弹性软管件内导向上述介质，它的使用寿命受软管件的材料，介质流过的特性以及改变接头角度的转弯数量等因素限制。
借助于上述齿，流通接头装有锁紧装置，以防止接头角度产生不希望的正位(righting)，例如由压力或介质流经或作用在和流通接头机械相连的安装件(fitting parts)上的重力所引起的正位。尤其是，流通接头内的压力或流经速度陡增就会产生一个沿着流入方向来调整流出方向的力矩。例如在打开流经灌溉橡皮管的水时，就可以观察到这种现象。
在已知的流通接头中，通常来说，这由手动地释放锁紧来加以防止，但这既要在进行所需转动之前释放，又要在转动过程中进行克服。
发明内容
本发明的一个目的就是提供一种具有长使用寿命的流通阀，和介质流通过程、转动操作数量无关，从而在任何压力的介质下都能够保证可靠地锁紧，而且还不需要在进行所需转动之前手动释放锁紧。
该目的由根据本发明权利要求1的流通接头所实现。在从属权利要求中，本发明中流通接头的尤其有利的实施例设置有特定的特征。
根据本发明的流通接头包括：介质从流入方向流入的且具有流入口的流入接头件、以及介质在预定流出方向流经的且具有流出口的流出接头件。上述流出接头件可设置得相对流入接头件绕公共轴线转动，从而使流入方向和流出方向之间的接头角度为可调的。自动作用在流通接头上的锁紧装置可以根据介质压力来确定锁紧力，一方面可以防止流出接头件相对于流入接头件产生不希望的独立转动，另一方面在流出接头件相对于流入接头件产生转动时，可以保证转动尽可能地平滑。而且还不需要在流通接头内设置软管件，因而增加了本发明中流通接头的使用寿命。
附图简述
参考附图，下面将叙述特定的优选实施例。尤其是，在附图中：
图1示出了具有底座、根据本发明的流通接头和出水口的卫生设备的透视图；
图2a示出了在流通接头的基本位置上，图1中卫生设备的侧视图，其中具有混合蓄电池式的相关控制元件，用以控制介质的流通；
图2b示出了在转出位置上，图1、图2中的卫生设备的侧视图；
图3示出了流通接头第一实施例的缺口视图，其中设置一个类似差动活塞的加强元件；
图4示出了具有弹性压套的流通接头的第二实施例的纵向剖视图；
图5示出了沿着图4中流通接头的线V-V的剖视图；
图6示出了图4、图5中流通接头的流出接头件的纵向剖视图，具有一个对环形管和盲孔进行划定的切槽，用以将上述环形管和流出口相连。
具体实施方式
在图1中示出了根据本发明的卫生设备，用于流出介质M，在该条件下该介质为水，该设备通过底座(foot element)10固定在支座U上。从底座10的圆锥端开始，根据流动，流入管12将管路系统(未示出)和第一流通接头14机械相连。在该实施例中，流入管12相对于支座U大致垂直延伸。因此，流入管12和第一流通接头14的流入接头件16流体相连。第一连接管20从设置有流入接头件16的第一流通接头14的流出接头件18延伸到第二流通接头22的流入接头件16。
第一流通接头14的流出接头件18和流入接头件16均可相对共同的旋转轴线S转动，该轴线大致平行于支座U和大致垂直于流入管12。通过相对旋转轴线S转动上述第一连接管20，设置在下游并和第一连接管20机械相连的上述卫生设备的所有零件均还可以相对于支座U进行转动。
通过类似于第一流通接头14的方式，相对旋转轴线S，在第二流通接头22中，流出接头件18也可以相对于流入接头件16转动。根据流动，第二连接管24将第二流通接头22的流出接头件18和第三流通接头26的流入接头件16机械相连。第三流通接头26最好是和已经提及的流通接头14、22具有相同的结构。流出管28从第三流通接头26的流出接头件18延伸到设置在流出管28自由端上的出水口30。出水口30可以是开口管端，喷口或者喷头。经由流入管12、第一流通接头14、第一连接管20、第二流通接头22、第二连接管24、第三流通接头26和流出管28从管路系统供给的水通过出水口30被分配到周围的环境中，例如被送到洗脸盆、水池或者水箱中。
由于单个流通接头14、22、26之间可相互独立转动，所以出水口30的位置可以从图2a中卫生设备的基本位置变化到图2b所示的转出位置。在该实施例中，每个流通接头14、22、26的自由接头转角范围大小可以被设定得各不相同。此外，可以对整个接头角度范围连续地设定所有的接头角度，或者也可以设定间断的接头角度。除了卫生设备转动以外，它们还可以绕旋转轴线D旋转，经由底座10和流入管12对中，并大致垂直于支座U。还可以限定相应的转角范围，该转角包括连续的或间断分布的角度位置。
为了防止独立的或受介质M压力影响的卫生设备产生所不希望的转动或正位，流通接头14、22、26均装有锁紧装置。该锁紧装置产生一个抵消转动的锁紧力。在该叙述中，可以相对周围环境在无压状态单个地设定最小的锁紧力，且这些锁紧力适于单个流通接头14、22、26的机械支承功能。
通过卫生设备的独立转动和旋转，出水口30至少可以到达绕底座10的假想圆内的任何位置，这个假想圆的半径大致对应于伸展的卫生设备。通过限定流通接头14、22、26的接头角度范围或绕旋转轴线D的转角范围，就可以确定定位。
和介质M相接触的元件，例如流通接头14、22、26，管12、20、24、28和出水口30最好都是由抗腐蚀金属或合适的合金或涂覆着这些金属或合金的材料制成，以便于根据本发明的卫生设备能够特别适合于排放饮用水。
如图2a所示，卫生设备的控制元件32为混合蓄电池32，该控制元件用于控制从管路系统尤其是从热水管路34和冷水管路36供给水的流通。或者，上述混合蓄电池还可以和底座10整体成形或由其他的控制元件32例如旋塞所替换。
下面将详细描述根据本发明的、例如用在图1和图2a、2b所示卫生设备中的流通接头14、22、26的两个特定优选实施例的结构和功能。
图3示出了本发明中流通接头14、22、26的第一实施例。该实施例的流通接头14、22、26包括指定给流入接头件16的杯状流入腔37Z和指定给流出接头件18的相似杯状流出腔37A，该流入腔37Z和流出腔37A均相对转动轴线S同轴设置，它们的杯状开口彼此相对。流入腔37Z由单件构成，而流出腔37A由杯环38R和端侧接头盖38D形成。
在流入腔37Z中形成有流入开口39，介质M沿着流入方向Z经由该开口流入到流入接头件16中。介质M经由在流入接头件16的加压件(pressing-on element)42上的流通管40流入到流出接头件18中由流入腔37Z划分的内部空间48内，且还流入到连接螺钉46的切口44中。该螺钉用于连接流入接头件16和流出接头件18。随后，介质M在流出方向A上经由流出腔37A上形成的流出口50离开。该实施例类似于在下面叙述的第二实施例均不需要设置弹性软管元件，因此相比带有软管元件的流通接头，它具有很显著的长使用寿命。图3中引出的相应箭头，是用以说明介质M的流动。
流通管40和切口44都大致平行于上述旋转轴线S延伸，并和流入方向Z、流出方向A相垂直。因此，介质M至少部分上在平行于旋转轴线S的方向上以及流入方向Z、流出方向A上导向。通过这种方式，依靠这种流动，就可以避免或防止反向作用于锁紧力的扭矩正位性，而这种特性通常会出现在上述灌溉橡皮管等实例中，在流通接头内的压力陡增时产生。
流入接头件16和流出接头件18通过连接螺钉46沿着旋转轴线S被彼此紧固，在轴向上不能活动。在流入腔37Z中形成有大致环形的流入管52，在流出腔37A的内部空间48中形成有流出空间53。上述流入管52由上述加压件42在流出一侧进行限定。
加压件42在形式和功能上可设计作为一个差动活塞，并相对于流入接头件16和流出接头件18在旋转轴线S的方向上可移动地活动一小段距离，例如0.1mm-0.5mm。在该实施例中，该加压件42在流入侧限定流入管52的环形液压作用面55可设置得尺寸要大于它在流出接头件一侧的、和介质M相接触的液压作用面。和介质M相接触的或者位于介质M内的表面被指定为液压活动(hydraulically active)面55，该表面会产生一个机械定位力，在这里作为锁紧力。
在图3所示的实施例中，液压作用面55至少垂直于旋转轴线S延伸。由于液压作用面55的尺寸及其定位，所以在流入管52内给定压力处就会产生一个在加压件42上的合成力，或者产生一个在和加压件42机械相连的零件上的相关加强力，上述合成力作用在流出接头件18方向上。
此外，上述加压件42由螺旋弹簧60产生的弹簧力所动作，因此被压紧在流出接头件18的方向上，上述弹簧支承在流入腔37Z上。在流出一侧，加压件42包括和上述流入侧液压作用面相反设置的加压面54，该加压面和流出接头件18的上述杯环38R上形成的承压件58的承压面56相互作用。根据流通接头14、22、26内介质M的压力，可变化地将上述加压面54压在承压面(pressing surface)56上，当流出接头件18相对流入接头件16转动时，这两个面54、56彼此之间就会产生摩擦。
当介质中的压力相对于外界压力升高时，加压件42的加压面54和承压件58的承压面56之间摩擦所产生的锁紧力就会增加，这就使流出接头件18相对流入接头件16更加难以转动。在此，锁紧力可自动地适于介质M中的压力，不需要外部控制或能量供给。
通过连接螺钉46的紧固力矩，可以预先设定加压面54和承压面56之间的最小加强压力或者最小锁紧力。当流通接头14、22、26内的压力和外界压力相同时，例如如果没有介质M流经流通接头14、22、26时，该最小加强压力可以确定转动的光滑程度。如在卫生设备中已经叙述，相对于相连安装件例如图1-图3中所示的管20、24、28，设置在下游的流通接头22、26和出水口30，还可以考虑将流通接头14、22、26的机械支承功能设定为最小的锁紧力。因此连接螺钉46可以为每一单个流通接头14、22、26可以预定不同的紧固扭矩。
加压件42，承压件58以及和流出接头件一侧相连的接头盖38D均可借助于O形环64进行密封，以防介质M泄漏到周围环境中。
下面描述根据本发明的流通接头14、22、26的第二特定优选实施例。如图4中的纵向剖视图和图5中截面图所示，上述流通接头14、22、26具有大致圆柱外形，流入腔37Z和流出腔37A均被接头盖38D闭合在上述端侧。在该实施例中，上述接头盖38D不能关闭和介质M相接触的空间，而是用作挡住靠近连接螺钉46的通路。
和第一实施例中一样，流入接头件16和流出接头件18仍是相对于旋转轴线S同轴设置，并经由连接螺钉46彼此连接。但相比第一实施例，在这里流入接头件16和流出接头件18彼此可轴向相对活动一小段范围，例如活动0.1mm-0.3mm。
介质M流经流入腔37Z上形成的流入口39和与该流入口相连的盲孔66，流入到径向延伸且由根切槽68形成的环形管70内，上述盲孔类似于结合图5、图6详细叙述的上述流出接头件18的盲孔66。因此，上述槽68在开口侧彼此相对，且形成在流入接头件16和流出接头件18的内轴承环90各自的相对横向表面上。上述内轴承环90在流出腔37A上单件成形，但是在旋转轴线S方向上也可以以活塞方式可移动地安装在流出腔37A内。在后者情况中，流入接头件16随后和流出接头件18可固定地相连。
接着，介质M经由流出接头件18的盲孔66离开流通接头14、22、26，这些盲孔一方面朝向环形管70开口，一方面朝向流出口50开口。环形管70在径向由另一个O形环72进行内外密封。在该实施例中，在O形环72的径向内外侧之间，上述液压作用面55由环形管70上的环面形成，并类似地大致和上述旋转轴线S成直角延伸。
在流入接头件16的流入腔37Z上设置的圆柱环形延伸部74经由流出接头件18的内轴承环90上的中央圆柱口76，延伸到上述流出接头件18内。在此，上述环形延伸部74形成具有在外侧环绕的圆柱加压面54的加压件42。
上述连接螺钉46安装在环形延伸部74的中央通孔78内。在流入一侧，上述连接螺钉46通过螺母81和垫片被支承在流入腔37Z内。在流出一侧，压盘86被夹在上述螺钉头部80和压套84的端面82之间，该压套相对上述环形延伸部74同心设置，且呈圆筒状地环绕着环形延伸部74的加压面54。
上述压套84的相对流入侧端面88承靠在内轴承环90上。该压套84的一端被支承在流入接头件16上，而另一端则被支承在流出接头件18的内轴承环90上。上述压套84轴向移动的范围受内轴承环90和压盘86之间的距离所限定。
上述压套84由至少恒定体积的弹性材料制成，最好是由POM等塑料制成，尤其是由HostaformC 9021等聚缩醛树脂制成。它具有中空圆柱形式且由两个半壳体构成。在上述压套84的U形周槽内，在径向内外侧均插入着摩擦环91，以便于它们从压套84能够至少部分地径向突出。由此，在内侧径向设置的该摩擦环91承靠在加压面54上，而在外侧径向设置的摩擦环则承靠在流出接头件18的内壁92的圆柱承压面56上，作为承压件58并相对于旋转轴线S和加压面54同心设置。
随后，如果压套84的轴向移动范围减小，这就不可避免地导致该压套84径向膨胀或者拱起变形。因此，加压面54和承压面56之间径向产生的加强压力就会因摩擦环或者该压套84本身而增大。该增大的加强压力就使加压面54和承压面56之间的摩擦增大，因而相比流入接头件16，会增加和流出接头件18的相对转动相反的锁紧力。
上述压套84的轴向移动范围和加强压力一方面由连接螺钉46的紧固扭矩来确定，另一方面相对于外界压力由环形管70内介质M的压力来确定，即由作用在液压作用面55上的合成力来确定。如果连接螺钉46的紧固扭矩或者环形管70内介质M的压力均增大，即在前者中，流入接头件16被朝向流出接头件18轻微承压，而在后者中，流入接头件16被轻微承压远离流出接头件18，上述压套的轴向移动范围减小，因此加压面54和承压面56之间的加强压力就增加了。在后者情况中，这就使压力独立于流出接头件18和流入接头件16之间自动而又连续增加的锁紧力。
如第一实施例所述，上述紧固扭矩调节的前一种情况是对最小锁紧力的调节，以便于通过相连安装件来抵消机械轴承负载。
在相对外界压力，流通接头14、22、26在无压状态中平滑转动时，滑盘94设置在流入接头件16和内轴承环90的相对横向面之间的环形延伸部74上。
图5示出了沿着图4中所示的V平面经由流通接头14、22、26的截面图。该平面尤其是经由上述环形管70，滑盘94和环形延伸部74。由此，就可以看出盲孔66在环形管一侧的入口和螺纹孔98朝向环形管70打开。如图4所示，可以将螺纹销100拧入到这些螺纹孔98内。通过和设置在相对槽68内的相应螺纹螺纹销100相互配合，就可以限定流出接头件18相对流入接头件16可转动的接头角度范围。
图6示出了经由图5中VI面的截面图，该图通过流出接头件18，但没有接头盖38D。在图中，可以清楚地看出切开的环形管70，盲孔66的入口96和流出口50。在制造过程中，先钻削成盲孔66和流出口50，通过将铣刀盘引入到上述流出口50内进行铣削，此后加工出盲孔66和流出口50之间的连接结构。
象卫生设备一样，本发明中和介质M相接触的流入腔37Z和流出腔37A等元件都最好是由抗腐蚀金属或合适合金或者涂覆有这些金属或合金的材料制成。这就使它们特别适合于输送饮用水。
Claims (21)
1、一种用于将介质(M)转向的流通接头，该介质在流入方向(Z)上经由流入口(39)流入到流入接头件(16)上，并在流出方向(A)上从流出接头件(18)的流出口(50)流出，上述流入接头件(16)和流出接头件(18)均彼此可相对绕公共轴线(S)转动，且可通过能够提供锁紧力的锁紧装置(42、58)彼此相对固定在它们的相对转动位置上，其特征在于，锁紧装置(42、58)是一种自动作用的锁紧装置(42、58)，能够根据在流通接头(14、22、26)中介质(M)的压力来确定锁紧力。
2、如权利要求1所述的流通接头，其特征在于，上述锁紧装置(42、58)包括至少一个液压作用面(55)，该面露在介质(M)中并用以共同确定上述锁紧力的大小。
3、如权利要求2所述的流通接头，其特征在于，上述锁紧装置(42、58)包括一个具有加压面(54)的加压件(42)，该加压件(42)被指定给流入接头件(16)，并包括液压作用面(55)和具有承压面(56)的承压件(58)，该承压面可以和上述加压面(54)相互作用，承压件(58)被指定给流出接头件(18)，介质(M)内压力越大，锁紧力就越大。
4、如权利要求3所述的流通接头，其特征在于，上述加压件(42)设计得类似于差动活塞，在流出侧，它的加压面(54)为盘形；在旋转轴线(S)的方向上，该加压件(42)可相对流入接头件(16)和流出接头件(18)移动地安装，并在流入侧和流出侧均包括液压作用面(55)，在流入侧液压作用面(55)由加压件(42)相反于上述加压面(54)的表面形成，上述加压面(54)大致垂直于上述旋转轴线(S)，上述加压面(54)和承压面(56)最好是彼此直接邻接。
5、如权利要求4所述的流通接头，其特征在于，上述流入接头件(16)包括杯状流入腔(37Z)，流出接头件(18)包括相似的杯状流出腔(37A)，该流入腔(37Z)和流出腔(37A)均相对转动轴线(S)同轴设置，上述流入接头件(16)和流出接头件(18)最好是由螺纹连接件(46)轴向不可移动地连接，环形流入管(52)和流入接头件(16)上形成的流入口(39)、流出接头件(18)上形成的流出空间(53)相连。
6、如权利要求5所述的流通接头，其特征在于，上述加压件(42)由流入侧液压作用面(55)来划定流入接头件(16)内的流入管(52)，并包括一个将介质(M)从流入管(52)输送到流出空间(53)的流通管(40)，上述加压件(42)借助于预应力螺旋弹簧(60)被流入接头件(16)承压在流出接头件(18)的承压面(56)上。
7、如权利要求5或6所述的流通接头，其特征在于，上述承压件(58)形成在流出腔(37A)并限定上述流出空间(53)。
8、如权利要求2-3之一所述的流通接头，其特征在于，上述加压面(54)和承压面(56)均大致为圆柱形且相对转动轴线(S)同心设置，大致恒定体积的弹性压套(84)的加强压力通过压缩径向产生在加压面(54)和承压面(56)之间，用以提供锁紧力，该压力平行于旋转轴线(S)的方向且是根据流通接头(14、22、26)内介质(M)的压力而确定的。
9、如权利要求8所述的流通接头，其特征在于，上述压套(84)的一端被支承在流入接头件(16)上，而另一端则被支承在流出接头件(18)的内轴承环(90)上。
10、如权利要求8或9所述的流通接头，其特征在于，径向延伸的环形管(70)形成在流入接头件(16)和内轴承环(90)之间，该环形管(70)在一侧由槽(68)形成，该槽在流入接头件(16)内延伸并在内轴承环(90)内相对置，而且O形密封环(72)径向设置在上述槽(68)内外，在这些O形环(72)之间的环形面形成液压作用面(55)。
11、如权利要求8-10之一所述的流通接头，其特征在于，上述压套(84)由塑料，最好是由聚缩醛树脂制成。
12、如权利要求8-11之一所述的流通接头，其特征在于，在上述压套(84)的U形周槽内，在径向内外侧均插入着摩擦环(91)，以便于摩擦环(91)至少能够部分地从压套(84)径向突出，由此，在内侧径向设置的该摩擦环(91)承靠在加压面(54)上或与之摩擦，而在外侧径向设置的摩擦环(91)则承靠在承压面(56)上或与之摩擦。
13、如权利要求8-12之一所述的流通接头，其特征在于，上述压套(84)为圆柱形且由两个半壳体构成。
14、如权利要求8-13之一所述的流通接头，其特征在于，在流入接头件(16)和内轴承环(90)之间设置有滑盘(94)。
15、如权利要求9-14之一所述的流通接头，其特征在于，相对流出腔(37A)，内轴承环(90)被牢固地保持着。
16、如权利要求2-15之一所述的流通接头，其特征在于，可以通过限位止动装置，最好是通过设置在流入接头件(16)和/或流出接头件(18)上的螺纹销(100)来限定流出接头件(18)相对流入接头件(16)绕旋转轴线(S)转动的接头角度范围。
17、如权利要求2-16之一所述的流通接头，其特征在于，流通接头(14、22、26)内的介质(M)至少部分地平行于旋转轴线(S)导向且至少垂直于流入方向(Z)和流出方向(A)，上述液压作用面(55)可设置得垂直于上述旋转轴线(S)。
18、一种卫生设备，具有如权利要求1-17之一所述的流通接头，其特征在于，包括：由流入管(12)和管路系统相连的连接结构，上述流入管和流通接头(14、22、26)的流入接头件(16)相连，以及经由流出管(20、24)流体地和/或机械地和流通接头(14、22、26)的流出接头件(18)相连的出水口(30)。
19、如权利要求18所述的卫生设备，其特征在于，包括至少两个流通接头(14、22、26)，设置在上游的流通接头(14、22)的流出接头件(18)经由连接管(20、24)和设置在下游的另一流通接头(22、26)的流入接头件(16)流体地和/或机械地相连。
20、如权利要求18或19所述的卫生设备，其特征在于，包括用于水流的控制元件(32)，最好是旋塞或者混合蓄电池，用于调节介质(M)经由卫生设备的流通。
21、如权利要求19或20所述的卫生设备，其特征在于，在相对于周围环境无压状态下，上述流通接头(14、22、26)可以设置有不同大小的锁紧力，尤其是便于支承和它们机械相连的安装件。
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