TWI414705B

TWI414705B - 流體接頭

Info

Publication number: TWI414705B
Application number: TW99131688A
Authority: TW
Inventors: Yoshinori Abura; Katsuya Ishibe
Original assignee: Nagahori Industry Co Ltd
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2013-11-11
Also published as: KR20110120191A; KR101277902B1; EP2383501B1; US20110266790A1; US8602057B2; CN102235560A; JP2011231883A; CN102235560B; TW201137266A; JP5669429B2; EP2383501A1

Description

流體接頭

發明領域

本發明係有關一種由管座(socket)與管塞(plug)構成之流體接頭。

發明背景

第13圖係顯示組合如專利文獻1所記載之習知流體接頭的管塞1與管座2組合後之狀態，第14圖係顯示分離管塞1與管座2後之狀態。

如第13圖所示，管塞1及管座2具有內面形成有流路之筒狀形狀。管塞1一端之內面形成有母螺絲3，此處，一配管藉由螺絲接合而連接。管塞1外周之中央形成有鋼球卡合外周溝6。

管座2於第13圖係以右側之本體部7與左側之管塞插入部8構成。本體部7一端之內面形成有與管塞1對稱之母螺絲9，此處，另一配管藉由螺絲接合而連接。

管座2之管塞插入部8的開口端(於第13圖為左端)附近，停止器8a形成於外面且於複數孔12收容有鋼球13。形成於管塞插入部8內面的中央之內周溝14安裝有O環15。套管16嵌插於管塞插入部8之外周面，且藉由彈簧17而向開放端(於第13圖為左端)附予勢能。

如第14圖所示，收容於前述管塞1內部之閥19係由抵接於管塞1之閥座4的閥本體部22、由該閥本體部22朝管塞1之開口端外方突出之突部23、及由前述閥本體部22朝管塞1之內方突出的閥導24而成。

構成閥壓帽20之一部分之筒部28的內側插入閥19之閥導24，且可滑動地將閥19支持於軸方向。

彈簧21係附予勢能以使閥19之閥本體部22抵接於閥座4。

為結合具有前述構成之習知流體接頭，首先，如第14圖所示，使管座2之套管16朝箭頭A方向移動。在該狀態，將管塞1插入管座2之管塞插入部8時，由於管座2之鋼球13朝套管16之內周溝18後退，所以管塞1可插入至管座2之管塞插入部8。將管塞1插入直到管座2之管塞插入部8之裏面時，管塞1之閥19的突部23便推壓管座2之閥19的突部23。藉此，如第13圖所示，管塞1之閥19與管座2之閥19互相推擠而後退，而使流體可移動。將套管16返回到與箭頭A方向相反側時，鋼球13從套管16之內周溝18脫離，而推壓於套管16之內周面並由孔12突出於管座2之內面，卡合於管塞1之外周面而鎖固。藉此，阻止了管塞1從管座2之管塞插入部8脫離。

為解除管塞1與管座2之結合，從第13圖所示之狀態，使套管16朝箭頭A方向移動，朝拉離管塞1的方向拉引時，鋼球13朝套管16之內周溝後退，而可拔出管塞1。管塞1從管座2分離時，管塞1側與管座2側的閥19分別被彈簧21附予勢能而前進，壓接於閥座4、10，而使開口端液密地被閉塞，並且管塞1與管座2間之O環15所產生之密封也被開放。其結果，管塞1可不發生液體滲漏從管座2拆卸。

【專利文獻1】特開2002-295770號公報

發明概要

在配管系之流體接頭，流路直徑不會變化而具有相同斷面積，並且流動方向為一定，係在不發生壓力損失以確保流量上是理想的。但是，在前述習知之流體接頭中，如第15圖所示，從管塞1之流入路a流入的流體經過管塞1之閥壓帽20(流路b)、彈簧21(流路c)、閥19之外徑部(流路d)、閥19之狹小部(流路e)、管塞1與管座2之邊界部(流路f)，且通過管座2之閥19的狹小部(流路g)、閥19之外徑部(流路h)、彈簧21(流路i)、閥壓帽20(流路j)，而從流出路k流出。由於具有如此複雜之路徑，因此斷面積及流動方向變化，而發生壓力損失。

流體接頭由於具有如此複雜的流路，因此必需承認有某程度的壓力損失，然而在市場上，希望是各部之流路阻抗小並可確保更大流量之低壓損型的流體接頭。

因此，提出了第16圖所示之流體接頭。在該流體接頭，於閥33與閥壓帽31之間，設置圓錐線圈彈簧32，該圓錐線圈彈簧32於管塞1之閥33與管座2之閥33互相抵接而壓縮彈簧32時，具有沿著連結閥33之外徑部與閥壓帽31之外徑部的線之圓錐狀外徑。

藉由前述構成，習知般流路之高低差所造成之流動的縮小或擴大便會消失，無流體之衝突、漩渦的發生，而可降低壓力損失。又，有效開口斷面積變大，管塞與管座之流路阻抗大幅地減少，且可降低相同流量流動時所發生之壓損阻抗。

在本發明中，係以提供一種可達成更進一層之低壓損化，且可使構造簡單化之流體接頭為課題。

本發明係鑑於前述習知之問題點而完成者，且構成為於相互液密接合之管塞與管座之各自內部分別收容：閥；彈簧，係附予勢能以將前述閥壓接在形成於前述管塞或管座之內周面的閥座；及彈簧支持器，係定位並保持前述彈簧；並且在將前述管塞插入前述管座時，前述管塞之閥與前述管座之閥相互抵接，且對抗前述彈簧之附予勢能的力量而後退，以連接前述管塞與前述管座間之流路，前述閥係由抵接於前述管塞或管座之內周面以進行軸方向之定位的最大徑部、及由該最大徑部朝軸之兩方向縮小半徑成圓錐狀之傾斜面構成。

依據上述構成，由於不設如習知般之閥導，所以使閥之全長縮短，且縮短管座之彈簧支持器與管塞之彈簧支持器間的距離，即阻力發生區間，而可降低流路內所發生之阻力。又，由於可縮短管塞及管座之全長，所以就流體接頭之設置場所可省空間化，且可削減構成流體接頭之材料而省資源化。

且以前述彈簧其一端支持於前述彈簧支持器，另一端係收容於設在前述閥之彈簧安裝孔者為佳。

藉此，彈簧可對閥朝閥座附予勢能。

且以設於前述閥與前述彈簧支持器間之彈簧係在前述管塞之閥與前述管座之閥互相抵接而壓縮前述彈簧時，完全收容於前述閥之內部者為佳。

藉上述構成，可消除如習知在彈簧發生之阻力。又，在將管塞安裝於管座的狀態下，管塞之彈簧支持器與管座之彈簧支持器間，利用2個閥形成無間隙之連續流路而降低流路的阻力，且可將閥安定並定位於軸方向。

且以前述彈簧具有內接於前述彈簧安裝孔之外徑者為佳。

藉此，彈簧即使伸縮也可將閥保持於中心軸。

且以前述管塞之閥與前述管座之閥對向之各個的端部中，其中一者之端部形成凹部，另一者之端部形成凸部者為佳。

因此，管塞安裝於管座之際，管塞之閥與管座之閥確實嚙合，而可防止於閥產生中心錯位所導致之流體通過時增加不必要阻力。

且以前述凹部形成於前述管塞之閥端部者為佳。

藉此，在管塞與管座分離的狀態下，通常多為管座安裝於配管的情況，由於管塞連接於軟管等，所以也有位於閥之前端的管塞側抵接部與其他構件碰撞的情況，特別是若閥前端為突起形狀則易於有傷痕。若閥前端有傷痕時，在將管塞安裝於管座之際，閥間之嵌合變得不安定，高低差或間隙等發生且對流體之流動變成阻力。是故，利用將管塞側抵接部形成於凹部，而可防止與其他構件碰撞等而造成傷痕，並可使閥間之嵌合確實而防止變成流體流動之阻力。

且以前述彈簧支持器係由卡止於設在前述管塞及管座之內周面之階部的基部、由該基部之兩緣豎立之立壁、及由該立壁於與前述管塞及管座之中心軸同心之同心圓上朝前述閥突出，且支持前述彈簧之突起構成者為佳。

藉上述構成，由於縮短彈簧支持器之軸方向長度，因此更進一步使管座之彈簧支持器與管塞之彈簧支持器間的阻力發生區間變短，而可降低流路內發生之阻力並可使管塞及管座之全長變短。又，利用將閥與彈簧支持器之構成簡單化而可削減流體接頭之製造成本。

且以前述彈簧支持器之基部設有開口者為佳。

藉此，彈簧支持器之流路方向的表面積變小，彈簧支持器61所產生之壓力損失降低，而可增加流路內之流量。

且以前述彈簧支持器之立壁之端部與前述管塞與管座之內周面抵接者為佳。

藉此，將彈簧支持器定位於管塞與管座之內周面，而可防止彈簧支持器與管塞及管座之中心錯位。

且以前述彈簧支持器之緣部彎曲以抵接於前述管座及管塞之內周面者為佳。

因此，更可防止彈簧支持器與管塞及管座之中心錯位。

且以設置於前述管塞內部之流路上游測之前述彈簧支持器的立壁，係由前述基部朝下游方向豎起者為佳。

藉此，相較於將立壁朝上游豎起的情況，可降低在大壓力損失之流路入口側之彈簧支持器所產生之阻力，且可使流路內之壓力阻力一定化並確保阻力平衡。

於本發明，由於閥具有最大徑部，且由從該最大徑部朝軸之兩方向縮小半徑之傾斜面構成，因此不需如習知之閥導。是故，縮短閥之全長且縮短管座之彈簧支持器與管塞之彈簧支持器間之阻抗發生區間，而可降低發生於流路內之阻抗。又，由於可縮短管塞與管座的全長，因此使流體接頭之設置場所省空間化，且可削減構成流體接頭之材料並省資源化。

彈簧支持器係由卡合於設在管塞及管座之內周面的高低部之基部、由基部之兩緣直立之立壁、及由立壁朝前述閥突出於與管座與管塞之中心軸為同心的同心圓上，且支持彈簧之突起構成。因此，由於縮短彈簧支持器之軸方向長度，所以進一步縮短管座之彈簧支持器與管塞之彈簧支持器之間的阻抗發生區間，以降低發生於流路內之阻抗，並且可縮短管塞與管座之全長。

較佳實施例之詳細說明

以下，參照附件圖面詳細說明本發明之實施形態。

第1圖係顯示本發明實施形態之管塞1與管座2之側面圖，第2圖係顯示分離了流體接頭之管塞1與管座2之狀態的斷面圖，第3圖係顯示組合管塞1與管座2途中之狀態的斷面圖，第4圖係顯示組合了管塞1與管座2之狀態的斷面圖。

於第1圖至第4圖中，管塞1及管座2除了流路之一部分形狀外，與第13圖、第14圖所示之習知流體接頭的管塞及管座實質上為相同，有關對應的部份附予相同符號而省略說明。以下就有關管塞1內部之閥41、彈簧支持器61、彈簧71進行說明，然而管座2內部之構成也與管塞1側為相同形狀且對稱配置，所以附予相同符號而省略說明。又，假設流體係朝第4圖中之箭頭方向於管塞1與管座2之內部流動，但是也可於相反的方向流動。

閥41具有於中央朝管塞1或管座2之內周面擴大半徑之最大徑部42、由該最大徑部42朝軸之兩方向縮小半徑之圓錐狀傾斜面43。如第6圖所示，最大徑部42可抵接於管塞1或管座2之內周面，藉由後述之彈簧71及內壓而防止從管塞1或管座2拔出。又，於傾斜面43之最大徑部42附近設有外周溝48，於該外周溝48安裝有閥封(valve packing)49。該閥封49利用與管塞1之閥座4抵接，密封管塞1之內部以防止液體洩漏。

收容於管塞1之閥41之一端部，即在與管座2之閥41抵接之管塞側抵接部44，於與中心軸35為同心之同心圓上形成有凹部46。在閥41之另一端部，彈簧安裝孔47形成於與中心軸35為同心之同心圓上。

構成收容於管座2之閥41的傾斜面43之一端部，即，於與前述管塞側抵接部44抵接之管座側抵接部51形成有凸部 52，該凸部52係在與中心軸35為同心之同心圓上可與管塞側抵接部44之凹部46卡合。

彈簧支持器61係如第7圖及第8圖所示，具有略長方形狀的基部64、由該基部64之兩緣豎立而形成之一對立壁66、由該立壁66突出之突起63。基部64上形成有以俯視觀之朝半徑方向外方延伸之長孔形狀的開口67。基部64係被支撐以於管塞1之階部56和流路直交。又，立壁66係朝流路之下游方向(參照第5圖)。突起63嵌插於彈簧71之終端部72b的內周面，而將彈簧71保持於中心軸35周圍。

參照第9圖時，安裝於管塞1之彈簧支持器61係立壁66之端部68a與68b抵接於管塞1之內周面。又，基部64之緣部69係彎曲以抵接於管塞1之內周面。

彈簧71係公知之彈性構件，係沿軸方向配設於閥41與彈簧支持器61之間。如第2圖所示，一終端部72a嵌插於閥41之彈簧安裝孔47，另一終端部72b係外插於形成在彈簧支持器61之突起63。

從將閥41、彈簧支持器61及彈簧71拆下的狀態組裝至管塞1與管座2內部之順序是相同的，此處就管座2進行說明。在組裝管座2時，首先如第10圖所示，於管座2之圖中，從右側之開口端插入閥41，且將閥41之最大徑部42抵接於管座2之閥座10，藉以將閥41安裝於管座2。將彈簧71從一側的終端部72a嵌入到該閥41之彈簧安裝孔47。其次，在將彈簧支持器61傾斜的狀態使彈簧支持器61之突起63嵌合於位在前述彈簧71另一側之終端部72b的內周面，並朝閥41按壓彈簧支持器61。

在彈簧支持器61之兩端通過管座2之階部56且彈簧支持器61較階部56位於閥41側的狀態下，如第11圖所示，將一側之端部卡合於階部56，接著將另一側之端部利用彈簧71之附與勢能的力量而卡合於階部56。此時，立壁66之端部68與管座2之內周面抵接，所以彈簧支持器61定位於管座2之內周面而可防止彈簧支持器61與管座2之中心錯位。又，由於基部64之緣部69沿著管座2內周面彎曲並抵接，所以可更防止彈簧支持器61與管座2之中心錯位。如上述，管座2可簡單且確實地組裝。

為了將如前述組裝後之管塞1與管座2連接而將管塞1插入至管塞插入部8時，如第3圖所示，形成在管塞側閥41之管塞側抵接部44的凹部46與形成在管座側閥41之管座側抵接部51的凸部52嚙合。藉此，由於閥41定位於中心軸，所以可防止發生中心錯位，且可防止因中心錯位所造成之流體通過時增大不必要之阻力。

再者，管塞1插入時，彈簧71一面滑動接合於彈簧安裝孔47之內周面一面收縮。因此，即使彈簧71收縮也可將閥41保持於中心軸35。

管塞1與管座2之連接完成時，如第4圖所示，彈簧71收容於彈簧安裝孔47內部。藉此，如習知般可減少在彈簧17所發生之阻力。又，管塞1之彈簧支持器61與管座2之彈簧支持器61之間，2個閥41利用形成無間隙之連續的流路以削減流路之阻力，且可將閥41安定於軸方向並定位。

閥41係彈簧安裝孔47之內周面接觸於彈簧71之外周而不生中心錯位，所以不需如習知之閥導24。是故，閥41之全長變短，如第4圖般，在將管塞1連接於管座2的狀態下管座2之彈簧支持器61與管塞1之彈簧支持器61之間的阻力發生區域L1變短，所以可降低流路內所發生之阻力。

又，由於彈簧支持器61係由卡合於階部56之基部64構成，所以彈簧支持器61之中心軸35方向長度變短，而可進一步縮短前述阻力發生區間L1。此處例如，相對於第16圖所示之習知流體接頭的阻力發生區間L11尺寸為74mm，如第4圖所示之本發明之阻力發生區間L1係變短至47mm。

由於藉由使阻力發生區間L1縮短，而也可使管塞1及管座2連接後的全長L2變短，所以可節省流體接頭之設置場所空間並可削減構成流體接頭的材料而省資源化。此處例如，相對於習知流體接頭之全長L12為105mm，本發明之全長L2縮短至83mm。

在將管塞1與管座2分離的狀態，通常，多在管座2被安裝於配管的情況，管塞1係被連接於軟管等。因此，位於管塞1之閥41前端的管塞側抵接部44有與其他構件碰撞的情況，特別是閥前端為突起形狀時易於有傷痕。閥前端若造成傷痕，在將管塞1安裝於管座2時，閥間的嵌合變得不安定，發生高低差及間隙等且對流體之流動變成阻力。是故，如本發明般，利用將管塞側抵接部44形成於凹部46，而可防止與其他構件碰撞等而造成傷痕，並可使閥間之嵌合確實而防止變成流體流動之阻力。

又，由於閥41與彈簧支持器61之構成如前述般被單純化，所以可降低流體接頭之製造成本。

由於將開口67設於彈簧支持器61之基部62，所以彈簧支持器61之流路方向的表面積變小，因彈簧支持器61所造成之壓力損失降低，而可增加流路內之流量。

彈簧支持器61係由配設於與管塞1或管座2內部之流路直交的方向之長方形狀的基部64、與由基部64之邊緣豎起之立壁66構成，所以可提升彈簧支持器61之強度。

配設於管塞1內部之上游側的基部64之立壁66係從基部64朝下流方向豎起，所以相較於朝上游側豎起的情況，可降低在壓力損失大之流路入口側因彈簧支持器61所造成之阻力。因此，可使流路內之壓力阻力一定化並確保阻力平衡。

於第12圖係顯示在以管子連接專利文獻1所載之習知流體接頭(a)、第16圖所示之習知流體接頭(b)、本發明之流體接頭(c)之各自的兩端以構成流路之回路中流動流體，並從在流體接頭之兩端計測到的壓力值所演算出之在流體接頭內發生之壓力損失、與此時流動之流動量值的關係。

在同一流量對比時，在前述回路流動100L/min之流體時所發生之流體接頭的壓力損失，在流體接頭(a)約0.24MPa，在流體接頭(b)約0.064MPa，在本發明之流體接頭(c)約0.017MPa。因此，了解到使管塞(a)之流體接頭的壓力損失為100%時，流體接頭(b)的壓力損失成為27%，且在本發明之流體接頭(c)成為約7%，壓力損失降低且可削減為了壓送流體所必須之能量。

又，使容許之壓力損失為0.1MPa時，流動於流體接頭(a)之流量約為62L/min，流動於流體接頭(b)之流量約為130L/min，而在本發明之流體接頭(c)可確保約為205L/min的流量。因此，相較流體接頭(a)，在本發明之流體接頭(c)流動之流量約成為330%，泵及配管之變更困難時希望增加流量之際非常有用，且亦可抑制不必要之投資。

本發明並不限於前述實施形態，可有種種變化。

有關閥41，在本實施形態中最大徑部42係設於閥41之中央，但是在閥41構成以使與管塞1或管座2之閥座4、10抵接時，並不限於中央。又，傾斜面43在本實施形態中以側面視觀之係由直線構成，但是由曲線形成也可獲得同樣之效果。

有關彈簧支持器61，在本實施形態中係由長方形狀之基部64、立壁66及突起63構成，但是在支持並定位閥41及彈簧71時，形狀並無特別限制。

1‧‧‧管塞

2‧‧‧管座

3‧‧‧母螺絲

4‧‧‧閥座

6‧‧‧鋼球卡合外周溝

7‧‧‧本體部

8‧‧‧管塞插入部

8a‧‧‧停止器

9‧‧‧母螺絲

10‧‧‧閥座

12‧‧‧孔

13‧‧‧鋼球

14‧‧‧內周溝

15‧‧‧O環

16‧‧‧套管

17‧‧‧彈簧

18‧‧‧內周溝

19‧‧‧閥

20‧‧‧閥壓帽

21‧‧‧彈簧

22‧‧‧閥本體部

23‧‧‧突部

24‧‧‧閥導

28‧‧‧筒部

31‧‧‧閥壓帽

32‧‧‧圓錐線圈彈簧

33‧‧‧閥

35‧‧‧中心軸

41‧‧‧閥

42‧‧‧最大徑部

43‧‧‧傾斜面

44‧‧‧管塞側抵接部

46‧‧‧凹部

47‧‧‧彈簧安裝孔

48‧‧‧外周溝

49‧‧‧閥封

51‧‧‧管座側抵接部

52‧‧‧凸部

56‧‧‧階部

61‧‧‧彈簧支持器

63‧‧‧突起

64‧‧‧基部

66‧‧‧立壁

67‧‧‧開口

68a‧‧‧端部

68b‧‧‧端部

69‧‧‧緣部

71‧‧‧彈簧

72a‧‧‧終端部

72b‧‧‧終端部

a‧‧‧流入路

b~j‧‧‧流路

k‧‧‧流出路

A‧‧‧箭頭

L1‧‧‧阻力發生區間

L11‧‧‧阻力發生區間

L12‧‧‧全長

L2‧‧‧全長

V‧‧‧線

第1圖係本發明實施形態之流體接頭分離時的側面圖。

第2圖係第1圖本發明實施形態之流體接頭分離時的斷面圖。

第3圖係結合第2圖本發明實施形態之流體接頭途中的斷面圖。

第4圖係第2圖本發明實施形態之流體接頭結合時的斷面圖。

第5圖係從不同角度看第4圖之流體接頭的斷面圖。

第6圖係顯示閥與管塞之閥座抵接之狀態的部分放大斷面圖。

第7圖係顯示設於第2圖之流體接頭之彈簧支持器的V-V線斷面圖。

第8圖係第7圖之彈簧支持器的俯視圖、前視圖及側面圖。

第9圖係第7圖之彈簧支持器的部分放大俯視圖。

第10圖係組立第2圖之流體接頭的管座之初期階段斷面圖。

第11圖係組立第2圖之流體接頭的管座之最終階段斷面圖。

第12圖係顯示本發明與習知之流體接頭的流量與藉此所產生之壓力損失的關係之圖表。

第13圖係習知流體接頭結合時的斷面圖。

第14圖係第13圖之習知流體接頭分離時的斷面圖。

第15圖係顯示第13圖之習知流體接頭之流路的斷面圖。

第16圖係其他習知流體接頭之結合時的斷面圖。