TWI621801B - 聯接裝置及氣缸 - Google Patents

Abstract

一種聯接裝置，其包括：- 一穿孔殼體，用於搭配包括一氣體出口之一頂表面來接納一氣缸之頸部；- 該穿孔殼體係由一開口、一側壁及一底壁界定；- 一穿孔構件，其係配置於該穿孔殼體中，用於使該氣缸之該氣體出口穿孔；- 一容器，其界定用於留存該氣缸之一空間；- 一保護蓋，其係設置於該穿孔殼體中，其部分圍封該穿孔構件且可相對於該穿孔構件而軸向推動，其中該軸向方向與該氣缸之軸重合，其中一公部分係設置於該保護蓋上，該公部分用於搭配於其上存在一母部分之該氣缸之該頸部來接納該保護蓋，其中該母部分具有用於插入於該公部分中之一對應形狀，當達成一正確位置時，該公部分及該母部分彼此適配，使得在該適配後該兩者部分不能相對於彼此而旋轉。

Description

聯接裝置及氣缸

本發明係關於一種聯接裝置，其包括：- 一穿孔殼體，其用於搭配包括一氣體出口之一頂表面接納一氣缸之頸部；- 該穿孔殼體由一開口、一側壁及一底壁所界定；- 一穿孔構件，其配置於該穿孔殼體中，用於使該氣缸之該氣體出口穿孔；- 一容器，其界定用於留存該氣缸之一空間；- 一保護蓋，其設置於該穿孔殼體中，其至少部分圍封該穿孔構件且可相對於該穿孔構件而軸向推動，其中軸向方向與該氣缸之軸重合。

此聯接裝置已為吾人所熟知，用以聯接氣缸與穿孔殼體，在穿孔殼體中具有一穿孔元件，在使用中通常與進一步總成(如管、閥等等)組合。於氣缸中頻繁地供應氣體，其中氣體被保持於由氣缸壁所界定之一腔內，氣缸壁在一端處藉由一可穿孔隔板圍封。能夠藉由將一穿孔元件附接至氣缸而自氣缸遞送氣體，此引起隔板被刺穿且自氣缸釋放氣體。用於儲存氣體之諸多市售壓縮氣缸必須係高加壓且相對低容積，且因此在將氣缸聯接至穿孔殼體或遞送結構之程序中或此等聯接後氣體之任何損失係非所要的。因此，必須提供在持續較長時間氣缸打開或在遞送機構期間防止壓縮氣體自氣缸之所非要逸出之有效 密封。

壓縮氣缸可填充有不同類型之氣體，諸如二氧化矽、氧氣、氦氣、氮氣或其他氣體。多年以來已生產出諸多不同容積之氣缸，且氣缸通常具有兩種不同形式。一形式在氣缸之頸部上不具有螺紋，且有時指稱為一裸頸或非螺紋。在頸部上不具有螺紋之氣缸可用於利用一氣缸留存容器之一施配器中，該氣缸留存容器螺合至含有一穿孔元件及其他密封件及流體控制構件之一施配器上，諸如美國專利第5544670。第二形式在氣缸之頸部上具有螺紋。對於此形式，附接至施配器之一留存容器係不必要的且壓縮氣缸僅須螺合至穿孔殼體，以安全且可控制地管控該氣缸中之壓縮氣體。

如美國6843388中所揭示，該專利教示如何可搭配一剛性密封留存元件施配一非螺紋頸部壓縮氣缸之某方法，以及教示用於一螺紋頸部壓縮氣缸之一額外施配方法。對於非螺紋頸部壓縮氣缸，一密封總成實質上位於穿孔元件周圍以用於形成介於氣缸之頂表面與穿孔元件之間之一密封。在使用中，將藉由將氣缸留存容器螺合至施配器上來插入氣缸至施配器之穿孔元件中，使得氣缸將固定於某一位置中且由密封總成密封。

該專利之問題可係，在氣缸留存容器螺合至施配器上時，氣缸之頸部將同時旋轉，此抑制氣缸之頸部之密封效應。在此程序中，位於穿孔元件周圍或穿孔殼體中之密封總成可由起因於旋轉氣缸之頸部之摩擦力而受損或成非所要變形，此引起一無效密封。另外，穿孔構件亦可受氣缸之旋轉移動而損壞。

因此，可期望用於避免由起因於氣缸之頸部之旋轉移動之摩擦力之過度摩擦之密封總成。本發明提供一聯接裝置，其不使用介於氣缸與穿孔殼體之間之一螺紋構件，而是使用並不如氣缸留存容器螺合 至施配器上那般旋轉之一專有聯接構件。

本發明提供包括一穿孔殼體、一穿孔構件之一聯接裝置。氣缸用於將壓縮氣體保持於由氣缸壁所界定之一腔內。氣缸包括其頂表面處之一氣體出口。氣體出口較佳地藉由一可穿孔隔板圍封。氣缸經如此形成使得提供包含一側表面及獲得氣體出口之一頂表面之一頸部。

穿孔殼體提供為一中空凹部，其經定大小以容許一氣缸之頸部透過殼體之開口插入至殼體中且抵靠一穿孔構件而推進以打開氣缸之氣體出口。由側壁及垂直於氣缸之軸之一底壁界定穿孔殼體。

穿孔構件可形成為具有一穿孔尖端之一軸件，在一穿孔尖端中提供一通道以在氣缸之出口穿孔後將氣體自氣缸引導至進一步機構(諸如一閥或控制構件)。

宜提供包括一上表面及界定一內部空間之側壁之一保護蓋，其中穿孔構件係至少部分位於內部。保護蓋位於穿孔殼體內之方式使得保護蓋之上表面預成型為穿孔殼體之底壁之至少部分。在該上表面處存在一開口，使得可藉由軸向移動保護蓋來使穿孔構件穿過開口而突出保護蓋外。將藉由向下推動保護蓋來達成軸向移動。在本文，軸意謂當氣缸站立於與穿孔殼體成一直線時與氣缸之軸重合。用語「向下」意謂朝向穿孔殼體。下文中，「上」係指自穿孔殼體至氣缸之方向，且「下」係指自氣缸至穿孔殼體之方向。

用於留存氣缸之容器可具有在其處存在一螺紋之一開口及界定容器內部之一腔室。該腔室係柱形，且經調適以留存氣缸。一對應螺紋部分可係設置於穿孔殼體之外部側壁上，以使容器與穿孔殼體喫合在一起，使得留存於容器中之氣缸可被固定於由穿孔殼體及容器所界定之內部空間中。另一方面，可藉由將容器螺合至將一徑向移動轉換成一軸向移動之穿孔殼體上來將氣缸推進至穿孔構件上。容器可具有與用於留存氣缸所須一樣長之任何大小。尤其，容器可經定大小成為 可攜帶，如可由雙手容易地固持之氣缸。

根據本發明，提供具有一較佳小型大小且經設計以容易地可攜帶且可棄之一氣缸，例如，具有約6.5cm至約7.5cm之一總長度及約1.5cm至約2cm之一直徑。本發明之態樣可搭配更大或更小及/或經不同地塑性之氣缸來使用。如本文中所使用之氣缸一般係指經配置以在壓力下儲存及釋放氣體之一容器。氣缸宜具有一頸部，其包含一頂表面、一出口及一側表面。宜由藉由一穿孔元件(諸如一尖銳或鈍化長矛)打開之一可斷開表面圍封氣缸之出口。氣缸之頸部具有約0.5cm之一直徑及約1.5cm至2cm之一長度，但其他大小亦係可能的。氣缸中之加壓氣體可係氧氣、二氧化矽、空氣、惰性氣體，及其等之混合物。此一氣缸可與將加壓氣體供應至一使用者之一遞送系統聯接，諸如將惰性氣體供應至含有液體之一瓶中，以更佳地儲存、將二氧化矽供應至飲料以碳化或較佳地將氧氣引入至酒中。用於此等氣缸之壓力範圍可自大約100巴至大約200巴變動，且針對具有前述大小及形狀之最商業化氣缸，壓力自大約150巴至大約200巴變動。

根據本發明，一公部分係設置於保護蓋上，該公部分與保護蓋形成為一單件。具有與公部分對應之一形狀之母部分係存在於氣缸之頸部上，使得可藉由將公部分與母部分適配在一起來聯接氣缸與保護蓋。當公部分及母部分達到一正確相對位置時，適配程序將成功，且在適配後，公部分及母部分不能相對於彼此而旋轉，此亦意謂氣缸不能相對於保護蓋及穿孔構件而旋轉。藉由母部分之一向下旋轉而到達正確位置，其中旋轉小於360°，其中以小於180°較佳，以小於120°更佳。其可係100℃、90℃、60℃、45℃或更少。亦有可能的係，在某些情況下，母部分可無需旋轉而適配至公部分。在到達正確位置後，母部分之一進一步向下旋轉亦係不可能的。藉此可避免由過度旋轉引起之密封效能之一損壞。公部分與母部分兩者宜係非螺紋的。公部分 及母部分需要此較小旋轉，以能夠使其本身定向以到達正確位置。公部分及母部分宜經形成，使得母部分在比一螺紋斜坡大得多之幾乎90°(諸如約85°、80°、75°或70°、60°或45°)之一斜坡下向下旋轉。

公部分可係形成為在保護蓋上(宜在保護蓋之上表面上)之一軸向向上延伸壁。上表面宜依保護蓋之開口位於中心中之一方式存在，經預成型為公部分之該壁係位於上表面之邊緣上，且介於該壁與該開口之間之一區域亦存在。該壁宜與保護蓋形成為一單件，且由用於與母部分適配之一或多個凹部塑形。該等凹部之形狀對應於母部分之形狀，其容許當一正確位置到達時，氣缸之頸部上之母部分能夠進接至凹部中，使得可達成適配程序。

根據凹部，經預成型為公部分之壁具有一上輪廓。該上輪廓在垂直於該軸之方向上較佳地不具有直線。此特殊特徵容許能藉由向下推動氣缸來使母部分本身定向至該正確位置，以適配至具有該等凹部之公部分。較佳地，該壁之上輪廓具有一或多個尖端或尖端般形狀，其有助於具有母部分之氣缸之一自定向。

較佳地，該壁由彼此對置而就位之至少兩個凹部而塑形，且較佳地具有一相同形狀，其可係對稱或不對稱之一曲線、一拋物線、三角形。

一軸環形元件可設置於含有母部分之氣缸之頸部上。軸環元件用於留存母部分及其他可能所要構件，以使氣缸之頸部適合於插入至穿孔殼體中且同時用於提供一安全且有效密封。藉由安裝軸環形元件，氣缸之頸部不必經複雜地形成，而是可保持如通常般之形狀使得可避免一額外生產複雜度。軸環形元件含有：母部分，其對應於保護蓋之上表面上之公部分；及一環形內側壁，其藉由多種聯接構件(諸如螺紋、非螺紋、黏接及冷縮適配)而與氣缸之頸部嚙合。環形內壁提供一開口，其界定用於接納穿孔構件之一通道，其中此套環可比通 常長3mm至5mm。另外，氣缸之氣體出口可受通道保護，使得可防止一無意穿孔。此等套環以可配備密封總成作為其上之一凹槽中之一O環底座。套環可依一永久方式與氣缸聯接。與該套環嚙合之氣缸可僅用於替換。套環含有一或多個預定斷點，預定斷點可經設計以使其難以自氣缸之頸部拉除套環。預定斷點可依套環中之一或多個中空間隔件之形式產生。例如，在相對該通道之套環之背側上，更多中空間隔件設置於套環中。中空間隔件可由若干中間板界定。當一使用者嘗試自氣缸之頸部拉除套環時，套環將受到破壞，此歸因於對中空間隔件之破裂，其破壞套環自氣缸之頸部之移除。此特徵可避免使用含有不準確氣體之一不準確氣缸，使得可達成一安全應用。

保護蓋可與定位於保護蓋下方之一或若干彈簧接觸。在氣缸之軸向移動期間，彈簧使保護蓋能夠向下移動以容許氣缸接近穿孔構件以使氣體出口穿孔。當自穿孔構件移除氣缸時，保護蓋藉由壓縮彈簧來支撐此移動以自穿孔構件彈出氣缸。保護蓋之此致動具有以下優點：穿孔構件僅將經設計以能夠進接至穿孔殼體中且推動保護蓋以會合穿孔構件之準確氣缸穿孔。

較佳地，環繞穿孔構件提供至少一密封總成，密封總成可具有一橫向表面及一上表面。密封總成之上表面有助於產生介於穿孔構件與氣缸之氣體出口之間之一軸向密封。橫向表面有助於產生介於穿孔構件與氣缸之頸部或套環之間之一徑向密封，尤其係在具有套環之通道之內壁之情況下。因此，當氣缸推動至穿孔殼體中時，穿孔構件經由通道進入以會合氣缸之氣體出口且搭配氣體出口產生軸向密封。在藉由壓縮軸向密封件以抵著套環之通道之內側膨脹後，徑向密封發生，藉此以使密封效能最大化。

密封總成較佳地經設計為一高壓密封件，密封高至200巴。密封總成用於形成一適當密封件，其可經受介於穿孔構件與氣缸之頂表面 之間之高壓，亦可經受介於穿孔構件與套環之內側之間之高壓。經穿孔洞表示必須經密封以保證於內部保持壓力且藉此避免可引起事故、氣體損失以及其他負面效應之洩漏之一開口。密封總成之材料可包括樹脂及硬化劑。穿孔期間之密封效應將尤其由可同時搭配一簡化結構產生一軸向密封件一徑向密封兩者之此一單件式密封總成來改良。

較佳地，氣缸中之加壓氣體遞送至一液體中，其中加壓氣體用於不同目的，諸如氧化、碳化、惰化等等。液體較佳地係一酒，且壓縮氣體較佳地係氧氣。

當在大氣壓力下量測時，加壓氣體可含有大於20體積百分比氧氣。加壓氣體較佳地含有大於50體積百分比之氧氣，更佳地大於80體積百分比，尤其較佳地大於90體積百分比，尤其較佳地大於99體積百分比。加壓氣體亦可係技術上之純氧。

應了解，可使用任何形式之加壓氣體源。其實，與所描述之一套環嚙合之氣缸可搭配較佳特徵單獨使用，且其亦可係可替換的或可再充填。

圖1展示用於將氧氣引入至一酒瓶中之一手持式裝置的一部分。 圖1中所展示之裝置含有三個主要部分：一氣缸1、一穿孔殼體7、一穿孔構件4。氣缸1係由圖中未展示之一容器固持。容器於開口處具有對應於穿孔殼體7之外壁上之一螺紋之一螺紋。該容器藉由螺合於將一徑向移動轉換成一軸向移動之穿孔殼體7上來將一軸向力提供至氣缸1。氣缸1經填充有加壓氧氣，其由可視作氣體之一出口之一可穿孔隔板3圍封。氣缸經設計以成為容易地可攜帶且係可棄式且具有約6.5cm至約7.5cm之一總長度及約1.5cm至約2cm之一直徑。在此實施例中，該氣缸具有一頸部2，其具有比氣缸1之主體小約0.5cm至約1cm之一直徑。頸部2係由一側壁及一頂表面界定，一可穿孔隔板3經配置 於可穿孔隔板3上。具有此大小之一完全填充氣缸具有介於150巴與200巴之間之一壓力。穿孔構件4形成為一鈍端或截短圓錐，其容許穿孔隔板3在破裂其前明顯變形。

隔板3及/或穿孔構件4宜由一金屬材料(例如鋼或不鏽鋼)製成。 穿孔構件4在圓錐中具有一通道5，其容許加壓氣體自氣缸1逸出，且經由通道5進入進一步控制或施配總成(例如閥、膜)。出口之此一穿孔憑藉一鈍端來避免穿孔期間粒子自該出口分離。

穿孔殼體7係由側壁及底壁界定，其經定大小以容許具有套環9之氣缸的頸部2被插入至其中。在穿孔殼體7中，提供包括一上表面11及界定一內部間隔件以將穿孔構件4至少部分留存於其中之側壁之一保護蓋8。保護蓋8經如此定位於穿孔殼體7中，使得其可向上或向下推動於穿孔殼體中，且不能相對於穿孔構件6而旋轉。在上表面處，存在一開口12，其經定大小至少如此大，使得可藉由由氣缸1向下推動保護蓋8而使穿孔構件6穿過此開口12而突出保護蓋8外。在與開口12對置之保護蓋8的另一側上，提供某彈簧13。彈簧13係位於保護蓋8下方，且提供一向上力以支撐保護蓋8來維持其位置。彈簧13有助於在移除壓制保護蓋8之軸向力期間，藉由彈簧之偏置力使保護蓋6返回至其先前位置，藉此將由保護蓋8將氣缸推離穿孔構件6，使得氣缸被釋放且可移除。保護蓋8可具有一止動件16，止動件16避免由壓縮彈簧13過度地推動保護蓋8。在上表面11上，一公部分10經預成型為一軸向延伸壁，其位於上表面11之邊緣上且連同保護蓋8形成為一單個單件。一對應母部分9a經設置於套環9上且適合於適配公部分10，使得在適配後，氣缸1不能相對於穿孔構件6而旋轉。套環9具有一內環表面，其搭配多種聯接構件(諸如螺紋、非螺紋、黏接及冷縮適配等等)而與氣缸之頸部2嚙合。環形內壁提供界定用於接納穿孔構件6之一通道9b之一開口。一高壓(HP)密封件6形成為環繞穿孔元件4之一環 形密封環，其經配置以防止加壓氣體在軸向方向及徑向方向上逸出。並不一定限於HP密封件，其他密封形式亦係可能的。

圖2展示穿孔殼體7之一俯視圖。最外環形區域係穿孔殼體7之側壁，且第二最外環形區域係保護蓋8之上表面上的公部分10。第四最外環形區域係保護蓋8之上表面上的開口12，且最內區域係穿孔構件6。第三最外環形區域係介於公部分10與開口12之間之一區域，其經設計以當套環9與保護蓋8適配時，會合套環之通道9b的區域。圖2提供垂直於彼此之兩個視圖A及視圖B。圖1展示視圖A，且圖3展示視圖B。兩者視圖之間的差異係公部分10。公部分10具有由在圖4中宜可見之兩個凹部14形成之一上輪廓。凹部14與彼此相對而就位，且界定其間之剩餘壁。

圖3展示圖2之視圖B，其中藉由其剖面圖可見凹部14。此視圖展示凹部之深點，在凹部中可插入具有對應輪廓之母部分9a，其係在如所展示之正確位置處。

在圖4中，提供具有套環9之一氣缸1。套環含有母部分9a及通道9b。母部分9a由如所展示之具有由一半拋物形線及一直線組成之一輪廓之兩個凹部14塑形，且界定具有一斜坡形狀之剩餘壁，且可在其適配至保護蓋8上之公部分10中時將一軸向力轉換成一徑向移動。圖4提供藉由一剖面圖在圖5中明確展示之氣缸1之一C視圖。套環9具有一母部分9a及界定用於接納穿孔構件6之一通道9b之一開口。在與通道9b對置之套環9之另一側15上，提供一或多個中空間隔件(圖中未展示)。中空間隔件用於使難以自氣缸1拉除套環。中空間隔件可由諸多中間板界定，使得當一使用者嘗試自氣缸之頸部拉除套環時，套環9將藉由使板破裂而受到破壞，故套環之移除失敗。此特徵可避免使用可含有不正確之氣體之一不正確氣缸以確保一安全且有效充氣。

在聯接程序中，在頸部2上具有經特殊形成之套環9之氣缸1將插 入至穿孔殼體7中。若氣缸未處於母部分9a之輪廓未對準至公部分10之輪廓處之正確位置時，則氣缸將由母部分9a之特殊形狀來使其本身定向直至到達正確位置。一旦母部分9a與公部分10適配，則僅可能用於藉由將氣缸留存於內部之容器(圖中未展示)螺合至穿孔殼體上而使氣缸1相對於穿孔構件4線性軸向移動。穿孔構件經由通道藉由線性軸向而移動接近氣缸之氣體出口，且接著接合氣體出口以將壓縮氣體自氣缸經由穿孔構件6之通道5遞送至進一步應用。在此程序期間，配置於穿孔構件6周圍之HP密封件6產生介於氣體出口與穿孔構件6之間之軸向密封，以防止加壓氣體逸出至大氣中。同時，在搭配壓縮軸向密封件以抵著套環之通道9b之內側延伸後，一徑向密封件發生藉此以使密封效能最大化。

在此密封程序期間，氣缸相對於穿孔構件6或密封總成僅軸向移動而無旋轉或橫向移動，此可避免非所要摩擦力或由旋轉引起之橫向力。此旋轉移動可導致對密封總成以及穿孔構件之損壞，此導致洩漏或相關事故或損失。另外，經特殊形成之母部分及公部分可有助於使用者將正確穿孔殼體及氣缸聯接在一起，使得擔保一安全且有效應用。

1‧‧‧氣缸

2‧‧‧氣缸之頸部

3‧‧‧可穿孔隔板/穿孔隔板/隔板

4‧‧‧可穿孔構件/穿孔元件

5‧‧‧通道

6‧‧‧穿孔構件/高壓密封件/HP密封件

7‧‧‧穿孔殼體

8‧‧‧保護蓋

9‧‧‧套環

9a‧‧‧母部分

9b‧‧‧通道

10‧‧‧公部分

11‧‧‧上表面

12‧‧‧開口

13‧‧‧彈簧

14‧‧‧凹部

15‧‧‧套環之另一側

16‧‧‧止動件

現將參考以下非限制性實例及隨附示意圖描述本發明，其中：圖1展示不具有容器之補氧酒(oxygenating wine)之聯接裝置之一剖面圖

圖2展示具有保護蓋但不具有氣缸之穿孔殼體之一俯視圖

圖3展示不具有氣缸及容器之穿孔殼體之一剖面圖

圖4展示具有套環之氣缸之一外視圖

圖5展示具有套環之氣缸之一剖面圖

Claims (15)

1. 一種聯接裝置，其包括：- 一穿孔殼體，用於搭配包括一氣體出口之一頂表面來接納一氣缸之頸部；- 一穿孔殼體，其係由一開口、一側壁及一底壁界定；- 一穿孔構件，其經配置於該穿孔殼體中，用於使該氣缸之該氣體出口穿孔；- 一保護蓋，其經設置於該穿孔殼體中，其至少部分圍封該穿孔構件且可相對於該穿孔構件軸向地推動，其中該軸向方向與該氣缸之該軸重合；該裝置之特徵在於該保護蓋包括一公部分，該公部分用於搭配包括一母部分之該氣缸之該頸部以聯接該保護蓋，其中該母部分具有用於插入於該公部分中之一對應形狀，當達成一正確位置時，該公部分及該母部分彼此適配，其中該正確位置係由該母部分之一旋轉而到達，其中該旋轉小於360°，其中以小於180°較佳。
2. 如請求項1之裝置，其中該公部分經形成為一軸向向上延伸壁，其中該壁係由容許該母部分與該公部分適配之一或多個凹部塑形。
3. 如請求項2之裝置，其中該壁之上輪廓在垂直於該軸之該方向上不具有直線，使得該母部分可藉由推動以將其適配至該公部分中來使其本身定向至該正確位置。
4. 如請求項2或請求項3之裝置，其中該壁係由彼此對置而就位之至少兩個凹部塑形。
5. 如請求項1、2或3之裝置，其中包括該母部分之一套環係配置於 該氣缸之該頸部上。
6. 如請求項5之裝置，其中該套環具有一開口，該開口界定用於接納該穿孔構件之一通道。
7. 如請求項1、2或3之裝置，其中該保護蓋與一或多個彈簧接觸，該一或多個彈簧接觸提供抵頂將該氣缸推動至該保護蓋上之一力。
8. 如請求項1、2或3之裝置，其中經配置於該氣缸之該頸部上之該套環延伸超過該氣缸之該頂表面。
9. 如請求項1、2或3之裝置，其中一密封總成經提供以形成一軸向密封件於該穿孔構件與該氣缸之該頂表面之間，及/或經提供以形成一徑向密封件於該穿孔構件與該氣缸之該頸部之間。
10. 如請求項9之裝置，其中該密封件總成係與該穿孔構件附接。
11. 如請求項9之裝置，其中該密封總成係一高壓(HP)密封件。
12. 如請求項5之裝置，其中一或多個預定斷點係設置於該套環上。
13. 如請求項1、2或3之裝置，其中一氣缸經提供且其含有大於21體積百分比氧氣，其中大於80體積百分比氧氣較佳，以大於99體積百分比氧氣更佳。
14. 如請求項1、2或3之裝置，其中提供界定用於留存該氣缸之一空間之一容器，且一螺桿總成經安置於該容器與該穿孔殼體之間，以將留存該氣缸之該容器與該穿孔殼體鎖定在一起。
15. 一種氣缸，其與一套環嚙合，該套環包含一母部分，該母部分對應於一如請求項1至14中任一項之聯接裝置之該公部分。