专利名称：耦联组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种耦联组件。本发明尤其适用于、但不局限于将流体通道耦联在一起。本发明进一步还扩展到一种使流体通道可释放地彼此连接的方法。
背景技术：
在许多行业中，能够快速可释放地将两个容置流体的管道(例如管子或软管)彼此连接起来是一种普遍需求。待传送流体的范围以及它们的性能可能变化很大，包括诸如医用氧气罩内的空气的气体以及诸如海底钻井作业的石油之类的液体。流过耦联组件的流体压力可以变化，从氧气罩情况下与组件周围的环境压力大致相当变化到输油管线情况下高出周围压力许多倍的高压液体。
在现有技术中有许多快速释放的耦联配置，其中流体管道的端部设置有相应的耦联构件以易于管道的结合。这可设置成带有插孔的母耦联构件和相应的带有可容纳在该插孔内的插头的公耦联构件的形式。耦联构件可进一步设置有断开阀，从而，当公耦联构件和母耦联构件脱开时，其端部被封闭起来以防止流体选出。
然而，耦联组件内的流体压力可在位于母耦联构件内的公耦联构件的端部上施加一个压力、产生一种分离力，该分离力试图把公耦联构件从母耦联构件中迫出。流体压力有效地作用在公耦联构件从母耦联构件脱离处的整个公耦联构件横截面上。这是整个流体管道内的流体均受压的结果。作用在流体管道末端的压力传递给公耦联构件。
施加在公耦联构件上的分离力等于公耦联构件从母耦联构件脱离处的公耦联构件横截面积乘以作用在该横截面上的流体压力。因此，对于高压流体而言，上述分离力迅速地变大。上述分离力也随着流体管道的直径线性地增加。
传统快速释放耦联组件的缺点是上述分离力通常比把公耦联构件保持在母耦联构件内的摩擦力要大。因此，为了防止耦联组件脱开，通常都需要结合一些其他形式的机械保持装置。这可以采用螺纹、定位钢球的形式，或者在公耦联构件和母耦联构件上结合凸缘、然后将其螺栓连接到一起。
然而，这些机械保持设备可能需要向耦联组件施加一个预定力来分开。例如，为了进行空中加油作业，加油机拖着一根燃料管。在远离加油机的管线端部是一个带有母耦联构件的空中加油锥管。需要补给燃料的飞机配有一个向前延伸的空中加油管，其端部形成公耦联构件。为了防止耦联组件在湍流期间以及相对于飞机位置微小变化时被拉脱，耦联组件必须结合某些形式的保持装置。然而，在紧急情况下，耦联件能在预定力下释放是必要的。这个力就是众所周知的脱开力。
这个期望的脱开力的大小相对于用于克服由耦联组件内的流体施加在公耦联构件上的分离力的机械保持设备的强度而言是低的。因此，由于保持设备的设计公差，这会导致该保持设备受限制而仅仅在一个比理想状态下所需要的更高的作用力下才分开或释放。
为了可以独立地设置脱开强度，用于抵消耦联组件分离力的机构可以与用于提供脱开强度的机构分开。
通过如此地设置组件来减小耦联组件内的分离力是众所周知的除了由流体产生的分离力之外、并且抵消此分离力地，流体产生抵抗分离的力。设置耦联组件，使得其包括一个内表面，流体在该内表面上施加压力，该内表面的面积等于公耦联构件在脱离母耦联构件处的横截面面积。因此，耦联件称作是“压力平衡”的，因流体内压而有效地导致净分离力为零。例如，US 4,124,228描述了一种压力平衡的流体耦联件，其使用定位钢球和凹槽配置以使得耦联组件能在预定轴向分离力下分开。
美国专利2,946,605“飞行中飞机加油设备”描述了一种用于空中加油的耦联组件，其包括公耦联构件和母耦联构件。在耦联时，公构件的前端激活母构件内的提升阀而打开流体连接设备。然而，该提升阀保持在流道中，如此，巨大的分离力作用在提升阀和公构件上，这试图使该组件脱开。为了克服这些分离力，在耦联时，一个小的侧向流体通道打开，将加压燃料输送到一个活塞处，其迫使辊子抵靠一个位于公耦联构件外部的凹口。
因此，此专利公开了一种耦联组件，其中，由流体压力激活的复杂机械配置起作用而克服组件内的分离力。然而，这是一个笨重的配置，在公耦联构件和母耦联构件的基本元件之外还具有大量的活动部件。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种克服一个或多个现有技术中问题的耦联组件，不管所述问题是上述涉及还是没有涉及的。
在第一方面，本发明提供一种用于把流体通道可释放地相互连接起来的耦联组件，包括母耦联构件，其第一端配置成与第一流体通道相连通，而第二端包括沿第一纵轴延伸的插孔，该母耦联构件进一步包括靠近其第二端的朝向内侧的内环状密封圈；公耦联构件，其第一端配置成与第二流体通道相连通，其第二端包括可容置在所述插孔内、沿第二纵轴延伸的插头，该公耦联构件进一步包括靠近其第二端的、朝向外侧的环状密封圈；所述母耦联构件进一步包括位于所述插孔内、沿所述第一纵轴延伸的内凹陷部分，该内凹陷部分配置成容置所述插头的端部；其中配置所述耦联构件，使得当所述耦联构件配合时，上述耦联构件提供管道，使得流体在第一和第二流体通道之间流动，且第一环状密封圈提供位于所述插头和内凹陷部分之间的密封，而第二环状密封圈提供位于所述插头和母耦联构件的第二端之间的密封，由此，所述管道内表面的尺寸使得管道内的流体在内表面上施加压力以提供一个阻止所述配合的耦联构件分离的合力。
对比其他的耦联设置，耦联组件内的流体压力设置成激励所述组件，提供阻止公耦联构件和母耦联构件分离的合力，而不是形成分离力或压力平衡的系统。通过对组件内的尺寸进行控制，这个合力(“拉出”强度)能设置成期望的断开强度，或者设置得相对较低，而期望的断开强度通过一个可选的机构设定。
在第二方面，本发明提供一种通过将公耦联构件插入到相应母耦联构件中来可释放地把流体通道相互连接起来的方法，所述母耦联构件具有连接到第一流体通道的第一端、和包括沿第一纵轴延伸的插孔的第二端，所述第二端具有一个邻近的第二内部密封圈，所述插孔包括沿第一纵轴延伸的内凹陷部分；所述公耦联构件具有连接到第二流体通道的第一端，和包括有可容纳在所述插孔内的插头、沿第二纵轴延伸的第二端，该第二端具有一个邻近的第一外部环状密封圈；所述方法包括把所述插头插入插孔，从而在所述第一和第二流体通道之间提供一个管道，其中所述第一环状密封圈提供一个位于插头和内凹陷部分之间的密封，而所述第二环状密封圈提供一个位于插头和母耦联构件第二端之间的密封，由此，所述管道内表面的尺寸使得管道内的流体在内表面上施加压力以提供一个阻止所述配合的耦联构件分离的合力。
现在将参照所附的权利要求来阐明其它的方面和特征。
通过下文的描述，本发明的其他目的和优点将变得明确。
本发明的具体实施例将参考附图仅以示例方式来加以说明，其中图1是本发明第一实施例的横截面示意图；图2是本发明第二实施例母耦联构件的横截面示意图；图3是图2中的设备沿线A-A在箭头方向上的横截面示意图；图4是图2中的设备沿线B-B在箭头方向的横截面示意图；图5是本发明第二实施例的分解横截面示意图；图6是本发明第二实施例的横截面示意图，其示出公耦联构件和母耦联构件配合在一起；图7是本发明第三实施例的横截面示意图；图8是本发明第三实施例的横截面示意图，其示出公耦联构件和母耦联构件配合在一起；图9是本发明第四实施例的分解横截面示意图；图10是本发明第四实施例的横截面示意图，其示出公耦联构件和母耦联构件配合在一起；图11是本发明第五实施例的分解横截面示意图；图12是本发明第五实施例的横截面示意图，其示出公耦联构件和母耦联构件配合在一起；图13是本发明第六实施例的一个部分的放大图，其对应于图11中的部分C。
图14是本发明第七实施例的一个部分的放大图，其对应于图11中的部分C。
图15是本发明第八实施例的横截面示意图，其示出公耦联构件和母耦联构件配合在一起；图16是本发明第八实施例的横截面示意图，其示出处于解耦过程中的公耦联构件和母耦联构件；图17是本发明第八实施例的分解横截面示意图；图18是本发明第九实施例的分解横截面示意图；图19是本发明第九实施例的横截面示意图，其示出公耦联构件和母耦联构件配合在一起；图20是本发明第十实施例的横截面示意图；图21A-21D是本发明第十一实施例的立体剖视示意图，其示出安全销的逐渐插入；图22A和22B是本发明第十二实施例的侧向横截面示意图；图23A和23B是第十二实施例的端部横截面示意图；图24是本发明第十三实施例的横截面示意图；图25是本发明第十四实施例的分解横截面示意图；图26是本发明第十四实施例的横截面示意图；
图27是第十四实施例沿图25中线A-A的横截面示意图。
图28是第十五实施例在配合位置下的正视图。
图29是第十五实施例在配合且打开流动位置下的横截面示意图。
图30是第十五实施例在配合且关闭流动位置下的横截面示意图。
图31是第十五实施例在未配合位置下的横截面示意图。
具体实施例方式
首先参照图1，其图示一个包括公耦联构件2和母耦联构件3的耦联组件1。图1描述了耦联组件1沿着公耦联构件和母耦联构件2、3的纵轴的横截面。耦联组件1的纵轴定义为公耦联构件2沿其插入或退出的轴线。在根据本发明第一实施例所述的耦联组件中，耦联组件1的纵轴与公耦联构件和母耦联构件2、3的纵轴一致。耦联构件2、3都相对于其纵轴对称。示出公耦联构件2和母耦联构件3配合在一起。
公耦联构件2包括一个具有侧壁4的大致圆筒状管，其限定一个沿其纵轴延伸的中间孔5。公耦联构件2具有一个适合连通第一流体通道(图中未示出)的第一端部6。公耦联构件2第一端部6可采用诸如本领域熟知的各种常规装置耦联到第一流体通道。图1中是以凸缘7来加以描述的，该凸缘适当地设置，从而可以通过螺栓等附连到位于第一流体通道端部处的类似凸缘。公耦联构件2的第二端部形成为一个插入母耦联构件3的插头。
类似地，母耦联构件3包括一个大致圆筒状管，其具有沿其纵轴延伸的侧壁8和中间孔9。母耦联构件3具有一个第一端部10，其适于通过凸缘11与第二流体管道(未示出)连通。
母耦联构件3第二端部包括插孔12，其尺寸适于容置形成为插头的公耦联构件2第二端部，且与公耦联构件2侧壁4的外表面形成流体密封。环绕插孔12的内侧布置有一个环状密封圈14。环状密封圈14于环状凹槽中位于插孔12的内周中。环状密封圈14确保耦联构件2、3之间的密封，以防止耦联组件1内的流体从耦联构件2、3的接合处逸出。公耦联构件2和母耦联构件3在母耦联构件3的插孔12内的环状密封圈14处有效地形成了一个液压活塞。
母耦联构件3进一步包括一个位于耦联组件1纵轴上的内凹陷部分15。配置内凹陷部分15以容置公耦联构件2的端部13。公耦联构件2的端部13在内凹陷部分15内有效地形成了一个液压活塞。为了确保内凹陷部分15和公耦联构件2端部13之间的紧密密封，第二端部13的外周结合有一个位于环状凹槽内的环状密封圈16。环状密封圈16阻止耦联组件1内的流体从耦联构件2、3的中间孔5、9流入内凹陷部分15。
内凹陷部分15进一步包括一个通气孔(图1中未示出)，使得它与围绕母耦联构件3的周围环境相连通。当公耦联构件2插入母耦联构件3、且公耦联构件2的端部13导入内凹陷部分15时，流体将经由所述通气孔而驱出内凹陷部分15(并排放至周围环境)。如果耦联组件1内的流体经过环状密封圈16而渗漏，则该流体将经过通气孔流入周围环境。在公耦联构件2插入的过程中，内凹陷部分15内的所有空腔(以及通气孔本身)将大致处于周围环境的压力下。该通气孔因而防止了流体在内凹陷部分15中的积聚、并提供作用在公耦联构件2第二端部13上的分离力。
内凹陷部分15通过腹板(图1中未示出)附着于母耦联构件3的侧壁8上。腹板之间的间隙形成通道17，使得流体可以经中间孔9和通道17从母耦联构件3第一端部流向口部12。多个通道17绕内凹陷部分15设置。通道17大致平行于耦联组件1的纵轴延伸。在位置18处，通道17会聚成一个绕公耦联构件2的开口环状空间(当耦联构件2、3配合时)。
公耦联构件2进一步包括两个从中间孔5往位于公耦联构件侧部的孔径向延伸的通道19。在配合状态时，通道19和母耦联构件3内的环状空间18连接。公耦联构件的第二端部封闭，使得中间孔5内的流体只能通过径向通道19流出公耦联构件2。当耦联构件2、3配合时，在耦联构件2、3之间流动的流体横向于耦联组件1的纵轴流动，从而，这不会施加分离力。
耦联组件1内的流体会沿所有方向在耦联构件2、3上施加同等的压力。作用在耦联构件2、3端部的力等于流体压力乘以耦联构件内表面的整个面积。尤其关注所述表面的横截面积(也就是垂直于纵轴延伸的面积分量)，因为只是由平行于耦联组件1纵轴作用的流体压力所施加的力的分量对分离力有贡献。如果母耦联构件3保持静止，则所述分离力是流体压力和插孔12内的公耦联构件2的插头部分在它退出母耦联构件3处——即邻近环状密封圈14处——的横截面积的乘积。该横截面面积由横截面20确定。这个横截面20不包括环状密封圈14的横截面积，因为该密封圈形成了母耦联构件3的一个部分。
公耦联构件2的插头部分的外径大致均匀，而插孔12的内径大致均匀。横截面积21限定成横过公耦联构件2的端部13。然而，由于环状密封圈16形成公耦联构件2的一个部分，那么这部分必须被结合到这个横截面积21中。因此，很清楚的是面积21比面积20要大，两者的差是环状密封圈16的横截面积。当耦联或脱开耦联组件1时，环状密封圈16能够越过密封圈14，因为至少一个圈(通常两者都)是由弹性材料构成的。
当流体入射到公耦联构件2内部的内表面22上时，流体压力作用在横截面积21上。由于内凹陷部分15与周围环境通气，于是作用在面积21上的流体压力迫使公耦联构件2的第二端部13进入内凹陷部分15。从而，流体压力提供一个作用在公耦联构件2上的力，迫使它进入母耦联构件。由于这个力等于压力和横截面积的乘积，而且面积21比面积20要大，所以，将耦联组件1保持在一起的力将会大于分离力。
力这样设置的结果是当耦联构件2、3耦合时，分离力被过多地平衡，即合力阻止耦联组件的分离。这样，耦联组件1被认为是自我激励的。这是一个高度稳定的配置。当面积20和21不变时，即使流体压力发生任何变化，合力都仍是阻止已配合耦联构件的分离，因为将部件拉在一起的力的分量始终保持大于分离的力分量。
图1还示出通道23穿过公耦联构件2端部13(不与中间孔5连通)。当耦联构件完全配合时，通道23与母耦联构件3侧壁8内的通道24对准(不与通道17连通)。销(图中未示出)可以穿过通道23和24，提供一种耦联组件保持装置。这样可以防止公耦联构件2从母耦联构件3脱开，除非销被破坏(或被移除)。销为耦联组件提供了分开强度。该销可由任何适合的材料形成、并形成为任何适当的直径，使得它能在耦联组件1选定的应用场合在预定的分开强度处分开。
如图1所示，一旦耦联构件2、3配合在一起，销就能穿过通道23和24。可选择地，当耦联组件1脱开时，销可以持久地位于通道24内、贯穿内凹陷部分15内的空腔。在后者情况下，通道23可以形成为位于端部13内的与销相应的槽缝，该槽缝以局部旋转的方式延伸到公耦联构件2的第二端部。然后公耦联构件2如此地附连到销上通过把公耦联构件2沿着耦联组件的纵轴推入内凹陷部分15中、并且然后使公耦联构件2旋转一定的量，从而使槽缝接合销，不通过进一步反向旋转，公耦联构件就不能退出。
销也可以和通气孔结合在一起，在这种情况下，销是一个中空管，其中至少一个位于内凹陷部分15中的径向延伸的开口和周围环境相连通。
现在参照图2，其示出根据本发明第二实施例的母耦联构件3。在这个实施例中，母耦联构件总体上和第一实施例相同，除了至少部分绕着内凹陷部分15经过的通道17相对于耦联组件的纵轴成一角度(即不垂直或平行)。这对于减小母耦联构件3与管子接触处的直径是有利的。另外，由于经过母耦联构件的流道通畅，流体通过耦联组件的流率增加。
图2进一步描述了通道24，该通道用于贯穿销而为耦联组件1提供分开强度。图2是把图1中相应的横截面示图绕耦联组件的纵轴转过大约90°。
图3描述了通道17绕耦联组件1纵轴的布置以及通道24。从图3中可以看到通道17和通道24不相连。
图4描述了通道17、以及连通内凹陷部分15和周围环境的通气孔25。从图4中可以看到通道17和通气孔25不相交。
图5和6描述了本发明的第二实施例，其中母耦联构件3和公耦联构件2分别是脱开的和配合在一起的。通道19相对于耦联组件1的纵轴成一角度。如图6中所示，通道19和母耦联构件3中的环状空间18对齐，使得耦联组件内流体的流率如上所述地增加。
在图5和6中，母耦联构件3的下部以局部象限视图示出，使得通道17和通道23、24的相对位置更容易观察。
除了上述列出的变化，第二实施例中耦联组件1的构造和操作跟第一实施例中再没有别的不同。同样的附图标记表示相同的特征。
现在参照图7和8，它们描述了根据本发明的第三实施例的耦联组件1。在第三实施例中，第一和第二实施例中所述的销和通道的配置被一容纳在母耦联构件3内的圆形弹性环30替代，该环的直径可径向地变化。
环30配合在位于内凹陷部分15内圆周中的凹槽31内。环30构成弹簧的一部分，而且在各端部处，臂32穿过通道33延伸至母耦联构件3的外部。环30设置成径向向内地偏置，其中臂32受偏置而分开。通道33的尺寸使得臂32能在母耦联构件的周向附近移动。通过将臂32拉到一起，环的半径可暂时地增大以允许公耦联构件2的端部13的通过。由于没有销紧固，公耦联构件2的端部13比先前实施例中的要短。端部13进一步包括一环状凹槽34，该凹槽使得当耦联组件1配合时，环30配合入环状凹槽34，将公耦联构件2固定在位。可以通过将臂32拉到一起以暂时增大弹簧加载环30的直径，从而释放公耦联构件2。
与用销来固定耦联组件的方法相反的，环30的优点是耦联组件的公耦联构件和母耦联构件可以转动，减少了相连接的流体通道内的应力。
图9和10描述了本发明第四实施例，其中母耦联构件3进一步包括一个断开阀40。断开阀40包括一个位于内凹陷部分15内的活塞41和一个经过通道43内部的、连接到活塞41的活塞杆42。通道43和母耦联构件3的第一端部10经由中间孔9相通。
活塞41与内凹陷部分15形成一个紧密配合，并通过位于活塞41周向上的环状凹槽45内的环状密封圈44来密封。活塞41可在图10中所示活塞41完全缩入内凹陷部分15内的第一位置和图9中所示活塞41封闭住插孔12口部的第二位置之间滑动。
活塞41的尺寸使得当处于所述第二位置时它能延伸通过插孔12的整个口部。当处于第二位置时，活塞41还延伸过(并从而密封住)通道18的出口孔。当耦联组件1脱开时，环状密封圈14防止流体从母耦联构件3中在活塞41周围处渗透出，同时还通过环状密封圈44防止流体进入内凹陷部分15中。
中间孔9内的流体将流入通道43，并在活塞杆42的端部施加压力。这促使活塞41向第二位置偏移。因为活塞杆42端部的横截面积相对于活塞42的横截面积要小，所以这个使活塞41向第二位置偏移的力也是相对小的。因此，公耦联构件2所需移动活塞41的插入力就减小了。当公耦联构件2和母耦联构件3脱开时，通过环状密封凹槽47接合环状密封圈30，活塞41被保持在第二位置。
当公耦联构件2的端部插入母耦联构件3中、而且弹簧臂32(图9和10中未示出)被拉到一起以释放活塞41时，第二端部13迫使活塞41返回第一位置。在本发明第四实施例中，内凹陷部分15的深度使得公耦联构件2的第二端部13抵接活塞41而配合在内凹陷部分15中。如前所述，一旦被耦合，环状弹簧加载的环30可接合位于公耦联构件2周向上的环状凹槽34以提供所需的分开强度。
断开阀40因此由母耦联构件3内的流体压力激励，从而使得在脱开耦联组件时，活塞41密封住流体管道，阻止流体从母耦联构件3中逸出。
图11和12描述了本发明第五实施例，其中公耦联构件2进一步包括一个断开阀50。母耦联构件3包括跟第四实施例中相同的断开阀40。
断开阀50包括可滑动地安装在公耦联构件2上的套环51，而且可以在套环51堵塞住位于公耦联构件2内的通道19的出口孔的第一位置和套环缩向公耦联构件2的第一端部6以释放通道19的第二位置之间移动。
套环51由安装于公耦联构件2外部的弹簧52弹性地向第一位置偏移。压缩弹簧52的第一端部附着于套环51上。压缩弹簧52的第二端部支撑于公耦联构件外部的定位设备53上。从而，当公耦联构件和母耦联构件2、3脱开时，套环51阻止流体从公耦联构件2中逸出。
公耦联构件2的侧壁4进一步包括台阶54(例如一个外直径的变化)，使得公耦联构件的直径朝第二端部增加。定位设备53包括一个互补台阶55，其设置成防止在压缩弹簧52偏置作用下的套环51向公耦联构件2第二端部的移动超过预定的位置。
套环51进一步包括有环状密封圈56，其设置得使通道19位于环状密封圈14和56之间。当套环51处于第一位置时，环状密封圈14和56提供密封以阻止流体从公耦联构件2经由出口孔从通道19逸出。
在这个特殊的实施例中，套环51进一步包括从套环径向延伸的凸缘57，使得当套环处于第一位置时，凸缘57的端部如图11所示那样与公耦联构件2的第二端部齐平。母耦联构件3进一步包括一个相应的凹槽58，其设置使得当耦联构件2、3相配合时，凸缘57容置在凹槽58内。凹槽58仅绕母耦联构件3插孔12口部的部分周向延伸。凸缘57可以通过把公耦联构件和母耦联构件以一个横向于耦联组件1纵轴的角度设在一起来插入凹槽58。
图12描述了配合在一起的耦联构件2、3。由于公耦联构件2被进一步推入母耦联构件3，公耦联构件2的端部13将活塞41移入内凹陷部分15中，而且当套环51经由凸缘57连接到凹槽58上时，套环51退回第二位置。
图13描述了本发明第六实施例的公耦联构件2的放大部分。放大部分与图11中圈出的区域C对应。这描述了公耦联构件2的端部13、套环51、环状密封圈14、容置环状弹簧加载环30的环状凹槽34和凸缘57。
至少一部分的凹槽58和凸缘57是易碎的。在图13所示实施例中，这是通过凸缘57在与套环51结合处的至少一个位置60上切口来实现的。其效果使得当耦联构件配合、且凸缘57保持在凹槽58内时，则当把公耦联构件2拉出母耦联构件3的力超过一个预定力时，凸缘57将在切口60处断裂。这样，切口60通过提供一个应力点而确定了强度。为了控制断开阀50的断开强度，对切口60的尺寸和凸缘57的构成材料进行选择，使得预定力可以精确得知。
图14描述了本发明第七实施例的公耦联构件2的一个放大部分。放大部分也是与图11的圈出区域C对应。这描述了公耦联构件2的第二端部13、套环51、环状密封圈14、容置环状弹簧加载环30的环状凹槽34和凸缘57。
套环51进一步包括环状凹槽70。凸缘57形成为一个容置在凹槽70内的环状剪切环。其效果使得当耦联构件配合、且凸缘57保持在凹槽58内时，当把公耦联构件2拉出母耦联构件3的力超过一个预定力时，凸缘57折断，部分凸缘留在凹槽70内，部分凸缘留在凹槽58内。为了控制阀50的断开强度，跟第六实施例一样，施加在凸缘上使其剪断的力可通过对材料和/或尺寸的仔细选择来控制。凸缘57形成一个剪切环，该环可以在失效后被容易地替换，而不必替换断开阀50或公耦联构件2的其余部分。
图15，16和17描述了本发明第八实施例，其中公耦联构件2进一步包括关闭阀80。关闭阀80包括设置成配合在通道19出口孔内的材料盘81，其被环状密封圈82环绕。当盘81位于通道19的孔内(如图16和17所示)时，形成一个防止流体逸出的流体密封连接。
在脱开过程中当公耦联构件2从母耦联构件3中退出时，关闭阀80关闭通道19，以防止流体在套环51完全盖住通道19前漏出。这通过图15到17示出的流程示意性地描述。因此，在耦合和脱开过程中，根据本发明第八实施例的耦联组件1不会漏出流体。
当脱开时，关闭阀80通过套环51保持关闭。当部分或全部地插入母耦联构件3时，公耦联构件中间孔5内的弹簧83迫使盘81打开，打开流体通道19，并使流体能在耦联构件2、3之间流动。
图18和19描述了本发明的第九实施例，适合将高压柴油机系统内的流体通道结合在一起。在图19中，示出公耦联构件90与母耦联构件91耦合。在流体通道92和93之间形成一个流体管道。在配合时，公耦联构件90内的通道94和母耦联构件91内的通道95如图19所示地对准。销插入贯穿通道94和95，以为耦联设备提供一个拔出强度。
公耦联构件90结合有一个环绕外周安置的环状密封圈96，母耦联构件91结合有一个置于其内周中的环状密封圈97。其效果是一旦耦联构件配合，则阻止公耦联构件和母耦联构件90、91分离的合力因公耦联构件和母耦联构件90、91的横截面积不等而形成，如前面其他实施例所描述的那样。
在公耦联构件90内壁99内倾斜的通道98提供了一个从公耦联构件90的中间孔100到公耦联构件90外表面的管道。流体管道101把流体通道93连接到母耦联构件91的内凹陷部分102。当公耦联构件90插入母耦联构件的凹陷部分102时，通道98与流体管道101连通，使得流体可以在耦联构件90、91之间流动。
现在参照图20，这描述了结合有一个总体上由110指示的液压增压器的本发明第十实施例。在前面的实施例中，阻止耦联构件分离的合力大小仅仅依赖于两个起作用的液压活塞的横截面积的差异以及流体压力。在本实施例中，阻止耦联构件分离的合力大小通过液压增压器增加部分耦联组件内的流体压力而增大。母耦联构件3总的来说和第一实施例中的相同，除了内凹陷部分15进一步包括一个位于其内周中的环状密封圈111。插孔12跟前面一样包括绕插孔12口部的环状密封圈14。母耦联构件3进一步包括中间孔9和侧壁8、通道24和连通中间孔9及插孔12中的环状空间18的通道17。
公耦联构件2包括插头112，该插头跟前面一样包括有环状密封圈16。公耦联构件2进一步包括侧壁4和中间孔5。插头112有效地形成一个位于内凹陷部分15内的通过环状密封圈111密封的液压活塞。内凹陷部分15跟前面一样与环绕耦联构件的周围环境通气。插头112内的通道23设置得当耦联构件2、3如图所示地配合时，销(图中未示出)可以穿过通道23和24以提供耦联组件的断开强度。在本发明第十实施例中通气孔与通道24结合在一起。
因为环状密封圈111和14安装在母耦联构件3的内周上，且插头112的横截面积大体一致，所以，在这些环状密封圈之间所述耦联是压力平衡的，从而使得合力为零。
插头112包括附连于中间孔5上的构件113。构件113设置得使其不充满中间孔的整个横截面，并且流体可流过它并进一步流入母耦联构件3。构件113包括一个活塞缸114，在其中可滑动地安装着活塞115。活塞缸114与中间孔5相连通，使得流体压力作用在活塞115的面116上。
构件113与插头端部117一体地形成。插头端部117进一步包括有活塞115可以在其中行进的腔118和可滑动地安装有活塞120的活塞缸119。活塞120与活塞115连接，两者一起由弹簧121偏置离开插头端部117。活塞120的横截面积小于活塞115。
腔118经由通道122连接到通道23，该通道23如前所述那样与通气孔结合。因此，腔118处于耦联组件周围的环境压力之下。活塞缸119经由通道122连接到位于插头112和内凹陷部分15之间的环状空间。通道122设置在环状密封圈16和111之间。活塞缸119进一步经由通道123连接到环状空间18。通道123结合有一个单向阀124，从而使得流体能从环状空间18流至活塞缸119，但不能反向流动。环状密封圈125和126分别密封住活塞缸119与活塞120之间、空腔118与活塞115之间的连接。
现在描述液压增压器110的操作。当耦联构件2、3耦联且流体导入耦联组件时，流体流过阀124和通道123，从而使得流体充满活塞缸119。随着流体压力的升高，流体压力施加在活塞115的面116上，迫使活塞115抵抗弹簧121的作用而后退。因为活塞151和120是相连的，活塞120也受迫移动退回活塞缸119内。通过单向阀124的作用，流体不能从活塞缸119逸出。
由于活塞115和120联接，所以它们必须承受同样的力。对于活塞115来说，这个力是耦联组件内流体压力和面116的面积的乘积。由于活塞120较小，所以活塞缸119内的压力必须是较大的。活塞缸119和通道122内的流体向所有方向施加压力。
分离力对应于这个流体压力乘以环状密封圈111处的插头端部117的横截面积而产生。阻止耦联构件分离的力对应于该流体压力乘以环状密封圈16处的插头端部117的横截面积而产生。由于环状密封圈116是插头端部117的一部分，这个第二横截面积比等于环状密封圈16横截面面积的第一横截面积要大。因此，形成有一个阻止耦联构件2、3分离的合力。
在本发明先前的实施例中，流经耦联组件的流体压力限制了阻止分离的合力。在这个特定的实施例中，阻止分离的合力可以大于没有液压增压器110作用时的力。这是由于增压器的作用增大了上述由耦联组件其余部分受到的流体压力，从而获得相对大的阻止耦联组件分离的合力。可以理解的是，公知液压增压器可用于其它的应用，例如用以增大由气体供应系统所传送的压力。然而，本发明将液压增压器应用在耦联组件中相信是新颖的。
这种可行地增加阻止分离的合力的范围的方法应用在流体压力较低的场合，例如用于把低压的燃气管线耦联在一起。可选地，它可应用在可能在耦联构件上施加非常大的断开力的场合中，例如万一油轮移位时把油轮和固定在岸上的贮存工厂之间连接起来的管线。
在上述实施例中，假定耦联组件1包括一个与相应的母耦联构件3配合的单个公耦联构件2。然而，可以意识到公耦联构件可以是双端部的——例如以有效地形成两个公耦联构件以与两个母耦联构件配合在一起。
可选的，如图21A-21D所示，耦联组件1的母耦联构件3是可以双端部的。这就可以把两个公耦联构件2、2’连接在一起。换句话说，母耦联构件3不直接地连在流体通道上，而是设置成经由另外的公耦联构件2’连接到流体通道。
在如图21A-21D所示的实施例中，公耦联构件的尺寸和形状都是类似的。然而，应该意识到在其他实施例中，双端的母耦联构件3可以用于把不同尺寸和/或形状的公耦联构件连接起来。在这个实施例中，第一公耦联构件通过配置销24b和通道23、24而紧固在位，正如先前参考图1所描述的那样。第二公耦联构件2’同样通过配置销24b’和通道23’、24’而紧固在位。
图21A-21D描述了当第一公耦联构件2插入母耦联构件3的相应插孔并用销24b紧固在位时的步骤顺序。第二公耦联构件2’随后插入母耦联构件3的相应插孔，并用相应的销24b’紧固在位。
在上述实施例中，可以设想在母耦联构件2和第一公耦联构件2之间形成的管道的尺寸使得管道内的流体在内表面上施加压力以提供一个阻止这些耦联构件2、3分离的合力。另外，在这个特定的实施例中，由母耦联构件3和第二公耦联构件2’配合在一起形成的管道具有尺寸如下的内表面其使得管道内的流体在内表面施加压力以提供一个阻止配合的耦联构件2’、3分离的合力。
在上述实施例中已经描述了用于提供保持装置来阻止配合的耦联构件脱开的各种机构。这些保持装置的任意结合能应用在任何耦联组件上。图22A-23B描述了一个双端部系统，其中第一保持装置用于把第一公耦联构件2紧固在双端部的母耦联构件3上。第一保持装置采用的是图21A-21D中描述的销24b和通道的布置。
在这个特定的实施例中，第二公耦联构件2’包括一个通道24’，因此可采用类似的销24b’和母通道23’构造而设置在位。
然而，在这个特定的实施例中，母耦联构件3包括两个径向向内延伸进入母耦联构件的孔内的销124。销124被弹簧125径向地弹性偏置。弹簧环绕母耦联构件3的外周延伸。公耦联构件2’的外表面包括一个凹槽123。在这个实施例中，所述凹槽环绕公耦联构件2’的外周延伸。凹槽123布置得当公耦联构件2’与母耦联构件3配合时，所述凹槽的位置用于容置销124，以保持配合在一起的部件。弹簧125设置得当沿一个与销正交的方向压缩弹簧(如图23A中箭头A所示)时，销将从凹槽123中退出。图23A示出了从凹槽123中退出的销124，而图23B示出延伸至凹槽123中的销124。
在一个图中未示出的可选实施例中，设想公耦联构件和母耦联构件设置成来提供一个用于特定、预定流体的流体通道。为了防止公耦联构件或母耦联构件不适当地连接到一个设置成运载不同流体的相应构件上，构件的尺寸和/或形状可以形成为那种流体的特定尺寸。可选地，公耦联构件的第二端可包括一个或多个预定位置、尺寸和/或形状的径向延伸的突起。母耦联构件3的第二端可包括至少一个相应的凹陷部分，其设置成当插头容置在所述插孔内时用于容置所述突起。突起位于公耦联构件上，使得如果其没有容置在相应的凹陷部分内，那么公耦联构件不能和母耦联构件相配合。这就保证了公耦联构件仅能跟具有适当的相应凹陷部分的母耦联构件相配合。
在如图24所示的第十三实施例中，示出了与先前实施例大致一致的耦联组件1。它具有公耦联构件和母耦联构件2、3，并包括容纳有外部密封圈16的插头，该插头插入容纳有内部密封圈14的插孔，以及包括在两个位于耦联组件1相对侧的流体通道(图中未示出)之间延伸的流体管道，但是该组件进一步包括防止密封失效的装置。提供所述防止密封失效的装置是为了防止密封圈因被挤出(我们指的是在作用于其上的流体压力下，将密封圈迫出环状凹槽并迫入位于插头和插孔之间环状空间内)而失效。防止密封失效的装置包括插孔或插头内的倾斜的壁部分202、204、206和208，如图26所示。每个这些壁部分都在相应部分——插孔或插头——周围延伸，这样形成截头圆锥体形状。在其他实施例中这些壁部分可以是弧形的。
壁部分202和204包括形成在母耦联构件3内的插孔的部分侧壁。公耦联构件2的插头包括相应的壁部分206和208。这些壁部分大体沿着插孔的壁部分以在插头和插孔之间保持大致恒定的径向空间。
壁部分202位于插孔的开口端和密封圈14(由插孔承载而且朝向内侧的密封圈)之间，但是紧邻着密封圈14。当公耦联构件和母耦联构件耦联在一起时，壁部分406与壁部分202对齐。倾斜的壁部分使得插孔/插头在朝插孔开口端方向刚刚越过密封圈14之后直径就增加。
壁部分208位于插头末端部和密封圈16(所述密封圈承载在插头上并朝向外侧)之间，但是紧邻着密封圈16。当公耦联构件和母耦联构件耦联在一起时，壁部分204和壁部分208对齐。倾斜的壁使得插孔/插头在朝插孔封闭端方向刚刚越过密封圈16之后直径就增加。
倾斜的壁202、204、206、208起作用以防止由于密封圈14、16从它们的环状凹槽中挤出所引起的密封失效。
根据第十四实施例，任何一个先前实施例的断开强度是由一包括机械夹具302另外地或可选地提供或补充的，如图25和27所示。
参照图25，耦联组件1包括一个公耦联构件和母耦联构件2、3，还包括一个容纳有外部密封圈的插头，该插头插入一个容纳有内部密封圈的插孔，以及包括两个在耦联组件1相反侧的流体通道(图中未示出)之间延伸的流体管道。
机械夹具302包括两个侧部304、306和一个环状连接部308，其把所述侧部在其中间位置处连接在一起。所述侧部大体相同，而且每一个的形式都大体是部分管式的。每个侧部相对于环状连接部308对向成大约90°角，如图28所示。侧部302、304和环状连接部308大体形成一个部件，其由弹性塑料材料构成。
各侧部304、306由第一端部区域310、312和第二端部区域318、320构成，所述第一端部区域包括接合装置314、316，所述第二端部区域起到杠杆的作用。第一端部区域310、312向环状连接部308的一侧凸起，同时第二端部区318、320向环状连接部308的另一侧凸起。
接合装置314、316包括一大体锯齿状的周向齿条，位于第一端部区域310、312的内侧。对齐的母耦联构件3的外表面包括一也是大体锯齿状的周向齿条322、324。在各齿条内，各齿都有一个与耦联组件轴线正交的面以及一个倾斜于耦联组件轴线的面。两个齿条朝向相反的方向，使得在把机械夹具组装在耦联组件上时，倾斜面彼此压紧，但是正交面接合在一起而防止脱开。
环状连接部308在两个侧部304、306之间延伸，而且类似一个垫圈。它具有上部和下部扁平面。环状连接部308支承着所述侧部，所以它的外径和侧部的内径相同，而且它的内径允许它可配合在公耦联构件外径的周围。环状连接部308的底面通过抵靠一个绕公耦联构件延伸的径向凸缘326而位于公耦联构件2上。
凸缘326包括一个与耦联组件的轴线正交的下侧面和一个倾斜的上侧面。
如图26所示，当所述环状连接部308的下侧面设置成抵靠位于公耦联构件凸缘326的倾斜上侧面上的一个位置、且机械夹具的接合齿314、316和母耦联构件的接合齿322、324锁定在一起时，所述夹具为环状连接部308提供了断开强度。通过在两个杠杆318、320上施加一个向内的力——例如通过把它们压向彼此——来移除与母耦联构件锁定接合在一起的所述夹具。因所述侧部相对于环状连接部枢转并导致所述侧部的第一端部区域彼此远离地移动，从而使得所述杠杆可以相对地向内移动。
为了在一个解耦力下脱开耦联构件——例如为了更换部件或维修操作，希望移除所述夹具。然而，在使用中，所述夹具限制耦联构件在分离力下解耦。所述分离力可以是有意地施加的——例如通过将两个流体管道拉开，或者可选地可以是无意地施加的——例如流体通道中的一个在移动过程中受阻，则耦联设备在流体通道断裂前断开是有利的。
如果分离力施加在公耦联构件和母耦联构件上，则所述夹具的环状连接部将会因凸缘326的倾斜上侧面的几何结构而弯曲，而且这会导致因三点弯矩在母耦联构件的啮合齿322、324上施加更大的向内压力。
由设计所述夹具在预定分离力处失效而获得断开力。因机械夹具的接合齿314、316破坏——例如折断——而产生失效。
在特定的应用场合以及当耦联构件因有意或无意的分离力而断开的时候，或可选地当解耦该耦联构件时，公耦联构件和母耦联构件包括关闭流体通道端部的阀是有利的。相应的，图28-31示出了本发明第十五实施例的一个示例。
参照图28，示出了处于配合位置的耦联组件，该耦联组件包括公耦联构件和母耦联构件400、401，而且还具有与公耦联构件插入或退出的轴线相一致的纵轴。在母耦联构件的外表面设有一个棘齿机构，该机构包括齿轮402、固定到齿轮402上的杠杆404、和棘齿臂406。所述齿轮绕一个横向于纵轴的轴转动，并绕轴杆407转动。所述轴杆延伸进入母耦联构件，而且连接到内部的部件。
棘齿臂406在一端处绕枢转点408转动，并且包括有一个突出部410。所述突出部与齿轮402的齿接合。所述齿是锯齿形的，从而使得当所述齿轮沿第一方向转动时它们滑过所述突出部，但在沿第二方向转动时被突出部锁定。当在第一方向转动时因棘齿臂枢转离开齿轮的往复运动，所述齿能滑过突出部。所述棘齿臂包括偏置装置(图中未示出)，该装置将所述臂偏置向所述齿轮并确保所述突出部和齿轮在各齿通过后能重新接合。
所述轴杆所连接的内部部件包括第一和第二阀。图28还描述了第一偏置装置和第二偏置装置，该第一偏置装置包括绕公耦联构件布置并在第一阀上施加关闭力的弹簧412，所述第二偏置装置包括绕母耦联构件布置并在第二阀上施加关闭力的弹簧414。所述弹簧将在下文进一步描述。
将更加清楚的是，当公耦联构件和母耦联构件配合时，沿第一方向转动所述轴杆会抵抗弹簧412、414的作用而打开所述的阀，这使得流体可以在公耦联构件和母耦联构件之间流动。通过向杠杆施加一个转动力以沿第一方向转动齿轮来打开所述阀。为了转动齿轮，需要转动力以克服偏置弹簧412、414。所述齿轮因棘齿臂的往复运动而沿第一方向转动。当撤掉转动力时，所述弹簧促使阀关闭，其又促使所述齿轮沿第二方向转动。在这样行动的过程中，所述被偏置向齿轮的突起部锁定齿轮的齿并抵抗转动，因而抵抗阀的关闭力。当完全打开时，所述齿轮通过抵靠内部部件而不能沿第一方向进一步旋转。
内部部件的设置使得当分离力施加在公耦联构件和母耦联构件上时，该分离力增加了通过弹簧施加在阀上的闭合力。这又在齿轮上施加一个额外的转动力，促使它沿第二方向转动。在一个预定力下，突起部和齿轮的接合被设计成失效，这样为所述组件赋予一个断开强度。可以通过突出部从棘齿臂处剪断或受迫而从齿轮离开并不再接合来使得突出部失效。
可选地，和/或附加地，断开强度可以包括设置一个防止所述齿轮运动的断开销(图中未示出)。所述销设计成在预定的断开强度处失效。所述设置包括包括有孔416的齿轮，以及包括有多个相应径向隔开的盲孔的母耦联构件。当阀处在打开位置时，销插入穿过孔416并进入到位于母耦联构件中的相应局部孔内。所述销因而抵抗齿轮的转动。
图29是通过耦联构件纵轴的横截面示意图。耦联构件的大部分与先前的实施例一致，而且包括公耦联构件和母耦联构件400、401。类似地，公耦联构件包括一个设置成连接流体通道(图中未示出)的第一流体端部420；一个包括有插头422的第二端部，其中外部环状密封圈424在邻近插头处固定在径向凹槽中；以及一个在流体通道和位于插头周面上的孔426、428、430之间延伸的流体管道，使得孔设置在插头上，位于密封圈和第一端部之间。类似地，母耦联构件包括一个设置成连接流体通道(图中未示出)的第一端部432；一个包括有插孔434的第二端部，其中内部环状密封圈436在邻近插孔处固定在径向凹槽中；以及一个在流体通道和孔口426a，430a之间延伸的流体管道，其在使用中配合在一起时与插头的孔口426、428、430对齐，并设置在密封圈436和第一端部432之间。
在图31中示出公耦联构件和母耦联构件是脱开的。公耦联构件进一步包括外部440和内部442。内部包括第一阀。当脱开时，所述阀442处于关闭状态并阻止流体从插头流出。
公耦联构件的第一端包括作为外部440的一部分的圆筒杆，其与耦联组件的纵轴同轴。第一端部包括一个孔，其与杆的轴线同轴，而且包括一部分的流体管道。公耦联构件的第二端包括插头。所述插头包括一个与纵轴同轴的圆筒杆，而且是外部440的一个部分。插头的外直径大于第一端的外直径，而且包括一个与纵轴同轴的孔。第二端的孔和第一端的孔相互连通，但是具有一个较大的直径。所述插头包括四个贯穿插头侧壁444的孔，其中的三个426、428、430能在图29中看到。插头的末端封闭。为了便于制造，其可以包括一个独立的关闭部分，通过这个部分密封住封闭端。关闭部分包括一个从插头末端轴向延伸的接合装置445。该接合装置包括位于相对面上的第一齿条445a和第二齿条445b。
阀部分442包括一个主体，其外侧面是圆柱形的。所述主体紧密地配合在插头的孔中。该主体包括一个在主体第一末端上的孔和设于主体圆面上的孔425b、428b、430b之间延伸的流体管道。阀部分442进一步包括多个从主体第一末端延伸的第一轴向延伸杆446、448，和多个从相反末端延伸的第二轴向延伸杆450、452。
所述杆446、448、400、452可以是独立于主体、但是永久地附连在位的部件。所述杆延伸穿过外部440的关闭部分中的相应孔和并外部的第一和第二端的相交。
弹簧412抵靠位于公耦联构件第一端上的径向延伸的凸缘454。弹簧412的相对端抵靠从阀442主体的第一末端伸出的杆448、446的末端。弹簧412将阀迫到关闭位置，在该位置中阀442的主体的第二末端和插头的关闭部分相配合。在关闭位置中，贯穿外部的孔426、428、430由阀442的壁456封闭。
在关闭位置中，环状密封圈456、457、458、459包括一个位于外部440和杆446、448、450、452之间的传统密封件，并制止流体从插头处逸出。环状密封圈460、461包括位于外部和阀之间的传统密封件。密封圈460、461容纳在阀的环状凹槽内，而且设置得当阀关闭时，它们位于孔426、428、430的两侧，并制止流体从插头逸出开孔。
再次参照图31，母耦联构件进一步包括外部462和阀部464。所述阀部包括母耦联构件的第一端，而且是一个圆筒杆。所述杆包括在末端和位于杆周面上的孔466a、468a、470a之间延伸的管道。杆与第一端相对的末端包括一个凹陷部分472和一个包括有接合齿条475的接合装置474。接合齿475与嵌齿476相接合。所述嵌齿绕横向于耦联组件纵轴的轴线转动，并在其末端处保持与外部的转动设置。
外部包括从第一端到第二端延伸贯穿该部分的阶梯孔。较大的孔478从第二端延伸，并且包括其中设有插头的插孔，而较小的孔480从第一端延伸且容纳有所述的阀。所述阶梯孔的尺寸使得阀和插头紧密地配合。外部进一步包括多个相对于耦联组件纵轴横向和径向地延伸、并在位于插孔周面中的孔426a、430a和位于所述小孔周面中的孔466b、470b之间延伸的管道。
所述嵌齿476设置在小孔480内，并位于大孔478和孔466b、470b之间。与嵌齿476偏置的是包括有连接着棘齿机构的轴杆407的第二嵌齿482。
所述阀容纳在外部第一端的小孔480内。接合装置474的接合齿475和嵌齿476接合。偏置弹簧414作用在外部的臀部484和靠近阀第一端区域的径向凸缘486之间。弹簧将阀迫入由抵靠帽式销488、490而限定的关闭位置，所述销紧固到外部并从第一端区域的末端径向地延伸。帽式销488、490延伸贯穿径向凸缘486内的相应的孔，并在关闭位置中，径向凸缘和销帽之间的抵靠抵抗弹簧的力。
环状密封圈492、493设置得在关闭位置中它们位于孔口466a、468a、470a的两侧，并在孔480和阀之间形成一个密封，使得流体不能从孔口选出。密封圈492、493容纳在外部的环状凹槽内。
如图30所示，耦联组件通过把插头插入插孔内而配合在一起。如果母耦联构件的外体保持静止不动，则通过将公耦联构件的第一端区域推向母耦联构件来插入插头。在插入的中间位置处，杆450、452的末端抵靠所述阶梯孔的径向面，而接合装置445的接合齿445b开始和嵌齿482接合。在该中间位置处，第一阀445不曾相对插头移动并因此保持关闭。在这个阶段，公耦联构件和母耦联构件能被一个仅够克服密封圈424、436的摩擦力的最小力分开。
公耦联构件和母耦联构件的配合通过公耦联构件的外部进入母耦联构件的插孔的进一步相对移动而继续。这个相对移动能通过在公耦联构件的第一端上施加一个进一步的推力来实现。可选地，这个相对移动可以通过沿第一方向转动棘齿机构的杠杆来实现。依次地，这转动嵌齿482，其通过嵌齿和齿445b的接合而将外部迫入插孔。当外部相对于插孔移动时，阀因杆452、450和阶梯孔径向面的抵靠而不能随插头移动。因此，弹簧412压缩，阀相对于插头移动。所述插头被继续插入到插孔内，位于中间位置和图30所示的第二中间位置之间。在第二中间位置，环状密封圈460、461位于孔426、430的两侧，使得阀保持关闭，而且接合装置445的径向齿445a开始和嵌齿476接触。
在第二中间位置，公耦联构件和母耦联构件借助前述的棘齿机构的作用被锁在一起。
阀通过插头继续在插孔内于第二中间位置和图29中所示的打开位置之间相对移动而打开。优选地，相对移动通过棘齿机构沿第一方向进一步转动来实现。
当插头的接合装置445移动时，和嵌齿476的接合转动嵌齿，使得它还实现阀在母耦联构件内的运动，这样也打开了母耦联构件内的阀。阀在耦联构件内的相对移动通过插头末端抵靠阶梯孔的径向面以及母耦联构件内的阀的接合装置末端抵靠插头末端而限定在打开位置中。在打开位置中，插头的接合装置延伸入阀464的凹陷部分480。
在打开位置中，母耦联构件内的阀464的孔446a、470a和母耦联构件的外部内的孔466b、470b对齐。进一步地，插头内的阀442的孔426b、430b和插头的孔426、430以及和母耦联构件的孔426a、430a对齐。所述的孔设置形成了与前述实施例类似的第一和第二流体通道之间的流体管道。密封确保了流体保持在流体管道内。
和先前的实施例一样，在使用中，流体管道包括由环状密封件424和426的设置而产生的插头插入插孔的耦联合力。在使用中，还通过密封件493和496的设置来产生打开第二阀的合力，这些密封件分别容纳在靠近母耦联构件下部的第一端区域的钻孔处和位于母耦联构件内的阀的第二末端处。
如果比断开力大的分离力施加在耦联组件上，那么断开销断开，而且棘齿机构和齿轮脱离，嵌齿482可自由转动。弹簧迫使两个阀关闭。因接合装置474、442和嵌齿482，476的接合设置，插头直到阀关闭才能从插孔脱离。一旦阀关闭且接合装置445离开嵌齿483，可以最小的阻力从插孔移除插头。
本实施例的优点是阀在插头从插孔中脱开前关闭，意味着流体不会从插孔逸出或者插头不会从插孔中高压地退出。
本领域技术人员显而易见的是根据本发明的耦联组件可以很方便地由塑料、金属或其它任何本领域熟知的材料组成。进一步的，部件的确切安装可以与相关附图中的那些描述不同。例如，耦联组件不必要大体对称，而且事实上对于一些应用场合来说具有偏心形状的部件是有利的。公耦联构件和相应的母耦联构件插孔的横截面不需要是圆筒形的，尽管在优选的实施例中是这样的，因为其允许公耦联构件在母耦联构件内转动。
在上面的例子中，导致阻止耦联构件分离的合力的面积差异一般由环状密封圈在耦联组件内的适当定位来提供。然而，需要意识到的是阻止耦联构件分离的合力能可选地由耦联构件内表面的适当设计来提供。进一步的，可以取决于期望的应用来调节导致防止分离的合力的面积差异，以提供所希望的拉出力的强度。
例如，在一种典型的应用中，需要一个相当于20kg(也就是大约196牛顿)的拉出力。这可以通过使用大约2000巴的流体压力、以及大约1mm2的面积差异来获得，这可以通过适当地选择环状密封圈的厚度以提供面积差异来容易地提供。然而，可选择耦联组件的拉出力(也就是因抵抗耦联构件分离的合力)而具有所希望的任何数值。例如，防止配合的耦联构件分离的合力可以被配置为大于0牛顿(N)的任何数值。优选地，该合力大于0.1N。优选地，该合力小于1KN，而且更优选地，小于100N。该合力可以小于10N，或者甚至小于1N。这个合力依赖于流经耦联组件的流体所施加的压力以及面积差异。面积差异优选地在1mm2到1m2的范围内，同时在耦联组件内流动的预定流体压力优选地在40巴到2000巴的范围之内。例如，如果面积差异是1mm2，流体压力是2000巴，那么这将导致大约196N的合力。一个1cm2的面积差异以及400巴的流体压力将导致大约400N的合力，而一个1m2的面积差异以及40巴的流体压力将导致大约4000N的合力。
组件的断开强度能通过对销/弹簧加载圈和断开阀的材料的适当选择来进行选择。
本发明进一步的修改和应用对本领域技术人员来说是显而易见的，并没有脱离所附的权利要求的范围。
权利要求
1.一种用于把流体通道可释放地相互连接起来的耦联组件，包括母耦联构件，其第一端配置成与第一流体通道相连接，而第二端包括沿第一纵轴延伸的插孔，该母耦联构件进一步包括邻近其第二端的朝向内侧的环状密封圈；公耦联构件，其第一端配置成与第二流体通道相连接，其第二端包括能够容置在所述插孔内、沿第二纵轴延伸的插头，该公耦联构件进一步包括邻近其第二端的朝向外侧的环状密封圈；所述母耦联构件进一步包括位于所述插孔内、沿所述第一纵轴延伸的内凹陷部分，该内凹陷部分配置成容置所述插头的端部；其中所述耦联构件配置为使得当所述耦联构件配合时，所述耦联构件提供用于流体在所述第一和第二流体通道之间流动的管道，且第一环状密封圈提供所述插头和内凹陷部分之间的密封，而第二环状密封圈提供所述插头和母耦联构件的第二端之间的密封，由此，所述管道内表面的尺寸使得管道内的流体在所述内表面上施加压力以提供一个阻止所述已配合的耦联构件分离的合力。
2.根据权利要求1的耦联组件，其中通气孔在所述内凹陷部分和母耦联构件附近的周围环境之间延伸，用于在所述耦联构件配合时从所述内凹陷部分释放流体。
3.根据任一前述权利要求的耦联组件，其中所述插头的外直径是大体一致的，且所述插孔的内直径是大体一致的。
4.根据任一前述权利要求的耦联组件，其中位于所述母耦联构件内的管道包括从第一端延伸的中间孔、以及至少一个绕所述内凹陷部分从所述中间孔延伸到所述第二端的通道。
5.根据任一前述权利要求的耦联组件，其中位于所述公耦联构件内的管道包括从第一端延伸的中间孔、以及至少一个横向于所述第二纵轴地从所述中间孔沿延伸到至少一个位于所述插头一侧上的孔的通道。
6.根据权利要求4或5的耦联组件，其中所述通道中的至少一个相对于各自的耦联构件的纵轴成一角度。
7.根据任一前述权利要求的耦联组件，其中所述耦联组件进一步包括设置成阻止已配合的耦联构件脱开的保持装置。
8.根据权利要求7的耦联组件，其中所述保持装置包括位于所述耦联构件之一内的销、和设置成将所述销接合在另一个耦联构件内的相应槽缝。
9.根据权利要求7或8的耦联组件，其中所述母耦联构件包括位于插孔内、沿第一纵轴延伸、并设置成容置所述插头的端部的内凹陷部分；所述保持装置包括径向直径能够变化、位于所述内凹陷部分内的圆形弹性环；和所述插头的端部进一步包括有外部环状凹槽，其设置成容置所述圆形环以用于能够释放地将所述插头端部锁定在内凹陷部分内。
10.根据权利要求7到9中任一项的耦联组件，其中所述母耦联构件包括位于所述插孔内、沿第一纵轴延伸、并设置成容置所述插头的端部的内凹陷部分；所述保持装置包括至少一个径向延伸到所述插孔内、弹性偏置的销；以及所述插头的端部进一步包括设置成容置所述销的外部凹槽，用于能够释放地将所述插头端部锁定在内凹陷部分内。
11.根据权利要求10的耦联组件，其中所述销由绕母耦联构件周向延伸的圆形弹性环弹性地偏置。
12.根据任一前述权利要求的耦联组件，其中所述母耦联构件进一步包括第一断开阀，所述第一断开阀包括能够在缩回内凹陷部分中的第一位置和关闭母耦联构件插孔的第二位置之间滑动的活塞。
13.根据权利要求12的耦联组件，其中所述母耦联构件进一步包括连接内凹陷部分和母耦联构件第一端的通道，所述第一断开阀进一步包括贯穿该通道的活塞杆，使得所述第一端内的流体压力将活塞偏置向所述第二位置。
14.根据权利要求12或13并从属于权利要求13的耦联组件，其中所述活塞进一步包括有设置成容置所述圆形环的外部环状凹槽，用于将所述第一断开阀能够释放地锁定在第二位置上。
15.根据权利要求12到14任一的耦联组件，其中所述活塞进一步包括靠近活塞杆的第三环状密封圈，该第三环状密封圈设置成使得第三环状密封圈提供活塞和内凹陷部分之间的密封。
16.根据权利要求5或者任一其从属权利要求的耦联组件，其中所述公耦联构件进一步包括有第二断开阀，所述第二断开阀包括安装在公耦联构件上的套环，该套环能够在其关闭插头的至少一个孔的第一位置和其朝所述公耦联构件第一端缩回而露出至少一个孔的第二位置之间滑动。
17.根据权利要求16的耦联组件，其中所述套环弹性地偏置到所述第一位置。
18.根据权利要求17的耦联组件，其中所述套环朝第二端部的运行由公耦联构件外直径的变化而被限制。
19.根据权利要求16到18任一的耦联组件，其中所述套环进一步包括径向延伸的凸缘，且所述母耦联构件进一步包括绕母耦联构件第二端的周向的一部分延伸的凹槽，当所述公耦联构件和母耦联构件沿横向于耦联构件纵轴的相对移动方向设到一起时，所述凹槽设置成容置所述凸缘。
20.根据权利要求19的耦联组件，其中所述凹槽和凸缘之一的至少一部分是易碎的，且设置成在沿耦联构件纵轴施加预定的分离力时断裂，以允许相配合的耦联构件分离。
21.根据权利要求5或者任一其从属权利要求的耦联组件，其中所述公耦联构件进一步包括至少一个关闭阀，该关闭阀设置成在公耦联构件从母耦联构件分开时密封住至少一个孔。
22.根据权利要求21并从属于权利要求16到20中任一的耦联组件，其中所述至少一个关闭阀耦联到套环上，使得当套环处于其第一位置时，至少一个关闭阀保持关闭。
23.根据权利要求21或22的耦联组件，其中所述至少一个关闭阀包括至少一个盘，所述盘设置成在关闭位置中密封所述孔，所述盘附连于所述中间孔的内表面且弹性地偏置，从而使得除了当由套环保持关闭之外所述盘从孔径向朝外地延伸。
24.根据任一前述权利要求的耦联组件，其中所述公耦联构件的第二端进一步包括至少一个径向延伸、具有预定尺寸和形状的突起；和母耦联构件的第二端包括至少一个相应的凹陷部分，其设置成当所述插头容置在所述插头内时容置所述突起。
25.根据权利要求24的耦联组件，其中所述耦联组件用于为预定流体提供管道，且所述至少一个突起的数量、位置、尺寸和形状中的至少一个是对所述预定流体的指示。
26.根据任一前述权利要求的耦联组件，其中所述母耦联构件的第一端包括沿第三纵轴延伸的第二插孔；所述耦联组件进一步包括第二公耦联构件，其第一端部设置成连接第一流体通道，其第二端部包括能够容置在所述第二插孔中、沿第四纵轴延伸的插头，使得当所述耦联构件配合时，所述耦联构件提供管道，使得流体在所述第一和第二流体通道之间流动。
27.根据权利要求26的耦联组件，其中所述管道内表面的尺寸使得管道内的流体在内表面上施加压力以提供一个阻止所述配合的母耦联构件和第二耦联构件分离的合力。
28.根据任一前述权利要求的耦联组件，其中紧邻于所述外部密封圈，所述插头朝其末端渐缩，并且其中当配合时，所述插孔朝向插头锥体的表面也渐缩。
29.根据任一前述权利要求的耦联组件，其中紧邻于所述内部密封圈的插孔朝其开口端渐缩，并且其中当配合时，所述插头朝向插孔锥体的表面也渐缩。
30.根据任一前述权利要求的耦联组件，其中所述保持装置包括有夹具。
31.根据权利要求30的耦联组件，其中所述夹具包括有弹性材料。
32.根据权利要求30或31的耦联组件，其中所述夹具包括绕所述耦联组件纵轴相对侧设置、并通过与位于耦联组件上的凸缘抵接的连接部分结合的第一和第二部分，并进一步包括与所述连接部分隔开以在锁定设置中与耦联组件选择地接合的装置。
33.根据权利要求32的耦联组件，其中所述凸缘包括部分的公构件，且所述选择接合装置包括部分的母构件。
36.根据权利要求32或33的耦联组件，其中与所述连接部分抵接的凸缘面包括一个倾斜面。
37.根据权利要求32或33的耦联组件，其中与所述母构件选择地接合的装置包括有齿，所述齿通过第一和或第二部分绕连接部分枢转而能够移除地接合。
38.根据任一前述权利要求的耦联组件，其中所述公构件包括至少一个位于插头周面中的孔，并包括在关闭位置中阻止流体从孔逸出和在打开位置中允许流体从插头流出的阀。
39.根据权利要求38的耦联组件，其中所述插头包括有钻孔，所述阀能够在该钻孔内操作。
40.根据权利要求39的耦联组件，其中所述阀能够通过插头和阀之间的相对线性运动而在打开位置和关闭位置之间操作。
41.根据权利要求40的耦联组件，其中所述公构件包括有偏置装置，该偏置装置迫使阀沿第一方向朝关闭位置在插头内相对运动，所述关闭位置通过阀抵接插头的关闭端而限定。
42.根据权利要求40的耦联组件，其中所述偏置装置包括有弹簧。
43.根据权利要求39-42中任一的耦联组件，其中所述阀包括处于与公构件第一端连通的第一孔和位于阀侧向元件上的至少一个孔之间的流体管道，所述阀进一步包括邻近于该阀设置的密封装置，使得在关闭位置中，所述位于阀侧向元件上的孔通过位于插头内的钻孔的周面和密封装置的设置来密封，而在打开位置中，所述位于阀侧向元件上的孔和插头内的孔对齐，使得流体能流出插头。
44.根据权利要求38-43中任一的耦联组件，其中所述插头包括有接合装置，所述接合装置和母构件的特征配合，所述特征能够操作以实现所述阀在插头内的相对运动。
45.根据权利要求44的耦联组件，其中所述接合装置包括齿条，而所述母构件内的配合特征包括嵌齿，所述嵌齿转动地安装且由杠杆操作，使得当与齿条接合时，所述嵌齿在第一方向的转动导致阀在第一方向上线性地运动，而在第二方向的转动实现阀在第二方向上的相对线性运动，这对应于阀的打开。
46.根据权利要求45的耦联组件，其中所述杆杆包括选择地阻止嵌齿在第二方向上转动的棘齿机构，当沿第二方向作用在嵌齿上的转动力超过已知极限时，所述棘齿机构通过失效来提供一个断开强度。
47.根据权利要求44的耦联组件，其中所述公构件和母构件的耦联包括脱开位置，其中阀处于关闭位置，且公构件和母构件没有配合；第一插入位置，其中所述插头插入插孔内、所述阀关闭、且所述齿条开始接合嵌齿；第二插入位置，其中所述阀关闭、齿条和嵌齿接合，从而使得如果不克服棘齿机构的断开力，插头就不能从插孔中分离；以及打开位置，其中所述阀打开，且如果没有超过断开力，则公构件和母构件就不能分开。
48.根据权利要求46或47的耦联组件，其中断开力由断开销额外地或可选地提供，所述断开销包括插入穿过棘齿机构、并牢固地保持在母构件上以阻止嵌齿转动的销，所述销在一个预定力下断开。
49.根据任一前述权利要求的耦联组件，其中所述插孔包括至少一个位于周向壁中的孔和在所述孔与母构件第一端部之间延伸的流体管道，其中所述母构件包括有阀，该阀在关闭位置中阻止流体从插孔内的孔流出，而在打开位置中允许流体流出。
50.根据权利要求49的耦联组件，其中所述母构件包括和母耦联构件纵轴一致、并在所述插孔和母构件第一端之间延伸的钻孔，所述阀能够在该钻孔内操作。
51.根据权利要求50的耦联组件，其中所述母构件包括至少一个位于钻孔周面上的孔和在所述位于钻孔周面上的孔与位于所述插孔周面上的孔之间横向和纵向地延伸的流体管道，所述阀包括处于与母构件第一端连通的第一孔和位于阀侧向元件上的至少一个孔之间的管道，所述阀能够相对于插孔在关闭位置和打开位置之间运动，在所述关闭位置中，位于阀侧向元件内的孔由钻孔的周向壁及所设置的密封装置关闭，在所述打开位置中，位于阀侧向元件内的孔与钻孔周向壁中的孔对齐，从而使得流体能流入管道并流出插孔。
52.根据权利要求51的耦联组件，其中所述母构件包括偏置装置，该偏置装置迫使所述阀在钻孔内沿第一方向并朝关闭位置相对运动。
53.根据权利要求52的耦联组件，其中所述偏置装置包括弹簧。
54.根据权利要求51-53中任一并从属于权利要求44到48的耦联组件，其中位于所述母构件中的阀包括接合装置，该接合装置包括有能够与转动安装于母构件内的第二嵌齿接合的齿条，使得当阀处于钻孔中时，齿条和嵌齿接合，且第二嵌齿沿第一方向的转动实现阀朝打开位置的线性运动，而沿第二方向的转动实现阀朝其关闭位置的线性运动。
55.根据权利要求54的耦联组件，其中位于所述插头中的阀上的接合装置包括第二齿条，当公构件位于第二插入位置时，所述第二齿条开始接合第二嵌齿，使得所述阀在插头内沿第二、插头内阀的打开方向的进一步相对运动在第二嵌齿上施加沿第一、母构件内阀的打开方向的转动力。
56.一种基本上如本文参照附图所描述的耦联组件。
57.一种通过将公耦联构件插入到相应母耦联构件中而能够释放地把流体通道相互连接起来的方法，所述母耦联构件具有连接到第一流体通道的第一端、和包括沿第一纵轴延伸的插孔的第二端，所述第二端具有邻近的第二内部密封圈，所述插孔包括沿第一纵轴延伸的内凹陷部分；所述公耦联构件具有连接到第二流体通道的第一端、和包括有能够容置在所述插孔内并沿第二纵轴延伸的插头的第二端，该第二端具有邻近的第一外部环状密封圈；所述方法包括把所述插头插入插孔，从而在所述第一和第二流体通道之间提供一个管道，其中所述第一环状密封圈提供位于插头和内凹陷部分之间的密封，而所述第二环状密封圈提供位于插头和母耦联构件第二端之间的密封，由此，所述管道内表面的尺寸使得管道内的流体在内表面上施加压力以提供一个阻止所述已配合的耦联构件分离的合力。
58.一种将流体通道能够释放地相互连接起来的方法，包括配合耦联组件的公构件和母构件，其中所述耦联组件基本上如权利要求1-56中任一项所述。
59.一种基本上如本文参照附图所描述的将流体通道能够释放地相互连接起来的方法。
全文摘要
一种用于将流体通道可释放地相互连接起来的耦联组件(1)。母耦联构件(3)具有设置成连接到第一流体通道的第一端(10)、和包括有沿第一纵轴延伸的插孔(12)的第二端。公耦联构件(2)具有设置成连接到第二流体通道的第一端(6)、和包括有可容置在插孔(12)内的插头(13)的第二端，该第二端沿第二纵轴延伸。耦联构件(2、3)设置得当耦联构件(2、3)配合时，耦联构件(2、3)提供管道，使得流体可以在第一和第二流体通道之间流动。该管道内表面的尺寸使得管道内的流体在内表面上施加一个压力，以提供一个阻止配合的耦联构件(2、3)分离的合力。
文档编号B64D39/06GK101014797SQ200580029089
公开日2007年8月8日 申请日期2005年7月12日 优先权日2004年7月13日
发明者马修·约瑟夫·雷德曼 申请人:自激耦联设备有限公司