专利名称:用于车辆废气排出系统的安全联接器的制作方法
技术领域:
本发明总体涉及一种用于导管(例如,车辆排出系统的软管)的安全联接器(safety coupling),更具体地,本发明涉及一种提供可靠工作和易于重新连接的安全联接器。
2.
背景技术:
许多行业都使用导管来在较短或较长的距离上传输液体、气体、电力、信号、数据等。所述导管可以是管、软管、线缆或适于传输感兴趣的东西的任何其他适合导管。
这些导管通常被设计以用于承受在该导管所处的环境中可能遇到的不利条件。然而,导管可能会偶尔遇到大于该导管所允许的设计规格的力。这种异常的力可能是由于例如设备故障、极端天气条件或人为错误而导致的结果。由于这些原因,必须预想到,任何导管都可能遇到非常恶劣的条件使得所述导管发生故障,例如破裂或破损。期望的是,提供一种具有一个或多个安全联接器的导管。安全联接器的目的通常是在异常强大的力施加在导管上的情况下,断开导管的两个端部。安全联接器的操作确保在导管发生损坏之前断开导管端部。使用安全联接器的另一优势是,导管的分裂发生在可预测位置,使得比较容易定位管线的中断位置。安全联接器可设置在易于接近的地方,使得维修不太难麻烦,否则维修会很麻烦。对于传输危险物品(例如,易燃或爆炸性材料,或者高压电力)的导管,安全联接器可与切断阀或开关结合使用,以防止对破裂附近的环境和人员形成危险。将参考车辆废气排出系统进一步阐释这些原理。车辆废气排出系统被设计为允许内燃机的室内工作。这些系统通常包括喷嘴,该喷嘴被设计为连接至车辆的尾管;挠性软管,该挠性软管将所述喷嘴连接至包括鼓风扇的废气机构。所述废气机构与外部空气流体连通,使得鼓风扇经由挠性软管将废气烟排至外部。许多车辆废气排出系统供应急车辆(例如,应急医疗服务(EMS)车辆和消防车)使用。期望的是,当车辆离开它所停驻的建筑物时,车辆废气排出系统自动地与车辆的尾管断开。由于这些车辆需要响应于应急呼叫,因此不期望一种使用需要人工干预的系统。已经研究将喷嘴系统设计为在车辆经过预定点,或者当车辆施加在挠性软管上的拉力超过一预定阈值时,喷嘴系统自动地与尾管断开。一种类型的系统使用如下的一种可充气的套箍(cuff),所述套箍适配在车辆的废气管周围,或者适配在安装至车辆的废气管的适配器周围。套箍连接至控制机构,使得当车辆经过一预定点(例如,当车辆的后部经过建筑物的门开口时)时,所述套箍放气。另一类型的系统使用电磁体,用于将喷嘴附接至尾管或者附接至安装到所述尾管的适配器。当车辆经过一预定点时,控制机构关断供应至电磁体的电力,从而将喷嘴从车辆释放。
又一方法依赖于用于将喷嘴附接至车辆的永久磁体。磁力使得当车辆在建筑物内正常行驶时,喷嘴保持牢固地连接至车辆。然而,一旦车辆在废气排出系统的软管上施加相当大的拉力,磁力就足够小,使得喷嘴与车辆断开。尽管市售的自动喷嘴通常会可靠地工作,但是偶尔地喷嘴不会如预期地那样断开,或者喷嘴或者废气排出系统的另一部分会卡在移动车辆的突出物后面。这些意外事故可对车辆、废气排出系统或者这两者造成严重的损坏。为了避免所述损坏,废气排出系统通常包括一个安全联接器,所述安全联接器被设计为一旦在喷嘴释放机构发生故障时就断开,或者当废气排出系统由于其他原因而保持附接至车辆时就断开。DE19622860公开了一种安全联接器,所述安全联接器包括用于将两个软管端部联接在一起的两个外部软管联接器部分。在软管联接器部分的内侧安装了线联接器(wirecoupling)的配合部,所述配合部分别连接至喷嘴和软管触轮。如果喷嘴不能够脱离,就向 所述线施加拉力。如果拉力超过一预定阈值,则线联接器脱离。由于所述安全联接器依赖于机械触发器而用于脱离,所以它自身仍会偶尔失灵。此外,该机构相对复杂,需要细调使其正确工作。公开为2004/0075273的美国专利申请公开了一种安全联接器,所述安全联接器被设计为管状的、两件式凸缘,一个凸缘具有直边缘,另一凸缘具有圆锥边缘。通过一个弹性锁紧环将这两个凸缘保持在一起,所述弹性锁紧环包括多个段(segment)。所述段通过弹簧荷载的(spring-loaded)螺栓被保持在一起。当施加在所述凸缘上的拉力足够大到克服所述环的弹簧偏置时,所述联接器断开,使得环形段被推开。W02008/088272公开了一种联接器系统,所述联接器系统包括一个联接器构件和一个致动构件。所述联接器构件气动地被操作。断开通过所述致动构件来触发。该机构被安装在用于废气排出的管道内侧,所述用于废气排出的管道将该机构暴露至废气的腐蚀成分。由于该系统依赖于机械触发器机构,因此易出现潜在的故障。因而,尤其需要一种不包括分立的致动机构的安全联接器。还需要一种具有工厂设定的释放力且不需要最终用户调节的安全联接器。还需要一种可易于重新连接的安全联接器。
发明内容
本发明通过提供安全联接器组件来解决这些问题,所述安全联接器组件包括I)第一联接器构件,包括第一凸缘,所述第一凸缘在其外表面上包括至少一个凹Π ;II)第二联接器构件,被设计为与所述第一联接器配合,所述第二联接器构件包括第一凸缘和至少一个弹簧荷载的可移动闩锁,所述弹簧荷载的可移动闩锁被设计为接合所述第一联接器构件的外表面上的至少一个凹口。本发明的另一方面包括一个车辆废气排出系统,所述车辆废气排出系统包括所述安全联接器组件。
将参考随附的附图来理解本发明的特征和优势,其中
图I是本发明的一个实施方案的横截面视图,示出了处于连接配置的安全联接器组件;图2是图I的安全联接器组件在开始变得断开时的横截面视图;图3是图I的安全联接器组件处于已断开配置的横截面视图;图4是图I的安全联接器组件在开始变得重新连接时的横截面视图;图5A、图5B和图5C是图I的实施方案的一个弹簧荷载的円锁的横截面视图。图6是本发明的安全联接器的一个具体实施方案的示意性立体图。图7是图6的安全联接器的分解视图。图8是图7的实施方案的气动联接器部的横截面视图。本发明的总体描述本发明涉及一种可用于任何类型的导管的安全联接器。安全联接器可用于的导管的实施例包括管、软管、线缆等。本发明的安全联接器的一个重要方面是可独立于用于将所述联接器连接或重新连接所需要的选定的力,来选定将所述联接器断开所需要的力。该特征使得安全联接器尤 其适于以下的应用中在这些应用中,断开所需要的力被选定的很高(例如,大于400N)。如果期望,用于重新连接所需要的力可被设置为一个显著更低的值,例如40N或者更小,从而重新连接可通过手动完成,甚至一个人就能实现。所述安全联接器尤其适用于如下应用其中用于断开的阈值力必须很高,使得期望能够实现需要相当小的力的连接。将参考车辆废气排出系统来详细描述本发明。应理解,本发明可用于任何类型的导管,并且尤其用于可能会受到意外的机械撞击——例如由于人为错误或者极端环境条件引起——的导管。例如,在冰雪天气时,高架电力线可能覆盖有非常厚的冰,使得重力超出了该线的机械强度。高架电力线可能会由于与建筑设备的不经意接触而受到撞击。海底线缆可能会经受由于在清淤操作期间的人为错误而造成的机械撞击。当油罐移动且仍然连接至终端等时,将油罐连接至终端的油管可能会经受应力。
具体实施例方式下面仅通过实施例且参考附图的方式给出本发明的某些实施方案的描述。所示例的安全联接器可用于挠性软管。所描绘的安全联接器还可用于其他类型的导管。参考图1,示出了处于已连接配置的一个安全联接器组件100。凸形联接器构件10包括第一凸缘20和第二凸缘30。第二凸缘30被设计用于附接一个管状管道,例如挠性软管。第二凸缘30具有一个边沿31,该边沿31从凸缘30向外延伸。边沿31阻止管状管道(未示出)滑落,所述管状管道可通过软管夹(未示出)附接至第二凸缘。凸形联接器构件10的第一凸缘20具有环状凹槽21,端部是边沿22。凹形联接器构件50具有第一凸缘40和第二凸缘60。第二凸缘60被设计用于附接一个管状管道,例如挠性软管。第二凸缘60具有一个边沿61,该边沿61从凸缘60向外延伸。边沿61阻止管状管道(未示出)滑落,所述管状管道可通过软管夹(未示出)附接至
第二凸缘。
在凹形联接器构件50的外侧上安装有两个弹簧荷载的肘节闩锁(spring loadedtoggle latch)70A和70B。闩锁70A和70B朝内突出穿过第一凸缘40中的开口 41A和41B。闩锁70A和70B的突出部71A和71B被设定形状和尺寸,以适配在凸形联接器构件10的凹槽21中。辅助闩锁72A和72B围绕枢轴73A和73B可枢轴转动。辅助闩锁72A和72B通过钢丝弹簧(wire spring) 74A和74B朝内偏置。主闩锁77A和77B围绕枢轴75A和75B可枢轴转动。主闩锁77A和77B通过预张紧的钢丝弹簧76A和76B朝内偏置。图2描绘了处于当凸形联接器构件10快要变得与凹形联接器构件50断开时的安全联接器组件。如箭头80和81所示,这两个联接器构件正在移动分开。所施加的使这两个联接器构件移动分开的力迫使主闩锁77A和77B克服螺旋弹簧(coil spring)76A和76B 的力而围绕枢轴75A和75B枢轴转动。由于闩锁已移动至凸形联接器构件10的边沿22,不需要任何另外的力来使联接器构件10和50分开。图3示出处于完全断开配置的安全联接器构件。辅助闩锁72A和72B被朝内推动穿过开口 41A和41B。为了重新连接凸形联接器构件10和凹形联接器构件50,将有必要使得辅助闩锁72A和72B围绕枢轴73A和73B朝外枢轴转动,使得闩锁70A和70B可越过边沿22。为了实现这一枢轴动作,需要克服弹簧74A、74B的弹簧力。图4示出了处于重新连接过程中的安全联接器组件。如箭头90和91所示,凸形联接器构件10正在滑动进入凹形联接器构件50。辅助闩锁72A和72B克服钢丝弹簧74A和74B的力而向外枢轴转动得足够远,以允许闩锁70A和70B滑动越过边沿22。图5A、图5B和图5C示出了肘节闩锁70的横截面视图。图5A示出了处于静止位置的肘节闩锁70。肘节闩锁70包括固定壳体79、主闩锁77和辅助闩锁72。主闩锁77可克服螺旋弹簧76的力围绕轴75顺时针转动。轴75安装在固定壳体79中。辅助闩锁72可克服钢丝弹簧74的力围绕轴73逆时针转动。轴73安装在主闩锁77上。当凸形联接器构件滑动进入凹形联接器构件中时,凸形联接器构件(参看图I)的边沿22的边缘在辅助闩锁72上施加力FcX如由图5A中的朝上箭头所指示的)。力F。使得辅助闩锁72克服钢丝弹簧74的偏置而围绕轴73逆时针转动。用于连接联接器构件所要求的力通过由钢丝弹簧74所施加的力乘以安全联接器中所存在的肘节闩锁的数目来确定。图5C示出了肘节闩锁70,其中辅助闩锁72逆时针转动,使得它基本上不再延伸超过固定壳体79的边缘78。由于辅助闩锁72处于该位置,所以凸形联接器构件10可滑动进入凹形联接器构件50 (参看图4)。又一次参考图5A,当凸形联接器构件10和凹形联接器构件50被拉开时,凸形联接器构件的边沿22在辅助闩锁72上施加一个断开力FD,如由图5A中的朝下箭头所指示的。由固定壳体79的边缘78和辅助闩锁的边缘72’所形成的角度α至少为90°。在所描绘的实施方案中,边缘72’为一个将轴73作为其中心的弧形。辅助闩锁72 (尤其是边缘72’ )的配置使得力Fd不能够造成辅助闩锁72围绕轴73逆时针转动。由于辅助闩锁72不会由于断开力Fd而旋转,所以辅助闩锁72阻止凸形联接器构件和凹形联接器构件断开。然而,在异常情况下,断开力Fd可变得非常大,以致会超过螺旋弹簧76的力。在这种情况下,力Fd使得主闩锁77克服螺旋弹簧76的偏置而围绕轴75顺时针转动。在图5B中示出了所述转动的结果。辅助闩锁72仍旧延伸,但是由于主闩锁77的转动的结果,辅助闩锁72的边缘72’处于固定壳体79的边缘78内侧。辅助闩锁72不再阻止凸形联接器构件和凹形联接器构件的断开,并且这两个构件变得断开。本实施方案的一个非常令人满意的特征是用于断开和连接安全联接器组件所需要的力由两种不同的弹簧确定。用于断开所需要的力由螺旋弹簧76A、76B所确定。用于重新连接所需要的力由钢丝弹簧74A、 74B所确定。该特征使得有可能选择一个相对小的力用于重新连接联接器构件,同时选择一个非常大的力用于断开联接器构件。换句话说,在无需对安全断开所需要的阈值力做出让步的情况下,可使得重新连接更容易。应理解,凸形联接器构件和凹形联接器构件可被颠倒,使得枢轴转动的闩锁被安装在凸形联接器构件的内侧上。这一配置例如对于传输非腐蚀性气体或流体的导管是期望的。这些闩锁机构被保护以免受环境损害,而是暴露至导管内侧的非腐蚀性气体或流体。本发明的安全联接器尤其适于连接车辆废气排出系统的软管部件。所述系统通常包括一个喷嘴,用于将一个软管部件连接至车辆(例如,消防车或者EMS车辆)的废气管。为了使废气系统工作,通常有必要将喷嘴移动到接触废气管。希望的是提供一个手柄,以便于操作包括喷嘴的软管部件。图6示出了具有与安全联接器成一体的操作轮的本发明的一个实施方案的立体图。示出的凸形联接器构件10和凹形联接器构件50处于断开配置。软管部件80附接至凸形联接器构件10,软管部件80在其相对端部处承载一个喷嘴(未示出),以将该软管部件连接至车辆废气管(未示出)。软管部件81附接至凹形联接器构件50,软管部件81的相对端部被连接至用于抽取废气的风扇(未示出)。应理解,凸形联接器构件和凹形联接器构件可被颠倒,即,与凸形联接器构件连接的软管部件可连接至风扇,与凹形联接器构件连接的软管部件可连接至喷嘴。凹形联接器构件50设有三个开口 41,在图6中示出了一个开口。围绕凹形联接器构件50的周缘定位为彼此间隔120°的开口 41可容纳肘节闩锁机构(未示出)的突出的辅助闩锁。环绕所述凹形联接器构件50并且从该构件朝外延伸的是操作轮组件90。操作轮组件90包括一个套筒部92,所述套筒部92紧密包围凹形联接器构件50。操作轮组件90还包括三个轮辐91A、91B和91C,它们将操作轮93连接至套筒92。在该具体实施方案中,轮辐91A、91B和91C中的每一个都设有一个用于肘节闩锁机构(未示出)的壳体。图6中还示出管状部件100。管状部件100可以是被设计用于操作喷嘴的气动管线或电力管线的一部分。尽管在图6中仅示出了管线的一个段,但是管线100延伸至喷嘴。当两个联接器构件被连接时,管状端部101被推入操作轮组件90的孔94中。轮辐91C内侧的是用于气动管线(未示出)的安全联接器机构。在电动喷嘴的情况下(例如,喷嘴依赖于电磁体来附接至车辆废气管),则管状端部101可包括一个电火花塞,例如尖端套管(tip-sleeve, TS)火花塞。孔94可包含相应的塞孔(jack)。通常软管部件81设有相应的管状段,该管状段连接至风扇附近的电源(S卩,空气压缩机或电力源)。某些喷嘴系统不需要电源来实现喷嘴与车辆废气管的附接。这些喷嘴的实施例包括具有永磁体的喷嘴。当使用这样的喷嘴时,可省去布设在软管旁边的电力管线。图7展示了操作轮组件90的分解图,包括凹形联接器构件50。图7示出了一个推动按钮114,用于通过供应加压空气至喷嘴机构(未示出)来致动它。按钮114被安装在阀托架110上,并且致动气动阀113。一旦组装好,推动按钮114就会突出穿过操作轮93中的开口 95。操作者使用操作轮93,使得喷嘴在车辆的尾管上滑动,然后使用按钮114来操作喷嘴附接机构。对于电动喷嘴,附接系统操作轮93可例如在阀托架110上设有一个电开关。按钮114通过管状部分111连接至推入式联接器112。一旦组装好,推入式联接器112就与孔94对齐,以接收管状端部101 (参看图6)。图8展示了用于气动管线的推入式联接器的横截面视图。管状端部111借助于推 入式联接器112牢固地附接至圆形托架113。托架113适配到安全联接器的一个合适部分117 (例如,操作轮组件)中所设置的圆柱形孔内,并且可借助于螺钉114附接至安全连接器。圆柱形孔包括一个具有第一直径Cl1的上部部分和一个具有第二直径d2的下部部分,其中Cl1M2tj O形环115位于圆柱形孔的上部部分的底部处。O形环115的内径约等于d2。在组装推入式联接器期间,O形环115被放置在位于圆柱形孔的上部部分内侧的预期位置中。托架113被放置在圆柱形孔的上部部分中,在O形环115上方,并且通过螺钉114而被保持就位。此时,螺钉114未被紧固。接下来,管状端部116被推入圆柱形孔的下部部分中,越过O形环115,进入托架113中。优选地,管状部件116被向上推动,直至它接触地接合管状端部111。一旦管状端部116就位,螺钉114被紧固,使得托架113向下推动在O形环115上。螺钉114的紧固使得O形环115变形。由于O形环115或多或少地紧密配合在圆柱形孔的上部部分中,O形环115的变形使得O形环115被压靠在管状端部116上。O形环115和管状端部116之间的摩擦力足以将管状端部116保持就位在托架113内侧。管状端部111直接或者间接地附接至安全联接器组件的一个构件(即,在所描述的实施方案中,附接至凹形构件)。管状端部116直接或者间接地附接至另一构件。当使得安全联接器组件变得脱离时,拉力被施加在管状端部111和116上。所述拉力足以克服O形环115和管状端部116之间的摩擦力。所述拉力使得管状端部116被拉出托架113,从而断开气动管线,而对其任何零件未造成损坏。应理解,本发明的安全联接器组件可包括一个肘节闩锁,或者多个肘节闩锁。肘节闩锁的优选数目部分依赖于安全联接器组件的几何形状。例如,具有方形或矩形横截面的安全联接器组件优选地包括两个或四个肘节闩锁。具有圆形横截面的安全联接器组件优选地包括三个间隔开120°的肘节闩锁。用于连接安全联接器组件的两个构件所需要的力由钢丝弹簧74的力乘以该组件中的肘节闩锁的数目来确定。用于断开安全联接器组件的两个构件所需要的力由螺旋弹簧76的力乘以该组件中的肘节闩锁的数目来确定。通常,优选的是,用于连接安全联接器组件的两个构件所需要的力不会超过约40N,从而允许通过一个人来手动连接。具有三个肘节闩锁的安全联接器组件中的钢丝弹簧优选地每个具有小于14N的力,例如在约5N至约14N的范围内,优选地在约ION至约14N的范围内。
用于断开安全联接器组件的两个构件所需要的力应当足够高以避免不必要的断开,并且应当足够低以确保在断开力对被该组件所连接的导管造成损坏之前断开。在车辆废气排出系统的实例中,断开力优选地在约400N至约600N的范围内。因此,在包括三个肘节闩锁的组件中,螺旋弹簧76优选地每一个施 加约130N至约200N范围内的弹簧力。
权利要求
1.一种安全联接器组件,用于连接一个导管的多个段,包括 i)第一联接器构件,包括用于连接至一个导管的第一段的第一凸缘,所述第一联接器构件包括位于其外表面上的至少一个凹口; ii)第二联接器构件,被设计为与所述第一联接器构件相配合,所述第二联接器构件包括用于连接至一个导管的第二段的第一凸缘,以及至少一个弹簧荷载的可移动闩锁,所述弹簧荷载的可移动闩锁被设计为接合所述第一联接器构件的外表面上的至少一个凹口; 其中所述至少一个弹簧荷载的闩锁包括第一闩锁部,能够克服第一弹簧的荷载围绕第一枢轴进行枢轴转动;以及,第二R锁部,能够克服第二弹簧的荷载围绕第二枢轴进行枢轴转动。
2.根据权利要求I所述的安全联接器组件,其中所述至少一个凹口包括位于所述第一联接器构件的第一凸缘的外表面上的环形凹槽。
3.根据权利要求I或权利要求2所述的安全联接器组件,其中所述至少一个弹簧荷载的可移动闩锁被安装在所述第二联接器构件的外表面上,并且突出穿过所述第二联接器构件的第一凸缘中的开口。
4.根据前述权利要求中任一项所述的安全联接器组件,其中所述第一联接器构件是凸形联接器构件,以及所述第二联接器构件是凹形联接器构件。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的安全联接器组件,其中所述第一联接器构件是凹形联接器构件,以及所述第二联接器构件是凸形联接器构件。
6.根据前述权利要求中任一项所述的安全联接器组件,包括至少两个弹簧荷载的可移动闩锁。
7.根据权利要求6所述的安全联接器组件,包括三个弹簧荷载的可移动闩锁。
8.根据权利要求7所述的安全联接器组件,其中所述弹簧荷载的可移动闩锁被定位为沿着所述凹形联接器构件的第一凸缘的周缘彼此间隔开120°。
9.根据前述权利要求中任一项所述的安全联接器组件,其中通过如下方式建立联接通过将所述第一联接器构件滑动进入所述第二联接器构件,从而使所述至少一个弹簧荷载的闩锁克服所述第一弹簧的力而向外枢轴转动,直至所述至少一个弹簧荷载的闩锁向内扣合在所述凸形联接器构件的第一凸缘的外表面上的至少一个凹口内。
10.根据前述权利要求中任一项所述的安全联接器组件,其中通过如下方式实现断开通过将所述第一联接器构件拉出所述第二联接器构件,从而使得所述至少一个弹簧荷载的闩锁克服所述第二弹簧的力向外枢轴转动。
11.根据前述权利要求中任一项所述的安全联接器组件,其中所述第一弹簧施加5N至14N范围内的力。
12.根据前述权利要求中任一项所述的安全联接器组件,其中所述第二弹簧施加130N至200N范围内的力。
13.根据前述权利要求中任一项所述的安全联接器组件,其中所述第一联接器构件包括用于附接一个挠性软管的第二凸缘。
14.根据前述权利要求中任一项所述的安全联接器组件,其中所述第二联接器构件包括用于附接一个挠性软管的第二凸缘。
15.根据前述权利要求中任一项所述的安全联接器组件,还包括一个通过自断开连接器所连接的气动管线。
16.根据权利要求15所述的安全联接器组件,其中所述自断开连接器利用摩擦力连接所述气动管线的段。
17.根据权利要求16所述的安全联接器组件,其中通过一个O形环来施加所述摩擦力。
18.根据权利要求 17所述的安全联接器组件,其中所述摩擦力通过O形环的变形量来确定。
19.一种车辆废气排出系统,包括权利要求1-18中任一项所述的安全联接器组件。
全文摘要
公开了一种用于连接一个导管的多个段的安全联接器组件(100),所述导管例如为软管或挠性管。所述安全联接器组件包括一个凹形构件(50)和一个凸形构件(10),这两个构件通过弹簧操作的肘节闩锁(70A,70B)而被保持在一起。可独立于用于断开所述安全联接器组件的凸形构件和凹形构件所需要的力,来选定用于连接所述安全联接器组件的凹形构件和凸形构件所需要的力。
文档编号F16L37/127GK102884356SQ201180013391
公开日2013年1月16日 申请日期2011年3月10日 优先权日2010年3月12日
发明者S·伯格休伊哲思 申请人:普利美有限公司