用于压力容器的快速连接组件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于压力容器(20)的快速连接组件(1)。组件(1)包括具有包围部分(11)的密封盖(10)，在包围部分内侧布置有径向环绕的凹槽。组件(1)还包括具有啮合部分(21)的压力容器(20)，该啮合部分具有环绕的突出部(22)。密封盖(10)的包围部分(11)移动至压力容器(20)的啮合部分(21)上，对此凹槽(12)和突出部(22)彼此相向。组件(1)还包括具有两个彼此相反的支承面(31a、31b)的弹性的环形元件(30)。环形元件(30)的第一支承面(31a)位于突出部(22)的止动面(24)上，第二支承面(31b)位于凹槽(12)的止动面(14)上。两个支承面(31a、31b)是倾斜的并且朝环绕的凹槽(12)的方向(R)相互聚拢。本发明还涉及一种用于操作快速连接组件的操作装置。
【专利说明】用于压力容器的快速连接组件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于根据权利要求1前序部分所述的、处于压力下的空心体的快速连接组件。本发明还涉及一种用于形成和打开快速连接组件的操作装置。
【背景技术】
[0002]对于用于压力容器的、通常形成为密封系统的快速连接组件要求很高。一方面充满于压力容器中的压力是需要这种密封系统承受高负荷。因此必须相应地设置各个部件。另一方面需要防止任何情况下密封系统的故障，因为密封系统如果发生故障的话会引起严重的后果。因此，密封系统在结构上需要这样设置，即，在实践中能够避免密封系统的故障。
[0003]因此，已知的满足上述要求的密封系统通常很难实施并且操作麻烦。所以该密封系统一般来说不仅制造上昂贵，而且操作上费时。借助该系统不能实现快速的打开过程和闭合过程。
[0004]由此例如已知一种借助一个盖子封闭压力容器的密封系统，在该密封系统中设置在盖子和压力容器上的环形的凸缘借助传统的螺钉或U形螺栓的力配合而相互连接。该密封系统适合可靠地封闭压力容器。然而，压力容器的闭合和打开非常耗费时间，需要手动地拧紧或松开多个螺钉。此外，基本不能够进行自动化的闭合操作和打开操作。并且也不能够看出是否全部螺钉都装配正确。
[0005]另外还已知一种具有卡口式连接的密封系统。这里的盖子和压力容器也具有环形的凸缘。其中一个凸缘在周边上含有凹槽。另一个凸缘形成为配对凸缘并且含有突出部，该突出部插入凹槽中并在其中导引。通过盖子和压力容器的反向旋转，突出部在凹槽中导引到锁紧位置。该密封系统的特征在于其相对简单且快速的可操作性以及高的可靠性。但是其缺点在于高的制造成本。对此例如必须通过耗时的步骤将在相应的凸缘中引入凹槽。
[0006]该密封系统的另一个缺点在于，盖子不但安置在压力容器上还必须相对于压力容器围绕旋转轴线转动。这特别是对于较大的盖子来说增大了密封系统的操作难度。此外，闭合过程和打开过程的自动化要求高成本的工具。
[0007]此外，该密封系统还具有这样的缺点，S卩，从外部基本不能看出该系统是否正确锁紧。但是，压力容器的正确密封必须能够从外部检测，因为非正确密封的压力容器会导致高的事故风险。因此需要设置额外的工具，该工具可靠地体现卡口式连接的具体锁紧情况。
[0008]另外还已知一种用于快速打开和闭合压力容器的密封系统，该密封系统包括以径向弹性的开放的环形构件形式的力传递元件，其插入到密封盖的凸缘上的凹槽中。压力容器的凸缘具有对准凹槽的突出部。在闭合状态下，盖子的凸缘与压力容器的凸缘干涉配合。为了打开不再处于过压下的压力容器，弹性的环形构件完全布置在凹槽中，以至于盖子可以从压力容器抬高。在锁紧的状态下，当压力容器处于过压下时，环形构件部分地从凹槽移出并且第一支承面支承在突出部上并且相反的第二支承面支承在凹槽中的凸肩上。
[0009]由内部压强形成的力通过突出部从压力容器的凸缘传递到弹性的环上并且从该环继续传递到压力容器的凸缘中的环形凹槽的凸肩上。
[0010]作用到弹性的环形构件上的力不在同一直线上，而是错位地起作用。由此形成的力矩导致弹性环轴向倾斜。但是这种倾斜导致传递力的各个面受力不均匀并且相应地变形。为了防止这种变形必须使环相应具有大的尺寸。结果是，盖子的尺寸过大并且环形构件的径向弹性减小。因此，较小尺寸的容器不能装配该密封系统。例如DE-A-39 32 225公开了这种密封系统。
[0011]EP-B-1 032 782利用了环形元件的上述倾斜来防止密封盖在压力下的意外打开。为此，环形元件在倾斜时钩在凹槽中的凸肩上，从而用于打开密封盖的环形元件不可以完全退回至凹槽中。此时只要容器还处在压力下环形元件就保持钩住。
[0012]然而，环形元件在这里也需要具有一个最小直径，以便该环形元件不会在压力下变形而倾斜。此外，环形元件的径向宽度比较大从而具有相对低的高度。因此，密封系统的这种实施方式也只应用于较大的压力容器。
【发明内容】
[0013]因此，本发明的目的在于，设计一种快速连接组件，其使得力容易经过力传递元件，防止处于压力载荷下的力传递元件的倾斜以及在压力容器中具有比较小的过压情况下确保连接系统不会意外打开。此外，快速连接组件也能够设计成相对小的尺寸并且例如也能够应用于具有相对小的尺寸的压力容器。另外，快速连接组件操作简单并且能够通过简单的工具以及使用尽可能少的材料和成本制造。
[0014]通过权利要求1和12的特征实现了该目的。本发明的其他优选实施方式和扩展方案由从属权利要求给出。
[0015]根据本发明的快速连接组件包括具有包围部分的第一连接体和具有啮合部分的第二连接体。第一连接体在形成连接时以其包围部分沿着连接轴线至少部分地移至第二连接体的哨合部分上。根据另一种解决方式，哨合部分哨合在包围部分中。
[0016]至少其中一个连接体优选形成为空心体。该空心体特别是指压力容器。此外，一个连接体优选形成为密封盖，该密封盖封闭另一个形成为空心体、特别是形成为压力容器的连接体。但是，形成为密封盖的连接体也可以形成为空心体。
[0017]根据本发明的第一实施方式，第一连接体是密封盖并且第二连接体是空心体，特别是压力容器。
[0018]根据本发明的第二实施方式，第一连接体是空心体，特别是压力容器，并且第二连接体是密封盖。
[0019]连接轴线限定了这样的几何轴线，第一和第二连接体为了形成或打开连接而沿着该几何轴线合拢或者相互分离。
[0020]包围部分和/或啮合部分例如是朝向连接轴线的方向、特别是平行于连接轴线的环形结构。环形结构可以形成整圆、例如形成为包围环，或者可以由多个在部分圆周上相继设置的包围部分构成。环形形状可以采用圆形或椭圆形的形状。这意味着，待密封的开口可以是圆形或椭圆形的。
[0021]包围部分和/或啮合部分优选是空心圆柱形的端部。空心圆柱部分优选限定出一个圆形形状。
[0022]但是啮合部分也可以通过一个整圆的位于中心的提升部而形成在连接体中，该提升部形成为相对于径向环绕的主体部分的一个凸肩。在这种情况下，连接体是密封盖。
[0023]由包围部分的内圆周包围的空腔优选匹配啮合部分的外圆周。
[0024]快速连接组件还包括力传递元件。该力传递元件适宜地由一个优选一件式制造的开放环构成。该环还优选形成为弹性的。该开放环的特征在于两个环形端部，这两个环形端部在环释放的状态下形成环状间隙。力传递元件可以通过环形端部相互叠加或彼此展开而弹性变形。通过弹性变形，环状间隙或者变小或者闭合或者增大。其中力传递元件的直径发生变化，由此力传递元件在连接状态下根据不同的设置而移回至凹槽中或者从凹槽中移出。
[0025]根据本发明的第一实施变型方案，在包围部分的内侧上设有径向环绕的凹槽并且在啮合部分的外侧设有径向环绕的突出部。
[0026]根据本发明的第二实施变型方案，在包围部分的内侧上设有径向环绕的突出部并且在啮合部分的外侧上设有径向环绕的凹槽。
[0027]凹槽和突出部在连接的状态下分别相互对准。
[0028]突出部形成具有倾斜的止动面的止动凸肩。在突出部上连有相应退回的、朝向连接轴线方向的、力传递元件的导引面。该导引面优选平行于连接轴线。导引面优选呈圆柱形。
[0029]在连接组件的打开位置中，力传递元件径向上至少部分地、优选完全地嵌入环绕的凹槽中。由此力传递元件在打开位置时能够径向部分从凹槽突出。
[0030]力传递元件在打开位置时优选以张紧的状态位于凹槽中。为此，力传递元件的环形端部根据凹槽在包围部分上的设置或者在啮合部分上的设置通过应力的形成而优选彼此展开或相互靠近。由此确保了，为了打开连接组件以及为了保持其打开，必须在力传递元件上施加一个永久的力。这个打开的力或者保持打开的力起到额外防止连接组件的意外打开的作用。
[0031]然而，根据一个替代性的实施方式，也可以使力传递元件在打开位置时处于部分或完全地释放状态。
[0032]为了形成两个连接体之间的连接，力传递元件能够部分地从凹槽突出。如果力传递元件在打开位置的张紧状态下没有完全处于凹槽中，那么该力传递元件根据凹槽在包围部分或啮合部分上的设置当连接体合拢时通过环形端部的展开或靠拢首先完全地进入凹槽中，然后再次部分地径向从凹槽导出从而形成连接。
[0033]在闭合时力传递元件的沿着连接轴线对齐的底边优选位于所谓的导引面上。由此导引面使力传递元件对中。
[0034]根据该优选的实施方式，力传递元件在闭合位置时处于至少部分释放的状态，优选处于完全释放的状态。为此，力传递元件的环形端部在闭合过程中根据凹槽在包围部分上的设置或者在啮合部分上的设置而通过释放相互靠拢或彼此展开。
[0035]根据该实施方式以及通过设置在包围部分上的凹槽，(释放的)力传递元件的内直径优选等于啮合部分上的环形或圆柱形导引面的直径。力传递元件以这种方式在导引面上对中。这两个所述直径由此形成连接组件的额定直径。
[0036]根据该替代性的实施方式，力传递元件在闭合位置时处于张紧的状态。为此，力传递元件的环形端部根据凹槽在包围部分上的设置或者在啮合部分上的设置在闭合过程中相互靠拢或展开。
[0037]力传递元件包括倾斜的第一支承面以及与第一支承面相对的倾斜的第二支承面。第一支承面能够通过突出部的止动面受到限制。第二支承面能够通过凹槽上的止动凸肩的止动面受到限制。该止动凸肩在连接的状态下与啮合部分上的突出部径向错位相对。
[0038]如果形成为空心体的连接体此时受到过压，那么两个连接体平行于连接轴线相对彼此移动。在该过程中力传递元件的第一支承面形成到止动凸肩的止动面的止动，该力传递元件的第二支承面紧靠在凹槽的止动面上。力传递元件在该过程中沿着导引面移动并且以这种方式与径向环绕的突出部啮合。最后，力传递元件的两个支承面轴向固定在凹槽的止动面和突出部的止动面之间。连接体不再能够进一步地轴向移动。力传递元件在该位置中也径向固定，该位置接下来会详细说明，由此该力传递元件也无法径向避开压力。此外，力传递元件由于在压力载荷下的楔形作用也不能够意外地通过操作装置移入凹槽中并且由此打开密封。为此所需的径向位移力无法通过操作装置施加。
[0039]力传递元件在例如几个毫巴范围内的低的过压下就已经受到突出部的倾斜的止动面的限制。
[0040]力传递元件的两个倾斜的支承面夹成一个角并且朝径向环绕的凹槽方向聚拢，也就是说这两个支承面相互逐渐靠近。这造成了，第一支承面和/或第二支承面相对于垂直连接轴线的平面倾斜延伸。
[0041]最小的角不应该小于摩擦状态下自锁的角。该最小的角对于钢和钢来说约为7° (度)。最大的角受到法向的力分量的影响。力分量不应该对突出部的顶端施加不需要的弯曲力矩。
[0042]因此，环绕的突出部的止动凸肩的止动面与垂直于连接轴线的平面优选构成一个锐角。这个角可以例如等于7° (度)或大于7°。另外这个角优选等于20°或小于20°，特别是等于15°或小于15°。
[0043]环绕的凹槽的止动面与垂直于连接轴线的平面优选构成一个锐角。这个角可以例如等于7° (度)或大于7°。另外这个角优选等于20°或小于20°，特别是等于15°或小于15°。上述的两个角特别优选是相同的。
[0044]力传递元件的倾斜的第一支承面与垂直于连接轴线的平面也优选夹成一个锐角。这个角可以例如等于7° (度)或大于7°。另外这个角优选等于20°或小于20°，特别是等于15°或小于15°。突出部的相互对应的止动面与力传递元件的第一支承面的所述角特别优选是相同的。
[0045]力传递元件的第二支承面与垂直于连接轴线的平面也优选夹成一个锐角。这个角可以例如等于7° (度)或大于7°。另外这个角优选等于20°或小于20°，特别是等于15°或小于15°。凹槽的相互对应的止动面和力传递元件的第二支承面的所述角特别优选是相同的。
[0046]本发明还涉及一种用于根据本发明的快速连接组件的如前所述的力传递元件。
[0047]力传递元件的横截面几何形状以及环绕的凹槽和环绕的突出部是这样设计并彼此相对安置的，即，力传递元件在连接状态时受到错位作用的力的作用下不会倾斜。通过根据本发明形成所述的构件，力作用到相对大的、限定的面上并且仅对弹性环施加剪切应力从而排除各个弯曲力矩。由此，力传递元件的横截面和顶盖以及包围部分或啮合部分的横截面保持相对小。尽管如此，根据本发明的连接组件可以经受高的力负荷。
[0048]力传递元件的特征特别是在于梯形形状的横截面，其中包括:
[0049]-较短的第一底边，其限定了第一高侧；
[0050]-较长的第二底边，其限定了第二高侧并且优选平行于第一底边延伸；
[0051]-第一梯形腰，其限定了第一支承面；
[0052]-第二梯形腰，其限定了第二支承面。
[0053]因此两个彼此对立的支承面对应于两个梯形腰。面向凹槽的高侧在连接组件中对应于较短的底边。与较短底边相对的高侧对应于较长的底边，其与导引面相对立。两个底边优选相互平行延伸。底边称为高侧，因为其优选对准连接轴线的方向并且优选平行于连接轴线延伸。
[0054]两个梯形腰使两个底边相互连接。这两个梯形腰与第二高侧分别夹成一个小于90°、特别在45°和85°之间的角。上述横截面形状优选为一个等腰梯形。
[0055]力传递元件具有一个垂直于连接轴线并且朝径向测量最大的宽度扩张部，其小于平行于连接轴线以及垂直于宽度扩张部测量最小的高度扩张部。因此，力传递元件相对于径向指向竖起。
[0056]形成为开放的环的力传递元件另外也可以由多个部件形成并且有多个，例如两个或三个环部分构成。环部分优选具有弹性。环部分也称为环形段，可以例如借助焊接、螺栓、铆钉固定连接，或者铰接地或有弹性地相互连接。为了形成连接，多部件的力传递元件优选组装在一起，即形成一个部件。力传递元件的多部件构造在大尺寸的连接组件中是特别有利的，因为一件式地制造大尺寸的、即具有大的圆周的力传递元件是非常耗时的。
[0057]根据另一个设计变型方案，力传递元件由多个部件，特别由两个、三个或多于三个能够组装成一个环的环部分构造而成。相比于力传递元件的上述多部件设计，根据该实施方式，力传递元件在形成连接时才由各个环部分进行组装。两个相邻的环部分分别形成一个环状间隙并且通过操作装置装配在一起，正如接下来还将描述的。
[0058]另外，本发明也涉及一种用来操作根据权利要求1的前序部分所述的快速连接组件、特别是用来操作根据权利要求1至9所述的根据本发明的快速连接组件的操作装置。
[0059]操作装置的特征在于第一和第二导引元件以及一个闭合元件，该闭合元件能够移动地设置在其中的一个连接体上。闭合元件对于第一和第二导引元件分别具有一个导引滑块。该导引滑块可以限定用于各个导引元件的导引轨道。导引滑块设置在一个共同的导引平面上。
[0060]第一导引元件与力传递元件的第一环形端部相连以及第二导引元件与力传递元件的第二环形端部相连。在此，两个环形端部根据不同的位置而夹成一个环状间隙。
[0061]闭合元件平行于导引平面能够线性移动地设置在连接体上，并且两个导引元件在导引滑块中能够从打开位置移动到闭合位置并且能够从闭合位置移动到打开位置，在打开位置中力传递元件移回到凹槽中，在闭合位置中力传递元件径向从凹槽突出。因此，闭合元件也可以称为滑板部件。
[0062]两个导引元件例如能够形成为导引销。
[0063]导引滑块将两个导引元件相互合拢或者彼此移开。第一过程造成力传递元件的上述环形端部相互合拢或相互拉近，以及由此造成环状间隙的缩小或闭合。第二过程造成上述环形端部的彼此分离或展开以及由此造成环状间隙的增大。
[0064]如果环绕的凹槽设置在包围部分的内侧上，那么第一过程造成力传递元件从凹槽突出以及由此造成连接闭合，并且第二过程造成力传递元件进入凹槽以及由此造成连接打开。
[0065]然而，如果环绕的凹槽设置在啮合部分的外侧上，那么第一过程造成力传递元件移入凹槽中以及由此造成连接打开，并且第二过程造成力传递元件从凹槽突出以及由此造成连接闭合。
[0066]操作装置优选包括至少一个纵向导引元件，其与闭合元件设置在同一连接体上。也就是说，闭合元件至少通过纵向导引元件设置在连接体上。闭合元件沿着纵向导引元件平行于导引平面能够线性移动。为了闭合元件不会歪斜，操作装置优选具有两个相邻安置的、相互平行对齐的纵向导引元件。纵向导引元件例如可以是导引杆或导引销。
[0067]操作装置还具有一个用于将闭合元件锁紧在打开位置和/或闭合位置中的锁紧
>J-U ρ?α装直。
[0068]根据本发明的一个优选的实施方式，为此在纵向导引元件上设置至少一个侧向的凹槽或凹陷处，其用作固定装置的啮合位置。凹槽例如可以是纵向导引元件上的位置限定的横截面狭窄部。固定装置例如包括啮合部件或锁紧元件，其能够咬合到纵向导引元件上的凹槽或凹陷处并且以这种方式锁紧闭合元件以防其继续移动。固定装置与闭合元件相连并且相应地与闭合元件一起移动。
[0069]啮合部件优选与一个形成为固定装置的组件的复位部件有效连接，该复位部件压向凹槽或凹陷处。复位部件例如是螺旋弹簧。锁紧装置还包括操作装置，例如按钮，借助该操作装置啮合部件能够在压力负载下抵抗复位部件的回位力从凹槽或凹陷处抬高。只有当啮合部件完全从凹槽或凹陷处抬高时，闭合元件才能够沿着纵向导引元件移动。一旦结束操作装置的压力负载，复位装置就将啮合部件推动或压制到纵向部件上。如果复位装置对准凹槽或凹陷处，那么啮合工具就嵌入凹槽或凹陷处中。
[0070]纵向部件在其纵向延伸上优选包括两个彼此间隔的凹槽或凹陷处。第一凹槽或凹陷处限定了打开位置的啮合位置并且第二凹槽或凹陷处限定了闭合位置的啮合位置。两个啮合位置优选限定导引元件沿其导引滑块的最终位置。
[0071]如果操作装置包括两个纵向导引元件，那么两个纵向导引元件如上所述配有一个锁紧装置。两个纵向导引元件如上所述分别具有至少一个、优选两个凹槽或凹陷处。这两个凹槽或凹陷处优选相互对准。对应于这两个纵向导引元件的两个操作装置优选彼此相对立。
[0072]操作装置可以手动操作或者能够通过带有控制的移动装置自动操作。由此，根据本发明的操作装置优选可以以彼此压制操作装置的方式用手操作，特别是只用两个手指操作。
[0073]所述的移动装置例如可以包括具有气动缸的气动驱动机构、具有液压气缸的液压驱动机构或者电动线性驱动机构。为此可以使用电磁铁、主轴电机或类似的构件。
[0074]闭合元件可以设置在第一连接体或第二连接体上。闭合元件优选设置在这样的连接体上,该连接体形成环绕的凹槽。
[0075]如果凹槽设置在包围部分上，那么闭合元件优选这样设置在所属的连接体上以及特别是在连接体的包围部分的外部，即，闭合元件的导引平面对准连接轴线的方向并且特别平行于连接轴线延伸。
[0076]如果凹槽设置在啮合部分上，那么闭合元件优选这样设置在所属的连接体上，SP，闭合元件的导引平面横向地、以及特别是垂直于连接轴线延伸。这样的连接体优选为密封盖，该连接体中凹槽设在连接体的啮合部分上。闭合元件在这种情况下优选设置在密封盖的盖体部件上。
[0077]快速连接组件可以通过一个或多个密封件、特别是设置在两个连接体的包围部分和啮合部分之间的环形密封件进行密封。沿着连接轴线观察，环形密封件可以设置在力传递元件的一侧或两侧上。
[0078]连接组件的构件，例如第一连接体和第二连接体或力传递元件，可以由金属、特别是钢制得。用于压力容器中接触介质的构件的材料根据不同的应用情况来确定。该材料可以包括简单的软钢或防锈和/或耐酸的钢合金。介质例如可能是气体或液体。
[0079]不需要与压力容器中的介质接触的构件，例如闭合元件也可以由金属、例如钢制得。对于操作装置的部件来说也可以考虑由铝构成的材料。构件可以设置相应地抗腐蚀保护。
[0080]Ck45钢特别适合力传递元件。这种钢能够具有防滑处理和/或抗腐蚀处理。这种处理例如可以是QPQ (淬火-抛光-淬火)处理或者NiRo磨光处理。NiRo磨光处理是指气相-氮碳共渗，例如由Logotherm公司所研发的。
[0081]密封件优选由这样的材料制成，该材料能够抵抗介质特性以及介质压力和工艺温度。密封件可以由弹性体构成。
[0082]根据本发明的组件特别应用于压力容器领域。压力容器在这里是第一连接体，而第二连接体则优选是用于密封压力容器的密封盖。压力容器是指这样的容器，该容器用于容纳高于(过压)或低于(负压)周围压力的压力。压强例如可以在-1至10bar的范围内。压力容器也指这样的容器，该容器例如只容纳短时间的负压或过压，例如压强脉冲。这种压强脉冲例如通过反作用力生成。
[0083]根据本发明的快速连接组件特别优选应用于高压锅。
[0084]连接组件特别适合具有相对小的密封部的小容器，在该密封部中的力传递元件例如具有等于或大于100mm,特别是等于或大于150_的直径。
[0085]但是该连接组件也适合具有相对大的密封部的大容器，在该密封部中的力传递元件具有等于或大于50cm，特别是等于或大于10cm的直径。具有大直径的密封部的实现在很大程度上受到部件的制造方式的限制。
[0086]快速连接组件保障了形状配合的、没有空隙的、可靠的以及无干扰的连接。该快速连接组件还操作简单。由此可以通过少量手柄以及小的力量消耗实现连接。闭合过程和打开过程所需的力在几个牛顿的范围内。此外，用于打开和闭合连接组件的几个毫米的路径也是少的。因此，所述的力和路径相对于移动盖的力和路径来说可以忽略。
[0087]以简单的方法通过使用带有控制的移动装置也可以使闭合元件的操作自动化。根据手动或自动地进行打开和闭合，这个过程可以持续数毫秒至数秒。
[0088]此外，根据本发明的快速连接组件成本有利、制造快速和容易。快速连接组件特别是由简单的、成本有利的构件组成。
[0089]除了上述优势，根据本发明的快速连接组件还满足对于这种连接的可靠性的要求，甚至更胜一筹。此外，容易清理该快速连接组件及其组件。
[0090]由此在打开的状态下力传递元件可以容易地取出并且例如单独清理凹槽。由于在凹槽和力传递元件之间具有空隙，所以凹槽和力传递元件也可以无需拆卸地例如借助压缩空气、水蒸气或水射流进行清理以及必要时的消毒。
【专利附图】
【附图说明】
[0091]接下来根据附图所示的优选实施例进一步阐述本发明的主题。其中分别示意性地示出了:
[0092]图1a-图1c:快速连接组件的一个优选的实施方式在三种不同连接状态下的横截面视图；
[0093]图2:用于根据图1a-图1c所示的快速连接组件的力传递元件的横截面视图；
[0094]图3:根据图1a所示的快速连接组件的放大局部的横截面视图；
[0095]图4a_图4c:根据本发明的力传递元件的三个不同实施方式的俯视图；
[0096]图5a_图5b:根据本发明的操作装置的第一实施方式的横截面视图；
[0097]图6a_图6b:根据本发明的操作装置的第二实施方式的横截面视图；
[0098]图7:具有用于自动化操作的移动装置的操作装置的俯视图。
【具体实施方式】
[0099]基本上图中相同的部件用相同的附图标记表示。
[0100]图1a-图1c示出了根据本发明的处于打开位置和闭合位置之间的不同位置和状态下的快速连接组件I的实施方式。
[0101]快速连接组件I包括第一连接体10和第二连接体20。第一连接体10形成为密封盖并且第二连接体20形成为压力容器。
[0102]压力容器20具有用来啮合在密封盖10上的包围部分11中的啮合部分21。啮合部分21形成为具有末端一侧的端面26的、空心圆柱形的端部。啮合部分21具有朝外取向、径向环绕的突出部22。该突出部形成了具有用于力传递元件30的止动面24的止动凸肩23。紧接着此处体现为凸台的突出部22，啮合部分21形成向内凹陷的、圆柱形的、用于力传递元件30的导引面25。
[0103]如前所述，密封盖10具有一个将密封盖20的啮合部分21包围的包围部分11。该包围部分11形成为空心圆柱形的部分，其一体形成在顶盖部件15上。
[0104]包围部分11的内侧具有径向环绕的凹槽12，该凹槽容纳力传递元件30。凹槽12和突出部22在密封盖10和压力容器20合拢的状态下彼此对准。凹槽12具有带有止动面14的止动凸肩13。突出部22的止动面24和凹槽的止动面14形成为彼此相互倾斜，并且这两个面朝凹槽12的方向聚拢。
[0105]密封盖10和压力容器20在平行于连接轴线A的方向上能够彼此合拢并且能够相互分离。
[0106]快速连接组件I通过布置在密封盖10和压力容器20之间的密封环2进行密封。密封环2位于设置在包围部分11内侧上的环形槽中。但是密封环2也可以安置在布置于啮合部分21外侧上的环形槽中(未示出)。密封环2和对应的环形槽可以设置在力传递元件30的上方(图1a-图1c)或者在力传递元件30的下方(未示出)。
[0107]此外,快速连接组件I包括环形的力传递元件30。该力传递元件形成梯形的横截面。该力传递元件在其梯形腰上具有第一和第二支承面31a、31b，这两个支承面相应地彼此相反。两个支承面31a、31b分别从朝向凹槽12的形成为较短底边的外侧面32b延伸至朝向突出部22的形成为较长底边的内侧面32a。内侧面32a和外侧面32b在装配完成的状态下优选相互平行延伸并且平行于连接轴线A。
[0108]图1a示出了在两个连接体10、20合拢之后但是仍然处于打开位置O的快速连接组件I。打开位置是指，力传递元件30通过伸展在经张紧的状态下完全处于凹槽12中，正如对于密封盖10和压力容器20的合拢来说所要求的。尽管如此，已经通过密封环形成密封。在该位置，压力容器20的端面26抵靠在密封盖10的内侧上。
[0109]图1b示出了处于闭合位置S但是尚未在压力容器20中形成过压的快速连接组件I。闭合位置是指，力传递元件30处于释放的状态并且部分地从凹槽12移出。为此，撤销或减小在打开位置O时施加在力传递元件30上的伸展力。在该状态下，力传递元件30的内侧面32a紧靠啮合部分21的导引面25。在此，啮合部分21对中力传递元件30。此外，力传递元件30的第二止动面31b紧靠凹槽12上的支承面14。
[0110]在压力容器20中形成过压时，压力就开始作用在密封盖10上。因此，轴向还未固定的密封盖沿着连接轴线A相对于压力容器朝作用的压力方向移动直至力传递元件30的第一止动面31a与突出部22的止动面24相抵靠。对此突出部22的止动面24作用为末端限制部。
[0111]力传递元件30此时夹在凹槽12的止动面14和突出部22的止动面24之间。环形的力传递元件30的环形端部无法再彼此分离或相互合拢。因此，力传递元件30 —方面通过啮合部分21的导引面25以及另一方面通过凹槽12和突出部22之间的楔嵌确保了不会径向移动(参见图1c和图3)。
[0112]由于力传递元件30楔嵌在包围部分11及其凹槽12和啮合部分21及其突出部22之间，所以仅切应力而无弯曲力矩作用在力传递元件30上。由此也避免了力传递元件30的倾斜。
[0113]图2中以放大的横截面视图示出的力传递元件30在其对应于内侧面的、较长的底边32a上具有位于中间的环绕凹槽33。以这种方式，环绕凹槽33的两侧限定了滑动条带53a、53b，力传递元件30通过这两个滑动条带抵靠在啮合部分21的导引面25上。在密封盖10和压力容器20的相对移动过程中，力传递元件30的滑动条带沿着导引面25滑动。在此，可能出现的灰尘会进入形成在凹槽33和导引面25之间的缝隙中并且不会再妨碍滑动。
[0114]力传递元件30还在其对应于外侧面的较短的底边32b上具有位于中间的、环绕的抬高部34。该抬高部使得环形的力传递元件30在打开的状态下对中。
[0115]第一支承面31a与较长的底边32a夹成一个小于90°、特别在70°和80°之间的角X115第二支承面31b与较长的底边32a同样夹成一个小于90°、特别在70°和80°之间的角入2。两个角λ 1、λ 2优选是相同的。
[0116]力传递元件具有最小高度a，其大于最大宽度b。高度a是指平行于连接轴线A的尺寸。宽度b是指垂直于连接轴线A的尺寸。
[0117]图3示出了根据图1c所示的闭合状态的放大横截面图。从图3可见，力传递元件30的两个支承面31a、31b是倾斜的并且朝凹槽12的方向R聚拢。两个倾斜的支承面31a、31b夹成一个锐角α。
[0118]垂直于连接轴线A延伸的平面E1与以下各个面成下述锐角:
[0119]-与突出部22的止动面24成角;
[0120]-与力传递元件30的第一支承面31a成角δi ;
[0121]-与凹槽12的止动面14成角β2;
[0122]-与力传递元件30的第二支承面31b成角δ2。
[0123]根据所示的实施例，角βρ δρ β2、62优选是相同的。该角大约为10°。
[0124]图4a-图4c示出了环形的力传递元件的不同实施方式。
[0125]根据图4a的力传递元件呈现为开放的、弹性环37。其具有第一环形端部60a和第二环形端部60b，这两个环形端部夹成环状间隙61。在两个环形端部60a、60b上分别固定有一个导引销形式的导引元件43a、43b。导引元件43a、43b径向指向外侧。环37可以借助之后描述的操作装置40通过两个导引元件43a、43b展开和压缩。由此，环37的直径和环在凹槽12中的位置可以发生变化。
[0126]图4b示出了由两个同样大小的、弹性环部分35a、35b构成的两件式的环35。两个环部分35a、35b分别形成两个环形端部60a、60b。该环相应地包括两对环形端部60a、60b，它们彼此夹成相对的环状间隙。在环形端部60a、60b上分别设有导引销形式的导引元件43a、43b。因此具有两对导引元件43a、43b，其分别径向指向外侧。两件式的环35可以借助之后描述的操作装置40分别通过一对导引元件43a、43b在总共两个位置上展开和压缩。由此，环35的直径和环在凹槽12中的位置可以发生变化。
[0127]图4c示出了由三个同样大小的、弹性的环部分36a、36b、36c构成的三件式的环36，这三个环部分分别形成一个120°的角。三个环部分36a、36b、36c分别形成两个环形端部60a、60b。也就是整体来说，具有三对环形端部60a、60b，其分别夹成一个环状间隙。在环形端部60a、60b上分别设有导引销形式的导引元件43a、43b。因此，具有三对导引元件43a、43b，它们分别径向指向外侧。环状间隙相应地以120°的角设置在环的圆周上。三件式的环36可以分别借助之后描述的操作装置40分别通过一对导引元件43a、43b在总共三个位置上展开和压缩。由此，环36的直径和环在凹槽12中的位置可以发生变化。
[0128]在大直径情况下甚至可以分布多于三个的环部分。
[0129]在图5a和图5b中所示的操作装置40的第一实施方式包括一个设计成对应于导引元件43a、43b的闭合元件40，其分别具有一个导引滑块42a、42b的滑板闭合元件。导引滑块42a、42b形成为导引轨道。闭合元件41设置在密封盖10的包围部分11的外侧。导引滑块42a、42b位于导引平面E2中，该导引平面平行于连接轴线A延伸。
[0130]密封盖10具有一个包围部分11和一个顶盖构件15。径向环绕的、用于容纳环形的力传递元件30的凹槽设置在包围部分11的内圆周上。止动面的径向突出部设置在压力容器20的啮合部分21的外圆周上。通过直径变小情况下力传递元件30的环形端部的合拢进行闭合过程。
[0131]导引元件43a、43b在一个末端上分别与环形的力传递元件30的一个端部径向连接并且通过包围部分11中的一个裂口向外移至闭合元件41。导引元件43a、43b的另一个末端分别进入导引滑块42a、42b的导引轨道中。
[0132]闭合元件41通过两个相互间隔且平行延伸的导引销44a、44b能够线性移动地进入导引平面E2。通过使用两个导引销44a、44b可以防止闭合元件41在移动过程中的倾斜。
[0133]导引销44a、44b在导引元件43a、43b于导引滑块42a、42b中的最终位置的高度上分别具有一个局部的横截面狭窄部45。横截面狭窄部45提供锁紧装置的锁紧元件48的咬接位置。锁紧元件48通过螺旋弹簧形式的复位部件47压入横截面狭窄部或凹槽45中并且由此防止闭合元件41的意外移动。
[0134]导引滑块42a、42b的导引轨道具有第一最终位置50和第二最终位置51，第一最终位置限定了打开位置，第二最终位置限定了闭合位置。最终位置50、51优选这样设置，即，导引元件43a、43b在最终位置50、51时进行自锁或者形状配合地咬合在该位置。两个最终位置50、51通过轨道部分52相互连接，该轨道部分相对于连接轴线A倾斜延伸。两个导引滑块42a、42b并列沿相同的方向相邻延伸，它们的第一最终位置50彼此间的距离大于第二最终位置51之间的距离。通过导引元件43a、43b沿着导引轨道52从第一最终位置50移入第二最终位置51或者反之亦然，导引元件43a、43b相应地彼此分离或相互靠拢，由此根据结构的设置造成环形力传递元件30的展开或合拢。
[0135]锁紧元件48与设置在闭合元件41外侧的、按钮形式的操作部件49共同作用。通过将按钮压向螺旋弹簧47的复位方向，锁紧元件48从凹槽45抬高，从而能够移动闭合元件41。一旦松开按钮，锁紧元件48在继续移动过程中最迟当到达最终位置50、51时重新主动地啮合入纵向导引元件44a、44b上的凹槽45中并且限定闭合元件41。每个纵向导引元件44a、44b都配有一个这种具有操作部件48的锁紧装置。两个操作部件49以一定间距相互对立，从而能够用一只手的两个展开的手指同时操作这两个操作部件。
[0136]在图6a和图6b中所示的操作装置140的第二实施方式包括一个设计成对应于导引元件143a、143b分别具有一个导引滑块142a、142b的滑板的闭合元件141。导引滑块142a、142b形成为导引轨道。闭合元件141设置在密封盖110的顶盖部件115的外侧。导引滑块142a、142b位于导引平面E3中，该导引平面垂直于连接轴线A延伸。
[0137]密封盖110具有啮合部分111。径向环绕的、用于容纳环形的力传递元件30的凹槽设置在啮合部分111的外圆周上。具有止动面的径向突出部设置在压力容器200的包围部分221的内圆周上。与根据图5a和图5b所示的实施例不同的是，闭合过程不是通过力传递元件30的环形端部60a、60b的相互合拢进行而是通过它们的彼此分离进行。
[0138]导引元件143a、143b在一个末端上分别径向连接环形的力传递元件30的一个端部并且通过顶盖部件115边缘一侧的裂口向上移至闭合元件141。导引元件143a、143b在另一个末端分别进入导引滑块142a、142b的导引轨道。
[0139]闭合元件141同样通过两个相互间隔且平行延伸的导引销144a、144b能够线性移动地进入导引平面E3。
[0140]导引销144a、144b在导引元件143a、143b于导引滑块142a、142b中的最终位置的高度上分别具有一个局部的横截面狭窄部145。横截面狭窄部145提供锁紧装置的锁紧元件148的啮合位置。锁紧元件148通过螺旋弹簧形式的复位部件147压入横截面狭窄部或凹槽145中并且由此防止闭合元件141的意外移动。
[0141]导引滑块142a、142b的导引轨道具有第一最终位置150和第二最终位置151，第一最终位置限定了打开位置，第二最终位置限定了闭合位置。最终位置150、151优选这样设置，即，导引元件143a、143b在最终位置150、151时进行自我压制或者形状配合地啮合在该位置中。两个最终位置150、151通过轨道部分152相互连接，该轨道部分相对于连接轴线A倾斜延伸。两个导引滑块142a、142b朝相同的方向相邻延伸,它们的第一最终位置150彼此间的距离大于第二最终位置151之间的距离。通过导引元件143a、143b沿着导引轨道152从第一最终位置150移入第二最终位置151或者相反进行，导引元件143a、143b相应地彼此分离或相互合拢，由此根据连接组件的设置造成环形的力传递元件30的展开或压缩。
[0142]图6b的上半部分示出了处于闭合位置的闭合元件141。下半部分示出了处于打开位置的闭合元件141。
[0143]锁紧元件148与设置在闭合元件141外侧的、按钮形式的操作部件149共同作用。通过将按钮149压向螺旋弹簧147的复位方向，锁紧元件148从凹槽145抬高，从而能够移动闭合元件141。一旦松开按钮149，锁紧元件148在继续移动过程中最迟当到达最终位置150、151时重新主动地卩齿合入纵向导引元件144a、144b上的凹槽145中并且限定闭合元件141。每个纵向导引元件144a、144b都配有一个这种具有操作部件148的锁紧装置。两个操作部件149以一定间距相互对立，从而能够用一只手的两个展开的手指同时操作这两个操作部件。
[0144]如前所述，根据图5a、图5b和图6a、图6b所示的闭合元件41、141也可以通过带有控制机构的相应移动装置自动操作。
[0145]根据形成环形的力传递元件的环状间隙的不同数量(对此参见图4a_图4c)，根据图5a、图5b和图6a、图6b的快速连接组件可以具有一个或两个、三个或者多于三个的、沿着包围部分11、221的圆周设置的操作装置40、140。
[0146]如图5a、图5b和图6a、图6b所示，操作装置40、140的闭合元件41、141也可以根据图7所示通过带有控制机构的移动装置70自动操作。移动装置70在这里包括具有气动缸的气动驱动机构。但是也可以是具有液压气缸的液压驱动机构或者电动线性驱动机构。原则上任何能够形成平移移动的构件都是可以的。
[0147]一般来说，例如在凹槽12中以及特别在突出部22的沟槽中的、经受弯曲应力的角部优选为圆角。
【权利要求】
1.一种用于至少暂时性地处于压力下的空心体的快速连接组件，所述快速连接组件包括: -具有包围部分(11)的第一连接体(10)； -具有啮合部分(21)的第二连接体(20)，其中所述第一连接体(10)的所述包围部分(11)能够沿着连接轴线(A)在所述第二连接体(20)的所述啮合部分(21)上至少部分地移动，其中所述第一连接体(10)和所述第二连接体(20)中的至少一个是空心体； -具有第一支承面(31a)的力传递元件(30);其中 a.在所述包围部分(11)的内侧上设有径向环绕的凹槽(12)并且在所述啮合部分(21)的外侧设有径向环绕的突出部(22);或者 b.在所述包围部分(11)的内侧上设有径向环绕的突出部并且在所述啮合部分的外侧上设有径向环绕的凹槽， 其中，所述突出部(22)形成为具有止动面(24)的止动凸肩(23)，并且所述力传递元件(30)可移动到所述径向环绕的凹槽(12)中，以及为了形成所述两个连接体(10、20)之间的连接，所述力传递元件可以被导引到其所述第一支承面(31a)抵靠所述止动凸肩(23)的止动面(24)， 其特征在于， 所述力传递元件(30)包括与所述第一支承面(31a)相反的第二支承面(31b)，所述第二支承面能够与所述凹槽(12)的止动凸肩(13)的止动面(14)进行抵靠，其中所述力传递元件(30)的第一和第二支承面(31a、31b)形成角(α)并且朝所述径向环绕的凹槽(12)的方向(R)彼此聚拢。
2.根据权利要求1所述的快速连接组件，其特征在于: a.所述第一连接体(10)是密封盖并且所述第二连接体(21)是空心体，特别是压力容器；或者 b.所述第一连接体是空心体，特别是压力容器，并且所述第二连接体是密封盖。
3.根据权利要求1或2所述的快速连接组件，其特征在于，所述包围部分(11)是空心圆柱形的端部和/或所述啮合部分(21)是空心圆柱形的端部。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的快速连接组件，其特征在于，径向环绕的所述突出部(22)的所述止动凸肩(23)的所述止动面(24)与垂直于所述连接轴线(A)的平面(E1)形成锐角(D。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的快速连接组件，其特征在于，所述径向环绕的凹槽(12)的止动面(14)与垂直于所述连接轴线(A) 的平面(E1)形成锐角(β2)。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的快速连接组件，其特征在于，所述力传递元件(30)的所述第一支承面(31a)与垂直于所述连接轴线(A)的平面(E1)形成锐角(S1)0
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的快速连接组件，其特征在于，所述力传递元件(30)的所述第二支承面(31b)与垂直于所述连接轴线㈧的平面(E1)形成角(δ2)。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的快速连接组件，其特征在于，以下一个、几个或所有的角: -所述止动凸肩(23)的所述止动面(24)的角(P1); -所述凹槽(12)的所述止动面(14)的角(β2); -所述力传递元件(30)的所述第一支承面(31a)的角(S1); -所述力传递元件(30)的所述第二支承面(31b)的角(δ2); 为7至20° (度)。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的快速连接组件，其特征在于，所述力传递元件(30)由两个、三个或多于三个能够组装成一个环(35 ；36)的环部分(35a、35b ;36a、36b、36c)构造而成或者形成为开放的环(37)。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的快速连接组件，其特征在于，所述力传递元件的横截面形成为梯形，其中所述两个彼此相对的支承面(31a、31b)形成两个梯形腰，并且面向所述凹槽(12)的高侧(32b)形成短底边以及与所述短底边相对的高侧(32a)形成长底边。
11.一种力传递元件，特别是应用于根据权利要求1至10中任意一项所述的快速连接组件(I)，其特征在于，所述力传递元件(30)的横截面形成为梯形,所述力传递元件包括: -较短的第一底边，其限定了所述第一高侧(32b)； -较长的第二底边，其限定了所述第二高侧(32a)并且优选平行于所述第一底边延伸； -第一梯形腰，其限定了所述第一支承面(31a)； -第二梯形腰，其限定了所述第二支承面(31b)， 其中所述两个梯形腰与所述两个底边相互连接，并且所述梯形腰与所述第二高侧分别形成一个小于90°的角。
12.—种操作装置，用于操作根据权利要求1的前序部分所述的快速连接组件(1)，特别是用于操作根据权利要求1至9中任意一项所述的快速连接组件(I)，其特征在于: -第一和第二导引兀件(43a、43b)； -闭合元件(41)，所述闭合元件可移动地附接在其中一个连接体(10、20)上，每个所述闭合元件具有用于一个导向滑块(42a、42b)的所述第一和第二导引元件(43a、43b)，所述导引滑块(42a、42b)布置在共同的导引平面(E2)中， 并且，所述第一导引元件(43a)与所述力传递元件(30)的第一端部(60a)相连以及所述第二导引元件(43b)与所述力传递元件(30)的第二端部(60b)相连，并且，所述闭合元件(41)以能够平行于导引平面(E2)线性移动的方式支承在连接体上，使得所述两个导引元件(43a、43b)在所述导引滑块(42a、42b)中被导引从打开位置(O)移动到闭合位置(S)并且能够从所述闭合位置移动到所述打开位置，在所述打开位置中，所述力传递元件(30)移回到所述凹槽(12)中，在所述闭合位置中，所述力传递元件(30)径向从所述凹槽突出。
13.根据权利要求12所述的操作装置，其特征在于，具有纵向导引元件(44a、44b)，该纵向导引元件与所述闭合元件(41) 一起附接在所述连接体(10、20)之一上,所述闭合元件(41)沿着所述纵向导引元件可以平行于导引平面E2线性移动。
14.根据权利要求12或13所述的操作装置，其特征在于，所述导引滑块(42a、42b;142a、142b)具有最终位置(50、51、150、151)，所述最终位置限定所述打开位置和所述闭合位置，所述最终位置包括第一最终位置(51 ；150)和第二最终位置(50 ;151)，在所述第一最终位置中，所述两个导引元件(43a、43b ; 143a、143b)彼此间具有最小距离，在所述第二最终位置中，所述两个导引元件(43a、43b ; 143a、143b)彼此间具有最大距离。
15.根据权利要求12至14中任意一项所述的操作装置，其特征在于: a.所述闭合元件(141)布置在密封盖(110)的顶盖部件(115)上，并且所述导引滑块(142a、142b)位于导引平面(E3)中，该导引平面横向于、特别是垂直于所述连接轴线A延伸；或者 b.所述闭合元件(41)布置在所述密封盖(10)的所述包围部分(11)的外圆周上，并且所述导引滑块(42a、42b)位于导引平面(E2)中，该导引平面与所述连接轴线取向相同地延伸，特别是平行于所述连接轴线A延伸。
【文档编号】B25J15/02GK104321168SQ201380024472
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2013年3月6日 优先权日:2012年3月9日
【发明者】迪欧内兹·西姆松 申请人:西姆松创新公司