专利名称：锁定式压力流体联接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及流体联接器，尤其涉及与设置在龙头喷嘴的出口端的充气器一起使用 的锁紧式压力流体联接器。2008年5月30日提出的申请序列号为No. 61/130，472的美国临时专利申请 (U. S. Provisional Patent Application Serial No. 61/130, 472)所公开的内容经援引已 明确包含于本文当中。
背景技术：
众所周知，输水装置，比如龙头，都包含阀，用于控制和调节被输至喷嘴出口端的 水流。
发明内容
在本发明公开的一个示意性实施例中，锁定式压力流体联接器(a locking pressurized fluid connection)包含第一部件、第二部件以及介于上述两部件之间的密 封件。所述第一部件示意性地为插头式适配器(male adapter)，所述第一部件具有一对伸 出的导销和一对锁定突起。伸出的导销在设计上用于促进第一与第二部件之间的面接触。 所述第二部件示意性地为插座式适配器(female adapter)，第二部件具有一对导槽，允许 伸出的所述导销滑入其中并穿过狭槽，并且允许所述第一部件相对于所述第二部件转动。 当第一和第二部件之间相对转动满四分之一圈时，一对坡道使得第一部件的锁定突起发生 弹性屈变并锁定在坡道身后。根据本发明公开的一个示意性实施例，提供一种输水系统，该输水系统与至少一 个阀流体连通。所述输水系统包含喷嘴和充气器，所述喷嘴具有排出端，所述充气器的位置 靠近喷嘴的排出端。流体输送构件包含流体管道，该流体管道具有与所述至少一个阀流体 连通的第一端和位于喷嘴排出端附近的第二端。第一部件与流体输送部件联接，并且包含 有侧壁。所述第一部件的侧壁限定出沿纵轴延伸的流体管道，该第一部件的流体管道与流 体输送构件的流体管道流体连通。第一部件进一步包含从其侧壁沿径向向外延伸的至少一 个导销。第二部件与充气器联接，并且包含有侧壁。该第二部件的侧壁限定出用以密封性 地接纳第一部件的孔，并且具有用以接纳所述至少一个导销的沟导槽。第二部件能够相对 于第一部件在未锁定位置和锁定位置之间转动。所述至少一个导销在处于所述未锁定位置 时，能够在所述沟导槽内沿轴向自由移动，在处于所述锁定位置时，被限制在所述沟导槽内 沿轴向移动。根据本发明公开的另一个示意性实施例，提供一种与至少一个阀流体连通的输水 系统，该输水系统包含主体和流体输送构件所述主体限定出纵轴；所述流体输送构件的 一个端部位于所述的主体内，该流体输送部件被设置成与所述至少一个阀流体连通。由所 述主体支撑的支架包含流体管道，该支架所包含的流体管道具有第一端和第二端，流体输 送构件的所述端部被接纳在支架的所述第一端中。充气器与支架的所述第二端匹配接合。通过在第一方向上沿所述主体的纵轴平移所述支架，然后再在第二方向上绕所述纵轴将所 述支架转动至锁定位置，流体输送构件的所述端部就被固定在所述支架的流体管道内。通 过在与所述第二方向相反的第三方向上绕所述纵轴转动所述支架，并将所述支架在与所述 第一方向相反的第四方向上沿所述主体的纵轴平移至未锁定位置，流体输送部件的所述端 部就能被从所述支架的流体管道内移开。根据本发明公开的又一个示意性实施例，一种流体联接器包含有流体输送构件， 该流体输送构件具有流体管道，所述流体管道具有端部。第一部件由绕所述流体输送构件 的端部包覆成型的聚合物形成。第二部件包含孔，该孔具有相对的第一端和第二端，孔的所 述第一端用于密封性地容纳第一部件。充气器与第二部件的所述第二端匹配相连。卡扣式 联接器(bayonet coupling)在设计上能够沿轴向以转动的方式将第一部件紧固在第二部 件上。基于对以下目前看来是本发明最佳实施方式的示意性实施例的详细描述，本发明 的其他特征和优势对所属领域的技术人员而言将是显而易见的。
对附图的详细描述具体涉及以下附图图1为作为示意的龙头组合件的分解立体图，所述龙头组合件包含出水喷嘴和流 体联接器组合件，所述流体联接器具有第一或插头式部件和第二或插座式部件；图2为图1所示的出水喷头和流体联接器组合件的详细分解图；图3为沿图2所示出水喷头的纵轴剖切所得的截面图；图4A为图1所示流体联接器组合件处于未锁定位置时的立体图；图4B与为图4A类似，展示的是流体联接器组合件处于中间位置时的立体图；图4C与为图4A类似，展示的是流体联接器组合件处于锁定位置时的立体图；图4D为沿图4C所示流体联接器组合件的纵轴剖切所得的截面图；图5为图1所示流体联接器组合件的第一或插头式部件的立体图；图6A为图5所示流体联接器组合件的第一或插头式部件的立体图；图6B为图6A所示第一插头式部件或的正视图；图6C为图6A所示第一插头式部件的侧视图；图6D为沿图6C中的6D-6D线的截面图；图6E为图6A所示第一插头式部件的仰视图；图7是图1所示流体联接器组合件的第二或插座式部件的立体图；图8A是图7所示流体联接器组合件的第二或插座式部件的立体图；图8B是图7所示流体联接器组合件的第二或插座式部件的后视图；图8C是图7所示流体联接器组合件的第二或插座式部件的俯视图；图8D是图7所示流体联接器组合件的第二或插座式部件的正视图；图8E是图7所示流体联接器组合件的第二或插座式部件的第一侧面侧视图；图8F是图7所示流体联接器组合件的第二或插座式部件的第二侧面侧视图；图8G为沿图8B中的8G-8G线的截面图；图8H为图8G的第一细节图81为图8G的第二细节图；以及图9为图1所示出水喷嘴的分解立体图。
具体实施例方式本文描述的具体实施例并非出于穷尽之目的或者将本发明限制在所公开的具体 形式范围之内。相反，对所选实施例的描述是用于使所述领域的技术人员能够实现本发明。首先，请参照图1。输水系统，示意性的为龙头组合件(faucet assembly) 10，如 图中所示，包含用于控制流过水道组合件(waterway assembly) 14的水流的龙头控水阀 (faucet water control valve) 12。用户界面(user interface),示意性的为手柄 15,以可 操作的方式连接至阀12，用于后者的操纵。水道组合件14示意性的包含用于供给热水的流 体输送构件或管16、用于供给冷水的流体输送构件或管18、以及作为出口的流体输送构件 或管20。在当前示意性的实施例中，管16、18和20被包覆成型(overmolded)到基座或阀界 面22上，基座或阀界面22与阀12流体连通。所述阀12可以是2006年7月观日提出的、 标题为“混合阀” ("MIXING VALVE”)的序列号为11/494，889美国专利申请(U. S. Patent Application Serial No. 11/494, 889)中所公开的那种类型的阀。所述水道组合件14可以 是2007年1月31日提出的、标题为“包含模制水道组合件的龙头”(“FAUCET INCLUDING A MOLDED WATERWAY ASSEMBLY”)的序列号为 11/700，634 美国专利申请(U. S. Patent Application Serial No. 11/700,634)中所公开的那种类型的水道。水道组合件14的基座22被另一基座或支架M所支撑，被依次支撑在传统的水槽 平台(sink deck)上。具体而言，供水管16和18向下延伸至冷、热水水源或者端头(图中 未示出)，而出水管20则穿过喷嘴26。喷嘴沈包含上罩(escutcheon) 28,该上罩28与下 盖30结合，从而限定出用以容纳出水管20的管槽或通道32。接下来，请参见图3。充气器(aerator) 34与出水管20匹配结合，构成流体连通。 充气器34包含充气器本体36 充气器本体36具有外螺纹38 ；充气器本体36用于支撑滤 网40和密封件42之类的充气装置。充气器34可以由任何传统的充气器构成，比如，可以 是康涅狄格州沃特伯里市纽珀公司(Neoperl of Waterbury，Connecticut)生产的内嵌式 龙头充气器(Cache Faucet Aerator)。流体输送构件或者出水管20限定出流体管道或通道44，该管道或者通道44具有 第一端46和第二端48。如图1所示，出水管20的第一端46通过基座22与阀12流体连 通。出水管20的第二端48在位置上紧邻喷嘴沈的排出端或出口端50，如图3所示。一种 锁紧式联接器(locking coupling)，示意性的为卡扣式联接器(bayonet coupling) 51，将 出水管20连接至充气器34，如图3所示。所述联接器51包含第一部件(first component) 或插头式联结构件(male coupling member) 52禾口第二部件second component或插座式联 结构件(female coupling member)66。如图2、3和6A 6E所示，第一部件52与出水管20的第二端48联接，形成流体连 通。第一部件52包含大致为圆柱形的侧壁M，该侧壁M限定出沿纵轴58延伸的流体管道 56，所述流体管道56与出水管20的流体管道44流体连通。一对沿直径方向相对设置的导 销(guide pins)60自侧壁讨沿径向向外突出，如图2所示。一对沿直径方向相对设置的 锁紧突起(locking tabs) 62与所述一对导销60示意性地错开大致90度(即1/4圆周)，并从侧壁M的端部64沿径向向外突出。再请参照图1，水道组合件14的管16、18和20示意性地由非金属弹性材料 制成。在一种实施例中，水道组合件14的管16、18和20示意性地由诸如交联聚乙烯 (cross-linked polyethylene，即PEX)之类的聚合物(polymer)制成。在进一步实施例 中，第一部件52示意性地由聚合物制成，并通过包覆成型(overmolded)包覆在出水管20 的第二端48上。尽管可以采用任何适宜的材料来制成第一部件52，但在当前的示意性实 施例中，还是采用诸如热塑性塑料(thermoplastic)或者热固性塑料(thermoset)之类的 聚合物。在以包覆成型的方式将第一部件52包覆在水管20的第二端48上以后，第一部件 52与出水管52就可以交联(cross-linked)在一起。例如，在当前示意性的实施例中，第 一部件52由聚乙烯形成，并通过包覆成型包覆在出水管20的第二端48上，从而与后者交 联。需要注意，在第一部件52的聚乙烯中，还可以设置加强构件(reinforcing members), 比如，玻璃纤维(glass fibers)等。将管道联接件(pluming connections)以包覆成型的方式包覆于管外的基 本原理在美国专禾Ij (U. S. Patent) No. 5，895，695、No. 6，082，780、No. 6，287，501 以及 No. 6，902，210 中均有展示。美国专利申请公报(U. S. Patent Application Publication) No. 2007/0271695和No. 2007/0044852也都示意性地公开了以包覆成型包覆进水管(water inlet tubes)的方法。在一个示意性的实施例中，(尚未交联或者仅局部交联的)管20和第一部件52在 包覆成型处理以后交联在一起。尽管，可以想见，任何形式的交联处理均可以被适宜采用以 形成管20和第一部件52的PEX (交联聚乙烯)，但在一个示意性实施例中，聚乙烯是通过以 电磁(Y)辐射或者高能电子(β)辐射对其进行轰击实现交联的。尽管管20和包覆成型的第一部件52的准确成分并不要求是任何特定的聚合物， 但总体而言，示意性具体实施例的实施还是有几条指导原则可以适用。显然，包覆成型处理 过程中所采用的精确操控条件在所属领域已众所周知，且因每种成形的聚合物各不相同。 所属领域的技术人员完全有能力确定能够产生适宜包覆成型的第一部件52以及管20所需 的适用条件。管20和第一部件52可以是热塑性塑料或者热固性塑料。作为示例，由聚合物 形成的包覆成型的第一部件52应该能够与管20形成一层化学的或者物理的防漏联结(黏 合)ο管20与第一部件52之间聚合物的结合示意性地需要同时满足至少两个条件 第一、管20的软化和开始融流(melt flow)示意性地不能达到使该管失去结构整体性 (structural integrity)的程度；第二、包覆成型的第一部件52示意性地能够与塑料管 道形成一层理想的能够防漏的接触面，该接触面的形成优选通过底层塑料(underlying plastic)与包覆塑料(overmolded plastic)之间的一层化学的和/或物理的黏接(bond) 来实现。根据上述示意性的实施例，在包覆成型聚合物处于融流的包覆成型状态下，管20 能够保持其结构整体性。尽管采用具有不同软化点(softening point)的聚合物组分(polymer compositions)是实现上述目的的一种办法，但也存在其他解决办法，其中之一就包括使用 具有相同软化点、但不同厚度的两种组合物。在模塑成型的过程中，通过时间、温度和压力 条件的作用，也可以使管20不经历融流，尽管其与第一部件52具有相似的软化点或者软化范围。还可以通过在聚合物组分中混入玻璃纤维、热稳定剂、抗氧化剂、增塑剂等各种添加 剂来使聚合物的软化温度得到控制。在本发明的一个示意性实施例中，包覆成型的第一部件52的组分能够与管20的 组分至少进行些许融合，从而使管20与包覆成型的第一部件52之间接触面的防漏特性最 大化。有多种方法可以实现上述目的，其中一种最简便的做法就是确保管20至少有一种 组分与包覆成型的第一部件52的至少一种组分相同。或者，也可以确保管20的聚合物组 分的至少一部分与包覆成型的第一部件52的聚合物组分的至少一部分足够相似或者相容 (compatible)，从而至少在管30的外部与包覆成型的第一部件52之间的接触区域允许产 生融合、混合或者铸合(alloying)。换一种表述方式，也可以将上述内容表述为管20的 聚合物组分的至少一部分能与包覆成型的第一部件52相混溶(miscible)。如图2、3、7、以及图8A-8I所示，第二部件(即插座式联结构件)66与充气器34匹 配接合，形成流体连通。具体而言，第二部件66包含多个内螺纹(internal threads) 68，如 图3所示，所述内螺纹68与充气器34的外螺纹(external threads) 38螺旋适配。类似于 第一部件52，第二部件66也可以由交联聚乙烯(PEX)之类的聚合物模塑成型。第二部件66包含大致为柱状的侧壁70，后者限定出能够密封性地接纳第一部件 52的接收孔71。侧壁70包含一对沿直径方向相对设置的导槽(channel) 72，该导槽72具 有轴向延伸部或第一部74和垂直于第一部74的圆周延伸部或第二部76。导槽72在设计 上用于容纳第一部件52沿直径方向相对设置的一对导销60。具体而言，如图4A-4D所示， 各导槽72沿轴向的第一部74在设计上用于在第一部件52沿轴向插入第二部件66时，接 纳相应的导销60 ；然后，各导槽72沿圆周方向的第二部76能够在第二部件66绕纵轴58相 对于第一部件52转动时，接纳相应的导销60。如图2和7所示，第二部件66的侧壁70的端部80上至少形成有一个突沿 (Iip) 78。在图示的实施例中，第二部件66包含两个突沿78，每个突沿78包含一个相应的 毗连坡道(ramp)82。在使用过程中，第一部件52的锁紧突起62与第二部件66的突沿78 相配合，从而相对于第二部件66锁定第一部件52。在未锁定位置处，如图4A所示，第一部 件52的锁定突起62与第二部件66的侧壁70的端部80之间存有间距，允许第一部件52 的导销60沿轴向平动进入导槽72沿轴向的第一部74中。当第二部件66绕纵轴58相对 于第一部件52自由转动时，如图4B所示，第一部件52的锁定突起62在锁定突起62趋近 突沿78时开始在坡道82上发生弹性屈变(flex)。在锁定位置处，如图4C所示，锁定突起 62咔嗒卡扣在突沿78之后，从而防止第二部件66相对于第一部件52反向转动。在该锁 定位置处，第一部件52的导销60容纳在导槽72沿圆周方向延伸的第二部76中，从而限制 第一部件52相对于第二部件66产生轴向移动。这种锁定联接，既有视听感受，也能触觉感 知，因此用户可以确信所述联接已正确实现。第一部件52和第二部件66之间的这种联接 在设计上能够耐受高达500psi (pounds per square inch，即磅/平方英寸)的流体压力， 并且通过第一部件52的导销60与第二部件66的导槽72所形成的卡扣式联结能够便于快 速而简便的组装。通过反向实施上述步骤，可以将第一部件52从第二部件66中移除。例如，可以用 手或者采用适当的工具(未示出)使锁定突起62发生屈变，从而将锁定突起62从突沿78 处释放而出。然后，可使第二部件66相对于第一部件62旋转，使锁定突起62沿毗连的坡道82下行。在导销60退出导槽72沿圆周方向的第二部76、进入沿轴向的第一部74以后， 第一部件56就可以从第二部件66中沿轴向被取出了。如图3所示，0型环槽或底座84容纳0型环，用于提供第一、第二部件52和66之 间的流体密封。底座84同时分布在第一、第二部件52和66上(即由第一、第二部件配合 形成)，从而能够避免在0型环表面上形成模痕(parting line，或称“界面线”)。然而，0 型环底座84也可以仅坐落在第一部件52上，只要模痕得到控制并且对位整齐。如图2、3和9所示，止动突起88设置在第二部件66的出口端附近，在设计上用于 适配或者卡扣环90，后者支撑在喷嘴沈的下盖30的出口端50上。上罩28包含向下延伸 的突起92，用于适配形成在第二部件66上方的上方衬垫94，如图3所示，从而将联接器51 固定在喷嘴沈内。如图9所示，下盖30包含指状构件96，该指状构件96具有止动突起98， 用于可靠固定在基座M的臂状构件100上。如图2所示，上罩观的突起102与下盖30的 突起104分别接合，将所述上罩和下盖紧固在一起，形成所述的喷嘴沈。尽管本发明是参照特定的具体实施例来详细阐述的，但在以下权利要求所描述和 限定的本发明的实质内容和范围内还可以进行各种变化和改进。
权利要求
1.一种与至少一个阀流体连通的输水系统，该输水系统包含喷嘴，该喷嘴包含排出端；充气器，该充气器定位于邻接所述喷嘴的排出端；流体输送构件，该流体输送构件具有流体管道，所述流体管道具有与所述至少一个阀 流体连通的第一端和位于所述喷嘴的排出端附近的第二端；第一部件，该第一部件与所述流体输送构件联接，并且所述第一部件包含侧壁，所述第 一部件的侧壁限定沿纵轴延伸的流体管道，所述第一部件的流体管道与所述流体输送构件 的所述流体管道流体连通，所述第一部件进一步包括从所述侧壁径向向外延伸的至少一个 导销；第二部件，该第二部件与所述充气器联接，并且所述第二部件包含侧壁，所述第二部件 的侧壁限定用于密封性地接纳所述第一部件的孔并且具有用以接纳所述至少一个导销的 沟槽，其中，所述第二部件能够相对于所述第一部件在未锁定位置和锁定位置之间转动，在 所述未锁定位置时，所述至少一个导销能够在所述沟槽内沿轴向自由移动，在所述锁定位 置时，所述至少一个导销在所述沟槽内被限制沿轴向移动。
2.如权利要求1所述的输水系统，其特征在于，所述第二部件的所述沟槽包含轴向延 伸部和垂直于所述轴向延伸部的圆周延伸部。
3.如权利要求1所述的输水系统，其特征在于进一步包含至少一个锁定突起，其中， 所述第二部件的侧壁包含突沿，该突沿构造成能与所述至少一个锁定突起相接合，并且防 止所述第二部件在第一方向上相对于所述第一部件转动。
4.如权利要求1所述的输水系统，其特征在于，所述第一部件是与所述流体输送构件 联接的包覆成型件。
5.如权利要求1所述的输水系统，其特征在于，所述第二部件包含第一组螺纹，所述充 气器包含第二组螺纹，所述第一组螺纹与所述第二组螺纹相配合，从而将所述充气器与所 述第二部件联接起来。
6.如权利要求1所述的输水系统，其特征在于所述第一部件和第二部件之间设有密 封件。
7.如权利要求1所述的输水系统，其特征在于所述喷嘴构件包含沟槽，用于接纳所述 流体输送构件，所述沟槽包括接纳所述第二部件的部分。
8.如权利要求7所述的输水系统，其特征在于通过所述喷嘴的向下表面与所述第二 部件的上表面接合，所述第二部件相对于所述喷嘴被定位。
9.如权利要求1所述的输水系统，其特征在于所述流体输送构件由非金属材料制成。
10.如权利要求9所述的输水系统，其特征在于所述流体输送构件由交联聚乙烯 (PEX)材料制成。
11.一种与至少一个阀流体连通的输水系统，该输水系统包含主体，该主体限定纵轴；流体输送构件，该流体输送构件的端部位于所述主体内，该流体输送构件被设置成与 所述至少一个阀流体连通；由所述主体支撑的支架，该支架包含流体管道，所述流体管道具有第一端和第二端，所 述流体输送构件的所述端部被接纳在所述支架的第一端中；充气器，该充气器与所述支架的第二端联接；并且其中，通过在第一方向上沿所述主体的纵轴平移所述支架，然后再在第二方向上绕所 述纵轴将所述支架转动至锁定位置，所述流体输送构件的端部就被保持在所述支架的流体 管道内，并且，通过在与所述第二方向相反的第三方向上绕所述纵轴转动所述支架并将所 述支架在与所述第一方向相反的第四方向上沿所述主体的纵轴平移至未锁定位置，所述流 体输送构件的端部就能被从所述支架的流体管道内移开。
12.如权利要求11所述的输水系统，其特征在于所述主体包括包覆成型件，该包覆成 型件与所述流体输送构件的端部联接。
13.如权利要求12所述的输水系统，其特征在于所述主体由非金属材料制成。
14.如权利要求13所述的输水系统，其特征在于所述主体由交联聚乙烯(PEX)材料 制成。
15.如权利要求11所述的输水系统，其特征在于所述流体输送构件由非金属材料制成。
16.如权利要求15所述的输水系统，其特征在于所述流体输送构件由交联聚乙烯 (PEX)材料制成。
17.如权利要求11所述的输水系统，其特征在于所述主体包含一对沿直径相对设置 的导销，所述支架包含一对沿直径相对设置的沟槽，所述沟槽用于接纳所述导销。
18.如权利要求17所述的输水系统，其特征在于所述主体包含一对沿直径相对设置 的锁定突起，所述支架的第一端包含一对突沿，所述一对突沿构造成与所述锁定突起接合 并且防止所述支架在所述第三方向上相对于所述主体转动。
19.一种流体联接器，包含流体输送构件，该流体输送构件具有流体管道，所述流体输送构件具有端部；第一部件，该第一部件由绕所述流体输送构件的端部包覆成型的聚合物形成；第二部件，该第二部件包含孔，该孔具有相对的第一端和第二端，所述孔的第一端密封 性地接纳所述第一部件；充气器，该充气器与所述第二部件的第二端联接；和卡扣式联接器，该卡扣式联接器构造成将所述第一部件轴向且转动地紧固在所述第二 部件上。
20.如权利要求19所述的流体联接器，其特征在于所述第一部件包含侧壁和从所述 侧壁径向向外延伸的至少一个导销；所述第二部件包含侧壁，所述第二部件的侧壁具有至 少一个沟槽，用于接收所述至少一个导销，所述第二部件能够相对于所述第一部件在未锁 定位置和锁定位置之间转动，在处于所述未锁定位置时，所述至少一个导销能够相对于所 述沟槽沿轴向自由移动，在处于所述锁定位置时，所述至少一个导销被限制相对于所述沟 槽轴向移动。
21.如权利要求20所述的流体联接器，其特征在于进一步包含至少一个锁定突起，其 中，所述第二部件的侧壁包含突沿，所述突沿构造成与所述至少一个锁定突起相接合并且 防止所述第二部件在第一方向上相对于所述第一部件转动。
全文摘要
一种输水系统(10)，该输水系统(10)包含第一部件(52)和第二部件(66)。第一部件(52)与流体输送部件(20)匹配连接，第二部件(66)与充气器(34)匹配连接。第一部件(52)和第二部件(66)共同位于龙头喷嘴(26)内。
文档编号E03C1/04GK102046892SQ200980121221
公开日2011年5月4日 申请日期2009年5月29日 优先权日2008年5月30日
发明者库尔特·J·托马斯, 迈克尔·S·休特 申请人:印第安纳马斯科公司, 水星塑料有限公司