具有阀的耦联组件的制作方法

专利名称：具有阀的耦联组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种阀组件，并且具体但并不限于涉及一种用于打开和 关闭流体通道端部的阀组件。本发明还延伸到一种用于打开和关闭阀组 件的方法。
背景技术：
在许多行业中普遍需要能够打开和关闭流体通道端部。流体通道需 要在很多种情况下打开和关闭，例如在两个流体通道(例如管子或软管) 的耦联/脱开之前/之后。特别希望将阀的打开和关闭与这两个流体通道 的耦联和脱开结合起来，以便在流体通道脱开时，阀关闭，并且在流体 通道耦联时，阀打开。
WO 2006/005949公开了多种打开和关闭流体通道的阀实施方式，其
启动。由弹簧操作的关闭构件将流体通道关闭。在高压应用中，弹簧需 要储存大量能量以抵抗流体压力推动关闭构件关闭。这发生在耦联件断 裂同时耦联件内含有加压流体的时候(例如在所谓"热断裂"状态过程 中)。如果在耦联件脱开时弹簧不能抵抗加压流体而关闭孔洞，则脱开 只能在"干"状态下进行。此外，当脱开的流体通道中的一个或两个含 有加压流体的时候(例如在所谓"热形成"状态过程中)，将耦联构件 耦联所需要的力取决于流体的压力。在高压应用中，可能不能通过弹簧 加载装置获得这种耦联力，因此已知的耦联件只能在它们是干的时候形 成。因此，在很多应用中，耦联组件都只能进行干耦联。

发明内容
本发明的目的是试图克服上述或其它缺点中的至少一个。 根据本发明的第一方面，提供了一种母构件，所述母构件与公构件一起形成阀组件，其中
所述公构件包括具有至少一个第一流体通道的探头，其中所述流体通道 或各流体通道具有位于所述探头的侧面上的至少一个出口孔洞；并且
所述母构件包括用于接收所述公构件的探头的插槽；至少一个第二流 体通道，其中所述流体通道或各流体通道具有设在所述插槽的内侧面上 的至少一个出口孔洞；至少一个第一关闭构件，所述第一关闭构件能够 在打开位置和关闭位置之间自由移动，其中在所述打开位置上，所述出 口孔洞或各出口孔洞至少部分未被挡住，而在所述关闭位置上，所述出 口孔洞或各出口孔洞被完全挡住；以及第一固定装置，用于以可释放的 方式将所述第一关闭构件固定到所述探头，以限制所述第 一关闭构件和 探头之间的相对运动。
优选地，该阀组件可以通过耦联该公构件和母构件而被打开和关闭。 在耦联过程中，插槽可以通过沿第一方向的相对运动来接收探头。这些 构件可以通过沿第二方向的相对运动而脱开，所述第二方向与所述第一 方向相反。将探头插入到插槽中可以导致第一关闭构件朝向其打开位置 移动。可以通过探头和关闭构件之间的抵接来使得第一关闭构件朝向其 打开位置移动。该抵接可以是在探头和关闭构件的远端之间。
优选地，在耦联过程中，第一固定装置可以在插槽的出口孔或各出 口孔被打开之前限制第一关闭构件和探头之间的相对运动。另外，在脱 开过程中，第一固定装置可以限制笫一关闭构件和探头之间的相对运 动，直到插槽的出口孔洞和各出口孔洞被关闭之后。笫一固定装置限制 该相对运动，使得它承受在耦联或脱开过程中产生的任何分离力。优选 地，第一固定装置限制第一关闭构件相对远离探头移动。因此，该第一 方面使得公构件和母构件能够耦联和脱开，而不产生净分离力，即使在 第一和第二流体通道或各个第一和第二流体通道均包含有加压流体的
时l美也是如此。
优选地，第一关闭构件朝向打开位置的运动可以导致第一固定装置
接合探头。另外，第一关闭构件朝向关闭位置的运动可以导致笫一固定
装置与探头脱离。第一固定装置可以包括两个部分，其中这些部分中的 至少一个可以朝向或远离另一个枢转以接合和脱离探头。优选地，这两个部件都可以朝向和远离对方枢转运动。这两个部分可以彼此远离地受 到偏压以被偏压向脱离布置。这两个部分可以被围绕这两个部分且相对 于枢轴点的一侧设置的弹性构件所偏压。该弹性构件可以是弹簧。或者， 这两个部分可以被附连到这两个部分的远端的弹性构件所偏压。该弹性 构件可以是板簧。弹性构件可以使得这两个部分能够进行枢转。
优选地，第一固定装置的枢转轴线相对于第一关闭构件被紧锁。因 此，当通过将探头插入到插槽中而使关闭构件移动时，也使得第一固定 装置与之一同移动。优选地，母构件可以包括恒定的内部边界，所述边 界相对于插槽固定，并且第 一 固定装置可以包括具有变化的外部边界的 部分，其中当第一固定装置相对于内部边界移动时，该内部边界接触变 化的外部边界的不同部分。内部边界可以包括管子的内缘。因此，当使 第一关闭构件朝向打开位置移动时，也使得第一固定装置被拉入到管子 中，并且内缘和外径的抵接导致第一固定装置接合探头。
优选地，第一固定装置包括锁，所述锁用于阻止关闭构件朝向打开 位置移动，除非公构件正被插入。因此，除非母构件与公构件耦联，否 则母构件中的孔洞或各孔洞不能被打开。
优选地，公构件包括围绕探头设置的第二关闭构件。该第二关闭构 件可以在打开位置和关闭位置之间移动，其中在所述打开位置上，探头 的出口孔或各出口孔至少部分未被挡住，而在所述关闭位置上，探头的 出口孔或各出口孔被完全挡住。第二关闭构件可以自由移动。优选地， 母构件包括第二固定装置，第二固定装置用于以可释放的方式将插槽固 定到第二关闭构件，以限制所述插槽和第二关闭构件之间的相对运动。 优选地，在耦联过程中，第二固定装置可以在探头的出口孔洞或各出口 孔洞被打开之前限制第二关闭构件和插槽之间的相对运动。另外，在脱 开过程中，第二固定装置可以限制第二关闭构件和插槽之间的相对运 动，直到插槽的出口孔洞或各出口孔洞被关闭之后。第二固定装置可以 限制第二关闭构件相对于插槽移动，从而使得第二关闭构件在第二固定 装置释放第二关闭构件之前关闭探头上的孔洞或各个孔洞，并且，由于 构件的耦联/脱开产生且用于推动第二关闭构件离开插槽的任何力均由 第二固定装置承受。第二固定装置可以将第二关闭构件锁到插槽。该第 一方面因此使得能够将公构件和母构件耦联和脱开，同时因为这些构件在第一和第二关闭构件不处于它们的关闭位置的情况下不会脱开而使 得第一和第二通道或各第一和第二通道内的任何流体都不会出现损失。
优选地，通过第一固定装置朝向接合位置的运动，可以使得第二固 定装置接合第二关闭构件。另外，通过第一固定装置远离接合位置的运 动可以使得第二固定装置脱离第二关闭构件。第二固定装置可以相对于 第一固定装置滑动。第二固定装置可以包括两个部分，其中这些部分中 的至少一个可以朝向和远离另一个枢转以接合和脱离探头。优选地，这 两个部分都可以朝向和远离对方枢转运动。这两个部分可以彼此远离地 受到偏压以被偏压向脱离布置。这两个部分可以被围绕这两个部分且位 于枢转点一侧设置的弹性构件所偏压。该弹性构件可以是弹簧。或者， 这两个部分可以被附连到这两个部分的远端的弹性构件所偏压。该弹性 构件可以是板簧。该弹性构件可以使得这两个部分能够进行枢转。
优选地，第二固定装置的枢转轴线相对于插槽被紧锁。因此，当将 探头插入到插槽中时，通过插槽和关闭构件之间的抵接使第二关闭构件 朝向其打开位置移动。另外，当将探头抽出插槽时，通过第二关闭装置 的接合使得第二关闭构件朝向其关闭位置移动。
优选地，公构件包括锁，所述锁用于阻止第二关闭构件移动，除非 该公构件和母构件现在是耦联的。该锁可以通过第二固定装置和第二关 闭构件之间的接合而被释放。因此，除非公构件与母构件耦联，否则公 构件上的孔洞或各孔洞不能被打开。
优选地，母构件和公构件可分别包括母耦联构件和公耦联构件。这 些耦联构件可以以可释放的方式互连。当这两个耦联构件被耦联时，流 体可以在这两个流体通道之间通过。这些耦联构件可以通过将探头抽出 插槽而脱开。当探头被插入到插槽中时，探头侧面上的出口孔洞或各出 口孔洞可以与插槽内表面上的出口孔洞或各出口孔洞重合。
优选地，母构件可以包括对准特征以与7〉构件上的特征相配，以确 保探头在插槽中的正确对准。所述对准特征可以分别在公构件或母构件 之一上包括突出部和相应的狭槽。优选地，该耦联件可以包括断裂机构。 该断裂机构可以阻止构件的脱开。该断裂机构可以是断裂销。在构件被 耦联时，该断裂销可以被插入穿过公构件上的孔和母构件上的对准的孔。当被耦联时，所述对准的孔可以设置在两个流体导管的轴线之间。 可以通过致动器或者手动地去除断裂销以使得脱开能够进行，或者构件 可以通过将销折断而脱开。
优选地，每个关闭构件可以包括两个密封环，以便在处于它们的关 闭位置上时，密封环在各孔洞的任何一侧形成密封。各关闭构件上的密 封件可以具有相同的尺寸，以便在耦联和加压时，不产生净分离力。
当公耦联件和母耦联件包括多个流体通道时，母构件上的各个通道 可以包括有它自己的插槽。各插槽可以被关闭构件所关闭。各关闭构件 可以连接到另一个关闭构件以便插槽同时被打开和关闭。公构件可包括 用于每个通道的探头。这些探头可以相互连接。单个关闭构件可以关闭 这些探头中的每一个。
优选地，母构件可以大致如同在本文中参照附图所描述的那样。优 选地，公构件可以大致如同在本文中参照附图所描述的那样。
根据本发明的第二方面，提供了一种公耦联构件，所述公耦联构件 与母耦联构件(其本身不是该方面的一部分) 一同形成阀组件，所述/>
耦联构件包括 探头；和
至少一个第一流体通道，其中所述流体通道或各流体通道具有位于所述 探头的侧面上的至少一个出口孔洞；以及
至少一个第二关闭构件，所述第二关闭构件能够在打开位置和关闭位置 之间自由移动，其中在所述打开位置上，所述出口孔洞或各出口孔洞至 少部分未被挡住，而在所述关闭位置上，所述出口孔洞或各出口孔洞完 全被挡住。
优选地，"可自由移动"指的是第二关闭构件未被偏压向其关闭位置。
该公构件可以与根据第 一 方面的公构件大致相同。 根据本发明的第三方面，提供了一种母耦联构件，所述母耦联构件与公耦联构件(其本身不是该权利要求的一部分) 一同形成阀组件，所
述母辆联构件包括
插槽，所述插槽用于接收所述公耦联构件的探头；
至少一个第二流体通道，其中所述流体通道或各流体通道具有设在所述 插槽的内侧面上的至少一个出口孔洞；
至少一个第一关闭构件，所述第一关闭构件能够在打开位置和关闭位置 之间自由移动，其中在所述打开位置上，所述出口孔洞或各出口孔洞至 少部分未被挡住，而在所述关闭位置上，所述出口孔洞或各出口孔洞完 全被挡住；以及
第一 固定装置，所述第一 固定装置用于以可释放的方式将所述第一关闭 构件固定到所述探头，以限制所述第一关闭构件和探头之间的相对运 动。
该母构件可以与根据第 一方面的母构件大致相同。
根据本发明的第四方面，提供了一种以可释放的方式将公耦联构件 和母耦联构件互连的方法，其中所述方法包括
将所述公构件的探头插入到所述母构件的插槽中，所述探头包括至少一 个第一流体通道，其中所述流体通道或各流体通道具有位于所述探头的 侧面上的至少一个出口孔洞，所述插槽包括至少一个第二流体通道，其 中所述流体通道或各流体通道具有设在所述插槽的内侧面上的至少一 个出口《U同；以及
使所述母构件的第一固定装置以可释放的方式将所述母耦联构件的第 一关闭构件固定到所述探头，以限制所述探头和第一 固定装置相对于对 方移动，所述第一关闭构件能够在打开位置和关闭位置之间移动，其中 在所述打开位置上，所述插槽的出口孔洞或各出口孔洞至少部分未被挡 住，而在所述关闭位置上，所述出口孔洞或各出口孔洞完全被挡住。
优选地，该方法包括当关闭构件处于关闭位置时，使第一固定装置 以可释放的方式固定这两个部分。优选地，该方法包括当所述两个关闭构件均处于关闭位置时，使所 述母构件的第二固定装置以可释放的方式将所述公耦联构件的第二关 闭构件固定到所述插槽，所述第二关闭构件能够在打开位置和关闭位置 之间移动，其中在所述打开位置上，所述探头的出口孔洞或各出口孔洞 至少部分未被挡住，而在所述关闭位置上，所述出口孔洞或各出口孔洞 完全被挡住。
该方法可以包括通过将探头移向插槽来使第二固定装置固定这两个 部分。该方法可以包括通过从两个固定构件固定它们各自的关闭构件所 在的位置将探头进一步移入到插槽中来使两个关闭构件移向打开位置。
优选地，该方法可以包括将耦联构件耦联，正如在本文中描述过的 那样，并且其中公构件和母构件大致如同本发明的第一方面那样。


现在将以举例的方式并且参照下列附图描述本发明的各种实施方
式，其中
图l是根据本发明第一实施方式的公耦联构件和母耦联构件在脱开 布置下的部分切除的立体侧视图。
图2是第一实施方式在中间耦联布置下的部分切除的立体侧视图。
图3是第一实施方式在耦联布置下的部分切除的立体侧视图。
图4是第一实施方式的公构件的部分切除的放大立体侧视图。
图5是第一实施方式的母构件的部分切除的放大立体侧视图。
图6a是根据第二实施方式的公构件的立体图。
图7a是图6沿线X-X截取的剖视图，其示出了被母构件的外壳体 夹住的公构件。
图7b是图6沿线X-X截取的剖视图，其示出了在非夹紧布置下被 母构件的外壳体包围的公构件。图8是根据第二实施方式的母构件的剖视立体侧视图。
图9是耦联之前的第二实施方式的公构件和母构件的剖视立体侧视图。
图10是耦联布置下的第二实施方式的公构件和母构件的剖视立体 侧视图。
图11是根据第二实施方式的板簧的侧视图。
图12是根据第三实施方式的耦联件的剖视侧视图。
图12a是用于第三实施方式的保持器的立体图。
图13是设在鱼饰上的根据第三实施方式的耦联件的立体图。
图14是根据第三实施方式的耦联件的俯视图。
图15a是本发明的第四实施方式的剖视侧视图。
图15b是第四实施方式的端视图。
图16是第四实施方式的剖视侧视图，其示出了处于中间耦联布置下 的耦联件。
图17是处于脱开位置上的第四实施方式的剖视侧视图。
具体实施例方式
图1示出了处于脱开布置下的阀组件2。该阀组件2包括公构件4 和母构件6。
公构件4具有大体圆柱形的整体形状，并且包括探头7。流体通道8 (以点线示出)贯穿探头在第一孔洞IO和第二孔洞12之间延伸，其中 第一孔洞10连通第一流体导管(未示出)，第二孔洞12在关于第一孔 洞10的另一端设置在探头的圆周面上。圆柱形护套14 (在图1中以部 分被切除的方式示出)包围探头，并且以可滑动的方式安装于其上。护 套14未偏置，并且可以在打开位置和关闭位置(在图1中示出)之间自由滑动，其中在所述打开位置上，护套14不限制第二孔洞12，而在 所述关闭位置上，护套14限制流体流出孔洞12。
母构件6包括主体16。主体16包括外管18、内管20和流体通道 22 (在图1中以点线示出)。内管20限定用于接收探头14的插槽。流 体通道22在第一孔洞26和第二孔洞28之间延伸，其中第一孔洞26连 通第二流体导管(未示出)，第二孔洞28在关于第一孔洞26的另一端 被设置在插槽的内圆周面上。活塞30被"&置成以可滑动的方式安装在 插槽内。活塞未偏置，并且可以在打开位置和关闭位置(在图1中示出) 之间自由滑动，其中在所述打开位置上，活塞30不限制孔洞28，而在 所述关闭位置上，活塞30限制流体流出孔洞28。内盒体34由两个盒体 件34a和34b (34b在附图中不可见)形成。内壳体34a和34b在一端 枢转地连接到主体16。外壳体36由两个壳体36a和36b形成。外壳体 36a和36b在一端枢转地连接到活塞30。各外壳体的远端包括向外张开 的或截头圆锥形的部分。
如图1所示，在脱开时，护套和活塞处于其关闭位置上。因此，因 护套和活塞处于关闭位置上，因此加压流体可以装满流体通道，并且流 体被限制流出孔洞12和28。
公构件4可以通过探头7沿耦联轴线A:A朝向插槽的相对运动而耦 联到母构件6。图2示出了处于中间耦联位置上的岡组件2，其中探头7 和护套14的远端分别抵接活塞30和内管20。当公构件4关于插槽沿耦 联轴线进一步移动时，活塞30和护套14开始朝它们的打开位置移动。 活塞30的移动导致盒体沿轴向被拉入到外管18中。在此过程中，截头 圆锥部分的外部面接合外管18的直径，从而导致两个外盒体36a和36b 朝向对方枢转。内盒体34a和34b装配在外壳体内，且因此也被导致朝 向对方枢转。当外盒体36a和36b移向对方时，它们接合探头7，且因 此将探头7和活塞30锁在一起。当内壳体34a和34b移向对方时，它 们接合护套14，且因此将护套14和内管20锁在一起。
探头7被插入插槽，直到它到达如图3所示的耦联位置。在该耦联 位置上，探头7中的孔洞12连通插槽中的孔洞28，并且护套14和活塞 30处于它们的打开位置上。因此，流体可以在这两个流体通道8、 22 之间流动。例如，第二流体导管(未示出)中的加压流体沿着流体通道22流动，并且流出插槽表面上的孔洞28。流体被探头上的密封环52、 58保持在插槽中。流体压力作用在密封环58上以排出探头，并且作用 在密封环52上以将其进一步拉入插槽。由于密封环具有相同尺寸且压 力相等，因此所产生的净作用力为零。流体然后会在流入第一流体导管 (未示出)之前通过孔洞12进入流体通道8。当探头7被抽出插槽时， 内壳体34和护套14之间的接合确保护套返回关闭位置。同样，探头7 和外壳体36之间的接合确保活塞返回关闭位置。另外，由于在耦联和 脱开过程中，探头7和活塞30被锁在一起直至孔洞12、 28被完全关闭， 因此在耦联和脱开过程中不产生分离力；即使在加压流体留在流体通道 中的时4矣也如此。
现在将更详细地描述该实施方式的各个部件。
图4示出了公构件4的放大视图。探头主体7大体为圆柱形，其具 有与耦联轴线A-A重合的轴线。
第一流体进入孔洞8设置在公构件的远端面40上。圆周凸缘42围 绕探头4延伸，并且沿轴向与端面40间隔开。圆周凸缘42包括两个相 对的径向面44、 46。径向面44面向端面40,并且形成倒角以4吏得径向 面44和探头7之间的相交处比凸缘边缘处的圆周更靠近端面40。径向 面46朝向远离端面40的方向，并且与探头成直角。
两个背脊48、50沿着探头的外侧在圆周凸缘42和端面40之间轴向 延伸。背脊48和50在同一径向平面上，并且设置在探头的相对侧上。
探头沿着远离端面40的方向分两部分从圆周凸缘42延伸至远端 52。相对于最接近圆周凸缘的中间部分，端部具有增大的直径。因此， 在这两部分的相交处形成屋脊54 (hip)。
第二孔洞12设置在大直径部分的圆周面上。位于孔洞12两侧的是 两个环状密封环56、 58。各环状密封环容纳在形成于探头7的大直径部 分上的环状凹槽中。
护套14设置成围绕探头的远端区域安装。因此，护套包括沿其中心 轴线的阶梯孔，该阶梯孔形成内部台肩。该阶梯孔包括直径尺寸适于围 绕探头的较大直径部分安装的部分，和具有尺寸适于围绕探头的中间部
15分安装的较小直径的孔的端部。除锥形的端部区域45之外，护套的外 轮廓保持圆柱形。锥形端部区域45包括较小直径的孔。该锥形是直径 朝着护套端部逐渐变小的。
当围绕探头7组装护套14时，护套14可以沿着耦联轴线A-A自由 滑动。通过使护套相对于探头并远离远端面52滑动，护套14可以移向 打开位置。当处于打开位置上时，护套受到护套的锥形端部区域45与 径向面46之间的抵接的限制。在打开位置上，离圆周凸缘最远的护套 的远端60移过密封环58。通过使护套相对于探头并朝向远端面52滑动， 护套14可以移向关闭位置。当处于关闭位置上时，护套14受到屋脊54 和护套的内部台肩之间的抵接的限制。在该关闭位置上，探头的远端52 和护套的远端60处于同一平面中，因此可以容易地擦拭公构件。
在该关闭位置上，两个密封环56、 58在护套14和探头7之间形成 密封，从而使得第二孔洞12被护套14关闭。因此，填充通道的加压流 体被限制流出孔洞12。
虽然流体通道8被示为在于弯头处转过90度之前是与耦联轴线重合 地伸出第一孔洞IO,以通过第二孔洞12离开探头，但是将意识到，流 体通道8可以沿在这两个孔洞10、 12之间的任何连续路径延伸。
图5示出了母构件6的放大视图。主体16可以是一体形成的。外管 18近似为圆柱形，并且限定出圆柱形凹部60。外管具有远端62和远侧 内缘64。内管20设置在外管的凹部60内，并且设置成使得内管的轴线 与外管18的轴线重合。内管20包括远端63。内管20通过在内管20 和外管18之间延伸的桥部(在附图中不可见)关于外管18被保持。该 桥部只占据凹部60的一部分。流体通道22形成在从作为主体16的一 部分的外管18伸出的突出部中。通道22在于弯头处弯曲卯度之前伸 出第一流体通道26，在该弯头处通道22贯穿桥部并且延伸至第二孔洞 28。
活塞30是尺寸适于安装在由内管20限定的插槽内的圆柱棒。活塞 30包括远端66和两个环状密封环68、 70,所述密封环容纳在形成于活 塞上的环状凹槽中。板72从活塞的第二端伸出。板72包括两个枢转点。 外壳体36a在板72上的枢转点74处枢转连接到活塞。外壳体36b在另一枢转点(未示出)处枢转连接到活塞。枢转点在耦联轴的两侧隔开，
以便在处于夹紧位置上时，各外壳体36a、 36b的枢转点在具有外壳体 轴线的轴向平面上，这将是显而易见的。
这两个外壳体36a和36b大体设置在凹部60内。对于枢转点74的 一侧，这两个壳体36a、 36b的端部被围绕两壳体安装的弹簧76偏压成 分别朝向对方枢转。因此，这两个壳体被偏压至非夹紧位置，在该非夹 紧位置，在枢轴另一侧的壳体端部被偏压成彼此分开。各外壳体从受偏 压的端部延伸至在枢转点的相对侧的截头圆锥部分。在该截头圆锥部分 的起始处形成有内部台肩78。该台肩是有角度的使其接合护套的倒角 端，从而在公构件与母构件脱开时提供斜面作用。该斜面作用推动该两 个外壳体分开。这两个外壳体36a、 36b可以朝向对方枢转。各壳体朝 向对方的枢转使得这两个件36a、 36b移向夹紧位置，在该夹紧位置上， 这两个壳体形成恒定的圆形截面，其中沿任何一侧都具狭缝。如将看到 的那样，该狭缝允许这两个壳体围绕探头7夹紧，且特别地容纳轴向背 脊48、 50。
内壳体34a、 34b分别在枢轴(未示出)处连接到内管20。各内壳 体34a、 34b均包括具有朝内的唇缘80的半管状部分。该朝内的唇缘80 设置成与内管的端部间隔开。这两个内壳体34a、 34b在枢轴的一侧被 围绕壳体端部设置的弹簧82偏压成朝向对方枢转。弹簧82位于凹部中 以提供平坦的轮廓。相应地，内壳体34a、 34b被偏压成朝向非夹紧位 置枢转，其中在所述非夹紧位置上，位于枢轴的相对侧上的内壳体端部 被偏压成彼此分开。通过使位于枢轴相对侧上的端部移向对方，内壳体 可以朝向夹紧位置枢转。当处于夹紧位置上时，这两个壳体彼此抵接以 形成恒定的圓形截面，其中沿各侧均具有狭缝以允许正的夹紧作用。
可以通过使公构件4和母构件6沿着耦联轴线作相对运动来可释放 地将这两个构件耦联和脱开。在插入过程中，截头圆锥部分充当探头7 的隧道，以便容易地使探头7和插槽对准。如图2所示，探头的远端52 抵接活塞的远端66，并且护套的远端60抵接内管20的远端62。在该 位置上，孔洞12和28保持关闭，因为护套14和活塞30尚未离开它们 的关闭位置。在将探头7进一步插入插槽中时，探头7和活塞30之间 的抵接使得活塞朝向其打开位置移动。由于环状密封环70偏离孔洞28，因此活塞30可以在孔洞28保持关闭的情况下移动一小段距离。活塞的 移动导致外壳体36的枢转连接发生移动，从而将外壳体拉入到外管18 中。
外壳体36在弹簧76的偏压下分开，并且通过与远侧内缘64的抵接 而被限制进一步枢转分开。当外壳体38被拉入到外管18中时，截头圆 锥部分接合远侧内缘64，从而导致外壳体朝向夹紧位置枢转。
密封环70的布置使得在密封环70移过孔洞28之前，外壳体被推至 它们的夹紧位置。在夹紧位置上，外壳体36通过内部台肩78与径向面 44的接合而将探头7夹紧。轴向背脊48、 50位于形成于这两个外壳体 36a和36b之间的狭缝中，并且有助于探头7在插槽中的正确对准。
内壳体34设置在外壳体36内部。弹簧82推动内壳体34a和34b 抵靠着外壳体发生枢转。因此，当外壳体36朝向夹紧位置枢转时，内 壳体34a和34b也朝向夹紧位置枢转。在夹紧位置上，内壳体通过唇缘 80和倒角的端部45之间的抵接将护套14夹紧到插槽。
当继续将探头7插入到插槽中时，护套14相对于插槽位置保持不动， 从而将孔洞14打开。外壳体36相对于内壳体34发生滑动，同时活塞 将孔洞28打开。 一般情况下，如果加压流体位于流体通道8、 22中的 一个或两个内，则压力会将探头7推出插槽。然而，因为探头7和插槽 不能彼此移离(因为它们被外壳体36锁在一起)，因此它们作为一个整 体作用。
因此，所产生的净耦联力为零。此外，将公耦联构件和母耦联构件 耦联所需要的力与流体通道内的流体的压力无关。
当通过护套14和径向面46之间的抵接而将护套14和活塞30完全 打开时，则探头的插入被停止。
在耦联时，可能期望使该组件具有预定的断裂强度。由于环状密封 环具有相同的尺寸，因此当耦联时，作用在相对的密封环56、 58上的 流体压力所产生的净分离力为零。因此，该断裂强度的确定与流体通道 内的压力无关。该组件可以通过将探头抽出插槽而脱开。当探头7被抽出时，径向面44和内部台肩78的接合导致外壳体36 被抽出外管18，并且还导致活塞30朝向其关闭位置移动。唇缘80和护 套的接合还导致护套14相对于探头7移向其关闭位置。在内壳体34和 外壳体36分别释放护套14和探头7之前，孔洞12和28分别被护套和 活塞关闭。
当截头圆锥部分被抽出外管18的边缘64时，弹簧76使得外壳体 36a和36b彼此远离地枢转，从而将探头释放。外壳体件朝向非夹紧位 置的枢转主要受形成于径向面44上的倒角的影响。当公构件被抽出时， 面44上的倒角自然地推动壳体分开。相应地，如果弹簧出于任何原因 不能实现该壳体件的分离，则该耦联不会锁住。
当外壳体36移开时，弹簧82使得内壳体34也移开，从而释放护套 14。内壳体34a和34b的枢转得到护套的倒角端45的帮助。
因此，公构件4也在不形成分离力的情况下与母构件6脱开。此外， 孔洞通过耦联构件的脱开而被关闭，从而使得在构件脱开时，阀门始终 是闭合的。
在不存在公构件的情况下，内壳体和外壳体的偏压为壳体的运动提 供了阻力。
此外，孔洞12、 28通过耦联构件的脱开而被关闭，从而使得在构件 脱开时，这些孔洞始终是闭合的。
图6-11示出了根据第二实施方式的阀组件2的公构件4和母构件6， 其中该组件结合了多种附加设计特征。
公构件4在图6和7中示出，并且包括探头7和护套14，其中探头 7限定流体通道8，该流体通道8在两个流体孔洞10、 12 (12未示出) 之间延伸。在该第二实施方式中，探头7未包括屋脊以限制护套从探头 端部滑动。而是，探头包括沿着探头7的中间部分102加工的平坦部分。 护套14包括通孔104。销(未示出)可以被插入穿过该孔。孔104设置 在护套上，以便在销延伸贯穿该孔时，该销限制护套的内径。在公构件 4的组装过程中，护套7可滑至探头上。当探头7处于关闭位置(如上 所述的)时，孔104布置在平坦部分的起始处附近。因此，销可以被插入，并且在使用中，平坦部分的端部和销的抵接阻止护套7移过该关闭 位置。该销还在护套的运动过程中抵靠着该平坦部分滑动，并且由于销 和平坦部分之间的抵接，提供了护套的旋转对准。(即，它阻止了护套 围绕探头7发生扭曲)。
有利的是，给护套提供用于将护套锁在关闭位置上的机构，使得除 了在与母构件的耦联过程中之外，护套都被禁止朝向打开位置移动。因
此，在护套两侧设有枢转的闩锁106a和106b。各枢转的闩锁设置在形 成于护套上的狭槽108中。闩锁106a、 106b围绕其中点枢转，并且包 括突出的端部区域。各闩锁受到偏压以进行枢转，从而使得第一突出端 部区域朝向探头移动。当护套处于关闭位置时，第一突出端部区域对准 形成于探头上的凹部110，因此闩锁的偏压推动第一突出端部区域使之 与凹部接合。当闩锁枢转到凹部中时，第二突出端部区域枢转远离探头 以伸出狭槽108。
当将探头插入到母构件中时(如上所述那样)，如图7a和图7b中 所示，外壳体36a和36b围绕护套的外侧夹紧。在这一过程中，闩锁被 迫抵抗它们的偏压而旋转，并且脱离与凹部110的接合。因此，护套变 成未锁状态，并且能够自由地朝向打开位置移动。
在打开位置(如上所述那样)上向护套提供阻挡的圆周凸缘42包括 狭槽112。该狭槽112沿径向延伸。该狭槽与母构件接合以对准探头， 这将在本文中进行描述。
如图9所示，公构件104还包括断裂组件114。该断裂组件114包 括主体116,其紧紧地附连至公构件4并且设置在圆周凸缘42附近。图 10b更详细地示出了该断裂组件。主体116包括与圆周凸缘14上的狭槽 112对准的狭槽。致动器117附连至主体。该致动器控制销118 (在图 8b中以点线示出)。该销延伸贯穿致动器，并且延伸贯穿狭槽两侧主体 上的孔。可以通过手动地将该销的端部120拉离致动器(例如通过遥控 车辆)、或者通过致动该致动器以将销抽出狭槽来移走该销不再穿过狭 槽。
图8a示出了根据第二实施方式的母构件4。该母构件4包括主体6、 活塞30、包括两个外壳体36a和36b (在图8a中只有36a可见)的外
20壳体、以及包括两个内壳体34a和34b (在图8a中只有34a可见)的内 壳体。该母耦联构件大致如本文中所描述过的那样工作。
然而，在该第二实施方式中，不是通过位于枢转点一侧的弹簧将内 壳体和外壳体偏压成朝向非夹紧位置旋转，而是通过板簧122、 124将 这些壳体偏压成朝向非夹紧位置枢转。该实施方式上的内壳体和外壳体 以类似的方式受到偏压，并且出于清晰的缘故，将只描述对另一壳体进 行偏压的板簧。
板簧122、 124在图11中示出并且包括圆形板簧，其横过其直径弯 曲以形成折叠半径。 一个外壳体36a的端部附连到板簧122的一个半边 上，并且相对的外壳体36b附连到板簧122的另一半边上。当朝向夹紧 位置将外壳体推到一起时，板簧122关于其折叠线向着平坦构造变形。 由于板簧122的弹性特性，相对的外壳体朝向非夹紧位置受到偏压。
弹簧垫圏122、 124要优于第一实施方式的枢轴和弹簧，因为枢轴已 经被除去了。在某些条件下、特别是在水下应用中，枢轴容易被外物(例 如沙砾)阻塞。
活塞30包括中心通孔。当探头被插入插槽时，该通孔使得截留的流 体能够被排出。
外管18 (大致如同在本文中描述的那样)被示出紧固地附连至主体 6。内管20示为与该主体一体形成。主体的桥部126a和126b将主体6 连接到管子20。
根据该第二实施方式，主体6还包括引导件128。该引导件包括板 128，板128被紧固保持到外管18上并且沿轴向设置。该板包括孔130， 该孔设置成朝向板的自由端，并且位于由两个流体导管(未示出)限定 的轴线A-A和B-B之间。
当公构件与母构件耦联时，除非板与在公构件的圆周凸缘上的狭槽 112对准，否则该板128将限制插入。因此，这确保了探头在插槽内的 对准。当耦联时，孔130与销118对准。因此，销118可以被推进穿过 孔130。该销为该耦联件提供了断裂强度，因为为了使公构件与母构件 脱开，现在必须要克服该销。可以通过对致动器进行致动或者通过手动抽出该销来将销去除，以 使这些构件脱开。另外，该销可以设置成在有足够大的断裂力施加到流 体导管以将耦联件拉开的情况下发生剪切。由于该销位于两个流体导管 的轴线的中心，因此产生最小的弯曲力。
引导板128还向耦联件提供扭转刚度，因为公构件和母构件之间 的相对旋转被板128和狭槽112之间的抵接所禁止。
在该第二实施方式中，不是包括截头圆锥部分的外壳体36a和 36b，外壳体朝向夹紧位置的关闭是通过在外壳体端部的外径上的台阶 和连接这两个直径的倾斜边缘134来实现的。当外壳体被拉入外管时， 该倾斜边缘134接合外管18的远侧内缘，从而关闭外壳体，大致如同 在本文中描述过的那样。
第二实施方式的外壳体还包括锁紧机构140。该锁紧机构将这两 个外壳体保持在它们的非夹紧位置上，直至公构件开始与母构件耦联。 该锁紧机构包括围绕一端旋转的闩锁142。旋转的轴线与包含轴线A-A 和B-B的平面平行。枢轴附连至外壳体36a之一。该闩锁142受到偏压 以朝向外壳体36b旋转。因此，当外壳体处于非夹紧布置时，该闩锁转 动以将这两个构件撑开，且因此限制它们朝向对方移动。当公构件与母 构件耦联时，公构件抵接闩锁，并且使之旋转以脱离在外壳体36a和36b 之间的接合。因此，这两个壳体变成非锁紧的，并且可以朝向对方移动， 从而允许构件耦联。当构件被耦联时，闩锁继续旋转离开件36b，直至 它不对该耦联件形成限制。在该位置上，闩锁的进一步旋转受到与阻止 构件或外壳体36a的抵接的限制。
因此，该闩锁充当用于阻止这两个外壳体朝向对方移动的支架。 因此，由于外壳体不能朝向对方移动，因此它们不能被拉入管子中，继 而活塞不能在插槽内移动。这是优于第一实施方式的，因为它阻止了插 槽中的孔洞的意外打开。例如，由于母耦联件掉下或受到撞击。
图12 - 15示出了根据第三实施方式的阀组件2的公构件4和母构 件6。第三实施方式大致与第二实施方式相同，然而，内壳体34和外壳 体36不是被板簧偏压成朝向非夹紧位置旋转，而是实施方式2的各个 板簧被偏压内壳体和外壳体使它们分开的箍状弹簧210a和210b以及相对于主体16和活塞30约束内壳体和外壳体的保持器220a和220b替代。
内壳体和外壳体以相同的方式受到偏压和约束。因此，为了简明起见， 在本文中只描述内壳体的偏压。
内壳体34受到一对相对的箍状弹簧210a的偏压而分开。箍状弹 簧210a彼此相对，其中一个位于这两个内壳体之间的交界面的一侧， 而另一个位于另一侧，从而提供稳定性。各箍状弹簧210包括弹性的细 长材料，其在中间部分以某一半径弯曲。各箍状弹簧210a的第一远端 固定到第一内壳体34a,第二、另一远端则固定到另一第二内壳体34b。 例如，远端固定在形成于各内壳体的端部上的孔中。因此，该箍状弹簧 以枢转的方式连接内壳体。由于各箍状弹簧210具有弹性，因此将意识 到，它们能够设置成将内壳体34偏压成关于该枢转点分开。
通过一对保持器220a阻止内壳体34相对于主体移动。与箍状弹 簧210—样，保持器关于两个内壳体之间的交界面彼此相对。如图12a 所示，各保持器220均包括弹性构件221和固定销222。该弹性构件221 沿着两条折叠线弯曲以形成槽状构件。固定销222延伸贯穿构件221上 的孔洞，并且固定到主体的背面。因此，各固定销222穿过内壳体上的 孔。为使销能够在内壳体内移动，销所穿过的孔要比销222大。构件221 的各个端部抵接各相对的内壳体的后侧。因此，主体耦联至内壳体。保
持器220弯曲以允许内壳体移动彼此分开。将意识到的是， 一对保持器 22b以类似的方式将外壳体限制在活塞30上。
箍状弹簧210和保持器220是有利的，因为它们消除了在壳体34 和36之间以及在壳体和活塞30之间形成枢转连接的需要。枢转连接容 易在某些情形下(例如，在灰尘或沙砾堵塞枢轴时)引发问题。此外， 壳体34和36被朝向活塞30和主体16偏压，这改善了耦联的可靠性。
第三实施方式包括进一步的改型，即穿过母构件的流体通道22 设置成横向延伸至探头中的流体通道8的流动。此外，该母构件包括可 枢转的连接件130，从而使得到母构件的流体导管连接件可以枢转，如 图14所示那样。
图15 - 17示出了才艮据第三实施方式的阀组件2的^^构件4和母构 件6。该第三实施方式已经改造成包括具有多于一个流体导管的耦联件。例如图中所示出的那样，该耦联件包括四个流体导管310。这种耦联件 可以用作例如石油工业中的脐带式耦联件。
为了将耦联件2改造成包括四个流体通道310,必须将外壳体36 和内壳体34分成4个件。参见图17,母构件6包括四个活塞320，用 于关闭各流体通道310。活塞320通过背板332连接在一起，且因此被 限制成共同移动。这四个活塞320大致如在本文中描述过的那样操作来 打开和关闭各个对应的通道310。
外壳体36再次被要求承受在耦联和脱开过程中产生的分离力，以 将活塞320锁紧在探头7上。由于流体通道需要贯穿主体的路径，因此 外壳体36不能只包括两个壳体。因此，正如所提及的那样，外壳体包 括四个壳体36a、 36b、 36c和36d。这四个壳体中的每一个均相对于活 塞320的背板322受到限制，并且受到偏压以如上那样分离。因此，根 据上述实施方式，外壳体中的每一个均被偏压成彼此移开。
公构件4包括护套14和四个探头320。护套14大致为圆柱体， 其具有四个贯穿形成的孔以容纳各个探头。护套大致如本文中描述过的 那样关闭这四个流体通道8。这四个探头330通过板332连接到一起。 板332和护套14还包括中心孔334。当匹配时，从母构件主体16伸出 的棒336进入中心孔334，以便能够将断裂销插入穿过板332和棒336 中的相应的孔。
当公构件4被插入母构件6时，各探头330抵接活塞320中的与 之对应的一个(参见图16)。进一步的插入迫使活塞320相对于主体16 产生移动。因此并且如上所述那样，外壳体36缩入主体16中，并且外 壳体中的每一个被迫朝向对方移动以将板332且因此将探头330夹紧到 活塞320上。接着，内壳体34也围住护套14关闭。因此，该耦联构件
的多个导管可以在一次移动中配合和脱开，而无需在公构件和母构件之 间施加任何相对力。
虽然将第三实施方式描述成包含四个流体通道，但是将意识到的 是，通过增加各相应外壳体和内壳体的壳体件的数量，可以包括任意数 量的流体通道。
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本发明不限于上述(一个或多个)实施方式的细节。本发明延伸 到在本说明书(包括任何随同的权利要求、摘要和附图)中公开的特征 的任何新颖的 一个或任何新颖的组合，或者延伸到这样公开的任何方法 或过程的步骤中的任何新颖的一个或任何新颖的组合。
权利要求
1.一种母构件，所述母构件与公构件一起形成阀组件，其中所述公构件包括具有至少一个第一流体通道的探头，其中所述流体通道或各流体通道具有位于所述探头的侧面上的至少一个出口孔洞；并且所述母构件包括用于接收所述公构件的探头的插槽；至少一个第二流体通道，其中所述流体通道或各流体通道具有设在所述插槽的内侧面上的至少一个出口孔洞；至少一个第一关闭构件，所述第一关闭构件能够在打开位置和关闭位置之间自由移动，其中在所述打开位置，所述出口孔洞或各出口孔洞至少部分未被挡住，而在所述关闭位置，所述出口孔洞或各出口孔洞被完全挡住；以及第一固定装置，用于以可释放的方式将所述第一关闭构件固定到所述探头，以限制所述第一关闭构件和探头之间的相对运动。
2. 如权利要求l所述的阀组件，其中所述公构件包括围绕所述探头设置的第二关闭构件，所述第二关闭 构件能够在打开位置和关闭位置之间移动，其中在所述打开位置，所述 探头的所述出口孔洞或各出口孔洞至少部分未被挡住，而在所述关闭位 置，所述探头的所述出口孔洞或各出口孔洞被完全挡住，并且其中，所 述母构件包括第二固定装置，所述第二固定装置用于以可释放的方式将 所述插槽固定到所述第二关闭构件以限制所述插槽和第二关闭构件之 间的相对运动。
3. 如权利要求1至2中任一项所述的阀组件，其中 所述第一关闭构件朝向打开位置的运动导致所述第一固定装置接合所述探头和/或导致所述第二固定装置接合所述第二关闭构件，并且其 中，所述第一关闭构件朝向关闭位置的运动导致第一固定装置与所述探 头脱离和/或导致所述第二固定装置与所述第二关闭构件脱离。
4. 如前述任一项权利要求所述的阀组件，其中所述第 一和/或第二固定装置分别相对于所述第 一关闭构件或插槽 固定，以便与所述第一关闭构件或插槽一同移动。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的阀组件，其中第一固定装置和/或所述第二固定装置包括两个或更多个部分，其中 各固定装置的至少一个部分能够朝向或远离另一个部分枢转，以分别接 合和脱离所述探头或第二关闭装置。
6. 如权利要求5所述的阀组件，其中所述固定装置或各固定装置的所述部分沿彼此远离的方向受到偏 压，以使得所述固定装置或各固定装置被向脱离布置偏压。
7. 如权利要求5或6所述的阀组件，其中所述固定装置或各固定装置的各个部分通过枢轴彼此相连，所述枢 轴或各枢轴被紧锁到所述第一关闭构件或插槽，以将所述固定装置固定 到所述第一关闭构件或插槽，并且其中，所述部分受到围绕所述两个部 分并位于枢轴的 一侧设置的弹性构件的偏压。
8. 如权利要求5或6所述的阀组件，其中所述固定装置或各固定装置的所述部分分别通过至少 一个保持构 件固定到所述第一关闭构件或插槽，并且受到至少一个弹性构件的偏压 而分开。
9. 如权利要求2至8中任一项所述的阀组件，其中 所述第二固定装置能够相对于所述第 一 固定装置滑动。
10. 如权利要求4至9所述的阀组件，其中 所述母构件包括恒定的内部边界，所述边界相对于所述插槽固定，并且所述第一固定装置具有包括变化的外部边界的部分，其中当所述第 一固定装置相对于所述内部边界移动时，所述内部边M触所述变化的 外部边界的不同部分。
11. 如前述任一项权利要求所述的阀组件，其中 所述固定装置或各固定装置包括锁，所述锁用于阻止各关闭构件朝向打开位置移动，除非所述公构件正被插入。
12.如前述任一项权利要求所述的岡组件，其中:所述母构件和公构件分别包括能够以可释放的方式互连的母耦联 构件和公耦联构件，所述阀组件通过将所述公耦联构件和母耦联构件耦 联而被打开和关闭，从而使得当所述两个耦联构件耦联时，流体能够在 所述两个流体通道之间通过。
13. 如前述任一项权利要求所述的阀组件，其中 所述母构件和公构件包括多于一个的流体通道，并且所述母构件中的各个通道通过对应的关闭构件被打开和关闭，并且所述公构件包括用 于每个流体通道的探头，其中各固定装置包括三个或更多个部分，所述 三个或更多个部分能够相对于彼此移动以接合或脱离相应部分。
14. 一种公耦联构件，所述公耦联构件与母耦联构件(其本身不是 本权利要求的一部分) 一同形成阀组件，所述公耦联构件包括探头；和至少一个第一流体通道，其中所述流体通道或各流体通道具有位于 所述探头的侧面上的至少一个出口孔洞；以及至少一个第二关闭构件，所述第二关闭构件能够在打开位置和关闭 位置之间自由移动，其中在所述打开位置，所述出口孔洞或各出口孔洞 至少部分未被挡住，而在所述关闭位置，所述出口孔洞或各出口孔洞完 全被挡住。
15. —种母耦联构件，所述母耦联构件与公耦联构件(其本身不是 本权利要求的一部分) 一同形成阀组件，所述母耦联构件包括插槽，所述插槽用于接收所述公耦联构件的探头；至少一个第二流体通道，其中所述流体通道或各流体通道具有设在 所述插槽的内侧面上的至少一个出口孔洞；至少一个第一关闭构件，所述第一关闭构件能够在打开位置和关闭 位置之间自由移动，其中在所述打开位置上，所述出口孔洞或各出口孔 洞至少部分未被挡住，而在所述关闭位置上，所述出口孔洞或各出口孔 洞完全被挡住；以及第一固定装置，所述第一固定装置用于以可释放的方式将所述第一 关闭构件固定到所述探头，以限制所述第 一关闭构件和探头之间的相对 运动。
16.分别如权利要求14或15所述的公耦联构件或母耦联构件，其 中，所述公耦联构件或母耦联构件是如权利要求1至12中所述的。
17. —种以可释放的方式将公耦联构件和母耦联构件互连的方法， 其中所述方法包括将所述公构件的探头插入到所述母构件的插槽中，所述探头包括至 少一个第一流体通道，其中所述流体通道或各流体通道具有位于所述探头的侧面上的至少一个出口孔洞，所述插槽包括至少一个第二流体通 道，其中所述流体通道或各流体通道具有设在所述插槽的内侧面上的至 少一个出口《L洞；以及使所述母构件的第 一 固定装置以可释放的方式将所述母耦联构件 的第一关闭构件固定到所述探头，以限制所述探头和第一 固定装置相对 于彼此移动，所述第一关闭构件能够在打开位置和关闭位置之间移动， 其中在所述打开位置，所述插槽的出口孔洞或各出口孔洞至少部分未被 挡住，而在所述关闭位置，所述出口孔洞或各出口孔洞完全被挡住。
18. 如权利要求17所述的方法，其中，所述方法包括 当所述两个关闭构件均处于关闭位置时，使所述母构件的第二固定装置以可释放的方式将所述公耦联构件的第二关闭构件固定到所述插 槽，所述第二关闭构件能够在打开位置和关闭位置之间移动，其中在所 述打开位置，所述探头的出口孔洞或各出口孔洞至少部分未被挡住，而 在所述关闭位置，所述出口孔洞或各出口孔洞完全被挡住。
全文摘要
一种阀组件，其包括公耦联构件和母耦联构件(4，16)，所述公耦联构件和母耦联构件可通过将公构件(4)的探头插入到母构件(16)的插槽中而相连接。母构件内的流体通道具有位于插槽内的孔洞(28)，所述孔洞(28)通过在插槽内移动的第一关闭构件(30)而被打开和关闭。公构件内的流体通道具有位于探头上的孔洞(12)，所述孔洞(12)通过第二关闭构件(14)而被打开和关闭。当配合时，流体在这两个流体通道之间流过。母构件(16)包括第一壳体。在将探头插入到插槽中的过程中，第一壳体以可释放的方式将第一关闭构件(30)锁到探头，从而使得该壳体承受由通道内的流体的压力产生的任何分离力。
文档编号F16L37/12GK101617161SQ200880005609
公开日2009年12月30日 申请日期2008年1月21日 优先权日2007年1月19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