一种同轴式自封接头的制作方法

本发明涉及管路连接部件技术领域，具体地说，涉及一种同轴式自封接头。

背景技术：

自封接头一般用于管路快速连接，在使用时把两接头对接即可，并且在连接和拆卸过程中，能达到最小流体溢出量。自封接头通常由接头壳体、阀芯、弹簧等部件组成。在现有技术中，对应两接头的密封，通常的做法是在阀芯的端口设置橡胶圈，壳体内设置斜面结构，通过弹簧压紧阀芯，使其端面的橡胶圈与壳体内部的斜面紧压在一起，从而起到密封效果。当两接头连接时，阀芯被向后顶开，阀芯的橡胶圈与壳体内部的斜面脱离，从而使流体导通。但这种结构，有一个缺点：当流体压力很大时，作用在接头阀芯上的力会很大，导致阀芯无法打开，接通非常困难，操作极为不便。

中国专利201110410760.6公开了一种快速对接接头，包括公、母接头、阀芯、弹性元件、闷头、滑套、阀座等部件，该现有技术能承受较大的管路内压力，并且密封效果也较好，但在对接时，依然会存在着两接头难以接通的问题。

中国专利201120269034.2公开了一种定芯接头，包括阀体、阀座、滑套、复位弹簧等部件，该现有技术大大改善了定芯接头阀的密封性能，解决了现有自封接头密封性能差的问题，但该现有技术的接头结构，也没有解决压力过大时两接头难接通的问题。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的流体压力过大接头难以连通的问题，本发明提供了一种同轴式自封接头，采用本发明的自封接头，无论流体压力多大，阀芯都很容易被顶开，实现管路方便、快速接通。

本发明的技术方案是：一种同轴式自封接头，其特征在于：包括两个相互插接的直通型公、母接头，所述公、母接头分别与管路连接；所述公接头具有一段凸出的接管，所述母接头具有与接管对应的套管，其内径略大于接管的外径，能和接管实现套接；所述公接头内部具有可伸缩活动的阀芯，所述阀芯与公接头壳体之间沿轴向方向有流体通道；所述公接头壳体内壁具有背向接口方向的台阶，所述阀芯的直径大于壳体台阶处的内径，所述阀芯的外缘端处与所述台阶之间通过弹性材料密封；所述套管和所述接管之间通过弹性材料密封；所述公、母接头外部还具有锁紧装置。

在此基础上，所述公接头内还有具有密封套，其外壁和公接头壳体内壁之间有流体通道，所述密封套具有凹陷的腔体，腔体的开口朝向接管，所述密封套与公接头的壳体呈固定连接。

在此基础上，所述阀芯具有凹陷的腔体，腔体的开口朝向密封套；阀芯腔体外径略小于密封套腔体内径，所述阀芯腔体外壁和密封套腔体内壁之间的间隙设置有密封圈；所述阀芯腔体和密封套腔体之间安装有弹簧；所述阀芯腔体的底部还设置有通孔，在所述阀芯底部背对腔体的一侧设置有芯柄。

在此基础上，按照本发明的技术方案，所述公、母接头接通时，流体从公接头流向母接头，在公接头密封套壁外和阀芯腔体壁外的通道沿轴向流动，在阀芯腔体底部的外缘端处改变流动方向沿径向流动，达到阀芯腔体的芯柄后沿轴向流动，进入母接头。

在此基础上，所述弹性密封材料为橡胶，所述密封方式为至少在台阶面或阀芯的外缘端具有橡胶材料；所述橡胶材料采用浇注方式。

在此基础上，所述台阶面上设置有环状密封沟槽，所述密封沟槽内嵌套有密封垫。

在此基础上，至少在所述阀芯腔体的外壁或密封套腔体内壁设置有环状密封沟槽，所述密封沟槽内嵌套有密封圈：即可以在阀芯腔体的外壁上设置环状密封沟槽，在环状密封沟槽内嵌套密封圈；也可以在密封套腔体内壁设置环状密封沟槽，在环状密封沟槽内嵌套密封圈；或者同时在阀芯腔体的外壁或密封套腔体内壁设置环状密封沟槽，在环状密封沟槽内嵌套密封圈。进一步，所述状密封沟槽和嵌套密封圈至少1道，为了达到更好密封效果，也可设置多道密封，如2道、3道。

在此基础上，作为发明一种优选的实施方式，所述阀芯的外缘端处的底面具有凹陷区，并在底部端棱处呈刀口结构，形成密封刀，所述密封刀与所述的密封圈紧密接触。

在此基础上，

作为发明一种可选的实施方式，所述母接头套管长度大于公接头接管的长度，至少在母接头套管的内壁上或公接头接管的外壁上设置有环状密封沟槽，所述密封沟槽内嵌套有密封圈：所述密封沟槽和密封圈可设置在套管内壁或接管外壁，每一处密封圈沟槽1道密封，为了增强密封效果，可设置多道密封。

作为发明另一种可选的实施方式，所述母接头套管内壁具有朝向接口方向的台阶，从所述台阶到套管端口的长度小于公接头接管的长度，所述台阶出的内径小于公接头接管的内径，所述台阶面与接管端面紧密接触；至少在台阶面及接管的接触面或套管内壁与接管外壁间设置有弹性密封材料：即可以在台阶面及接管的接触面设置密封材料，如设置橡胶垫圈；也可以在套管内壁与接管外壁间设置密封沟槽内和密封圈，可以设置多道密封圈。

在此基础上，所述密封套腔体底外侧具有连接柱，所述连接柱与通过压套与接头的壳体呈固定连接，所述压套为十字型结构，十字型的四条端与接头壳体相连，十字型的中心处有一圆形的通孔，所述通孔用来固定密封套。

在此基础上，密封套靠近腔体端口的侧壁上具有若干通孔，所述密封套腔体端口与公接头腔体的台阶通过弹性材料密封。

在此基础上，所述公接头与接管连接处的外部具有台阶，所述台阶面朝向管口的方向，且与母接头套管的端口面相接触；至少在公接头外部台阶面或母接头套管端口面形成凸起的球面环结构，而与球面环结构相接触的另一端面形成与之配套的环沟槽结构：可以在公接头外部台阶面形成凸起的球面环结构，而在母接头套管端口面形成与之配套的环沟槽结构；也可以在母接头套管端口面形成凸起的球面环结构，而在公接头外部台阶面形成与之配套的环沟槽结构。

在此基础上，所述锁紧装置可以为螺纹，即通过在公接头和母接头的外壁设置锁紧套环，锁紧套环内壁设置螺纹，通过螺纹来锁紧公母接头；也可以通过在锁紧套环的内壁的环槽和接头上的弹性钢珠圈来实现快插式锁紧；还可以在公母接头上分别设置锁钩和扣环，通过锁钩方式来锁紧公母接头。

在此基础上，作为发明另一种优选的实施方式，所述母接头内部具有呈反向排布的，且与公接头内部结构和功能相同的阀芯、密封套、弹簧、压套部件。

在此基础上，所述自封接头应用于自封阀领域，尤其应用充气领域，特别应用于sf6气体密封领域。

在此基础上，所述芯柄具有三个互呈120角度分布的板叶，所述通孔设置每两个板叶之间的阀芯腔体底部。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明提供的同轴式自封接头，公、母两接头之间采用软硬双重密封：在内部采用弹性材料进行软密封，外端面采用金属材料构成的硬密封。密封效果好，工作温度为-20℃～100℃，最高工作压力可达到0～25mpa。在25mpa的工作压力下，泄漏率小于10^-7mbar·l/s。

2)本发明提供的同轴式自封接头，采用阀芯和密封套的组合设计，改变了流体对阀芯的压力方向，将流体对阀芯的轴向的截面压力改为侧面圆周的径向压力，阀体轴向受力平衡，无须考虑分流压力和压差因素，因而能承受更高压力。

附图说明

图1是本发明的同轴式自封接头的公、母接头结构示意图；

图2是本发明的同轴式自封接头的公、母接头导通后的结构示意图；

图3是本发明中的阀芯结构示意图；

图4是本发明中的密封套结构示意图；

图5是本发明中的压套结构示意图。

图1中附图标记：母接头1、母接头套管11、球面环结构114、公接头2、锁紧装置3；接管21、阀芯22、密封垫23、密封圈24、弹簧25、密封套26、压套27、压环28、阀芯通孔29、芯柄210、阀芯刀口211、密封套通孔212、环状沟槽215、阀芯外壁环状密封沟槽216。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，一种同轴式自封接头，包括两个相互插接的直通型公接头2、母接头1，公接头2、母接头1分别与管路连接；公接头2具有一段凸出的接管21，母接头具有与接管对应配套的套管11，套管11的内径略大于接管21的外径，两者能实现套接，间隙为1-3mm。公接头2内部具有可伸缩活动的阀芯22，阀芯22与公接头壳体2之间沿轴向方向有流体通道，该流体通道是由阀芯22的外壁和公接头2的壳体内壁组成的环形通道。公接头壳体内壁具有背向接口方向的台阶，该台阶的形成可以为壳体厚度的一部分，也可以通过壳体的往外弯折形成。公接头在台阶处出的外径大于接管21的内径。

为了实现阀芯22能和台阶面接触密封，阀芯22的外径径大于公接头壳体台阶处的内径，并且在阀芯22外缘端处与台阶之间通过弹性材料密封，该弹性材料为橡胶，将橡胶作用在阀芯和台阶结合面的方式有两种：一种是采用浇注的方式，即在台阶面上或阀芯的外缘端处浇注橡胶材料，至少保证有一面浇注有橡胶材料；另一种方式是，在台阶面上设置沟槽，这样在公接头内部的台阶面上就形成了环形沟槽，然后将环形密封垫23嵌套在沟槽内。

此外，公接头内还有具有密封套26，其外壁和公接头壳体内壁之间形成环形流体通道，密封套26具有凹陷的腔体，腔体的开口朝向接管21，密封套26与公接头2的壳体呈固定连接。

阀芯22也具有凹陷的腔体，腔体的开口朝向密封套26，即阀芯22腔体的开口和密封套26的开口方向的相对的，但阀芯腔体外径略小于密封套腔体内径，以保证阀芯22可以在密封套26的腔体内沿轴向伸缩移动，阀芯22实现伸缩移动靠的是连接在两腔体之间的弹簧25。为了实现两腔体之间的密封，防止管道内的流体进入阀芯内部，在阀芯22腔体外壁和密封套26腔体内壁之间的间隙通过弹性密封圈24来实现密封。密封的方式为：在阀芯22腔体的外壁上设置环状密封沟槽216，在环状密封沟槽内嵌套密封圈24；或者在密封套26腔体内壁设置环状密封沟槽，在环状密封沟槽内嵌套密封圈。当然，也可以同时在阀芯腔体的外壁或密封套腔体内壁设置环状密封沟槽和密封圈，但至少有一组密封沟槽和密封圈，每一组密封圈组成一道密封线。为了达到更好密封效果，可以设置多道密封线，比如如2道、3道等。

为保证阀芯22和密封套26两腔体内部和轴向外部的压力平衡，在阀芯22腔体的底部还设置有通孔29，这样，当阀芯22在和密封套26相对运动时，两封闭在两腔体内部的流体可以经通孔29流出，保证了阀芯22腔体内外压力平衡，使之在轴向仅需克服弹簧25的弹力，无需须考虑分流压力和压差因素。在两接头对接时，即便是流体压力再大，不需要很大的力就可将阀芯推开，从而实现公、母接头的流体导通。

为了方便在两接头对接时，阀芯22被容易推开，在阀芯22底部背对腔体的一侧设置有芯柄210，芯柄210中心为一根轴，一端焊接在阀芯22腔体底部的外侧中心处，另一端焊接有顶帽，顶帽上有若干通孔。在在芯柄210的中心轴上具有三个互呈120角度分布的板叶217，板叶217一端焊接在阀芯22腔体底部的外侧，另一端焊接到顶帽上，顶帽的外径小于接管21的内径，在顶帽上也可以设置若干栅格或通孔，便于流体流通。三个互呈120角度分布的板叶一方面起加强芯柄作用，另一方面每相邻两板叶之间组成流体通道，所以芯柄210周围公分布有三个流体通道。阀芯22腔体底部的通孔29的分布正好对应三个流体通道。

本发明提供的轴式自封接头采用软密封和硬密封相结合的方式，有效保证密封性能。

对于软密封，软密封存在于母接头套管11和公接头接管21之间。密封材料采用弹性材料，比如橡胶材料。软密封材料的填充部位可以有两个部位：一种情况是在接管21的外壁和套管11的内壁之间，这种情况下，母接头套管11的长度大于公接头接管21的长度，在套管11的内壁设置环状密封沟槽，并内嵌套有密封圈113，或者是在公接头接管的外壁设置环状密封沟槽，并内嵌套有密封圈，每一处密封圈构成1道密封，为了增强密封效果，可以设置多道密封。另一种情况是，母接头套管11内壁具有朝向接口方向的台阶，从台阶到套管端口的长度小于公接头接管的长度，台阶处的内径小于公接头接管21的内径，这样，台阶面就可与接管21端面紧密接触，然后在台阶面与接管21的接触面设置弹性密封材料，可以单面密封，比如在台阶面上设置环状沟槽，沟槽内设置垫圈，或者在接管21端口浇注橡胶材料，也可以双面密封，即在台阶面和接管21端口同时设置弹性材料；除此之外，同时也可在套管11内壁与接管21外壁间设置密封沟槽内和密封圈，这样构成双层软密封，密封效果更好。

对于硬密封，硬密封存在于母接头套管11的端口界面与公接头之间。这种设计结构，在公接头2与接管21结合处具有台阶，台阶位于公接头的外部，台阶面朝向管口方向，在公、母接头接通时，该台阶面与母接头接管11的端口界面相接触。硬密封就设置在这个接触面上，硬密封的材质为金属，与接管为一体机构，依靠金属材料的形状切合形成密封。应密封结构的设计有两种方式：在公接头外部台阶面形成凸起的球面环结构，而在母接头套管端口面形成与之配套的环沟槽结构；或者如图1所示，在母接头套管端口面形成凸起的球面环结构114，而在公接头外部台阶面形成与之配套的环沟槽结构215。

在本实施例中，除了上述结构外，所述公、母接头外部还具有锁紧装置3。锁紧装置可以为螺纹，即通过在公接头和母接头的外壁设置锁紧套环，锁紧套环内壁设置螺纹，通过螺纹来锁紧公母接头；也可以通过在锁紧套环的内壁的环槽和接头上的弹性钢珠圈来实现快插式锁紧；还可以在公母接头上分别设置锁钩和扣环，通过锁钩方式来锁紧公母接头。

在本实施例中，流体从公接头2流向母接头1，在公接头密封套26壁外和阀芯22腔体壁外的通道沿轴向流动，在阀芯腔体底部的外缘端处改变流动方向呈径向流动，然后沿阀芯腔体的芯柄呈轴向流动，进入母接头。

实施例2

参考图1及图2所示，一种同轴式自封接头，包括两个相互插接的直通型公接头2、母接头1，以及套管11、接管21、阀芯22、密封垫23、密封圈24、弹簧25、密封套26、柄210等部件，部件结构和功能与实施例1相同。

不同之处在于，本实施例中，母接头内部具有呈反向排布的、且与公接头内部结构和功能相同的阀芯、密封套、弹簧、压套部件。这种公母接头都带有阀芯装置的结构更加适合应用于泄漏对环境影响较大的流体传输。

在本实施例中，为了达到更好的密封效果，在公接头阀芯22腔体外底部设计成凹陷区，凹陷区的凸出边缘分布在腔体外底部的边缘处，形成阀芯刀口211，整个阀芯刀口211正好在腔体的外底部形成一个环中的密封刀，该密封刀正好与共接头内部台阶上的环形沟槽构成接触密封。母接头也可以采用同样的结构。

在本实施例中，密封套26一个比较优选的实施方式为，在密封套26靠近腔体端口的侧壁上设计若干通孔218，用以通过流体，而密封套26的腔体端口直接与公接头腔体的台阶上的弹性密封圈23构成弹性接触密封。密封套26套腔体外底部具有连接柱，连接柱与压套27的中心连接，压套27为十字型结构，十字型的中心处有一圆形的通孔，正好与密封套26外底部的连接柱套接。在十字型的四条端截面有螺纹，与公接头壳体内壁螺纹配合。通过旋动压套27，可以推动密封套26缓慢移动，从而使密封套26和弹性密封圈23呈压紧状态，达到密封效果。密封套26左端面压在密封垫23上起密封作用，并且隔离流体压力产生的作用力作用在阀芯端面。压套27固定密封套作用，在压套27外侧还具有压环28。

在本实施例中，作为密封关键部分的阀芯22，经改为同轴平衡压力的设计，使阀芯受力平衡，其不再受流体压力大小的影响。

本发明提供的自封接头应用于自封阀领域，尤其应用充气领域，特别应用于sf6气体密封领域。

采用本发明提供的同轴式自封接头，公、母两接头之间采用软硬双重密封：在内部采用弹性材料进行软密封，外端面采用金属材料构成的硬密封。这种密封方式，工作温度为-20℃～100℃，最高工作压力可达到0～25mpa。密封效果好：在25mpa的工作压力下，泄漏率小于10^-7mbar·l/s。

本发明提供的同轴式自封接头，采用阀芯和密封套的组合设计，改变了流体对阀芯的压力方向，将流体对阀芯的轴向的截面压力改为侧面圆周的径向压力，阀体轴向受力平衡，无须考虑分流压力和压差因素。因而能承受更高压力。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。