本发明涉及一种连接机构，尤其涉及一种用于连接管道的连接机构和使用该连接机构的液体输送装置。
背景技术：
现有输液管道的连接多采用法兰安装，例如海上采油平台的输油管道多采用法兰式连接，即固定式连接结构，通常在管道连接后还需进行焊接加固，保证其连接强度和良好的密封隔离性，在连接处外，还采用沥青等物进行覆盖包裹，提高可靠性。该输油方法在管道维修、更换等工作进行时，需要进行停油封管工作，大大增加时间及物资损耗，施工便利度也非常低。
技术实现要素：
有鉴于此，有必要提供一种能够快速插拔的连接机构，以及使用该连接机构的液体输送装置。
本发明提供一种连接机构，所述连接机构包括第一连接头和第二连接头，所述第一连接头包括第一壳体、收容在第一壳体内且开设通道的第一输液体、及分别与所述第一输液体和所述第一壳体相抵或连接的第一复位件；所述第二连接头包括第二壳体、收容在第二壳体内且开有通道的第二输液体、及分别与所述第二输液体和所述第二壳体相抵或连接的第二复位件，所述第一连接头与所述第二连接头分离时，所述第一输液体与所述第一壳体密封，且所述第二输液体与所述第二壳体密封，所述第二输液体插入所述第一壳体时，所述第一输液体的通道与所述第二输液体的通道连通。
作为一种优选方案，所述第一输液体包括通过第一密封件与所述第一壳体配合的第一密封部、第一导液部、和通过第二密封件与所述第一壳体配合的第二密封部，所述第一导液部连接所述第一密封部与所述第二密封部，所述第一输液体的通道开设在所述第一导液部上。
作为一种优选方案，所述第一密封部的一端开设导向槽，所述第二输液体上开设有与所述导向槽配合的导向部。
作为一种优选方案，所述第一导液部包括第一限位部、和设置在所述第一限位部两端的第一引流部和第二引流部，第一引流部与第一密封部连接，第二引流部与第二密封部连接，所述第一限位部的外径与所述第一壳体的内径相等，所述第一输液体的通道贯穿所述第一限位部，和/或贯穿所述第一引流部和第二引流部。
作为一种优选方案，所述第一壳体包括第一连接部和与所述第一连接部连接的收容部，所述收容部收容所述第一输液体和所述第一复位件。
作为一种优选方案，所述第二输液体包括通过第三密封件与所述第二壳体配合的第三密封部、第二导液部及第二连接部，所述第二导液部连接所述第三密封部与所述第二连接部，所述第二输液体的通道开设在所述第二导液部上。
作为一种优选方案，所述第二导液部与所述第二连接部的连接处形成一延伸部，所述延伸部用于限制所述第二壳体的移动距离。
作为一种优选方案，所述第一输液体、第一壳体、第二输液体、和第二壳体中的至少一种由钛合金材料制成。
作为一种优选方案，所述第一壳体和所述第二壳体端面包覆弹性材料。
本发明还提供一种液体输送装置，所述液体输送装置包括上述连接机构、与所述连接机构的第一壳体相连的第一管道、及与所述连接机构的第二输液体相连的第二管道。
本发明提供的连接机构采用动态自密封结构结合动态密封技术，具有分离纵向密封的特点，可在高水压等环境下实现实时的插拔动作，并实现输液管道的及时连接和断开。本发明提供的连接机构可大大提高工程施工的便利性，同时具有良好的安全性和可靠性。
附图说明
下面将结合说明书附图及实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明实施例的液体输送装置的连接机构处于分离状态
时，第一连接头和第二连接头的剖面结构示意图；
图2为图1所示第一连接头中第一输液体的立体剖面结构示意图；
图3为图1所示第一连接头中第一输液体的立体结构示意图；
图4为图1所示第二连接头中第二输液体的立体剖面结构示意图；
图5为图1所示第二连接头中第二输液体的立体结构示意图；
图6为图1所示连接机构处于插合状态时，第一连接头和第二连
接头的剖面结构示意图。
主要元件符号说明
液体输送装置 200
第一管道 201
第二管道 202
连接机构 100
第一连接头 10
第一输液体 11
第一密封部 111
导向槽 1113
第一密封槽 1115
第一导液部 113
通道 1130
第一引流部 1131
第一导液槽 1132
第一限位部 1133
第一贯通槽 1134
第一限位槽 1136
第二引流部 1137
第二导液槽 1138
第二密封部 115
第二密封槽 1151
第一壳体 13
第一连接部 131
第一空腔 132
收容部 133
收容腔 135
第一段 1351
密封面 1352
第一锥面 1354
第二锥面 1356
第二段 1353
第一定位槽 1358
第三段 1355
第一复位件 15
第二连接头 20
第二输液体 21
第三密封部 211
导向部 2113
第三密封槽 2115
第二导液部 213
通道 2130
第三引流部 2131
第三导液槽 2132
限定部 2133
第二限位槽 2134
底壁 2135
第二贯通槽 2136
延伸部 2138
第二连接部 215
第二空腔 216
第二壳体 23
第二限位部 231
容纳部 233
定位台阶 235
第二定位槽 236
第二复位件 25
第一密封件 41
第二密封件 42
第三密封件 43
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。可以理解，附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的连接仅仅是为便于清晰描述，而并不限定连接方式。
需要说明的是，当一个件被认为是“连接”另一个件，它可以是直接连接到另一个件或者可能同时存在居中件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
请参照图1，液体输送装置200包括第一管道201、第二管道202及连接第一管道201和第二管道202的连接机构100。第一管道201和第二管道202用于输送液体，例如输送油，以实现海下石油的运输。在本实施方式中，第一管道201和第二管道202为软管，在其他实施方式中，第一管道201和第二管道202也可以为硬管。
连接机构100包括第一连接头10和第二连接头20，第一连接头10与第二连接头20能够插合和分离，当第一连接头10与第二连接头20处于插合状态时，第二连接头20部分收容于第一连接头10内，并连通第一管道201和第二管道202，以实现液体传输；当第一连接头10与第二连接头20处于分离状态时，第一连接头10与第二连接头20均为自密封状态，液体中断传输并封存于第一连接头10与第一管道201内，和第二连接头20与第二管道202内。
第一连接头10包括第一输液体11、第一壳体13和第一复位件15，第一输液体11及第一复位件15收容于第一壳体13内，第一复位件15与第一输液体11和第一壳体13相抵或连接。
请同时参照图2及图3，第一输液体11包括第一密封部111、第一导液部113、及第二密封部115，第一导液部113的一端与第一密封部111连接，其另一端与第二密封部115连接。在本实施方式中，第一密封部111、第一导液部113、与第二密封部115一体成型。
在本实施例中，第一密封部111大致呈圆柱状，其在邻近第二连接头20的一端上开设导向槽1113，导向槽1113大致呈锥台状，用于与第二连接头20配合形成自导向结构。第一密封部111的外侧壁上还形成两个间隔设置的第一密封槽1115，第一密封槽1115大致呈环形，用于分别收容第一密封件41，第一密封部111通过收容于第一密封槽1115内的第一密封件41实现与第一壳体13的密封，以使第一连接头10在自密封状态时能够将第一壳体13内的液体与外部环境隔离，例如隔离外部环境中的水或气体。在本发明的其他实施方式中，第一密封槽1115的数量也可为一个或大于两个。
在本实施例中，第一导液部113包括第一引流部1131、第一限位部1133及第二引流部1137，第一限位部1133的一端与第一引流部1131连接，其另一端与第二引流部1137连接。第一引流部1131大致呈中空圆柱状，其外径大致与第一密封部111的外径相等，且其外侧壁上开设九个均匀分布的第一导液槽1132，用于供第一壳体13内的液体流通；第一限位部1133大致呈圆柱状，其外径大于第一引流部1131和第二引流部1137的外径，第一限位部1133邻近第一引流部1131的端面上开设九个第一贯通槽1134，第一贯通槽1134与第一导液槽1132连通设置，其数量与第一导液槽1132的数量相同，其位置分布大致与第一导液槽1132的位置分布一一对应，第一限位部1133远离第一引流部1131的端面开设一第一限位槽1136，第一限位槽1136与第一贯通槽1134连通设置，第一限位槽1136用于收容第一复位件15的一端；第二引流部1137大致呈中空圆柱状，其外径略大于第一引流部1131的外径，且其外侧壁上开设九个均匀分布的第二导液槽1138，第二导液槽1138的数量与第一导液槽1132的数量相同，其位置分布大致与第一导液槽1132的位置分布一一对应，第二导液槽1138与第一导液槽1132连通设置。
在本实施例中，第一导液槽1132、第一贯通槽1134和第二导液槽1138共同形成了第一导液部113上的通道1130。在本发明的其他实施方式中，第一导液部113上的通道1130不限于上述形状或结构，只需为能够供液体流通的通道即可，如通道1130可为第一导液槽1132和第一贯通槽1134(即通道1130贯穿第一引流部1131和第一限位部1133即可)、第一导液槽1132和第二导液槽1138(即通道1130贯穿第一引流部1131和第二引流部1137即可)、或当第二引流部1137的外径略小于第二密封部115的外径时，此时通道1130可只为第一贯通槽1134(即通道1130贯穿第一限位部1133即可)。
在本发明的其他实施方式中，第一导液槽1132可不均匀分布于第一引流部1131的外侧壁上，且其数量也可为一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个或九个以上，相应的，第一贯通槽1134和/或第二导液槽1138的数量也可为一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个或九个以上。可以理解的，第一贯通槽1134和/或第二导液槽1138的数量及位置分布也可与第一导液槽1132的数量和位置分布不一一对应，如当第一贯通槽1134和/或第二导液槽1138的数量小于第一导液槽1132的数量时，第一贯通槽1134和/或第二导液槽1138与部分第一导液槽1132一一对应。
在本实施例中，第二密封部115大致呈中空圆柱状，其外径大致与第二引流部1137的外径相等，第二密封部115的外侧壁上还形成两个间隔设置的第二密封槽1151，第二密封槽1151大致呈环形，用于分别收容第二密封件42，第二密封部115通过收容于第二密封槽1151内的第二密封件42实现与第一壳体13的密封，以进一步增强第一输液体11与第一壳体13的密封性。在本发明的其他实施方式中，第二密封槽1151的数量也可为一个或大于两个。在其他实施方式中，也可不设置第二密封部115，此时可适当增大第二引流部1137的长度。在本实施方式中，第一密封件41与第二密封件42分别为密封圈。
请再次参照图1，第一壳体13包括第一连接部131和收容部133，第一连接部131大致呈圆柱状，其内部开设第一空腔132，作为液体流通通道，并在第一连接头10和第二连接头20处于插合状态时收容第二密封部115和部分第二引流部1137，第一连接部131的外表面设置外螺纹，用于与第一管道201连接，所述第一管道201可为输油软管等输油管道。
在本实施例中，收容部133内部开设收容腔135，以收容第一输液体11和第一复位件15。收容腔135与第一空腔132连通，且沿第一壳体13的轴向贯穿第一壳体13。收容部133包括第一段1351、第二段1353和第三段1355，第二段1353位于第一段1351与第三段1355中间，第二段1353的两端分别连接第一段1351和第三段1355。第一段1351内设有密封面1352、第一锥面1354和第二锥面1356，密封面1352大致为圆柱面，其内径与第一密封部111的外径大致相等，用于在第一连接头10与第二连接头20分离时，收容第一密封部111并与套在第一密封部111上的第一密封件41配合，以实现第一壳体13与第一输液体11的密封，第一锥面1354邻近第二连接头20设置，且与密封面1352的一端连接，第一锥面1354的直径朝向靠近密封面1352的方向逐渐收缩，其最大直径略大于密封面1352的内径，第二锥面1356背离第二连接头20设置，且与密封面1352的另一端连接，第二锥面1356的直径朝向靠近密封面1352方向逐渐减小，其最大直径略大于第一锥面1354的最大直径，且小于第二段1353的内径；第二段1353大致为圆柱状，其内径与第一限位部1133的外径大致相等，用于收容第一限位部1133、第二引流部1137、部分第二密封部115和第一复位件15；第三段1355的内径小于第二段1353的内径，因此，在第三段1355内邻近第二段1353形成一个台阶面，台阶面上开设第一定位槽1358，第一定位槽1358的位置与第一限位槽1136相对应，用于收容第一复位件15的另一端，第三段1355大致为圆柱状，其内径与第二密封部115的外径大致相等，第三段1355用于与收容于第二密封槽1151内的第二密封件42配合，以进一步加强第一壳体13与第一输液体11的密封。在本发明的其他实施方式中，第一段1351中也可不设第一锥面1354和/或第二锥面1356。
第二连接头20包括第二输液体21、第二壳体23和第二复位件25，部分第二输液体21和第二复位件25收容于第二壳体23内，第二复位件25与第二输液体21和第二壳体23相抵或连接。
请参照图4及图5，第二输液体21包括第三密封部211、第二导液部213和第二连接部215，第二导液部213的一端与第三密封部211连接，其另一端与第二连接部215连接。
在本实施例中，第三密封部211大致为一端开口的中空圆柱体，其外径与第一密封部111的外径大致相等，其在邻近第一连接头10的一端上形成一沿轴线向外凸起的导向部2113，导向部2113能够与导向槽1113配合，以使第二连接头20与第一连接头10形成自导向结构，所述自导向结构可保证在施工时，例如水下施工时，提高连接机构100插合的精准度和操作便利度，同时减少因错误操作而造成的机械损伤，如误插等。第三密封部211的外侧壁上还形成两个间隔设置的第三密封槽2115，第三密封槽2115大致呈环形，用于分别收容第三密封件43，第三密封部211通过收容于第三密封槽2115内的第三密封件43实现与第二壳体23的密封，以使第二连接头20在自密封状态时能够将第二壳体23内的液体与外部环境隔离，例如隔离外部环境中的水或气体。在本发明的其他实施方式中，第三密封槽2115的数量也可为一个或大于两个。第三密封部211也可为实心圆柱体等其他形状。在本实施方式中，第三密封件43为密封圈。
在本实施例中，第二导液部213包括第三引流部2131和限定部2133，第三引流部2131和限定部2133一体成型，且部分第三引流部2131位于限定部2133内。第三引流部2131大致呈中空圆柱状，其外径与第三密封部211的外径大致相等，且其外侧壁上开设九个均匀分布的第三导液槽2132，用于供第二壳体23内的液体流通；限定部2133位于第三引流部2131远离第三密封部211的一端，其邻近第三密封部211的端面上开设第二限位槽2134，用于收容第二复位件25的其中一端，第二限位槽2134与第三导液槽2132连通设置，限定部2133在第二限位槽2134的底壁2135上开设有九个第二贯通槽2136，第二贯通槽2136的数量与第三导液槽2132相同，其位置分布大致与第三导液槽2132一一对应，第二贯通槽2136与第三导液槽2132连通设置，限定部2133与第二连接部215一体成型，且其与第二连接部215的连接处形成一沿径向向外凸伸的延伸部2138，延伸部2138大致呈空心盘状，用于限制第二壳体23的移动距离。在本实施例中，图4标出未被剖视及被剖视时的第二贯通槽2136，以便更直观地示出第二贯通槽2136的具体形状。
在本发明的其他实施方式中，第三导液槽2132可不均匀分布于第三引流部2131的外侧壁上，且其数量也可为一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个或九个以上，相应的，第二贯通槽2136的数量也可为一个两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个或九个以上。可以理解的，第二贯通槽2136的数量及位置分布也可与第三导液槽2132的数量和位置分布不一致，如当第二贯通槽2136的数量小于第三导液槽2132的数量时，第二贯通槽2136与部分第三导液槽2132一一对应。限定部2133与第二连接部215可不局限于本实施例中的一体成型方式，也可为第二连接部215焊接于限定部2133的延伸部2138上。
在本实施例中，第二连接部215大致呈圆柱状，其内部开设第二空腔216，第二空腔216与第三导液槽2132及第二贯通槽2136连通。第二连接部215的外表面设置外螺纹，用于与第二管道202连接，第二管道202可为输油软管等输油管道。在本实施方式中，第三导液槽2132、第二贯通槽2136及第二空腔216共同形成第二导液部213上的通道2130。在其他实施方式中，第二导液部213上的通道2130不限于上述形状或结构，只需为能够供液体流通的通道即可，如通道2130可为第三导液槽2132和第二空腔216，即通道2130贯穿第三引流部2131和第二连接部215即可，或当第三引流部2131的外径略小于第三密封部211的外径时，此时通道2130可为第二贯通槽2136及第二空腔216，即通道2130贯穿限定部2133和第二连接部215即可。
请再次参照图1，第二壳体23大致为中空圆柱体，其包括第二限位部231和与第二限位部231连接的容纳部233，第二限位部231和容纳部233的连接处形成定位台阶235。第二限位部231的内径与第三密封部211的外径大致相等，用于与收容于第三密封槽2115内的第三密封件43配合，以实现第二壳体23与第二输液体21的密封；容纳部233的内径与限定部2133的外径大致相等，且大于第二限位部231的内径，用于收容第三密封部211、部分第三引流部2131和第二复位件25；定位台阶235上开设第二定位槽236，第二定位槽236的位置与第二限位槽2134相对应，用于收容第二复位件25的另一端。
在本实施例中，第一输液体11、第一壳体13、第二输液体21和第二壳体23均采用钛合金材料制造，因钛合金具备良好的耐海水腐蚀性、耐油浸渍性和高机械强度，同时其材料密度低，故第一输液体11、第一壳体13、第二输液体21和第二壳体23能够适应海下输油作业，且整体质量较轻，便于海洋工程施工。第一复位件15和第二复位件25为采用镀锌锰钢材料制造的弹簧，由于锰钢具备良好的弹性性能和记忆性能，故能够使第一复位件15和第二复位件25保持海下长期使用的需求和反复压缩的性能，且利用化学镀锌的方法，能够增加第一复位件15和第二复位件25的耐腐蚀性和有机溶液浸渍性。第一密封件41、第二密封件42和第三密封件43采用由氟橡胶合成模压制成的密封圈，由于氟橡胶具备良好的耐腐蚀性能、耐温度性能及其良好的化学稳定性，故能够使第一密封件41、第二密封件42和第三密封件43满足海下长期使用的需求。
在本发明的其他实施方式中，第一输液体11、第一壳体13、第二输液体21和第二壳体23也可采用其他具备耐海水腐蚀性、耐油浸渍性等特点的材料，如蒙乃尔合金等。第一复位件15和第二复位件25也可采用其他材料，如铬合金钢等，也可选择在锰钢上镀铝等，而不局限于本实施例中的化学镀锌。第一密封件41、第二密封件42和第三密封件43也可采用其他具备良好的耐腐蚀、耐温度等性能的橡胶制成的密封圈，如氯丁橡胶等。
在本实施例中，第一壳体13和第二壳体23的端面分别包覆弹性材料50，当第一壳体13和第二壳体23抵触并相互挤压时，以实现第一壳体13和第二壳体23的密封。所述弹性材料可为氟橡胶等具备良好的耐腐蚀、耐温度等性能的非金属材料。
请参照图6，示出处于插合状态时的连接机构100。插合过程中，第二连接头20中第三密封部211上的导向部2113通过与之形成自导向结构的导向槽1113，将第二输液体21和第一输液体11进行对准定位，此时第一连接头10和第二连接头20均处于自密封状态；持续插合过程，第一壳体13和第二壳体23抵触，且第一输液体11和第二壳体23因受轴向作用力而相对后移，此时部分第二输液体21位于第一壳体13内，位于第一壳体13内的液体通过第三导液槽2132流入第二连接头20中，以实现液体的传输，此时第一壳体13和第二壳体23相互挤压以实现第一连接头10和第二连接头20的密封。在第一连接头10与第二连接头20处于插合状态时，第一管道201中的液体(例如油)，通过第一输液体11中的通道1130进入第二输液体21中的通道2130，到达第二管道202。
连接机构100的分离过程与插合过程相反，持续分离过程时，第一复位件15和第二复位件25复位而使连接机构100恢复如图1所示状态。在本实施例中，第一连接头10和第二连接头20通过一外部自锁结构实现定位，因所述外部自锁结构不是本案的重点，因此不做详细描述。
本发明提供的连接机构100中各组件的制造材料具备耐腐蚀、耐油浸渍、高机械强度等特点，使连接机构100具备良好的机械强度和耐环境性能；且均为通用材料，以机加工为主，制备工艺简单；整体结构紧凑，组装便捷，能够匹配各种规格的水下输液管道。本发明提供的连接机构100具备自导向结构，可保证在施工时，例如水下施工时，提高连接机构100插合的精准度和操作便利度，同时减少因错误操作而造成的机械损伤，如误插等；且采用动态自密封结构结合动态密封技术，具有分离纵向密封的特点，可在高水压环境下实现实时的插拔动作，实现输液管道的及时连接和断开，大大提高水下输油管道的机动性、可变化性，并提高工程施工的便利性，同时具有良好的安全性、密封性和可靠性。
本申请的说明书和权利要求中，词语“包括/包含”和词语“具有/包括”及其变形，用于指定所陈述的特征、数值步骤或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、数值、步骤、组件或它们的组合。
为清楚起见，本发明在单独实施例中所描述的某些特征，可以组合在单个实施例中使用。而且，在单个实施例中描述的本发明的各种特征，也可以在单独地或以任何合适形式在子组合中使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。