用于软管或管道的多轴可旋转耦接元件的制作方法

1.技术领域

本发明涉及管道和软管耦接(coupling)元件领域，更具体地涉及适于输送加压流体的管道和软管耦接元件领域。

2.前言

耦接元件通常用于将管道或软管连接到加压或其他类型的流体源，并可帮助确保两个部件之间的紧接和无泄漏密封。本领域中有多种已知的耦接元件，从普遍使用的公母螺纹对到用于独特或高性能应用的更专用构造。这些耦合元件中的绝大多数具有共同的特征，即它们不提供旋转自由度——利用在管道或软管与流体源之间的刚性连接或其他固定连接方式，作为其相对简单设计的副产品。在这样的结构中，一旦管道或软管被连被接到流体源，移动或以其他方式重定位管道或软管可能是困难和令人沮丧的，同时缺乏旋转自由度导致蜷曲、缠结、流动限制或甚至损坏管道或软管。由于使用柔性管道或软管以及频繁地移动和重定位管道或软管(这两者通常在诸如园艺、农业、船舶或其他浇灌和流体输送操作中出现)，这种蜷曲被加剧了。

一些耦接元件可允许旋转自由度，例如使用球窝接头以允许管道或软管相对于流体源枢转。然而，这种旋转自由度是以降低的流速为代价而实现的，这不是期望的特性。其他耦接元件可使用更复杂的设计以实现旋转自由度，取决于可用的不同旋转配置，依靠多个内部通道以重布置流体流动。这些利用不连续流体流动通道的耦合元件在机械上复杂且易于破裂、堵塞、阻塞或以其他方式降低流动性能，所有这些都不是期望的特性。

因此，一直以来都需要一种具有一个或多个旋转自由度的耦接元件，该耦接元件进一步适于通过单一连续的内部通道输送加压流体，且相对于流体源的流速没有降低。

技术实现要素：

根据本发明的一个实施例提供了一种软管耦接器。软管耦接器包括：具有第一端部连接器和第二端部连接器的母配件，其中第一端部连接器是用于附接到软管或插口(spigot)的母螺纹端部连接器；具有第三端部连接器和第四端部连接器的公配件，其中第三端部连接器是用于附接到软管或插口的公螺纹端部连接器；以及耦接在母配件和公配件之间的旋转组件。旋转组件包括：第一旋转构件，其可围绕第一旋转轴线旋转，并具有用于输送流体的第一纵向孔；第二旋转构件，其可围绕不同于第一旋转轴线的第二旋转轴线旋转，并具有用于输送流体的第二纵向孔；以及单一连续内部通道，用于在母配件和公配件之间输送流体的，其中内部通道至少包括所述第一纵向孔和所述第二纵向孔。

在一个实施例中，第一旋转轴线垂直于第二旋转轴线。

在一个实施例中，第一旋转构件可围绕第一旋转轴线旋转180度。

在一个实施例中，第一旋转构件包括被耦接到母配件的上半部和被耦接到公配件的下半部。

在一个实施例中，第二旋转构件可围绕第二旋转轴线旋转360度。

在一个实施例中，第二旋转构件包括在第一旋转构件的下半部和第二端部连接器以及第四端部连接器中的一个之间的可旋转耦接件。

在一个实施例中，单一连续内部通道的内径在0.4英寸和0.6英寸之间。

在一个实施例中，第一纵向孔的内径等于第二纵向孔的内径。

在一个实施例中，第一旋转构件和第二旋转构件都包含至少一个O形环，其中O形环的直径大于第一纵向孔或第二纵向孔中的一个或多个的内径，并且垂直于相应的第一或第二旋转轴线方向。

在一个实施例中，第一旋转轴线平行于第一纵向孔以输送流体。

在一个实施例中，第二旋转轴线平行于第二纵向孔以输送流体。

在一个实施例中，单一连续内部通道包括在母配件、第二旋转构件、第一旋转构件和公配件之间的流体连接件。

在一个实施例中，软管耦接器还包括流量控制开关，所述流量控制开关可致动以控制通过单一连续内部通道的流体流量。

在一个实施例中，流量控制开关包括可围绕第三旋转轴线旋转的旋转元件。

在一个实施例中，流量控制开关被耦接到旋转组件。

在一个实施例中，流量控制开关还包括设置在单一连续内部通道内的流闸门，使得流量控制开关的致动引起流闸门选择性地闭塞单一连续内部通道。

在一个实施例中，旋转元件能够在打开位置和关闭位置之间旋转，所述打开位置指定通过单一连续内部通道的流体最大流量，所述关闭位置指定通过单一连续内部通道的流体最小流量。

在一个实施例中，通过单一连续内部通道的流体流动速率基本上与旋转元件在打开和关闭位置之间的旋转程度成比例。

在一个实施例中，第三旋转轴线平行于第二旋转轴线。

附图说明

为了描述可获得本公开的上述和其它优点和特征的方式，将参照附图呈现上面简要描述的原理的更具体描述。应当理解，这些附图仅描绘了本公开的示例性实施例，并因此不被认为是对其范围的限制，通过附图，附加的特征和细节用于描述和解释本文的原理，其中：

图1是根据本公开的一个实施例，组装管道或软管耦接元件的透视图。

图2是图1的耦接元件的部件的爆炸透视图。

图3是沿着图1的已组装耦接元件的纵向轴线截取的截面侧视图。

图4A是沿着图1的耦接元件的纵向轴线截取的截面顶视图。

图4B是沿着图1的耦接元件的径向轴线截取的截面图。

图5A是图1的耦接元件的第一旋转构造的侧视图。

图5B是图1的耦接元件的第二旋转构造的侧视图。

图5C是被耦接到流体源的图1的耦接元件的第三旋转构造的侧视图。

图5D是与流体源断开并显示旋转90度的图1的耦接元件的侧视图。

图6是根据本公开的一个实施例，已组装的管道或软管耦接元件的立体图。

图7是沿着图6的已组装耦接元件的纵向轴线截取的截面侧视图。

图8是图6的耦接元件的部件的立体爆炸图。

具体实施方式

以下详细讨论本公开的各种元件。虽然讨论了具体的实现方式，但应当理解，这仅仅是为了说明的目的。相关领域的技术人员将认识到，可使用其他组件和配置而不背离本公开的范围。

本公开的附加特征和优点将在下面的描述中阐述，并且部分将从描述中显而易见，或者可以通过实践本文公开的原理而了解。本公开的特征和优点可以在所附权利要求中特别指出的手段和组合以实现和获得。根据以下描述和所附权利要求，本公开的这些和其他特征将变得更加显而易见，或者可以通过实施本文所阐述的原理而了解。

应当理解，为了说明的简单和清楚，在适当的情况下，不同附图中重复使用附图标记指示对应或类似的元件。另外，许多具体细节被阐述以便提供对本公开的透彻理解。然而，本领域的一般技术人员将会理解，可在没有这些具体细节的情况下实践本文描述的实施例。在其他情况下，方法、过程和组件未被详细描述以免混淆所描述的相关特征。附图不一定按比例绘制，某些部分的比例可能被放大以更好地说明细节和特征。描述不被认为是限制这里所述实施例的范围。

图1示出了本公开的示例性管道或软管耦接元件100。应该理解，在本说明书的全文中，引用的“软管”或“管道”这些术语可以互换使用。多部件耦接元件100可以由一种或多种不同的材料构成——它的每个构成部件可以由多种合适的材料构成，包括但不限于诸如聚乙烯、尼龙、PVC、聚丙烯的塑料和诸如黄铜和不锈钢的金属，或本领域普通技术人员可以理解的任何其他的合适材料。特定材料的选择可以由诸如成本、耐久性、耐气候性、压力要求或任何其他这样参数的参数驱动。

耦接元件100由设置在第一端部的母配件102、设置在第二端部的公配件108以及耦接在母配件102和公配件108之间的旋转组件105组成。如图所示，旋转组件105包括第一旋转构件120和第二旋转构件130，并提供两个旋转自由度，如随后所更详细解释。

虽然耦接元件100被示出为具有母配件102和公配件108，但是在一些实施例中，耦接元件100可适于提供两个母配件或两个公配件，耦接元件100将按照流体源或软管的端部螺纹几何结构所要求而连接。在不脱离本公开范围的情况下，可以结合耦接元件100使用附加的耦接元件，诸如公对母适配器或母对母适配器。

在一般的操作中，耦接元件100可被耦接在软管和流体源之间，其中流体源通常被加压，尽管耦接元件100同样适用于非加压流体源。在一些实施例中，流体源可设置为水龙头或插口，例如在大多数住宅和商业建筑物中常见的用于提供加压水(例如通常在3-30psi的压力范围内)的水龙头或插口。在一些实施例中，流体源可由软管或管道提供。母配件102可由第一端部连接器104和第二端部连接器106(被遮蔽，参见图2)组成，其中第一端部连接器104和第二端部连接器106被设置在母配件102的相对开口或端部处。在一些实施例中，母配件102可进一步包括保护盖103。用于输送流体的中心纵向孔216(在图2中与中心纵向轴线150对准)延伸到母配件102的整个长度，并且提供在母配件102和公配件108之间通过旋转组件105的连续流体连通。在一些实施例中，中心纵向孔216可被限定在第一端部连接器104和第二端部连接器106之间。例如，第一端部连接器104可设有母螺纹310(在图3中)，使得其可接收并耦接到软管或流体源相应尺寸的公连接器，并且第二端部连接器106可被用于将母配件102耦接到旋转组件105。保护盖103的尺寸可被设计成使其至少包围第一端部连接器104和第二端部连接器106的一部分，同时防止灰尘或外来颗粒进入旋转组件105，并为耦接元件100的使用者提供增加的手握持表面区域。保护盖103可被刚性地附接，使得在母配件102的任何构成部件之间不能进行相对运动。

公配件108由设置在公配件108相对的开口或端部处的第三端部连接器110和第四端部连接器112组成。用于输送流体的中心纵向孔126沿着中心纵向轴线150b对齐，并且延伸公配件108的整个长度。纵向孔126可在母配件102和公配件108之间通过旋转组件105提供连续流体连通。在该实施例中，单一连续内部通道贯穿耦合元件100从端部连接器104到端部连接器110的整个长度。耦接元件100的单一连续内部通道由多个圆形纵向孔组成，但应该理解，可以采用其他几何形状而不偏离本公开的范围。如图所示，第三端部连接器110设有公螺纹且第四端部连接器112被用于将公配件108附接到旋转组件105。在一些实施例中，公配件108可具有与母配件102相同的内孔直径，而在一些实施例中，公配件108可具有比母配件102更大或更小的内孔直径。

如前所述，包括第一旋转构件120和第二旋转构件130的旋转组件105被耦接在母配件102和公配件108之间，并且如图所示，提供两个旋转自由度。第一旋转构件120包括可旋转地耦接到上半部124的下半部122，并且围绕第一旋转轴线140提供第一旋转自由度，其中轴线140垂直于(横向)轴线150和轴线150b中的每一个。下半部122和上半部124可以在长度、宽度和高度中的一个或多个中具有基本上相似的尺寸。在一些实施例中，例如为了识别耦接元件100的默认朝向的目的，这些尺寸可以不具有相似的尺寸，使得下半部122和上半部124中的一个比另一个更大。下半部122和上半部124可共享相同的中心纵向轴线，即第一旋转轴线140。在一些实施例中，第一旋转轴线140位于上半部124的平坦圆形面和下半部122的平坦圆形面中的一个或多个的中心点，并定向成基本上垂直于该中心点。在操作中，第一旋转构件120可允许下半部122(以及其沿着第一旋转轴线140刚性耦接到的所有部件)和上半部124(以及其沿着第一旋转轴线140刚性耦接到的所有部件)连续相对旋转，其中短语“所有耦接部件”应被理解为包括耦接元件100的构成部件和连接到耦接元件的任何外部部件，例如软管、流体源和适配器。例如，第一旋转构件120可允许在包括下半部122、母配件102和软管或流体源的第一组耦接部件与包括上半部124、公配件108和软管或流体源的第二组耦接部件之间的连续相对旋转。强制第一旋转构件120旋转的动力通常由外部源提供，例如耦接元件100的使用者。在一些实施例中，第一旋转构件120允许下半部122、上半部124以及它们各自耦接的部件之间的有限量相对旋转——例如，旋转范围可被限制为180度。

如图所示，第二旋转构件130包括在下半部122和母接头102之间的可旋转耦接件132，本文中的可旋转耦接件132简单地指示为下半部122和母接头102之间的界面。在一些实施例中，可旋转耦接件132可被设置为其自己独有的部件，与下半部122和母接头102中的一个或多个分开。在一些实施例中，可旋转耦接件132可由下半部122和和母配件中的一个或多个的一部分组成，使得可旋转耦接件132不向耦接元件100提供任何独有的部件。

如从图1的视觉检查可以理解，第二旋转构件130围绕第二旋转轴线150提供第二旋转自由度。如图所示，第二旋转轴线150穿过母配件102的中心纵向孔216(在图2中)的中心点。在该实施例中，第二旋转轴线150大致平行于中心纵向孔216。在图1所示的配置中，第二旋转轴线150与中心纵向孔126和公配件108的中心轴线150b同轴，但应当理解，该状态取决于前述第一旋转构件120的旋转构造。第一旋转轴线140和第二旋转轴线150可以不同并且以不同的方向定向。在一些实施例中，第一旋转轴线140和第二旋转轴线150彼此垂直定向，如图所示使得耦接元件100能够实现两个旋转自由度。

在操作中，第二旋转构件130允许下半部122(以及其沿着第二旋转轴线150刚性耦接到的所有部件)和母半部102(以及其沿着第二旋转轴线150刚性耦接到的所有部件)连续相对旋转，其中所有耦接部件应被理解为包括耦接元件100的构成部件和连接到耦接元件的任何外部部件，例如软管、流体源和适配器。例如，第二旋转构件130可允许在包括下半部122、上半部124、公配件108和软管或流体源的第一组耦接部件与包括母配件102和软管或流体源的第二组耦接部件之间的连续相对旋转。在一些实施例中，第二旋转构件130可允许在下半部122和母配件102及其各自相应的耦接部件之间无限量的相对旋转。

尽管以上描述分别参考了第一旋转构件120和第二旋转构件130，但应理解，在操作中，第一旋转构件120和第二旋转构件130可被同时调整，而没有任何不利影响，例如流量限制。也就是说，耦接元件100被构造成提供两个同时旋转自由度，而不是需要在任何给定时刻仅逐步调整仅单个旋转自由度。这样，耦接元件100能够在软管和流体源之间耦接时更健壮地(robustly)提供动态调整和重定位，由此快速且更有效地减少或消除在软管中引起的任何蜷曲或扭曲应力。进一步地，因为第一旋转构件120和第二旋转构件130两者都可以提供连续的而非离散的和预定的旋转程度，所以耦接元件100能够在软管和流体源之间提供极大数量的定位配置。

图2描绘了耦接元件100未组装的部件爆炸图200，其中应当理解的是，前面的描述和功能可等同地应用于爆炸图200。尽管图2描述了示例性软管耦接元件100不同部件的特定分离，但是组合或划分一个或多个所示部件的其他实施例是可能的。例如，如图所示，第一旋转构件的公配件108和上半部124被描绘为两个分离且不同的部件，例如其经由压配合或粘合剂的施加而刚性地附接在第四端部连接器112上——但是在一些实施例中，在不脱离本公开范围的情况下，第一旋转构件的公配件108和上半部124可被设置为单个连续的材料片。多个其他部件可类似地被组合或分割，并且本公开不限制每个和所有展示部件的特定表现。然而，将公配件108和母配件102设置为分离且不同的部件具有模块化的优点，例如从而允许本公开的软管耦接元件容易且快速地设有两个母配件或两个公配件，而不是如前所述，每一者都是一个。

回到爆炸图200，提供了在旋转组件105的内部构造和操作的附加细节。第一O形环202被设置在第一旋转构件120的下半部122和上半部124之间，使得O形环202能够如前所述在下半部122和上半部124之间平滑和连续地相对旋转。在一些实施例中，O形环202可设置在下半部122和上半部124之间的界面处，或者O形环202可基本上被包含在下半部122和上半部124之一内。如图所示，O形环202被容纳在下半部122内，被压缩在上半部124的密封构件218a和下半部122的接收槽218b之间，其中密封构件218a和接收凸缘218b可被构造成基本上将O形环202与可以通过耦接元件100传输的任何流体隔离——在存在腐蚀性或其它破坏性流体的情况下特别有利，但应当理解，可采用各种不同的构造以固定和保持O形环202，使其可实现第一旋转构件120的平稳且连续的旋转。该径向压缩设计将O形环202与在第一旋转构件120的旋转期间可能出现的任何压缩力隔离——换句话说，确保O形环202不会由于旋转而经受任何收紧动作或影响。这样，O形环202和耦接元件100的寿命可以大幅增加，并且耦接元件100的使用者在旋转第一旋转构件120时可以遇到较小的拉力或阻力。

在一些实施例中，O形环202可提供额外的密封功能，防止在下半部122和上半部124之间的界面处溢出任何流体，从而保持耦接元件100的单一内部连续通道的完整性，同时仍然允许第一旋转构件120的所示两件式结构。如本领域普通技术人员所理解，可提供多种多样的机构以便使得第一旋转构件120平滑且连续旋转，包括但不限于一个或多个球轴承、多个O形环或润滑剂。

中心纵向孔206竖直延伸通过第一旋转构件120的下半部122和上半部124，并且在一些实施例中可包括定向为使得第一旋转轴线140穿过纵向孔206的中心点的圆柱形几何结构，但是也可采用非圆柱形几何结构。在一些实施例中，第一旋转轴线140可平行于纵向孔206的中心轴线。如图所示，虽然纵向孔206的中心轴线在下半部分122和上半部分124中保持一致，但是在一些实施例中，纵向孔206的中心轴线可以不保持一致，而是改变相对于沿旋转构件120的垂直高度的位置和旋转中的一个或多个。

纵向孔206形成通过第一旋转构件120的内部单一连续通道，并可在一端与公配件108流体连通而在另一端与第二旋转构件130流体连通。纵向孔206的内径可以是恒定的，或者其可沿着第一旋转构件120的竖直高度变化，在这种情况下，纵向孔206可由其最小内径限定。如图所示，纵向孔206的内径小于下半部122的内径，使得在下半部122的内圆柱壁和纵向孔206的外圆柱壁之间形成空部分222。在一些实施例中，空部分222可适于接收上半部124的对应部分，以限制第一旋转构件120可以旋转的范围，例如180度。在一些实施例中，突起或栓(未示出)可从上半部124延伸并被接收在空部分222中。在允许的范围内旋转时，突起或栓将简单地通过空部分222而无阻碍地旋转。然而，如果旋转继续进行直到达到允许范围的任一端，则突起或栓可被设计成与空部分222的一部分接触，由此机械地阻止旋转运动并对第一旋转构件120的旋转范围提供期望的限制。如本领域普通技术人员所理解，可在上半部124中设置空部分222，并可在下半部122中提供突起或栓，从而实现与上述相同的功能。在一些实施例中，纵向孔206和第一旋转构件120的内径可以是相同的，在这种情况下，可使用各种替代机构以提供对第一旋转构件120的旋转范围的期望限制。

第二旋转构件130包括在第一旋转构件的下半部122与母配件102之间的可旋转耦接件132。提供了母配件102的详细视图，回顾到在图1中，母配件102被保护盖103遮蔽。第一端部连接器104沿其内部圆柱壁的至少一部分设有母螺纹310，尽管其仍然不可见，但是其允许母配件102耦接到软管或流体源的任何相应尺寸的公螺纹连接器。第二端部连接器106的内径可限定中心纵向孔216的最小内径，其中纵向孔216可从第二端部连接器106延伸到第一端部连接器104，跨越母配件102的整个长度。在一些实施例中，纵向孔216的内径可沿着母配件102的长度而变化，其中纵向孔216由其最小内径限定。如图所示，虽然纵向孔216在其横截面上是圆柱形的，但是可采用其他几何形状而不会降低耦接元件100输送流体的能力。在一些实施例中，纵向孔216和纵向孔206可具有相同的内径，或者在内径变化的情况下具有相同的通道轮廓或外形。纵向孔216可终止于第一端部连接器104处，使得纵向孔216被流体耦接至流体源或软管。

在一些实施例中，耦接套筒220被设置为可旋转耦接件132的一部分，其中耦接套筒220用作保护和隔离第二旋转构件130的旋转机构免受任何环境因素或外来颗粒的影响。如图所示，第二旋转构件130的旋转机构由第二O形环212提供，该第二O形环212位于设置在母配件102的第二端部连接器106处的接收槽214b中，其中接收槽214b和第二端连接器106两者都具有比第一端部连接器104更小的外径。在一些实施例中，无论第一纵向孔206和第二纵向孔216是否具有相同的直径，第一O形环202和第二O形环212可以是相同的。在一些实施例中，取决于期望的性能特征或预期的使用模式，O形环202和O形环212的一个或多个特征可以不同，上述特征包括但不限于直径、宽度、厚度和材料类型。例如，在一些实施例中，与O形环202相比，O形环212可预期经受更大程度的磨损和旋转循环，并可相应地调整其物理特性。

耦接套筒220可在一端处刚性地附接到第一旋转构件的下半部122，并在另一端处可旋转地耦接到母配件102的第二端部连接器106。在一些实施例中，耦接套筒220可与下半部122整体地设置，例如通过单件结构整体地设置。密封构件214a可沿着耦接套筒220的内部圆柱壁设置，使得O形环212可被压缩在密封构件214a和接收槽214b之间，以便能够在下半部122和母配件102之间平滑且连续地相对旋转。在一些实施例中，密封构件214a可被设置在沿着耦接套筒220的水平长度的中心点处，大致设置在耦接套筒220的第一开口端部和第二开口端部之间的中点。如同O形环202的情况那样，O形环212可以与可通过耦接元件100传输的任何流体基本隔离，并可同样地利用径向压缩设计以确保O形环212不经受任何由于旋转导致的紧固动作。

在一些实施例中，O形环212可提供额外的密封功能，防止在下半部122、耦接套筒220和母配件102之间的界面处溢出任何流体，从而保持耦接元件100的单一内部连续通道的完整性，同时仍然允许所示的第二旋转构件130的多件式结构。如本领域普通技术人员所理解，可提供多种多样的机构以便使得第二旋转构件130平滑且连续旋转，包括但不限于一个或多个球轴承、多个O形环或润滑剂。

图3是示例性耦接元件100的横截面侧视图300，提供了沿着耦接元件100的单一连续内部通道的流体流动路径的更详细描绘。下面的描述是参考母配件102被耦接到流体源的场景，但是同样适用于公配件108被耦接到流体源的场景。

流体源可经由第一端部连接器104的母螺纹连接到耦接元件100，由此允许流体进入并流经纵向孔216。如图所示，纵向孔216具有沿着母配件102的长度变化的直径，在第二端部连接器106处减小到最小直径。在一些实施例中，该最小直径为半英寸，使得耦接元件100不限制来自流体源的流体流速，尽管可以采用其他内径，但是其类似地不会导致流速限制。在一些实施例中，加压流体源可被设为水龙头或插口，诸如通常在大多数家庭和企业方使用的那些水龙头或插口。这种水龙头通常以约10加仑每分钟(GPM)的最大流速供水，并且具有半英寸的最小内径，耦接元件100能够保持该流速，并且提供10加仑每分钟到连接软管。在一些实施例中，耦接元件100可旨在与具有不同流速的流体源一起使用，并且可相应地调节最小内径以避免任何流量限制。

然后流体从纵向孔216进入流体通道302，上述流体通道302穿过第一旋转构件的下半部122内部，其中流体的流动路径通常相对于其进入耦接元件100的路径向下重定向约90度。然后流体向下流动直到碰到下半部122的内壁，此处流动路径又一次被重定向90度，使得流体再次以与其进入耦接元件100相同的方向行进。

如图所示，然后流体被引导至紧邻纵向孔206下方的区域，其中该区域具有比纵向孔206更大的直径并可限定比纵向孔206更大的容积。在一些实施例中，纵向孔206的一个或多个尺寸可被调节，使得纵向孔206限定比流体通道302更大的容积。尽管纵向孔206被描绘为具有平行于第一旋转构件的下半部122内壁的平坦开口，但是该开口可以是倾斜的或成角度的以更好地接收流体流——也就是，纵向孔206的开口的右手侧可以是高于左手侧，从而增加流体进入的有效横截面积。

与纵向孔206的开口构造无关，流体最终被再次重定向90度，从而通过重力和由流体源提供的驱动压力的某种组合而被向上推动并穿过纵向孔206。然后流体离开纵向孔206，并流入第一旋转构件的上半部124的内室304。如图所示，虽然内室304限定比纵向孔206所容纳的容积更大的容积，但是在一些实施例中，两个容积可被调节成相等的，或者使得内室304限定比纵向孔206所容纳的容积更小的容积。

然后流体从内室304流出，并在最终离开耦接元件100之前向下流入通过公配件108的通道中，注意流体的流动可以与其进入耦接元件100的方向相同。从图3中可以看出，流体行进通过单一连续内部通道——也就是，流体流不会在点上分裂或在多个方向上以其他方式分流。更具体地说，如图所示，单一连续内部通道依次包括纵向孔216、通道302、纵向孔206、内室304和纵向孔206。之所以使用单一内部通道使得耦接元件100在使用中更加健壮，是因为与多个流体流或通道相关联所增加的机械复杂性可能会增加破损、堵塞或通常抑制性能的可能性。在一些实施例中，单一连续内部通道的内径和横截面积中的一者或两者可以不是恒定的。在一些实施例中，单一连续内部通道的最小内径在0.4和0.6英寸之间，以防止流速相对于被耦合流体源的流速而减小。

在单一连续内部流体通道所赋予的附加受益中，第一旋转构件120和第二旋转构件130中的一个或两个可在流体流经耦接元件100时被调整和重定位。单一连续内部通道用于将由O形环202和212实现的旋转机构与流体流隔离，使得流体流几乎不产生阻碍两个旋转构件中的任一个旋转的附加阻力。如本领域普通技术人员所理解，第一旋转构件120可旋转整个180度范围，而不会对纵向孔206和整个单一连续内部流体通道本身的内径或构造产生任何影响，这至少部分由于第一旋转轴线被140包含在纵向孔206内的事实而实现。这样，流体可以独立于所作出的任何旋转或定位调整而继续流过耦接元件100。

类似地，第二旋转构件130可被旋转完整的360度范围，同时流体流经耦接构件100，而不会对纵向孔216和整个单一连续内部流体通道本身的内径或构造产生任何影响。在母配件102被刚性耦接到流体源(例如插口)的例子中，下半部122及其耦接部件可相对于插口自由旋转360度。有利地，当软管经由公配件108被连接到耦接元件100的另一端时，软管保持相对于插口的自由旋转——从而消除原本可能引起的扭力。消除这些扭力可增加软管的寿命，因为其经受显着减小机械应力和应变的程度，并且进一步地，消除这些扭力可以在很大程度上消除软管使用者经常遇到的蜷曲。

尽管示例性耦接元件100将第二旋转构件130描绘为设置在母配件102处而不是设置在公配件108处，但本领域技术人员应理解，第二旋转构件130可被重定位以设置在公配件108处而不脱离本公开的范围，并且不影响由耦接元件100所提供的功能。也就是说，第二旋转构件130可包括在公配件108的第四端部连接器114与第一旋转构件120的下半部122和上半部124中的一个之间的可旋转耦接件，并且仍然实现上面所概述的相同功能。在一些实施例中，诸如第二旋转构件130的360度旋转构件可设置在耦接元件100的两端，使得耦接元件100的中心部分可以基本上与沿第二旋转轴线150的任何旋转分离。

图4A描绘了示例性耦接元件100的俯视横截面图400a。图4B描绘了沿示例性耦接元件100的单一连续内部通道的纵向视图截取的横截面图400b。首先转到图4A，注意到第二旋转构件130的外观与横截面图300相比总体上保持不变，在一些实施例中，这种不变性是其径向对称性和能够自由地旋转360度的结果。更具体地，第一端部连接器104、第二端部连接器105、保护盖103、O形环212和耦接套筒220的构造和布置呈现出关于第二旋转轴线150以及纵向孔216的中心轴线中的一个或多个的径向对称性，使得在母配件102相对于第一旋转构件的下半部122和上半部124的任何旋转期间，单一连续流体流动通道的几何构造保持不变，由此防止任何对通过耦接元件100的流速或流量特性的阻碍或其他调整。

如先前所解释的，在母配件102被耦接到流体源的一般操作中，流体在被迫向上并进入内室304之前，流经纵向孔216，进入流体通道302并向下流动到纵向孔206下方的位置，其从图4A中省略，以便更好地说明空部分222的示例配置。如本领域普通技术人员所认识，内室304可放置在空部分222上方，并可进一步限定单一连续内部通道的内壁部分，提供覆盖件使得流体不能流入空部分222。由此，流体可直接从纵向孔206流入内室304并穿过公配件108，从而完全避开了空部分222。在一些实施例中，可提供润滑以进一步确保下半部122和上半部124之间的平滑相对旋转，在这种情况下，可能不希望流体进入空部分222。在一些实施例中，内室304可被设计成使得其仅覆盖空部分222的一部分，或者在内室204与空部分222之间可不存在分隔壁。

如先前所讨论，空部分222的尺寸可设定为实现第一旋转构件120的期望旋转范围限制，例如上半部124的一部分突出到空部分222，并且在与空部分222的两个终端中的任一个接触时提供机械制动力。虽然图4A描述了可被尺寸设定以实现180度旋转范围限制的配置，但是应当理解，可以通过诸如修改空部分222的长度、修改空部分的内部锥形或者修改上半部124的突出部分的尺寸等手段以实现其他旋转范围限制。

图4B描述了在一些实施例中，纵向孔206如何用于将内室304和流体通道302彼此流体耦接。如图所示，虽然纵向孔206限定比内室304或流体通道302更小的容积，但是该容积关系可通过例如增加纵向孔206的高度和直径中的一个或多个而改变。如图所示，纵向孔206被整体包含在第一旋转构件的上半部124内并由其限定，但应当理解，多种不同构造可被用于限定纵向孔206，同时保持本公开的单一连续内部流体通道的完整性。例如，在一些实施例中，纵向孔206可被完全包含在第一旋转构件的下半部122内并由其限定。在一些实施例中，纵向孔206可被下半部122和上半部124的组合限定，其中下半部122和上半部124各自限定纵向孔206的一部分，并且密封件被设置在下半部122和上半部124之间的界面处，以防止任何流体泄露。

图5A-D展示了本公开的各种示例性配置。图5A和5B描绘了第一旋转构件120的示例性旋转范围，其中配置500a描绘了第一旋转极限，而配置500b描绘了第二旋转极限，与配置500a的第一旋转极限偏移了180度。在操作中，这两个位置之间的旋转可通过使用者手动抓住第一旋转构件120或公配件108并施加足以引起旋转的力以实现。在一些实施例中，引起旋转所需的力不受流经耦接元件100的流体的存在的影响。

用于在配置500a和配置500b之间或者在两个配置之间的任何位置处引起旋转的力也可由软管传递，上述软管在其第一端部被耦接到耦接元件100并且沿着软管的长度在某个第二点处被使用者握持，其中第二点可位于软管的第一端部和软管的第二端部之间的任何位置。例如，使用者可拉动软管，传递足以引起朝向使用者拉动方向旋转的力。在一些情况下，使用者可选择步行或以其他方式与手持的软管一起移动，引起逐渐旋转，其通常用于连续地将软管和耦接元件100与使用者的当前位置再次对齐。虽然在整份说明书中已经提到光滑且连续的旋转，但是也可以通过使用棘爪(detent)或其他机构以逐步的方式控制或限制旋转，所述棘爪或其他机构可以提供有限数量的固定或预定的旋转位置。

图5C和图5D描绘了耦接元件100和流体源510之间的示例性耦接，上述流体源由在大多数住宅和商业性质方设置的用于提供加压水类型的插口提供。图5C示出了配置500c，其中耦接元件100已被附接到插口510，例如通过使用公螺纹和母螺纹附接到插口510，在图5D中示例性公螺纹512被示出在插口510上。在一些实施例中，保护盖103相对于耦接元件100的其他部件的较大直径对于使用者试图将耦接元件100附接到插口510或从插口510拆卸被证明是有利的，例如通过提供杠杆臂和改进的抓握表面以赋予使用者更大的机械优势。

一旦耦接元件100被附接到插口510，第二旋转构件130就可使得使用者能够实现插口510和耦接到公端部108的软管(未示出)之间的相对旋转。在操作中，该旋转可通过使用者手动抓住第一旋转构件120或公配件108并施加足够的力以实现。在一些实施例中，引起旋转所需的力不受流经耦接元件100的流体的存在的影响。在一些实施例中，引起旋转所需的力被调节成使得其下降到将耦接元件100从插口510拆卸下来所需的阈值以下，从而防止插口510和耦接元件100的意外脱离。

用于在插头510和耦接到公端部108的软管之间引起旋转的力也可由软管自身传递，其中软管可被使用者握持在软管长度上的某点处。例如，使用者可拉动软管，或者选择步行或其他方式与手持软管一起移动，从而沿着软管的长度产生扭力。如本领域普通技术人员所理解，在没有使用本公开的耦接元件的情况下，正是这些扭力经常导致软管的蜷曲和过度缠结。然而，旋转机构130用于消除或耗散这些扭力，允许软管相对于插口510连续地重定向其自身，从而保持松弛和减少张力的状态，该状态极不易于蜷曲、缠结和其他软管使用者遇到这种常见问题。

以上参考了使用者可以如何分别提供引起第一旋转构件120或第二旋转构件130旋转所需的力。然而，如前所述，使用者可同时引起两个旋转构件120和130的旋转，其中两个旋转由根本相同的力所驱动。换言之，单个力可使软管旋转到配置500a和500b之间的各种位置，并使软管沿着相对于流体源所限定的完整360度范围旋转到各种位置，注意到这种旋转范围的开始和结束配置是相同的，因此在图5A和5B中没有明确地区别。有利地，可由示例性耦接元件100所提供的这两个旋转自由度可允许软管相对于流体源采用多种构造。换言之，将流体源视为固定点，耦接元件100可使得软管能够扫过并采用由以流体源为中心的半球所限定的一组配置中的任何一个。这样，本公开可以确保在任何给定的情景下，耦接元件100的使用者实现软管相对于流体源的最佳定位，耦接元件100用于减少沿软管长度引起的蜷曲和旋转应力，并进一步起作用以减小在软管和流体源之间的耦接界面处引起的任何弯曲应力。

实施例605在图6-8中示出，以说明在一些实施例中，本发明可如何包括用于控制流体流经组装系统的流动的开关604，如图6和图7所示。如同前述的实施例，可旋转上半部624和可旋转下半部622被结合以形成可旋转耦接件632。上半部624包括公配件608，而下半部622包括母配件602，但是对于本领域技术人员而言显而易见的是，许多其他配置(包括公-公、母-母、本文中未描述的配件)以及前述各种组合可被包括在可旋转耦接件632中。以与前述实施例的保护盖103相类似的方式，保护盖603a可配合在母配件602上。在一些实施例中，第二保护盖603b可被配合在公配件608上。耦接件632围绕第一横向旋转轴线140和第二纵向旋转轴线150两者旋转。然而，如在图6中的最佳描绘，上半部624可进一步包括开关604，其允许使用者控制流体通过系统的流速而不干扰由上述组件提供的两个旋转自由度。实施例605可附接到软管的插口端部(即，在公配件608和母配件602中的一个处耦接到插口或者加压流体源，而在公配件608和母配件602的剩下一个处耦接到软管)。在一些情况下，实施例605可被耦接到软管的喷嘴端部，与耦接到插口或加压流体源的软管插口端部相对。在这种情况下，由实施例605给出的两个旋转自由度为使用者提供更大的移动自由，并由于开关604允许使用者控制流体的流速而不必返回到插口或加压流体源本身，而进一步为使用者提供更多的方便。在一些情况下，实施例605可经由公配件608和母配件602中的一个耦接到软管的喷嘴端部，并在公配件608和母配件602中的剩下一个处耦接到第一专用喷嘴或者喷头上。以这种方式，除了上述优点之外，使用者还能够通过开关604减少或停止来自插口或加压流体源的流体流，然后将第一专用喷嘴或喷头交换为第二专用喷嘴或喷头。

开关604可由圆帽650和伸出帽外的杠杆616形成，如图6和8所示。杠杆被刚性地固定到帽上，且开关可围绕第一轴线140旋转而不影响附接在下面的可旋转上半部的旋转自由度。例如，杠杆616可通过单件结构与帽650整体地设置。通过沿一个方向旋转开关604，可以减少或甚至完全阻止流体通过系统的流动，并通过沿相反方向旋转开关，可启动或增加流体通过系统的流动。开关604通过插入到凹陷(depression)中的中心上紧固件820(将于下面描述)被耦接到可旋转上半部624，凹陷沿轴线140对齐并位于开关604的中心。如本领域技术人员所清楚的，开关和闸门的其他实施例可被用于控制通过系统的流体流，且该描述不被视为限制。例如但不限于，可按压开关可被实施在可旋转上半部624的顶上或沿着可旋转下半部622的一侧实施，或者以本领域技术人员显而易见的多种实施例中的任何其他实施例实施。

图7描绘了本发明的一个实施例的横向截面图。如在上述实施例中那样，中心纵向孔706垂直延伸穿过可旋转耦接件632，并在母配件602内的一个中心水平纵向孔716与在公配件608内的第二中心水平纵向孔626之间延伸。总之，这些孔形成流体的可流通的通道，如图7所示。

如图7所示，下紧固件704将下半部622和上半部624结合在一起以形成组装系统605。在一些实施例中，紧固件可以是夹子或对本领域技术人员而言显而易见的其他形式，或者两个半部(halve)的结构可被设计成彼此适应以使它们互锁(例如，如前所述实施例)。如图7所示，下紧固件704也可以是将上半部624结合到下半部622的螺钉，而不妨碍两个半部相对于彼此的旋转自由度。螺钉704沿着横向轴线140对齐，并且大致以与中心上紧固件820相同的对齐方式对齐。

以类似于上述实施例的方式，耦接套筒720被刚性地附接到下半部622的一端并可旋转地耦接到母配件602。O形环712被安置在接收槽714中，该槽设置在母配件602的一端处。O形环712被压缩在耦接套筒720和母配件602的端部连接器602之间。再次，以与之前描述的实施例类似的方式，并且不受限于先前描述的实施例，端部连接器606将旋转组件605耦接到母配件602。

O形环702位于凸缘718a上并被压缩在凸缘718a和互补密封构件718b之间。如同上述O形环202，包括O形环的各个实施例中的O形环702的特性可改变。例如，与O形环712相比，O形环702(类似于O形环202)可以经受更大程度的磨损和旋转循环，并且因此可以在诸如直径、材料构造、弹性和其他特征上变化。

O形环722可被安置在接收槽726中，该接收槽设置在公配件608的一端处。如图7所示，O形环722可被压缩在公配件608和耦接套筒724之间。耦接套筒724可被刚性地附接到上半部624并被可旋转地耦接到公配件608。在一些实施例中，耦接套筒724可与上半部624整体地设置，例如通过单件结构整体地设置。保护盖603b可覆盖公配件608和耦接套筒724。保护盖603b可被刚性地附接到公配件608，并包括在耦接套管724上延伸并终止于与上半部624紧密接缝中的自由浮动唇部728。例如，当将公配件608附接到软管的母配件时，保护盖可以为使用者提供抓握点，并且保护耦接套筒避免灰尘或损坏。例如，在一些实施例中，保护盖603b可采用单件结构与公配件608整体地设置。

上半部624和下半部622可通过沿与第一旋转轴线140对齐的下紧固螺钉704和紧固螺母732可旋转地耦接。上半部624可包括接收孔708以接收并固定紧固螺钉704。接收孔708的内壁可包括互补螺纹730，其被设计成接收紧固螺钉704并将其固定就位。如图所示，接收螺钉704的头部牢固地耦接上半部624和下半部622。紧固螺母732可被压缩在上半部624的延伸部734a与螺钉704之间，以提供上半部624和下紧固螺钉704的刚性耦接。固定唇部710b可从下半部622以与轴线140横向对准的方式延伸，固定唇部710b坐落在上半部624的下部接收槽710a中。另一个延伸部734b可从上半部624向下悬垂。如图7所示，密封唇部710b可在一侧上被延伸部734a和螺母732以及在相对侧上被延伸部734b锁定就位。

在包括开关和流闸门机构的实施例中，开关604可通过中心上紧固螺钉820被耦接到流闸门746，上述中心上紧固螺钉820插入穿过设置在开关杠杆616中心上的接收开关凹陷640，紧固螺钉820延伸到接收闸门凹陷740。紧固凸缘742a可从接收凹陷640的侧面延伸，以便被压缩在螺钉820和限定接收闸门凹陷740的紧固凸缘742b之间。如本领域普通技术人员将认识到，开关604可以以多种方式被整体地耦接到流闸门746。作为非限制性示例，开关604和闸门746可由单件结构提供。闸门746可包括接收槽736且O形环744可位于其中。O形环744可被压缩在流闸门746和上半部624之间。在某些实施例中，包括O形环的各个实施例中的O形环744的特性可改变。例如，与O形环712或O形环702相比，O形环744可以经受更大程度的磨损和旋转循环，并且因此可以在诸如直径、构造和其他特征上变化。

流闸门746延伸到中心纵向孔706中，并可包括与中心孔706的竖直壁大致平行对齐的闸门面板738。面板738被刚性地耦接到闸门746，并且在一些实施例中，例如可以以单件结构的方式与流闸门整体地设置。如上所述，在刚性耦接开关604与流闸门746的组合中，使用者可通过操纵流开关604以移动流面板738。当流开关604被设置到一个位置时，流面板738被旋转到阻止流体从由竖直孔706所形成的通道流入由纵向孔626所形成的通道中的位置。在一些实施例中，流体的流动可能受到不同程度的阻碍，以使得更好地控制流体从系统流出。在一些实施例中，流面板可通过与旋转面板不同的机构移入和移出阻挡位置。例如，可采用弹簧或液压系统通过按压开关或本领域技术人员所清楚的各种其他机构而将面板升高到阻挡位置。

图8描绘了包括旋转流量控制开关604的本发明实施例的爆炸图。如前述实施例，可旋转下半部622包括母配件804。配件804另外包括与前述实施例类似的槽714。槽714使得母配件804能被旋转地耦接到可旋转下半部622。如图所示，下半部622包括下紧固唇部710b，而可旋转上半部624包括延伸部734b。如前所述并在图7中最佳示出，这里没有示出对置的延伸部734a与螺钉704、螺母732、唇部710b和延伸部734b组合旋转地耦接下半部622和上半部624。回到图8，延伸部734b可包括流体闸门818，以便当两个半部被耦接时允许在由孔716所形成通道中的流体进入由垂直孔706所形成的通道中。流闸门746包括如上所述的闸门面板738并且从开关604向下悬垂。组合开关机构可被插入到垂直孔706中，形成帽并实现流体通道的封闭。

以类似于前述实施例的方式，水平孔716沿轴线150纵向对齐。当系统完全组装时，轴线150与纵向轴线150b大致共同延伸。如图7所示及以上所述，上半部624可沿着接收槽726被旋转地耦接到公配件608。注意，图8并没有示出保护盖603b(如图6和7所示)。这样做是为了清楚并且没有限制地说明本发明的实施例可以多种方式改变。

本发明的这些和其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的，并且本发明不限于前述示例。