安全联接装置 【技术领域】
本发明涉及一种用于管嘴与导管系统的可松开式连接的安全联接装置，所述管嘴和导管系统形成抽排系统的一部分。
背景技术
通常使用其中软管或管嘴形式的连接元件连接到排气源的抽排系统。典型的例子是检查大厅、装配大厅、车间或紧急救援车辆的停车大厅，其中将连接元件连接到车辆的排气管道上。连接元件一般设计成使得，当车辆驶离时，该连接元件与排气管道的接合松开。出于安全原因，所述系统应装备有安全联接装置，在连接元件和排气源之间的力超过某一极限值时该安全联接装置脱开。在没有安全联接装置的情况下，当与排气管的连接变松时，通常由管嘴和相联的软管部分形成的连接元件可能以不受控的方式以很大的力回弹。这可能造成对例如车辆和人员造成很大的伤害，而且还会例如对所述系统的悬挂装置成固定部分造成很大的伤害。
安全联接装置可以基于例如摩擦作用，在这种情况下可以例如通过环绕的橡胶套环将两个凸缘式联接装置对拼件保持在一起。这里，起作用的方式取决于凸缘的构造、误差和由之前的脱离而产生的可能的变形，而且也取决于套环的材料、构造和状况。
在WO 02/42015A1中给出了另一个例子，该例子是摩擦和弹簧的组合方案。文中描述的安全联接装置包括第一和第二管状联接装置对拼件，各个联接装置对拼件都包括凸缘部分。一个凸缘部分是直的，而另一个凸缘部分是锥形。弹性锁定环安装成扣压在两个凸缘上，以将两个联接装置对拼件保持在一起。锁定环包括可相互移动的分段，所述分段利用弹簧装置弹性地预张紧在第一位置，在该第一位置锁定环跨在凸缘上，并将两个联接装置对拼件保持在一起。各分段可以与预张紧力(的方向)相反地移动到第二位置，其中凸缘部分并因此联接装置对拼件可以移开。该方案固有地复杂而成本高，同时它对误差敏感，因为该方案基于在脱开期间锁定环在凸缘的锥形表面上的滑动。
DE 19622860中给出了另一种原理。该文中描述的安全联接装置形成排气抽排装置的一部分，该抽排装置装备有开槽的抽吸管，小车可以在该抽吸管上运行。安全联接装置包括用于将两个软管端部联接在一起的两个外部软管联接部。在各软管联接部的内部具有一金属丝联接部。各金属丝联接部连接到金属丝上。在联接状态下，金属丝通过安全联接装置在管嘴和小车之间运行。如果负载超过预定的极限值，则金属丝联接被弹簧加载以脱开。该技术比较复杂，且需要一些细调以便工作。
其它方案使用安全销，如果超过某一极限值，则该安全销断开。这些方案难以在脱开之后重新设定，且还要求使用者保持备件储存。
许多已知的方案的重新设定复杂，此外常常需要两个人。基于摩擦的方案尤其需要两个人，因为重新设定要求在重新设定中必需人工克服脱开所需的摩擦力。影响因素是通常处于250至500N之间的范围内的脱开力。此外，许多已知的安全联接装置常常还设置有辅助的减震橡胶盖，该橡胶盖使重新设定更困难，因为这些盖一般必需用力地安放到合适的位置。
【发明内容】
本发明的一个目的是提供一种安全联接装置，该安全联接装置具有恰当地限定的脱开力，该脱开力可以根据应用容易地选择。
另一个目的是提供一种安全联接装置，该安全联接装置可以在脱开之后利用简单的人工操作而重新设定。
另一个目的是，安全联接装置是人机工程学的并允许结合其它功能，例如气动装置，该气动装置例如用于将抽排系统连接到排气源上。
安全联接装置在新的和现有的抽排系统中也应该能简单地安装。
为了实现上文指出的和从下面的说明中可看到地其它未指出的目的，本发明涉及一种用于管嘴与导管系统的可松开式连接的安全联接装置，所述管嘴和导管系统形成抽排系统的一部分。所述安全联接装置的特征在于，(所述安全联接装置包括)联接件，该联接件具有适合于装配在管嘴中的第一联接部和适合于装配在导管系统中的第二联接部，所述联接件是气动联接件；其中，所述第一和第二联接部适合于结合在一起以将管嘴连接到导管系统，在联接部的接合状态，联接件可在联接位置和分开位置之间调节，在所述联接位置，联接部联接在一起，以锁定管嘴与导管系统的连接，在所述分开位置，联接部可分开，以从导管系统松开管嘴；(所述安全联接装置还包括)致动件，该致动件设置成当联接件受到超过预定极限值的脱开力时将联接件从联接位置移动到分开位置。
术语管嘴包括抽排系统的用于连接到排气源上的部分，并且既可以仅包括管嘴也可以包括具有相联的软管部分的管嘴。应该认识到，本发明也可适用于除抽排排气之外的系统。然而，下面的说明基于在排气抽排系统中的使用。
通过本发明可生产一种安全联接装置，该安全联接装置在脱开之后可简单地重新设定。
致动件和联接件构成两个分开的构件，其中联接件的联接部可以与致动件无关地移动到用于锁定管嘴与导管系统的连接的接合状态。这意味着，与一些基于摩擦的方案的现有技术不同，在脱开之后重新设定安全联接装置时，操作人员施加的力不必基本对应于或超过脱开力、即安全联接装置脱开所需的力，而仅需使联接部结合到联接件的联接位置。该力一般显著地小于脱开力，因此操作人员可以自己实施重新设定且完全不需要工具或备件。联接件可以由快速联接件形成，该快速联接件在流体分配管线的可重复联接中是众所周知的。在本文中，快速联接装置是指例如在流体分配中使用的联接件，其中，联接件的两个联接部可以通过轴向运动结合在一起形成锁定接合，并允许通过锁定件的移动而分开，该锁定件的移动优选为与联接部的接合方向相反或一致的轴向运动。锁定件一般设置在联接件的构成雌部件的部件上。这种类型的联接件，确切地说由于可重复的联接，而设计成需要低的联接力。使用这种类型的联接件还意味着安全联接件的成本可以保持较低。
安全联接装置还设计成使得，该安全联接装置的各部件可以分别装配在管嘴和导管系统内，因此该安全联接装置没有可能损坏的伸出部件、或者在脱开时可能损坏周围环境的部件。这也意味着，与现有技术不同，不需要使用保护橡胶盖，或者保护橡胶盖在重新设定时不必处理。
联接件是气动快速联接件的事实允许使用安全联接装置，而不管该安全联接装置是用于包括气动装置还是不包括气动装置的抽排系统。在系统包括气动装置时，安全联接装置可以容易地连接到气动装置上，并可以形成气动装置管道系统的一部分。否则，只有联接功能本身可用。
将联接部结合在一起形成所述接合状态所需的力有利地小于所述脱开力的极限值。使联接件在分开位置和联接位置之间移动所需的力完全取决于所选联接件的设计，并通过选择上述快速联接装置类型的联接件，该联接件被固有地设计成需要较低的力来联接联接部。另一方面，脱开力取决于致动件的设计。因此，脱开力和重新设定所需的力是两个完全分开的力。在脱开之后重新设定时，操作人员仅需要克服将联接件的两个部件联接在一起所需的力，而不是像现有技术中那样需要基本上克服安全联接装置的脱开力。
致动件可以设置成在管嘴和导管系统朝相互远离的方向移动预定位移后使联接件从联接位置移动到分开位置，产生这种位移所需的力由弹性元件限定。
弹性元件可以像制动机构一样，因为在安全联接装置能脱开之前弹性元件必须根据所述预定的位移被压缩。通过合适地选择弹性元件，更确切地说，通过选择弹性元件的弹簧特性，使用者可以容易地使安全联接装置适合于想要的应用以及例如任何与脱开力有关的标准。使用弹性元件还使准确限定的脱开力具有很高的可重复性，该脱开力对制造误差或由之前的脱开产生的变形不敏感。
预定的位移可以由与致动件配合的止挡件确定。致动件和止挡件之间的配合可以用许多不同的方法实现，例如，通过与凸起部配合的切口或者通过具有一些必须克服的松弛部分(slack)的金属丝来实现。
致动件可以设置成与联接件的两个联接部中的构成雌部件的一个联接部接合。
致动件、与该致动件接合的联接部、及所述弹性元件可以设置在一共用轴上。这可提供一种很紧凑的解决方案，因为安全联接装置可以容易地安装在管嘴内部，或者可选择地安装在导管系统的内部。
所述脱开力的极限值由弹性元件的弹簧特性决定。弹性元件可以是弹簧元件，所述极限值通过选择弹簧元件的弹簧常数设定。弹性元件也可以是弹性体，极限值通过选择弹性体的弹性模量设定。这使安全联接装置首先具有准确限定的脱开力而没有校准要求，其次具有很高的可重复性。使用者可以很容易地使同一个安全联接装置适合于所希望的脱开力，因为对于给定的弹簧元件或给定的弹性体，力和位移之间的关系是已知的。
脱开力可以通过预张紧所述弹性元件而进行调节。因此，使用者可以自己按要求设定所希望的脱开力。
联接件可以构成气动系统的一部分。气动系统可以例如用来在管嘴和车辆排气管之间产生锁定和密封作用。因此可以通过安全联接装置的联接件实现从压缩空气源送到管嘴的空气供应。这减少了管道系统和联接元件的数量。而且，管线和联接元件例如阀和断路器在脱开时不会损坏，因为这些元件可以安装成使得不承受任何张力。此外，所有气动构件都可以安装在安全联接装置的内部，因此，这些构件在脱开和正常使用期间受到保护。
所述轴也可以构成气动系统的一部分。在这种情况下，所述轴优选地由导管形成，联接件可通过该导管与压缩空气源连通。
【附图说明】
下面参照示出优选实施例的附图更详细地举例说明本发明。
图1示出用于抽排车辆排气的抽排系统的示意图；
图2示出本发明第一实施例的安全联接装置的第一部分的示意剖视图；
图3示出本发明第一实施例的安全联接装置的第二部分的示意剖视图；
图4示出第一实施例的安全联接装置处于联接位置的示意图；
图5示出图4的安全联接装置处于分开位置的示意图；
图6示出本发明安全联接装置的第二实施例的示意图；
图7示出一实施例的示意图，其中安全联接装置可以从管嘴的外部操纵，或者可选择地从导管系统的外部操纵。
【具体实施方式】
现在参见图1，图1示出本发明的安全联接装置的第一实施例，该安全联接装置安装在抽排系统2(以极为简略的视图示出)上。系统2包括管嘴3，该管嘴3用于连接到排气源4如车辆排气管上。在所示的实施例中，管嘴3具有挠性软管部5的形式，该挠性软管部5在其一端处具有用于连接到排气管的管嘴，而在其另一端处包括安全联接装置1的第一部分10。抽排系统2还包括导管系统6，该导管系统6在其一端处包括安全联接装置1的第二部分20，而在其另一端处联接到抽排装置(未示出)上。可以认识到，管嘴3和导管系统6可以在不影响本发明的情况下用许多不同的方法构造。
安全联接装置1用于装配在管嘴3和导管系统6之间的一位置。
当车辆驶离时，管嘴3释放与排气管的接合。管嘴释放与排气管的接合所需的力一般较低，且大部分被一般包括挠性软管部的管嘴3或导管系统6吸收。传递到实际安全联接装置1的残余力在正常情况下小于安全联接装置1的规定的分离力。因此，安全联接装置1仅用于在排气源4和管嘴3之间的接合不松开的情况下、即当分离力超过脱开力的预定极限值时脱开。
在下面的说明中使用术语前和后。前是指在使用时朝向管嘴的部分，后是指在使用时背离管嘴的部分。还使用术语联接件。联接件优选地由常规气动类型联接件形成，该类型的联接件通常用于流体分配管线的可松开式快速联接装置。这种类型的联接件通常用于流体分配管线的简单、可重复的联接在一起，并且对于本领域技术人员是公知的，因而不对其设计作更详细说明。然而，一般原则是，联接件包括雄部件和雌部件形式的两个联接部，这两个联接部通过轴向运动结合在一起形成彼此间的锁定接合。通过通常安装在表面的、套筒状的锁定件的移动可允许(两个联接部)分开，所述移动优选为与联接部的接合方向相反或一致的轴向运动。锁定件一般设置在雌部件上。
现在参见图2，该图示出安全联接装置1的第一部分10的示意性剖视图，该第一部分10用于装配在管嘴中。在所示的实施例中，第一部分10由圆管11形成，该圆管11在其两端处敞开。圆管11可以例如用塑料、复合材料或金属制成。第一部分10在其前端处包括用于与管嘴连接的连接部分12。该连接可以利用常规的紧固件(未示出)如软管夹来实现。第一部分10包括位于其后端处的表面13a，该表面13a用于压靠在属于安全联接装置第二部分20的前端的互补表面13b上，该第二部分20将在后面说明。
第一部分10在内部包括沿直径方向设置的支承部分14，该支承部分14支承联接件15的第一联接部15a。联接部15a朝向第一部分10的后端。在所示的实施例中，第一联接部15a由雄部件形成。
现在参考图3，该图示出第二部分20的示意性剖视图，该第二部分用于装配在导管系统中。在所示实施例中，第二部分由圆管21形成，该圆管21在其两端处敞开。圆管21可以例如用塑料、复合材料或金属制成。
第二部分20在内部包括沿直径方向设置的支承部分22，该支承部分22支承一轴23，该轴沿轴向贯穿支承部分22，此外所述轴可以相对于支承部分22沿轴向移动。在安全联接装置1的联接位置，轴23设置成与第一部分10的联接部16成一直线。
轴23在其前端处连接到所述联接件15的第二联接部15b上，该第二联接部15b与联接件15的第一联接部15a互补。在所示的实施例中，第二联接部15b由雌部件形成。
第二部分20还包括致动件24。致动件24的作用是能使第二联接部15b移动到一位置，在该位置，联接件15可以从联接位置移动到分开位置；当管嘴3和导管系统6沿彼此背离的方向移动预定距离，并因此使联接件15受到超过预定极限值、即超过规定的分离力的力时，会发生所述联接件15从联接位置移动到分开位置的情况。
在所示的实施例中，致动件24具有托架25的形式，该托架25在第二联接部15b和止挡件26之间延伸，该止挡件为设置在轴23上的径向突起的形式。更确切地说，致动件24在第二联接部15b的安装在表面的套管状锁定件27和所述止挡件26之间延伸。致动件24在其后端处包括轴向切口28，该切口用于接纳止挡件26并与其配合。当管嘴3和导管系统6移开时，彼此的位移导致致动件24相对于止挡件26的位移，直至切口28的后端与止挡件26之间实现接合。在该位置，致动件24通过连接到第二联接部15b而力图将该第二联接部15b沿远离第一联接部15a的方向拉开，并因此努力使联接件15并由此使联接装置1分开。应该认识到，相应的原理可用于这样的致动件24，其中致动件不是具有与止挡件26配合的切口28，而是具有与切口配合的止挡件。应该认识到，致动件24在保持功能的情况下可以由具有松弛部分的金属丝形成，该松弛部分对应于与第二部分的管壁中的互补的切口或突起配合的所述突起或切口的位移。
为了规定脱开力，使用弹性元件29，该弹性元件29在所示的实施例中设置在轴23上，并沿该轴的轴向布置在止挡件26和靠接部30之间。弹性元件29可以例如由弹性体或弹簧元件形成。弹性体是指具有快速和高的弹性可延展性及快速和几乎完全的可复原性的材料。弹性体可以由橡胶或热塑性弹性体。弹簧元件优选地是指用于沿其纵向加载的弹簧。因此，合适的弹簧元件是拉伸弹簧或压缩弹簧、板簧或盘形弹簧。应该认识到，沿不同的加载方向工作的其它类型的弹簧元件也是可以的，如扭力弹簧。
在所示的实施例中，弹性元件29由压缩弹簧31形成。压缩弹簧31设置在止挡件26和靠接部30之间，使得当轴23沿轴向向前移动时，该弹簧31被压缩；当管嘴3和导管系统6朝彼此远离的方向移动时，会发生所述情况。
下面，参照图4和5说明安全联接装置1的功能。
首先参见图4，该图示出处于联接位置的安全联接装置1，其中，管嘴和导管系统通过第一和第二联接部15a、15b的联接而相互连接。
如果管嘴不从与排气源的接合中分开，则张力F将传递到安全联接装置1。这导致设置在管嘴中的安全联接装置1的第一部分10被沿张力的方向拉动。通过经由第一部分10设置在管嘴中的第一联接部15a与经由第二部分20设置在导管系统中的第二联接部15b的接合，力F还传递到导管系统，并且在运动中传输。在该运动期间，第二联接部15b由于其在轴23上的可动布置而能在有限的距离上伴随该运动。该距离由致动件24限定。更确切地说，所述距离由设置在致动件24中的切口28和止挡件26的配合来限定。在所述运动期间，弹性元件29同时被压缩。通过合适地选择弹性元件29的弹簧特性，可以确定脱开力。当切口28的后端与止挡件26接合时，管嘴和导管系统的连续位移达到实际停止，因而使两个联接部15a、15b之间的接合松开，见图5。通过致动件24在这个位置相对于第一联接部15a向后拉动第二联接部15b的套筒形锁定件27而使所述接合松开，由此使联接部15a、15b移开。更确切地说，切口28的长度至少与第二联接部15b(雌部件)相对于第一联接部15a(雄部件)必须移动以松开它们的接合的距离相对应。安全联接装置1现在已松开，管嘴和导管系统可以分离。
脱开力易于规定和改变。这通过合适地选择弹性元件29的弹簧特性来实现，根据弹性元件29的类型，所述弹簧特性即是弹簧常数或弹性模量。对选定的弹性元件29来说，力和位移之间的关系是特定的。在压缩弹簧的情况下，所述关系是线性的，因此本领域技术人员能够容易地根据所希望的脱开力选择合适的弹簧元件。
本领域技术人员还可以通过弹性元件29的合适的预张紧来调节脱开力。这种预张紧可以用许多不同的方法得到，其中一些方法在下面说明。在本发明的范围内，本领域技术人员可以认识到其它可能的变型。所希望的预张紧程度可以利用靠接部30来设定。靠接部30可以例如通过螺母形成，该螺母可以沿着有螺纹的轴移动。该轴可以方便地通过弹性元件设置于其上的轴形成。通过沿着轴将螺母移动不同的距离，可得到所希望的预张紧程度。靠接部30也可以通过栓钉形成，该栓钉设置在轴上形成的多个孔中的一个中。因此，栓钉的位置确定预张紧的程度。第三个变型是靠接部30由多个间隔件形成，该间隔件加在弹性元件的后部以对其进行预张紧。因此，无论采用(预张紧的)哪种方案，安全联接装置都可以被完全提供预定的脱开力，此后使用者可以通过调节弹性元件的预张紧来设定所希望的脱开力。
为了重新设定脱开的安全联接装置1，利用一力使管嘴和导管部分、即第一和第二部分10、20沿轴向结合在一起，使得两个联接部15a、15b相互锁定接合。保证两个联接部15a、15b采取联接位置所需的力仅与联接件15的设计有关。特定类型的联接件一般适合于人工操纵的事实是指，一般所需的力很有限，并可以在没有帮助的情况下由个人容易地施加。
具有气动联接件形式的联接件15有利地可以由快速联接装置类型的气动联接件形成。此外，轴23可以由具有相联的联接元件40的管道形成，以将空气传导穿过安全联接装置1。因此，安全联接装置1除了简单地起安全联接装置的作用之外，还可以构成气动系统41的一部分，该气动系统41用来在管嘴和排气源之间获得气动控制的夹紧和密封效果。因此，本发明允许将气动系统所需的所有管道系统放置在安全联接装置内部。此外，不管具有相联的设备的抽排装置是否用于气动操作，都可以使用同一个安全联接装置。而且，如果要将已有抽排系统改装成具有用于通过气动机构产生夹紧和密封作用的喷嘴，则也可以在不改动或改动很少的情况下使用所述安全联接装置。
应该认识到，上述致动件仅是一个可能的实施例，本领域技术人员在本发明的范围内可以在保持功能的情况下发现许多其它的解决方案。
在上面的说明中，将安全联接装置的第一部分10描述成已装配在管嘴3中，而将第二部分描述成已装配在导管系统6中。应该认识到，可采用相反的解决方案。此外，上述实施例基于一联接件15，其锁定件27用于沿与联接部15a、15b的接合方向相反的方向运动，因而致动件24、止挡件26和弹性元件29定位和构造成用于沿该运动方向起作用。应该认识到，联接件15的锁定件27也可以用于沿联接部15a、15b的接合方向移动，由此，致动件24、止挡件26和弹性元件29在进行本领域技术人员看来显而易见的简单改动的情况下定位和构造成用于这个运动方向。
现在参见图6，该图用很简略的视图示出本发明的第二实施例。与第一实施例不同，在这里致动件24’由具有第一和第二金属丝51、52的金属丝方案形成。第一金属丝51在其一端处连接到第二联接部15b及其套筒状锁定件27上，而在其另一端处连接到弹性件29’的第一端上。第一金属丝51设置成具有一定的松弛部分。该松弛部分可以看作是止挡件26’。在其另一端处，弹性元件29固定地紧固到支承部分53上。弹性元件29’在其与支承部分53相对的端部处也连接到第二金属丝52上，该第二金属丝52又连接到管嘴3上。
在所示实施例中，弹性元件29由拉伸弹簧形成。与第一实施例一样，脱开力由弹性元件29’的弹簧特性规定，即，在所示的实施例中，由拉伸弹簧的弹簧常数规定，或者根据上文所述由弹性元件的预张紧规定。
基本作用方式是，当管嘴3和导管系统(未示出)移开时，力F将借助于第二金属丝52通过弹性元件29的延伸而传递到联接件15上。当管嘴和导管系统之间的位移大得足以使弹性元件能设法使第一金属丝51延伸并克服其松弛部分时，第二联接部15b的锁定件27被沿一方向牵拉，该方向与使联接件的第一和第一联接部15a、15b之间的接合分开、由此使安全联接装置1脱开的方向相同。
应该认识到，第二实施例的基于金属丝的致动件24’可以根据例如弹性元件的选择而以多种不同的方法构造和取向。
现在参见图7，该图示出一实施例，其中可以从管嘴或导管系统的外部操纵安全联接装置1，以将联接件15从联接位置移动到分开位置。因此，如果例如需要不同的管嘴直径，则使用者可以很容易更换管嘴。
在所示的实施例中，联接件15的第二联接部15b，更确切地说，该第二联接部15b的锁定件27，连接到金属丝60上，该金属丝60设置成延伸穿过导管系统6的壁，安全联接装置的第二部分20连接到该壁上。金属丝60在其自由端处包括夹持面61。当安全联接装置1安装在管嘴3和导管系统6之间时，使用者可以通过十分简单地用力F1拉动金属丝60，而容易地松开管嘴3和导管系统6之间的连接。然后金属丝60移动锁定件27(见箭头A)，以使联接件15从联接位置移动到分开位置。应该认识到，通过将金属丝不连接到锁定件上，而是连接到致动件上，可以得到对应的效果。
应该认识到，本发明不限于所示的实施例。可以进行许多修改和变型，因此本发明仅由所附权利要求限定。