專利名稱：旋上式連接器的制作方法
相關(guān)申請的交叉參考沒有。
本發(fā)明特別關(guān)注的是用于飲料工業(yè)中的管路連接器，在飲料工業(yè)中飲料和飲料用糖漿封裝在箱內(nèi)的可收縮袋中，通常稱為一次性箱中袋包裝件。外部管路通過管路連接器連接于箱中袋包裝件上，其中該管路連接器構(gòu)形成經(jīng)管口快速耦合連接到袋子上。通過管路連接器和管口閥使耦合連接之前從管路和袋的泄漏減少到最小，其中閥構(gòu)形成在管路連接器和管口接合時打開，使流體流經(jīng)連接器。這些連接器的接合必須能實現(xiàn)防泄漏密封和打開閥門而控制流體流的作用。在服務(wù)業(yè)中供應(yīng)飲料的情況下，及時響應(yīng)消費者的需求是極為重要的，箱中袋通常儲存在不容易接近的區(qū)域，比如服務(wù)臺下方或上方，和光線昏暗的環(huán)境中。因此重要的是操作人員可以以最小的動作和作用力，最小的連接器和其他設(shè)備的運動而容易地操作連接器。此外，連接器的管口部分通常裝在一次性袋內(nèi)，因此管口和管口內(nèi)的閥結(jié)構(gòu)必須價格低廉。
在發(fā)明的背景技術(shù)中所述的專利和出版物構(gòu)成本發(fā)明的背景技術(shù)或者與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)。在此為所有目的全部出版物和專利的整個內(nèi)容結(jié)合與此作為參考。
在Bond等人的名稱為“Quick-Disconnect Coupling and ValveAssembly”的美國專利US4445551中，公開了一種滑入一裝在管口內(nèi)的可滑動閥中的連接器。該可滑動閥具有配裝到連接器中的指狀件，所以連接器滑入管口內(nèi)致使可滑動閥夾住連接器，且滑入管口內(nèi)可滑動閥打開的位置。對于該發(fā)明的操作來說，連接器與滑動閥的對準是至關(guān)重要的，且這種構(gòu)造存在著問題。
Bond等人的名稱為“Quick-Disconnect Service-Line Connector andValve Assembly”的美國專利US4421146解決了′551專利的某些問題?！?46專利公開了一種連接器，該連接器具有用于耦合連接管口的下U形凸緣部分和用于可滑動地裝放閥組件的上本體部分，該上本體部分可以朝下U形凸緣部分滑動且滑入管口內(nèi)。該連接器通過將連接器定位在管口附近然后橫向移動，或定位連接器使該U形凸緣套在管口的外表面周圍而連接于管口。這種連接器的缺點包括在連接和脫開連接過程中需要操作者精確地定位各部件，且操作者的兩只手都要使用。
Lloyd-Davies的名稱為“Fluid Dispensing Assembly”的美國專利US4564132公開了一種連接器閥，該連接器閥具有轉(zhuǎn)動地連接的螺母，當(dāng)管口和螺母的螺紋接合時實現(xiàn)配合和閥的致動。這種帶螺紋的管口在實現(xiàn)不同的箱中袋連接器系統(tǒng)之間的兼容性上存在問題。所采用的全螺紋形式也可能需要多圈實現(xiàn)連接，且使用較長的管口。對位于較小空間內(nèi)的系統(tǒng)來說，這些都是缺點，因為操作管口需要更大的空間，且也可能很難裝入或取出箱子。
Zielinksi等人的名稱為“Method and Apparatus for Coupling witha Spout”的美國專利US5983964中，公開了一種用于連接管路的閥組件和包含用于致動閥分組件的機構(gòu)的匹配管口。在該專利中，閥分組件用于與軸向接合的連接器結(jié)合使用，且兼容現(xiàn)有的箱中袋連接器。
ITW新西蘭公司生產(chǎn)了一種螺旋式連接器，該連接器包括一種管路連接器和管口組件(零件號390-0267)，該組件包括在管口上的部分螺紋，用于連接帶有螺紋的管路連接器。ITW連接器包括兩條在管口上的剛性部分螺紋，用于配合帶有螺紋的管路連接器，因此可以實現(xiàn)某種程度的兼容性。ITW連接器還具有自鎖結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括在管口上的缺口和管路連接器上的配裝入該缺口內(nèi)形成定位槽的配合件。如利用Lloyd-Davies連接器，在管口上設(shè)置剛性螺紋難以兼容其他的連接器。
箱中袋連接器的重要特征是提供低廉、容易制造的管路連接器和管口組合，這種組合可以以最小的動作快速、容易且正確地完成。此外，重要的是管路連接器和管口可以容易、低廉地制造，且管口可以低廉地結(jié)合到一次性袋上。
所需要的是一種可以快速耦合連接和脫開含有流體的管路的耦合連接的方法和設(shè)備?？扇〉氖且怨苈返淖钚∞D(zhuǎn)動或橫向動作實現(xiàn)連接，這種耦合連接包括在脫開耦合連接時密封管路和在耦合連接時打開管路的裝置，且該連接器為操作者提供肯定的指示，即已經(jīng)耦合連接且鎖定連接器而避免脫開耦合連接。此外，由于本領(lǐng)域的大量管路連接器和管口，還需要有在新管口和現(xiàn)有管路連接器之間的兼容性。為了確保新的和目前使用的連接器之間的兼容，需要箱中袋符合一定的外部尺寸和形狀。目前的管口設(shè)計具有一系列從管口徑向向外延伸的凸緣，因此難以將帶螺紋的連接器結(jié)合到許多目前的管口設(shè)計中。
在多個實施例中，旋接時的穩(wěn)定性是由彎曲的突出部傳遞到螺紋上的作用力實現(xiàn)的。如果連接器軸向不對準，那么多個突出部不能平均地對錯位作出響應(yīng)，合力將趨于拉直連接器并穩(wěn)定旋接動作。當(dāng)旋接上時，連接器對可能在連接器內(nèi)的閥產(chǎn)生阻力。具體而言，與管路連接器和管口同心且在內(nèi)部的是一個或多個彈簧加載的提升閥，當(dāng)管路連接器耦合連接在管口上時提升閥打開。致動該閥的動作在突出部上產(chǎn)生軸向作用力，該力用于脫開連接器的耦合連接。螺紋有一突出部限制部分，該限制部分可以向操作人員提供肯定指示，表明連接器完全耦合連接，且連接器將不會松脫螺紋連接而使連接器內(nèi)部的閥關(guān)閉。在一個實施例中，突出部限制部分包括通過螺紋和突出部形成的定位槽，該定位槽通過軸向作用力的作用保持位置。在第二實施例中，螺紋在突出部限制部分附近漸縮，且突出部可以變形而被迫就位。在第三實施例中，軸向作用力使突出部在螺紋內(nèi)變形，增加突出部和螺紋之間的接觸面積，因此增加用于旋接的摩擦力。
基于上述內(nèi)容，證明管口耦合連接技術(shù)中存在著改進的需求。因此，本發(fā)明的優(yōu)點是提供一種用于耦合連接管口的、克服現(xiàn)有技術(shù)中存在問題的新方法和設(shè)備。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是提供一種可以單手操作快速耦合連接和脫開耦合連接含有流體的管路的新方法和設(shè)備。
本發(fā)明的又一優(yōu)點是提供一種可以快速耦合連接和脫開耦合連接含有流體的管路的、與現(xiàn)有非螺紋連接器兼容的新方法和設(shè)備。
本發(fā)明的又一優(yōu)點是提供一種利用快速旋上式連接器、耦合連接圓柱形本體的新方法和設(shè)備，其中連接器是自鎖的且產(chǎn)生肯定的耦合連接指示。
本發(fā)明的又一優(yōu)點是提供一種用于管路連接器和管口的組合的新方法和設(shè)備，其中管口與現(xiàn)有管路連接器兼容。
本發(fā)明的又一優(yōu)點是提供一種管口和管路連接器組合，通過管口上可變形的突出部與管路連接器螺紋的配合而肯定地自鎖停止。
本發(fā)明的又一優(yōu)點是提供一種管口和管路連接器組合，在管口上具有可變形的突出部，而在管路連接器上有螺紋，其中在旋接過程中突出部的變形穩(wěn)定管口和管路連接器。
本發(fā)明的又一優(yōu)點是提供一種管口和管路連接器組合，在管口上具有可變形的突出部，而在管路連接器上有螺紋，其中在完全旋接時突出部的變形鎖定管口和管路連接器。
本發(fā)明的一個實施例的優(yōu)點是通過可變形的突出部與管路連接器螺紋的配合而在連接器中形成一定位槽，該定位槽限制連接器松脫螺紋連接。
本發(fā)明的第二實施例的優(yōu)點是突出部在螺紋內(nèi)變形，因此通過增加脫開連接器的耦合連接所需的扭矩而阻止脫開耦合連接。
本發(fā)明的第三實施例的優(yōu)點是突出部在螺紋內(nèi)彎曲，因此通過增加突出部和螺紋之間的摩擦力而阻止脫開耦合連接。
本發(fā)明的又一優(yōu)點是提供一種經(jīng)濟的、用于連接管口的新方法和設(shè)備。
通過下面對具體實施例的詳細描述可以對本發(fā)明有進一步的理解。為清楚起見，論述涉及根據(jù)具體示例的裝置、方法和概念。然而，本發(fā)明可以用于各種類型的軸向連接的裝置。其他工業(yè)和應(yīng)用場合同樣需要用于連接和脫開連接連接器與管口的方便裝置，其中管口內(nèi)可以有閥門。根據(jù)本申請的內(nèi)容，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，顯然可以想出許多不同的實施例來實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點。而且，本發(fā)明描述了包括許多不同的創(chuàng)新部件及部件的創(chuàng)新組合的系統(tǒng)。因而，不應(yīng)當(dāng)推定本發(fā)明限于包括本說明書任一實施例中列出的創(chuàng)新部件的組合。
套環(huán)螺母111可轉(zhuǎn)動地圍繞閥體201設(shè)置，且其包括通過與凹槽217的接合而使該套環(huán)沿軸向位于閥體上的螺母凸緣215。該凹槽217是由螺母定位凸肩211和可連接于流體管路接頭107的螺母限制表面213形成的。最好將套環(huán)螺母111的內(nèi)表面229設(shè)置成，從突出部接納端231開始有螺紋219，該螺紋適于將閥體連接于管口105。螺母111和閥體201的取向最好通過每個具有重合的閥體和螺母軸線125來實現(xiàn)組件101的耦合連接。
在圖6和7中針對本發(fā)明的兩個實施例示出了螺母111的內(nèi)部視圖。這些圖分別示出了螺紋設(shè)計的第一和第二實施例，作為螺母內(nèi)表面229的展開平面圖，示出了其中一個螺紋219。本發(fā)明的優(yōu)點可以通過利用一或多條螺紋實現(xiàn)，利用兩條螺紋更易于實現(xiàn)快速連接操作。第一和第二實施例包括恒定導(dǎo)向角α的方螺紋。雖然示出了方螺紋，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，構(gòu)形成與本發(fā)明的其他部件兼容的螺紋幾何形狀可以協(xié)同工作，從而實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點，其中包括但不限于其他的螺紋形式和其他螺距或變螺距的螺紋。
圖6和7示出了以平面圖形式出現(xiàn)的圓柱形內(nèi)表面229，其中一軸沿螺母軸線111的軸向方向，而另一軸沿螺母螺紋節(jié)圓柱的周向方向。限制螺紋219邊界的線是螺紋的根部或凹入?yún)^(qū)域。因為這一特定實施例的螺紋是方形的，所以如在圖6和7看到的表示螺紋219的線也是接觸該突出部或其他可螺紋接合的部件的螺紋表面邊緣視圖。而且示出了在旋接的不同階段的突出部117。突出部或其他可螺紋接合螺母111的部件沿著螺母，如螺紋219的根部的輪廓所示，接觸螺母。在圖6和7中所示的某些螺紋尺寸包括導(dǎo)向角α、周向上的根部開口(“周向根寬”)和沿節(jié)距軸線的根部開口(“根長”)。
為了快速連接操作，螺紋219包括一對方螺紋，它們具有2至15度范圍內(nèi)的示例性恒定導(dǎo)向角α，螺紋始于突出部接納面231處。為了以最小的運動實現(xiàn)連接，螺紋219的布置應(yīng)當(dāng)這樣，即螺母111完全接合一圈的四分之三或更少。應(yīng)當(dāng)注意的是，為了更好地示出本發(fā)明的操作，圖6和7中的軸向和周向尺寸是不成比例的，軸向尺寸相對于周向尺寸夸大了，因此在圖6和7中所示的角度大于示例角。
各實施例中的一個差別是當(dāng)連接器幾乎完全耦合連接上時螺紋和突出部的相互作用。圖6和7的第一和第二實施例在突出部完全在螺紋的突出部限制部分位置處接合時，螺紋和接頭的相互作用是不同的。在圖6的第一實施例中，與突出部接納面231相對的螺紋219具有一突出部限制部分，該限制部分是一定位端部601。圖7的第二實施例具有一螺紋的突出部限制部分，該限制部分包括通過減小螺紋根部尺寸而形成的漸縮螺紋701。在第三實施例(未示出)中，螺紋是均勻螺距形式的，帶有包括螺紋端部的突出部限制部分，從而當(dāng)連接器完全耦合連接時形成突出部的強制停止位置。本發(fā)明中的突出部的操作細節(jié)在后面進行討論。管口管口105在與袋凸緣121相對的管口端部處具有管口開口113，從而形成用于袋內(nèi)所含流體的出口。管口的外表面還具有從管口105徑向向外延伸的突出部凸緣115。在突出部凸緣115的徑向向外的最外表面上，有至少一個，最好兩個或多個突出部117，它們類似地從管口105和突出部凸緣徑向向外延伸。本發(fā)明將螺旋自鎖組件的優(yōu)點結(jié)合到可與現(xiàn)有的箱中袋連接器兼容的連接器中?，F(xiàn)有技術(shù)的管口螺紋包括1)完全單頭的凸螺紋，需要一或多圈，且因此需要相當(dāng)大的垂直空間，或2)包括傾斜的局部螺紋，被迫增加垂直高度。本發(fā)明降低了垂直高度需求，保持了與現(xiàn)有連接器的兼容性，而且也使管口高度最小，從而使得最終用戶可以更容易裝箱和去除管口。
突出部117的總體形狀和尺寸最易于相對管口軸線123來考慮。如圖4的頂視圖所示，突出部具有在螺紋連接開始時首先進入螺紋219的前導(dǎo)邊緣401，和在螺紋連接最后時進入螺紋219的后邊緣403。前導(dǎo)邊緣401和后邊緣403大致垂直于凸緣115，如圖5所示。另一突出部117表面是突出部頂側(cè)501和突出部底側(cè)503，兩者都大致與凸緣115、前導(dǎo)邊緣斜面505和突出部后邊緣斜面507，以及離管口軸線123最遠的突出部外表面405位于同一平面內(nèi)。前導(dǎo)邊緣401和底側(cè)503具有夾角β，后邊緣403和頂側(cè)501也同樣。夾角β可以為5至15度。突出部的尺寸取決于實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點所需的與螺紋的相互作用的量，因此將取決于應(yīng)用場合、所需扭矩和作用力、所用材料的強度和彈性。對于本文的實施例而言，每一未變形的突出部的長度伸出突出部外表面405約5％至20％，厚度為1至3mm，深度足以接合螺紋219。此外，根據(jù)突出部和螺紋之間所需的相互作用的量，未變形突出部的長度可以在周向根寬的80％至120％的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的一個主要特征是在螺紋連接過程中突出部的彎曲和/或變形以及與螺紋的突出部限制部分的配合。突出部適于在螺紋連接過程中易彎曲地配合螺紋管路連接器。具體而言，突出部外表面405，即徑向最外的邊緣，沿管口軸線123的方向移動，且突出部前導(dǎo)邊緣401和突出部后邊緣403移動以改變該未變形的突出部長度的形狀，如圖6和7中的117b、117b′和117b″所示。該未變形的突出部的長度可以小于、等于或大于周向根寬，螺紋和突出部之間的相對尺寸控制螺紋連接過程中突出部的變形量。此外，在某些實施例中，突出部前導(dǎo)邊緣適于在螺紋的突出部限制部分處可變形地配合在螺紋中，如在漸縮螺紋701處。對于箱中袋液體分配系統(tǒng)，在操作人員施加的使連接器耦合連接的軸向作用力下，該突出部彎曲，且在脫開耦合連接器時突出部的相互限制作用克服內(nèi)部閥門的作用力和操作人員的作用。下面繼續(xù)討論螺紋連接過程和耦合連接時本發(fā)明的操作，以及連接器內(nèi)部閥門的作用。
可以在該凸緣上結(jié)合其他凸緣，包括定位凸緣119，它定位成從管口105徑向向外延伸且沿軸向位于突出部凸緣117和袋凸緣121之間。此外，有多種能夠起作用密封管路連接器和管口的閥門構(gòu)造。其中的一種構(gòu)造在圖2和3中示出。用于密封管口的提升閥在管口105內(nèi)和管口105的袋凸緣端附近。提升閥221適于在提升閥彈簧223的作用下座靠在管口密封面225上。當(dāng)提升閥221克服彈簧223的作用力打開時，在管口密封面225的提升閥端口227形成開口。
優(yōu)選的材料是那些提供需要承受流體管路的壓力的強度的材料，其具有與流體材料的兼容性，并易于低廉地制造。對于在箱中袋包裝件中的應(yīng)用，聚乙烯是典型的優(yōu)選材料。本發(fā)明的操作下面通過用于箱中袋液體分配系統(tǒng)的連接器描述本發(fā)明的操作過程。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不限于使用在箱中袋包裝件中，且本發(fā)明的優(yōu)點可以通過在其他流體處理系統(tǒng)中實施而得到實現(xiàn)。在

圖1和2中連接器組件101示為未耦合連接狀態(tài)。在圖3中示出了完全耦合連接的組件101。為了說明而并非限制本發(fā)明范圍的目的，假定管路連接器103在流體管路接頭107處連接于裝有流體的管路，而管口105在袋凸緣121處連接于裝有流體的袋。當(dāng)脫開耦合連接時，管路連接器103和管口105由內(nèi)部閥門密封。具體而言，閥桿205處于關(guān)閉狀態(tài)，防止內(nèi)腔203或流體管路接頭107內(nèi)的任何流體從閥分組件109逸出，且提升閥221處于關(guān)閉狀態(tài)，防止在與管口開口113相對的提升閥的一側(cè)的任何流體逸出。結(jié)合本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解的是只要這種連接1)不泄漏流體，和2)允許可觀的流體從中流過，就認為該連接器“完全耦合連接”。因此如果不發(fā)生泄漏且閥不關(guān)閉，那么可以認為連接器完全耦合連接。
連接器組件101使管路連接器103和管口105耦合連接，使流體從流體管路連接器107輸送到袋凸緣121附近的管口105的端部。通過使閥體軸線125和管口軸線123對準，使閥體插入該管口中，可以實現(xiàn)耦合連接。除了軸線對準之外，將套環(huán)螺母111的突出部接納端231轉(zhuǎn)動，從而使螺紋219接觸突出部117。將螺母111朝袋凸緣125推動，同時螺紋連接突出部117。螺紋連接所需的作用力包括克服彈簧207移動閥桿205的作用力和導(dǎo)致?lián)闲酝怀霾?17的變形的作用力。在耦合連接過程中利用閥體205的外表面上的O形圈實現(xiàn)流體密封，該O形圈接觸管口205的內(nèi)表面，形成防止流體離開連接器組件101的密封。當(dāng)在耦合連接過程中閥桿205和提升閥221進一步沿軸向互相接近時，閥桿和提升閥接觸，迫使它們克服各自的彈簧元件，并產(chǎn)生將管路連接器和管口沿軸向互相推離的軸向作用力。在完全耦合連接之前，閥桿205和提升閥221都離開閥座，形成通過連接器的開口。
本發(fā)明的一個重要特征是突出部的變形用于在連接器的螺旋連接過程中提供穩(wěn)定性。在現(xiàn)有的螺旋連接設(shè)備中，本發(fā)明的彈性突出部的作用被剛性突出部或螺紋代替。在螺紋連接過程中，致使管口和螺母軸線錯位的作用力由現(xiàn)有技術(shù)的剛性連接器部件承受。在本發(fā)明中，未變形的突出部高度較小，約為突出部凸緣的高度的量級，約1至3mm，可取的是約1.5mm。本發(fā)明的薄結(jié)構(gòu)限制于螺紋連接過程中連接器部件可以接受的支撐量。突出部的變形是由于在突出部上的推或拉，或者是軸線的錯位而造成的。軸向的推或拉將導(dǎo)致產(chǎn)生軸向反作用力。由于在螺紋連接過程中管口和螺母軸線錯位，突出部的變形導(dǎo)致趨于重新對準軸線的恢復(fù)穩(wěn)定力。在某些實施例中，使用對于螺紋來說過大的突出部是有利的，因此在大部分螺紋連接過程中，突出部將變形。如果需要較小的支撐，其他的實施例可以具有容易配裝在螺紋中的突出部，且在沒有軸向作用力時有幾乎很小的或沒有變形。在任一種情況下，管口和螺母軸線的錯位將趨于使突出部變形，產(chǎn)生趨于重新對準軸線的作用力。根據(jù)突出部和螺紋之間所需的相互作用的量，未變形的突出部長度可以為周向根寬的80％至120％。在未變形的突出部長度為周向根寬的80％時，突出部將沿螺紋向上前進且主要是在管口和連接器錯位或存在有軸向作用力時互相作用。在未變形的突出部長度為周向根寬的120％時，在絕大部分螺紋連接過程中所述突出部將變形，對組件提供支撐和穩(wěn)定性。
本發(fā)明的其他重要特征包括快速連接/脫開連接作用，它們是通過選擇導(dǎo)向角α和螺紋長度從而使螺母111以螺母的四分之三圈上或更少的圈完全接合突出部117，且突出部117沿突出部凸緣115的外邊緣放置而實現(xiàn)的。該快速連接/脫開連接作用可以以最小的運動量耦合連接組件101，同時將撓性突出部117置于凸緣115上可以使管口用于其他僅需一個用來耦合連接的凸緣的管路連接器，該管路連接器可以是現(xiàn)有技術(shù)的。
本發(fā)明的另一重要特征是自鎖特征，該特征是由于在完全耦合連接的連接器中突出部和螺紋的相互作用和配合而產(chǎn)生的。在某些實施例中，軸向作用力與螺紋和形成一定位裝置的突出部相互作用，或者使突出部變形而產(chǎn)生自鎖作用。在其他實施例中，突出部變形進入螺紋中，產(chǎn)生脫開耦合連接的阻力。實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點所需作用力的大小當(dāng)然取決于材料、應(yīng)用場合和適于操作人員的作用力。對于箱中袋液體輸出系統(tǒng)中的應(yīng)用，可取的是為操作本發(fā)明而施加到螺母111或連接器組件101的任何其他部分上的扭矩小于約101bf-in。在螺紋連接開始時，螺紋和突出部之間的相互作用應(yīng)當(dāng)最小，可取的是小于0.51bf-in，甚至可能為01bf-in。隨著螺紋連接的繼續(xù)，突出部變形，而扭矩增加到約101bf-in，可取的是不大于71bf-in。使連接器脫開與管口鎖定的扭矩在51bf-in至101bf-in的范圍內(nèi)，且可取的是不小于約71bf-in。
現(xiàn)在將針對三個實施例詳細討論本發(fā)明的操作。應(yīng)當(dāng)理解的是，在此所述的示例和實施例僅是為了說明的目的，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說根據(jù)本發(fā)明顯然可以作出各種改進和變化，且應(yīng)當(dāng)包括在本申請的精神和權(quán)限以及所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
在針對第一實施例的圖6和針對第二實施例的圖7中示出了螺紋連接過程中突出部117的進度。在兩種情況下，未變形的突出部高度遠小于未變形的突出部寬度，如圖5所示，且突出部寬度幾乎等于周向根寬，如圖6所示。例如，突出部寬度可以從約5mm至25mm，而突出部高度從約1mm至3mm。這種配置方案是為了說明的目的，而并非意味著限制本發(fā)明的范圍。通過選擇突出部117的寬度，可以控制與螺紋219接觸的量。假定在這些特定實施例中示出的突出部117的寬度足夠小，從而使突出部可以不接觸地沿螺紋219前進，且由于導(dǎo)致錯位的作用力而變形。在沒有軸向作用力時，突出部117將不變形地配合在螺紋219內(nèi)。突出部117a表示該突出部與螺母111的第一接觸點。相對于導(dǎo)向角α選擇夾角β(見圖5)，從而使突出部可以容易地抓住螺紋219的起始端，且在螺紋連接過程中不會困住。當(dāng)螺母111轉(zhuǎn)動時，突出部117朝螺紋219的開口區(qū)向上運行，從中部的突出部117b直到螺紋端部的突出部117c。當(dāng)螺母111完全接合時，突出部117d在突出部限制部分處鎖入螺紋中，在第一實施例中該突出部限制部分是一定位槽601，在第二實施例中是一漸縮螺紋701，而操作人員將感受到突出部完全旋接的肯定指示。為了得到更肯定的指示，定位槽可以加工成形為在接合時產(chǎn)生輕微的卡塔聲。現(xiàn)在連接于袋中的流體管路接頭107的管路中的任何流體可以流經(jīng)連接器，其中該袋連接于袋凸緣121。
在圖5和6中示出了突出部117b的變形。如前所述，由于管口軸線123和螺母軸線125對準或不對準時的偏移，可能產(chǎn)生變形。如圖1-3所示，實施例具有兩個突出部，但可以使用多個。使用兩個突出部時，由于變形產(chǎn)生的作用力在螺紋219上分開180度的兩個位置上傳遞。當(dāng)螺母111被迫壓在管口105上時，或者要是軸線朝突出部117b偏移，導(dǎo)致產(chǎn)生變形的突出部117b′。突出部117b′的后邊緣優(yōu)先接觸螺紋219的后邊緣，產(chǎn)生遠離螺母111的開口的作用力。當(dāng)將螺母111從管口105拉離時，或者如果軸線偏離突出部117b時，導(dǎo)致產(chǎn)生變形的突出部117b″。突出部117b″的前導(dǎo)邊緣接觸螺紋219的前導(dǎo)邊緣，將螺母111推到管口105上。這兩個作用力，單獨或與其他突出部的作用力協(xié)同，在螺紋連接過程中穩(wěn)定連接器101。
在螺紋連接時突出部承受的變形量和合力取決于未變形的突出部的高度和長度、周向根寬、根長、斜角和導(dǎo)向角。這些因素以及材料的選擇控制著由于螺紋連接過程中的變形而使突出部傳遞到螺紋的作用力，以及作用在突出部變形上的軸向力的效果。另一實施例包括更長的突出部，該突出部必須承受螺紋連接的變形，從而增加螺紋和突出部之間的相互作用，以及恢復(fù)力，增加或降低突出部材料的剛性，從而增加或降低恢復(fù)力。
在耦合連接狀態(tài)下，突出部117d被迫進入產(chǎn)生自鎖作用的位置。當(dāng)耦合連接時，閥桿205和提升閥221之間的接觸致使兩閥門打開，而彈簧207和223的作用力產(chǎn)生互相推開管路連接器103和管口105的軸向作用力。因此作為處于耦合連接狀態(tài)的突出部的突出部117d承受朝突出部接納端231推動突出部的作用力。為了保持完全耦合連接，自鎖作用抵抗彈簧207和223的作用力，以及任何外部施加的作用力。在圖6的第一實施例中，螺紋219的前導(dǎo)邊緣有一用作定位槽601的缺口。完全螺紋連接的突出部117d落入定位槽601內(nèi)，且通過耦合連接的閥的軸向作用力保持位置，且在該實施例中突出部117d的變形不必將突出部限制在完全螺紋連接的位置。在另一實施例中，突出部117可以構(gòu)形成在沒有彈簧作用力的情況下自鎖在定位槽內(nèi)。在兩種情況下，脫開螺紋連接是通過在脫開螺紋連接的扭轉(zhuǎn)之后朝管口105推動螺母111來實現(xiàn)的，或者通過用力扭轉(zhuǎn)而足以使突出部117d變形而跳過定位槽601。
在圖7的第二實施例中，螺紋219的形狀有變化，因為它逐漸變細而成為漸縮螺紋701。漸縮過程是通過使根部空間的尺寸變窄而實現(xiàn)的，在接合過程中突出部在該根部空間內(nèi)移動。對于圖7中的方螺紋，在螺母111張緊之前，周向根寬、根長，或這些尺寸的某些組合在最后的部分圈上減小。由于突出部117旋入該漸縮或限制空間內(nèi)，通過以足以使突出部117d變形并留在漸縮螺紋701內(nèi)的作用力張緊螺母111，形成強制自鎖停止。彈簧207和223的作用力用于增加脫開與連接器耦合連接所需的摩擦力，但對于該實施例來說是不需要的。突出部117和螺紋219的材料這樣選擇，使得卡住的突出部117d需要大于軸向閥作用力的作用力，以便脫開。
在第三實施例中(未示出)，螺紋是均勻的螺距和形式，突出部限制部分包括螺紋端部，因此形成了連接器完全耦合連接時突出部的強制阻擋位置。該實施例中的螺紋端部包括例如突出部前導(dǎo)表面為扁平表面的螺紋，或在螺紋本體上任何其他形狀的表面，只要該表面能被操作人員想到，用于指示螺紋的端部已經(jīng)到達。在耦合連接過程中當(dāng)管路連接器103和管口105接合在一起時，彈簧223和207的作用力增加。增加的作用力使突出部117以類似于圖6或7的突出部117b′或117b″的方式彎曲，增加螺紋上的摩擦力和耦合連接或脫開耦合連接器所需的作用力。當(dāng)完全耦合連接時，增加的摩擦力足以抵抗任何來自于彈簧223和207，或來自于外部的脫開作用力。在另一實施例中，突出部117可以足夠長，從而它們通過螺紋而變形，而不管作用在突出部上的任何作用力。因此突出部將自然地變形，并增加與螺紋的摩擦力，形成脫開連接阻力。
當(dāng)袋與管路脫開耦合連接時，螺母111沿必須旋下螺母的方向以足以使突出部117d變形的作用力扭轉(zhuǎn)，從而使螺紋可以朝螺母的突出部接納端231前進。此外，朝管口105作用在螺母111上的輕微軸向作用力也有利于松開螺母鎖定。管口和管路連接器將由于脫開螺紋連接運動而被迫彼此互相遠離，兩個閥門將重新就位，O形圈密封將中斷，管路連接器和管口可以脫開耦合連接。當(dāng)連接器脫開耦合連接時，僅管口密封表面225和O形圈233之間的流體可以從連接器組件101逸出。
如前所述，對于在箱中袋液體輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用，可取的是為操作本發(fā)明而施加到螺母111或連接器組件101的任何其他部分上的扭矩小于約101bf-in。在螺紋連接開始時，螺紋和突出部之間的相互作用應(yīng)當(dāng)最小，可取的是小于0.51bf-in，甚至可能為01bf-in。隨著螺紋連接的繼續(xù)，突出部變形，且扭矩增加到約101bf-in，可取的是不大于71bf-in。將連接器從管口脫開鎖定的扭矩在51bf-in至約101bf-in的范圍內(nèi)，且可取的是不小于約71bf-in。替代實施例此外，在本發(fā)明范圍內(nèi)還有其他的實施例。本發(fā)明可以通過許多不同設(shè)計的軸向接合閥來實施。因此管口閥可以是利用探針驅(qū)動閥桿的滑動閥，或者可以是單一彈簧閥設(shè)計的提升閥，或者不包括閥而基本上包括一個驅(qū)動桿閥的探針。
根據(jù)本發(fā)明，還存在著其他能使裝置運行的螺紋設(shè)計和構(gòu)造。某些示例是非方形，不具有恒定螺距，或不具有恒定螺紋連接區(qū)域的螺紋的結(jié)合。此外，本發(fā)明的螺紋的自鎖和穩(wěn)定作用可以通過多種方式實現(xiàn)，包括具有改變未變形的突出部的高度，或具有圓角的前導(dǎo)邊緣或后邊緣的螺紋。已耦合連接的連接器的安全性可以通過閥彈簧的彈性作用力和突出部的剛度進行調(diào)節(jié)，例如通過增加彈性作用力而提高耦合連接和脫開耦合連接的扭矩。結(jié)論現(xiàn)在已經(jīng)參照具體的實施例描述了本發(fā)明。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，顯然可以對這些實施例和其他實施例作出改變。應(yīng)當(dāng)理解的是，在此所述的示例和實施例僅是為了說明的目的，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說根據(jù)本發(fā)明顯然可以作出各種改進和變化，且將包括在本申請的精神和權(quán)限以及所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。在本文中列舉的所有出版物、專利和專利申請都通過引用而在本文中包括其全部內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種相對于連接器軸向定位和耦合連接一管口的自鎖組件，該組件包括a)具有外表面、管口開口和管口軸線的管口；b)至少一個撓性的突出部，該突出部具有未變形的形狀，所述突出部連接于所述外表面且遠離所述外表面伸出；c)具有可轉(zhuǎn)動的管口接頭的連接器，該接頭具有沿管口軸線接納管口的開口，所述開口具有內(nèi)螺紋，用于可螺紋接合所述突出部，且所述螺紋具有螺紋軸線；其中所述突出部和螺紋的配合使所述撓性突出部變形而產(chǎn)生穩(wěn)定連接器和管口的軸向?qū)实淖饔昧Α?br> 2.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述穩(wěn)定作用力對連接器產(chǎn)生小于101bf-in的扭矩。
3.如權(quán)利要求2所述的組件，其特征在于，連接器的扭矩為約51bf-in至約71bf-in。
4.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述至少一個撓性突出部包括兩個撓性突出部。
5.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述突出部還包括頂側(cè)和用于接合螺紋的前導(dǎo)邊緣，與所述頂側(cè)相對的底側(cè)，沿垂直于管口軸線的方向測量的未變形的突出部的長度，其中螺紋的可螺紋接合部分具有沿螺紋軸線測量的接合根部，所述未變形的突出部的長度約為周向根寬的長度的80％至120％。
6.如權(quán)利要求5所述的組件，其特征在于，所述螺紋導(dǎo)向角約為2至約15度。
7.如權(quán)利要求5所述的組件，其特征在于，所述前導(dǎo)邊緣和底部具有約5至約15度的夾角。
8.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述螺紋包括螺紋的突變端部，從而所述螺紋的突變端部產(chǎn)生管口和連接器完全耦合連接的肯定指示，其中所述撓性突出部的變形需要一脫開耦合連接阻力，從而將管口和連接器脫開耦合連接。
9.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述螺紋包括一漸縮的螺紋部分，其中所述漸縮螺紋的螺紋接合部分具有沿螺紋軸線測量的根長，該長度小于未變形的突出部的高度，且所述突出部和漸縮螺紋的配合產(chǎn)生管口和連接器完全耦合連接的肯定指示；和需要一脫開耦合連接阻力，從而脫開與連接器的耦合連接。
10.如權(quán)利要求9所述的組件，其特征在于，所述未變形的突出部的高度約1至約3mm。
11.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述螺紋包括一缺口，其中所述突出部和所述缺口的配合形成定位槽，其中所述定位槽產(chǎn)生管口和連接器完全耦合連接的肯定指示；和需要一脫開耦合連接阻力，從而脫開與連接器耦合連接。
12.如權(quán)利要求8、9或11中任一項所述的組件，其特征在于，其還包括至少一個具有打開和關(guān)閉狀態(tài)的彈簧加載閥，所述閥適于在管口和連接器完全耦合連接時打開，從而使耦合連接的管口和連接器在螺紋和突出部上傳遞軸向作用力，且使脫開耦合連接阻力足夠大而保持所述閥至少部分打開。
13.如權(quán)利要求12所述的組件，其特征在于，所述脫開耦合連接阻力對連接器產(chǎn)生小于101bf-in的扭矩。
14.如權(quán)利要求13所述的組件，其特征在于，所述連接器的扭矩約為約71bf-in至約101bf-in。
15.一種具有管口軸線、管口表面和管口開口的管口，所述管口包括a)凸緣，它具有沿管口軸線的方向測量的凸緣厚度和凸緣外表面，所述凸緣大致垂直于管口軸線，且遠離管口表面伸出，所述凸緣外表面相對于管口軸線大致軸對稱；b)至少一個撓性突出部，所述突出部連接于所述凸緣外表面且遠離凸緣外表面伸出，所述突出部具有未變形的形狀，其包括i)頂側(cè)和底側(cè)，所述側(cè)大致垂直于管口軸線，所述突出部具有等于頂側(cè)和底側(cè)之間最大距離的高度，且所述頂側(cè)是最接近管口開口的一側(cè)；ii)前導(dǎo)邊緣和后邊緣，所述前導(dǎo)邊緣和后邊緣連接頂側(cè)和底側(cè)，所述突出部具有等于前導(dǎo)邊緣和后邊緣之間最大距離的長度；iii)連接于所述側(cè)和所述邊緣的突出部外表面，所述突出部外表面相對于管口軸線大致軸對稱，所述突出部具有等于突出部外表面和凸緣外表面之間沿遠離管口軸線的徑向線測量的最大距離的寬度。
16.如權(quán)利要求15所述的管口，其特征在于，所述凸緣厚度約1至3mm。
17.如權(quán)利要求15所述的管口，其特征在于，所述突出部寬度約5至25mm。
18.如權(quán)利要求17所述的管口，其特征在于，所述突出部寬度約13mm。
19.如權(quán)利要求15所述的管口，其特征在于，所述突出部厚度約1至約3mm。
20.如權(quán)利要求15所述的管口，其特征在于，所述突出部高度約1至約3mm。
21.如權(quán)利要求15所述的管口，其特征在于，所述前導(dǎo)邊緣和底側(cè)具有約5至約15度的夾角。
22.如權(quán)利要求15所述的管口，其特征在于，沿凸緣外表面測量的所述凸緣厚度約為凸緣外表面周長的約5％至約20％。
23.如權(quán)利要求15所述的管口，其特征在于，所述凸緣和突出部是塑料的。
24.如權(quán)利要求15所述的管口，其特征在于，所述塑料是聚乙烯塑料。
25.一種用于接納突出的管口的管路連接器，所述連接器包括可轉(zhuǎn)動的管口接頭，所述接頭具有接納管口的開口，所述管口具有用于螺紋接合所述突出部的內(nèi)螺紋，所述螺紋具有螺紋軸線和接合表面。
26.如權(quán)利要求25所述的連接器，其特征在于，所述內(nèi)螺紋包括兩條螺紋。
27.如權(quán)利要求25所述的組件，其特征在于，所述螺紋導(dǎo)向角約為2至約15度。
28.如權(quán)利要求25所述的組件，其特征在于，所述螺紋包括在最接近開口的螺紋表面上的缺口。
29.如權(quán)利要求25所述的組件，其特征在于，所述螺紋具有沿螺紋軸線測量的螺紋根長，其中所述螺紋包括具有沿螺紋軸線測量的漸縮根長的漸縮螺紋部分，所述漸縮的根長小于螺紋根長。
30.一種用于將具有突出部的本體定位在帶螺紋的本體中的自鎖組件，所述組件包括a)具有突出部的本體，它具有表面和軸線，且具有至少一個沿垂直于所述軸線的方向遠離所述表面伸出的撓性突出部；b)具有螺紋的螺紋本體，所述螺紋本體帶有用于螺紋接合所述突出部的軸線，且具有圍繞所述螺紋軸線的開口，所述開口適于接納所述具有突出部的本體；其中在螺紋連接過程中所述突出部和螺紋的配合使所述撓性突出部變形，穩(wěn)定所述具有突出部的本體和具有螺紋的本體的軸向?qū)省?br> 31.如權(quán)利要求30所述的組件，其特征在于，所述螺紋包括螺紋的突變端部，所述螺紋的突變端部產(chǎn)生具有突出部本體和具有螺紋本體完全耦合連接的肯定指示，其中所述撓性突出部的變形需要一脫開耦合連接阻力，以便將具有突出部的本體和具有螺紋的本體脫開耦合連接。
32.如權(quán)利要求30所述的組件，其特征在于，所述螺紋包括一漸縮的螺紋部分，其中所述漸縮螺紋的螺距小于未變形的螺紋高度，且所述突出部和漸縮螺紋的配合產(chǎn)生具有突出部的本體和具有螺紋的本體完全耦合連接的肯定指示；需要一脫開耦合連接阻力，從而脫開具有突出部的本體和具有螺紋的本體的耦合連接。
33.如權(quán)利要求30所述的組件，其特征在于，所述螺紋的突出部限制部分包括一缺口，所述突出部和所述缺口的配合形成定位槽，所述定位槽產(chǎn)生具有突出部的本體和具有螺紋的本體完全耦合連接的肯定指示；需要一脫開耦合連接阻力，從而脫開所述具有突出部的本體和具有螺紋的本體的耦合連接。
34.如權(quán)利要求30所述的組件，其特征在于，其還包括彈簧組件，該彈簧組件產(chǎn)生抵抗第一和第二本體的螺紋連接的軸向作用力。
35.如權(quán)利要求31、32或33中任一項所述的組件，其特征在于，其還包括彈簧組件，該彈簧組件產(chǎn)生抵抗第一和第二本體的螺紋連接的軸向作用力。
36.一種用于將包含管口的袋子連接于連接器的自鎖組件，所述組件包括a)用于保持液體的袋子；b)在袋子上的管口，所述管口具有外表面、管口開口和管口軸線；c)至少一個撓性突出部，所述突出部連接于且遠離所述表面伸出；和d)具有可轉(zhuǎn)動的管口接頭的連接器，所述接頭具有沿管口軸線接納管口的開口，所述開口具有用于螺紋接合所述突出部的內(nèi)螺紋，所述螺紋具有螺紋軸線；其中所述突出部和所述螺紋的配合使撓性突出部變形，而產(chǎn)生穩(wěn)定連接器和管口的軸向?qū)实淖饔昧Α?br> 37.如權(quán)利要求36所述的組件，其特征在于，所述穩(wěn)定作用力對連接器產(chǎn)生小于101bf-in的扭矩。
38.如權(quán)利要求36所述的組件，其特征在于，所述連接器的扭矩約51bf-in至約71bf-in。
39.如權(quán)利要求36所述的組件，其特征在于，所述至少一個撓性突出部包括兩個撓性突出部。
40.如權(quán)利要求36所述的組件，其特征在于，所述突出部還包括頂側(cè)，用于接合所述螺紋的前導(dǎo)邊緣和與所述頂側(cè)相對的底側(cè)，沿垂直于管口軸線的方向測量的未變形的突出部長度，其中所述螺紋的螺紋接合部分具有沿螺紋軸線測量的接合根部，且所述未變形的突出部長度約為接合根部長度的約80％至約120％。
41.如權(quán)利要求40所述的組件，其特征在于，所述螺紋導(dǎo)向角約2至約15度。
42.如權(quán)利要求40所述的組件，其特征在于，所述前導(dǎo)邊緣和底部具有5至15度的夾角。
43.如權(quán)利要求36所述的組件，其特征在于，所述螺紋包括螺紋的突變端部，所述螺紋的突變端部產(chǎn)生管口和連接器完全耦合連接的肯定指示，其中所述撓性突出部的變形需要一脫開耦合阻力，以便將具有突出部的本體和具有螺紋的本體脫開耦合連接。
44.如權(quán)利要求36所述的組件，其特征在于，所述螺紋包括一漸縮的螺紋部分，其中所述漸縮螺紋的螺距小于未變形的螺紋高度，且所述突出部和漸縮螺紋的配合產(chǎn)生管口和連接器完全耦合連接的肯定指示；和需要一脫開耦合連接阻力，從而脫開連接器的耦合連接。
45.如權(quán)利要求44所述的組件，其特征在于，所述未變形的突出部高度約1至約3mm。
46.如權(quán)利要求36所述的組件，其特征在于，所述螺紋包括一缺口，所述突出部和所述缺口的配合形成定位槽，所述定位槽產(chǎn)生管口和連接器完全耦合連接的肯定指示；和需要一脫開耦合連接阻力，從而脫開連接器的耦合連接。
47.如權(quán)利要求43、44或46中任一項所述的組件，其特征在于，其還包括至少一個具有打開和關(guān)閉狀態(tài)的彈簧加載閥，所述閥適于在管口和連接器完全耦合連接時打開，而使耦合連接的管口和連接器在螺紋和突出部上傳遞軸向作用力，且使脫開耦合連接阻力足夠大而保持所述閥至少部分打開。
48.如權(quán)利要求47所述的組件，其特征在于，所述脫開耦合連接阻力對連接器產(chǎn)生小于101bf-in的扭矩。
49.如權(quán)利要求48所述的組件，其特征在于，所述連接器的扭矩為約71bf-in至約101bf-in。
50.一種用于耦合連接包括管路連接器的組件和管口的方法，所述連接器具有可轉(zhuǎn)動的接頭，該接頭具有內(nèi)螺紋，所述管口具有徑向延伸的撓性突出部，所述方法包括a)軸向?qū)蔬B接器和管口；b)可轉(zhuǎn)動地對準所述突出部和所述螺紋；c)將所述突出部旋在螺紋上；d)在旋接過程中使所述突出部變形，所述變形產(chǎn)生保持所述組件軸向?qū)实淖饔昧Γ缓蚭)接合所述突出部和螺紋。
51.一種用于耦合連接包括管路連接器的組件和管口的方法，所述連接器具有可轉(zhuǎn)動的接頭，該接頭具有內(nèi)螺紋，所述管口具有徑向延伸的撓性突出部，所述組件具有至少一個在軸向的閥驅(qū)動力作用下動作而允許通過所述組件的閥，所述方法包括a)軸向?qū)蔬B接器和管口；b)可轉(zhuǎn)動地對準所述突出部和所述螺紋；c)將所述突出部旋在螺紋上；d)在旋接過程中使所述突出部變形，所述變形產(chǎn)生保持所述組件軸向?qū)实淖饔昧Γ籩)通過將管口和管路連接器螺紋連接在一起而驅(qū)動所述閥；以及f)克服所述驅(qū)動作用力接合所述突出部和螺紋。
全文摘要
一種用于耦合連接管路連接器和管口的改進的旋上式組件。本發(fā)明可以用于箱中袋式包裝件中或各種其他需要流體連接的應(yīng)用中。在一個實施例中，通過管路連接器上的內(nèi)螺紋與管口上的撓性突出部配合而實現(xiàn)旋接。在旋接過程中突出部的變形產(chǎn)生了在旋接過程中穩(wěn)定組件的恢復(fù)力?？勺冃蔚耐怀霾颗c螺紋端部附近結(jié)構(gòu)的配合形成該組件的自鎖。此外，突出部位于凸緣上，使本發(fā)明可以兼容現(xiàn)有技術(shù)的管路連接器。
文檔編號B65B39/00GK1441886SQ01811057
公開日2003年9月10日 申請日期2001年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月12日
發(fā)明者C·C·魯特, L·斯帕爾丁 申請人:Ds史密斯(英國)有限公司