王旭東 王衛(wèi)東

摘 ? 要：快換接頭在各個領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛，為了更好地了解和熟悉快換接頭，本文根據(jù)快換接頭的應(yīng)用介質(zhì)、閥的布置、密封材質(zhì)等進(jìn)行了分類概述，并對其相關(guān)的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合介紹。隨后，進(jìn)一步研究快換接頭相關(guān)的國內(nèi)外專利狀況及內(nèi)容。最后，根據(jù)技術(shù)設(shè)計的需求，對快換接頭的選型從尺寸、溫度、應(yīng)用、介質(zhì)和壓力等五個方面的關(guān)鍵要素進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞：液壓 ?快換接頭 ?背壓釋放器

中圖分類號：THl23 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（a）-0072-03

Abstract： Quick action coupling are widely used in various fields. In order to better understand and familiarize with quick action coupling， this article classifies and summarizes the application medium， valve arrangement and sealing material of quick action coupling， and carries out relevant domestic and international standards. Comprehensive introduction. Subsequently， further research on the status and content of domestic and foreign patents related to quick action coupling. Finally， according to the needs of technical design， the key elements of five aspects of size， temperature， application， medium and pressure are analyzed and studied.

Key Words： Hydraulic; Quick Action Coupling; Back Pressure Release

1 ?概述

隨著液壓和氣動技術(shù)在一次世界后的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，液壓快換接頭作為一種快速、可靠地重復(fù)連接和斷開的接頭形式。從最開始研究出來解決機(jī)槍水冷系統(tǒng)冷卻水的快速連接，發(fā)展至今已經(jīng)廣泛應(yīng)用到農(nóng)用機(jī)械、工程機(jī)械、液壓設(shè)備、加工機(jī)床、石油石化等眾多的領(lǐng)域。本文將對快換接頭的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)型式、分類方法、和設(shè)計選型的關(guān)鍵因素進(jìn)行研究和分析。

2 ?分類

快速接頭論制造商及品牌如何，所有快速接頭都有一個共同特征，就是它們都有兩個部分：陰接頭（插座）和陽接頭（插頭）， 陽接頭是公接頭部分，陰接頭是母接頭部分。 當(dāng)兩部分正確連接時，這些部件有效的密封和鎖定兩部分接頭以承受內(nèi)部壓力并抵抗任何傾向于將接頭拉開的拉力。斷開和分離時，通過打開鎖定機(jī)構(gòu)和分離部件，可以在沒有任何其它工具的情況下很容易地斷開兩個部分。

快換接頭的分類方式很多，我們主要討論的分類方法有：應(yīng)用的介質(zhì)，符合的標(biāo)準(zhǔn)，閥的布置方式，密封的材質(zhì)，工藝處理方式等。

2.1 應(yīng)用介質(zhì)

根據(jù)應(yīng)用的介質(zhì)不同主要分為：氣動和液壓兩類，氣動快換接頭主要的介質(zhì)是壓縮空氣;液壓快換接頭主要介質(zhì)是液體，如水、油和其它非腐蝕性的液體，特殊領(lǐng)域的快換接頭：如醫(yī)療設(shè)備呼吸系統(tǒng)、CNG輸送等。

2.2 閥的布置方式

根據(jù)分為閥的布置方式可以分為：直通式、單截止式、雙截止式。

直通式是陰陽接頭兩邊都不帶單向閥，這樣的接頭優(yōu)點是保證了最大的流量和最小的壓降損失，缺點是管路直通外界，要求介質(zhì)不污染周邊環(huán)境和操作空間。一般應(yīng)用在壓縮空氣和水的介質(zhì)，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

單截止式，是指單邊安裝有截止閥，大部分情況是安裝在陰接頭端，因此介質(zhì)輸送端上游一般在帶閥端，主要應(yīng)用在氣動和水介質(zhì)的工況，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

雙截止式，是指兩邊都安裝有閥，陰陽接頭斷開后都可以保證介質(zhì)不泄露，主要應(yīng)用在液壓、化工、石油等行業(yè)，結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.3 密封材質(zhì)

密封的材質(zhì)可以分為：丁腈橡膠NBR，氟橡膠FKM，三元乙丙EPDM，聚氨酯PUR等。

丁腈橡膠：應(yīng)用在通用介質(zhì)，常溫工作溫度在-34℃～+121℃之間的工況下。如：水和通用液壓油。

氟橡膠：應(yīng)用在高溫、耐油、耐高真空及耐酸堿、耐多種化學(xué)介質(zhì)的，工作溫度在-26℃～+204℃之間的工況下。

三元乙丙：橡膠密封可以應(yīng)用在低溫、耐磷酸酯液壓油場合，工作溫度在-57℃～+121℃。

聚氨酯：應(yīng)用在高溫、高壓、高耐磨場合，工作溫度在-45℃～135℃。

3 ?標(biāo)準(zhǔn)和專利

3.1 標(biāo)準(zhǔn)分類

快換接頭的標(biāo)準(zhǔn)由于國家、行業(yè)和制造商的不同，因此，標(biāo)準(zhǔn)非常的多而復(fù)雜，我們將其概括如下：GB/T ，JB/ZQ，ISO及制造商標(biāo)準(zhǔn)。下面我們根據(jù)快換接頭的國內(nèi)和國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行概括介紹。

3.1.1 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

國內(nèi)的快換接頭的標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)名稱如表1所示。

3.1.2 國際標(biāo)準(zhǔn)

國際與快換接頭相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)主要是ISO的標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)號及標(biāo)準(zhǔn)名稱如表2所示。

3.2 專利

快換接頭專利，美國US005123446A最早公布了平面式快換接頭的結(jié)構(gòu)。US20140373949A對現(xiàn)有的ISO7241和ISO16028的快換接頭進(jìn)行優(yōu)化和改良。

EP1148285A改進(jìn)ISO16028快換接頭的固定閥體部分。

EP2369241將鋼球鎖定快換的方式優(yōu)化為異性端面鎖定。

CN102434744A和CN202327459U 公布了一種自動卸壓式快換接頭。

ZL 201821518916公布了一種帶背壓釋放器的液壓快換接頭。該專利創(chuàng)新設(shè)計出一種安裝在普通快換接頭內(nèi)的背壓釋放器，通過背壓釋放大大減少了因為系統(tǒng)背壓或殘壓造成的快換接頭連接和斷開的困難，是國內(nèi)首次相關(guān)技術(shù)的公開。

4 ?設(shè)計選型

快換接頭的設(shè)計選型主要根據(jù)尺寸、溫度、應(yīng)用、介質(zhì)和壓力等五個方面來決定。我們把這五方面簡稱為STAMP（Size-尺寸，Temperature-溫度，Application-應(yīng)用，Media-介質(zhì) Pressure-壓力）。

4.1 尺寸

快換接頭的尺寸選擇主要是根據(jù)工作系統(tǒng)的流量、安裝空間、管路尺寸來選擇。一端是確定與管或安裝面的螺紋連接方式、螺紋標(biāo)準(zhǔn)和尺寸。另一端是快換接頭的配對連接。

4.2 溫度

與快換接頭相關(guān)的溫度主要有兩個溫度，即介質(zhì)溫度和環(huán)境溫度。這個兩個溫度影響快換接頭選擇的密封材質(zhì)類型，選擇常溫密封材質(zhì)，還是耐低溫或高溫場合的密封材質(zhì)，溫度還會造成系統(tǒng)背壓的產(chǎn)生，因此影響到是否選擇帶背壓釋放器的快換接頭產(chǎn)品。

4.3 應(yīng)用

快換接頭的應(yīng)用主要是確定對快換接頭的功能要求是什么，是動態(tài)工況還是靜態(tài)工況。應(yīng)用中是否需要在承受壓力的情況下連接和斷開快換接頭。產(chǎn)品是否具有標(biāo)準(zhǔn)兼容性，或者符合制造商特有標(biāo)準(zhǔn)的獨(dú)特產(chǎn)品?？紤]是否存在防誤插標(biāo)識和功能?？紤]連接和斷開時造成空氣的混入和流體介質(zhì)的損耗與泄漏。

4.4 介質(zhì)

系統(tǒng)介質(zhì)對快換接頭的主體材質(zhì)和密封材料具有主要影響，一般工況和通用介質(zhì)選擇碳鋼材質(zhì)和丁腈橡膠密封件，水介質(zhì)或者潮濕環(huán)境選擇黃銅或不銹鋼材質(zhì)，高溫場合選擇氟橡膠密封件，低溫或磷酸酯液壓油場合選擇三元乙丙橡膠密封件，高壓或耐磨場合選擇聚氨酯PUR材質(zhì)。強(qiáng)酸堿場合選擇POM合成材料的快換接頭等。

4.5 壓力

壓力主要考慮的幾個方面是：工作壓力、壓降和背壓，工作壓力是系統(tǒng)正常工作時所需的最大壓力值，選型的工作壓力是系統(tǒng)需要工作壓力的1.2～1.5倍，爆破壓力一般是工作壓力的4倍。壓降損失主要是受到截止閥、背壓釋放器等的影響造成的壓力下降，該指標(biāo)主要根據(jù)制造商提供的流量壓力表進(jìn)行確認(rèn)。背壓是否存在，會影響是否選擇帶背壓釋放器的產(chǎn)品，如選擇符合ZL 201821518916專利的產(chǎn)品。

5 ?結(jié)語

本文對快換接頭的不同分類方式進(jìn)行詳細(xì)研究，并對其涉及到的國內(nèi)和國際標(biāo)準(zhǔn)和專利技術(shù)進(jìn)行總結(jié)和分析，最后，總結(jié)出以STAMP方式對快換接頭進(jìn)行設(shè)計選型的方法，該方法科學(xué)且具有通用性，是作者多年技術(shù)工作的經(jīng)驗總結(jié)。

參考文獻(xiàn)

[1] ISO. Hydraulic fluid power -- Flush-face type， quick-action couplings for use at pressures of 20 MPa to 31.5 MPa – Specifications-AMENDMENT1：ISO 16028：1999/Amd.1：2006（E） [S]. Geneva： ISO Copyright office，2006.

[2] 王旭東.一種液壓快換接頭背壓釋放器：ZL201821518916[P].2018-09-14

[3] 國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會.液壓快換接頭 尺寸和要求GB/T 5860-2003[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

[4] ISO. Hydraulic fluid power -- Quick-action couplings -- Part 1： Dimensions and requirements：ISO 7241-1：2014 [S]. Geneva： ISO Copyright office，2014.

[5] 黃建勛. 新型自密封式快換接頭探究[J].企業(yè)科技與發(fā)展月刊， 2009（7）：53-55.

[6] 聞邦椿.機(jī)械設(shè)計手冊[M].6版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2018.

[7] 國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會. 液壓快換接頭 試驗方法GB/T 5861-2003，[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

[8] ISO. Hydraulic fluid power -- Quick-action couplings -- Part 2： Test methods ，IDT：ISO 7241-2：2000 [S]. Geneva： ISO Copyright office，2000.