夹持装置以及包括该夹持装置的液压管接头.pdf

本发明涉及一种用于管接头的夹持装置，包括：至少一个夹持组件(11)，这些夹持组件(11)均具有一个夹持卡爪(12)，该夹持卡爪(12)被设计成用于将管接头(10)连接在一个互补形装置(13)上；和一个致动系统(14)，该致动系统(14)适用于所述卡爪(12)，并且包括一个由马达(16)驱动的螺杆/螺母型装置(15)，其特征在于，所述致动系统(14)被直接连接在卡爪(12)上，并且所述卡爪(12)被环绕一个由支撑件(25)限定出的固定点(26)旋转安装在该支撑件(25)上，所述支撑件(25)将被固定在管接头(10)上。本发明还涉及一种包括所述夹持装置的管接头。

1.  一种用于管接头(10)的夹持装置，包括：至少一个夹持组件(11)，这些夹持组件(11)均具有一个夹持卡爪(12)，该夹持卡爪(12)被设计成用于将管接头(10)连接在一个互补形装置(13)上；和一个致动系统(14)，该致动系统(14)适用于所述卡爪(12)，并且包括一个由马达(16)驱动的螺杆/螺母型装置(15)，其特征在于，所述致动系统(14)被直接连接在卡爪(12)上，并且所述卡爪(12)环绕一个由支撑件(25)限定出的固定点(26)而旋转安装在该支撑件(25)上，所述支撑件(25)将被固定在管接头(10)上。

2.  根据权利要求1中所述的装置，其特征在于，所述螺杆/螺母型装置在一个第二点(27)处被铰接在所述卡爪上，该第二点(27)与固定点(26)具有固定的间距。

3.  根据权利要求1或2中所述的装置，其特征在于，所述螺杆/螺母型装置包括一根螺杆(17)，该螺杆(17)配合在一个带有内螺纹的管套(18)中，并且借助于一根链条(19)由马达(16)进行驱动。

4.  根据权利要求1至3中任一所述的装置，其特征在于，所述管接头(10)是一个液压管接头，而所述马达(16)是一个液压马达。

5.  根据权利要求1至4中任一所述的装置，其特征在于，所述致动系统由支撑件(25)承载。

6.  根据权利要求1至5中任一所述的装置，其特征在于，其包括若干个夹持组件(11)，这些夹持组件(11)的马达(16₁-16₃)与一个液压单元(50)流体连通，该液压单元(50)包括一个流体分配管路以及控制装置(51，52)，这些控制装置(51，52)被设计成用于对由液压单元(50)向马达(16₁-16₃)供送流体进行控制，以便只要卡爪(12₁-12₃)没有在互补形装置上施加任何夹持力，那么使得与所述马达相关联的卡爪(12₁-12₃)根据这些马达(16₁-16₃)的串联配置发生旋转，而在所述卡爪(12₁-12₃)施加一个夹持力时，根据这些马达(16₁-16₃)的并联配置发生旋转。

7.  根据权利要求6中所述的装置，其特征在于，所述控制装置还能够在卡爪的松脱过程中根据一种并联配置控制向所述马达的供给，以便克服由所述卡爪施加在互补形装置上的夹持力。

8.  根据权利要求6或7中所述的装置，其特征在于，所述控制装置敏感于所述液压单元中的压力升高，压力升高是由于所述卡爪向互补形装置施加夹持力的结果，并且能够在压力达到一个预定值时，从马达的串联配置过渡至马达的并联配置。

9.  根据权利要求6至8中任一所述的装置，其特征在于，所述控制装置包括一个带有回复弹簧的滑阀(51)和一个带有回复弹簧的限压器(52)，该限压器(52)在所述流体分配管路中被安装在滑阀(51)的上游，并且与滑阀(51)流体连通。

10.  根据权利要求9中所述的装置，其特征在于，所述液压单元包括一个设置于所述流体分配管路中的选择器(54)，以便沿着所述马达的供给方向在第一个马达的入口与所述限压器之间形成流体连通，根据是在夹持模式下工作还是在松脱模式下工作，所述流体分配管路沿着两个相反方向向所述马达供给流体。

11、  根据权利要求6至10中任一所述的装置，其特征在于，所述液压单元与一个中心单元(55)流体连通，该中心单元(55)用于供给组成所述流体的油。

12.  一种管接头，包括一个如前述权利要求中任一所述并且被固定在该管接头主体上的夹持装置。

13.  根据权利要求12中所述的管接头，其特征在于，其包括：密封装置(42，43)，用于确保该管接头流体密封地连接在所述互补形装置上；用于保护所述密封装置的装置(40)，可以在一个连接之前的第一位置与一个连接之后的第二位置之间移动，在第一位置，所述防护装置沿着连接方向伸出所述密封装置之外，而在第二位置，所述防护装置不再相对于所述密封装置突伸出来；以及阻尼装置(44)，一直朝向它们的第一位置推动所述防护装置。

14.  根据权利要求13中所述的管接头，其特征在于，其包括用于所述防护装置的卡持装置(49)，用于防止所述防护装置沿着连接方向延伸到所述第一位置之外。

15.  根据权利要求13或14中所述的管接头，其特征在于，所述密封装置包括至少一个环状密封件，而所述防护装置包括一个环绕在所述密封件周围的可移动圆环。

16.  根据权利要求13或14中所述的管接头，其特征在于，所述密封装置包括至少一个环状密封件，而所述防护装置包括若干环绕在所述密封件周围的助推器。

17.  根据权利要求15或16中所述的管接头，其特征在于，所述密封装置由位于所述防护装置与管接头主体之间的单个弹簧垫圈、多个螺旋弹簧、多个弹簧垫圈、多个气体弹簧塞孔或者多个液压阻尼器构成。

夹持装置以及包括该夹持装置的液压管接头
技术领域
本发明总体上涉及管接头。
背景技术
众所周知，管接头是一种包括夹持组件的机械装置，尤其适用于施加一个预夹持力，以便在一个铰接的产品装载和卸载臂与一个安装在船只上的互补形装置之间提供机械联结和流体密封，其中所述装载和卸载臂尤其用于流体产品，比如石油产品(液态天然气等)。
本发明尤其是涉及在管接头是一种带有若干夹持组件的液压系统管接头时，在实际中为三个或者多个，能够在非常低的温度下输送液态产品(低至-196℃)。
根据一种已知方案，各个夹持组件均包括一个夹持卡爪，该夹持卡爪被设计成用于将管接头连接在一个互补形装置上，比如一根歧管上，和一个致动系统，该致动系统适合于所述卡爪，并且包括一个由马达驱动的螺杆/螺母型装置。所述卡爪被承载在一个杆系统上，该杆系统在一个端部处铰接在一个支撑件上，所述致动系统作用于该杆系统上，以便促使所述卡爪朝向一个夹持位置移动或者将其带回到闲置位置。
但是，在已经公知的这种装置中，由所述杆传送的力取决于所述歧管法兰在夹持部位处的厚度，在实际中，所述法兰上不同位置处的厚度会发生变化。
由此，夹持作用通常不足或者过大。
发明概述
本发明总体上涉及这样一种方案，其能够借助于所述夹持组件更为简便和更为可靠地提供夹持作用，并且还会带来其它优点。
具体来说，本发明涉及一种用于管接头的夹持装置，包括：至少一个夹持组件，这些夹持组件均具有一个夹持卡爪，该夹持卡爪被设计成用于将管接头连接在一个互补形装置上；和一个致动系统，该致动系统适用于所述卡爪，并且包括一个由马达驱动的螺杆/螺母型装置，其特征在于，所述致动系统被直接连接在所述卡爪上，并且所述卡爪被以这样一种方式安装在一个支撑件上，即其可以环绕一个由所述支撑件限定出的固定点进行旋转，而所述支撑件将被固定在管接头上。
换句话说，所述致动系统直接作用于夹持卡爪上。通过省除中间机构(杆系统)，可以利用一个与已知系统相比更为简便和更为可靠的系统来获得与先前相比更大的夹持力。此外，利用根据本发明的夹持装置，所述管接头可以被用于更多场合。
根据与所述方案相关的优选特征：
所述螺杆/螺母型装置在一个第二点处被铰接在所述卡爪上，该第二点与所述固定点具有固定的间距；和/或
所述螺杆/螺母型装置包括一根螺杆，该螺杆配合在一个带有内螺纹的管套中，并且借助于一根链条由马达进行驱动；和/或
所述管接头是一个液压管接头，而所述马达是一个液压马达；和/或
所述致动系统由所述支撑件承载。
还有，根据本发明的方案使得其本身具有一种本质上原创的改进，根据这种改进，所述装置包括若干个夹持组件，这些夹持组件的马达与一个液压单元流体连通，该液压单元包括一个流体分配管路以及控制装置，这些控制装置被设计成用于对由所述液压单元向马达供送流体进行控制，以便只要这些卡爪没有在互补形装置上施加任何夹持力，那么使得与所述马达相关联的卡爪根据马达的串联配置发生旋转，而在所述卡爪施加一个夹持力时，根据马达的并联配置发生旋转。
这种改进提供了较高的操控速度(马达的串联配置)，以及在合适情况下提供较大的夹持力(马达的并联配置)。
根据与所述改进相关的优选特征：
所述控制装置还能够在所述卡爪的松脱过程中根据一种并联配置控制向所述马达的供给，以便克服由所述卡爪施加在互补形装置上的夹持力；和/或
所述控制装置敏感于所述液压单元中的压力升高，压力升高是由所述卡爪向互补形装置施加夹持力的结果，并且能够在压力达到一个预定值时，从马达的串联配置过渡至马达的并联配置；和/或
所述控制装置包括一个带有回复弹簧的滑阀和一个带有回复弹簧的限压器，该限压器在流体分配管路中被安装在所述滑阀的上游，并且与所述滑阀流体连通；和/或
所述液压单元包括一个安装在所述管路中的选择器，以便沿着马达的供给方向在第一个马达的入口与所述限压器之间形成流体连通，根据是进行夹持操作还是进行松脱操作，所述流体分配管路沿着两个相反方向向所述马达供给流体；和/或
所述流体分配管路包括一个主单元，该主单元用于供给组成所述流体的油。
根据本发明的方案还使得其本身具有另外一种本质上原创的改进，并且可以与前一种改进组合起来，根据这种改进，所述管接头包括：密封装置，用于确保该管接头流体密封地连接在所述互补形装置上；用于保护所述密封装置的装置，可以在一个连接之前的第一位置与一个连接之后的第二位置之间移动，在第一位置，所述防护装置沿着连接方向突出于所述密封装置之外，而在第二位置，所述防护装置不再相对于所述密封装置突伸出来；以及阻尼装置，一直在所述防护装置上施加一个力，来促使它们朝向它们的第一位置移动。
利用这种改进，最大程度地限制了与相对运动相关的风险以及在连接操作时的冲击作用。
根据与这种改进相关的优选特征：
所述管接头包括固定所述防护装置的装置，以防止所述防护装置沿着连接方向延伸到所述第一位置之外；和/或
所述密封装置包括至少一个环状密封件，并且所述防护装置包括一个环绕在所述密封件周围的可移动圆环；和/或
所述密封装置由位于所述防护装置与管接头主体之间的单个弹簧垫圈、多个螺旋弹簧、多个弹簧垫圈、多个气体弹簧塞孔(gas springiacks)或者液压阻尼器构成。
本发明还涉及一种液压系统管接头，包括一个如前所述并且被固定在所述管接头主体上的夹持装置。
参照附图，通过下面作为示例进行的描述，本发明的特征和优点将变得更为清晰。
图1是一个液压管接头的局部侧视图，该液压系统管接头装配有一个根据本发明的夹持装置和一个处于未连接状态的互补型装置；
图2是一个类似于图1的视图，并且示出了所述液压管接头与所述互补型装置的连接状态；
图3以大比例示出了图2中所示夹持组件的局部俯视图；
图4是图1和2中所示管接头的顶部和前部的纵向剖视图，并且示出了所述管接头中的密封装置的防护装置；而
图5-10是根据本发明向所述夹持组件中的马达供给流体的液压单元的示意图，并且示出了该液压单元地不同工作阶段。
在所示出的实施例中，根据本发明的液压系统管接头10包括：一个具有夹持卡爪12的夹持组件11，所述夹持卡爪12被设计成用于将管接头10连接到一个互补型装置13上；和一个致动系统14，该致动系统14适合于所述卡爪，并且包括一个由马达16驱动的螺杆/螺母型装置15。
在实际中，所述夹持组件的数目为三个，被固定在液压系统管接头10的周边上，并且环绕管接头10均匀分布，构成一个夹持装置，利用该夹持装置，管接头10可以被连接在互补形装置13上。在这里，所述互补形装置13是一根歧管，当装配有管接头10的装载臂即将被置于存储状态时，互补形装置13可以由一个封闭罩取代。
由于致动系统14是公知的，所以在此不予详细描述。
需要简单指出的是，在所示出的实施例中(参见图3)，螺杆/螺母型装置15包括一根螺杆17，其配合在一个带有内螺纹的管套18中，并且借助于一根链条19由马达16进行驱动，借助于一个驱动链轮20和一个传动链轮21将马达16的旋转运动传递至螺杆17，其中驱动链轮20与马达16的输出轴刚性锁合起来，而传动链轮21与作为螺杆17的延展部的轴22成为一体。螺杆17被容置在一个圆柱形壳体23中，一个外罩24被固定在圆柱形壳体23上，用于容置链条19和链轮20、21，马达16被固定在所述外罩24上。
还有，带有内螺纹的管套18在圆柱形壳体23中受到滑动导引。
根据本发明，各个卡爪12均具有环绕一个由支撑件25限定出的固定点26而旋转安装在该支撑件25上的旋转轴承，所述支撑件25被固定在液压系统管接头10上，在本发明中通过焊接来实现。
螺杆/螺母型装置15还在一个第二点27处借助于一个圆柱形元件28被铰接在卡爪12上，其中第二点27与点26具有固定的间距，并且元件28被固定在带有内螺纹的管套18的一端，用于接收一根主轴(在图3中未示出)。
致动系统14相应地具有借助于主轴接收盘29被旋转安装在支撑件25上的旋转轴承，主轴接收盘29被固定在圆柱形壳体23上。
还需要指出的是，支撑件25由两块板30组成，这两块板30相对于一个与夹持组件11的旋转轴正交的纵向中间平面对称，在它们之间容置着致动系统14和卡爪12，卡爪12相应地也由相对于所述平面对称的两块板31组成。
更具体地说，支撑件25中的各块板30均包括一个竖直部分32(参见图1和2)，其上旋转安装有致动系统14，和一个水平部分33，其限定出所述固定点26。
各个水平部分34均在固定点26所在区域由一个焊接在相邻板30上的外侧板34进行补强。
根据作为直角三角形的总体构造，卡爪12中的各块板31均包括两个供主轴穿过的孔，一个用于容置于圆柱形组件28中的主轴并且限定出旋转点27，而另外一个用于限定出固定旋转点26的轴颈35。当然，在支撑板25上也设置有与前述孔对齐的孔。
一个承载着滑块37的夹具36被固定在卡爪12上。该夹具36也由相对于前述平面对称的两块板38组成，各块板均被固定在形成卡爪12的板31中之一上。
就此而言，需要指出的是，这些板38沿着基本上呈三角形的板31上最为靠近液压管接头10的侧边进行延伸，并且它们也具有一个供轴颈35穿过的孔。此外，还需要指出的是，所述滑块使得能够将液压管接头10连接到歧管13上若干具有不同直径的法兰39上。在实际中，比如在此处所示出的实施例中，这些直径的数目通常为三个。
因此，卡爪12环绕一个由支撑件25限定出的固定低点26(较为靠近管接头10的点)被枢转安装在支撑件25上，螺杆/螺母型装置15在一个由卡爪12限定出的高点27(较为远离管接头10)被直接铰接在卡爪12上，并且致动系统14本身在高点27的附近被铰接在支撑件25上，其中高点27与固定低点26具有固定的间距。
还需要指出的是，卡爪12上的夹具36大致相对于一个由卡爪12限定出的第三点形成了一个突起，并且与所述低点和高点形成一个三角形。
还有，各个卡爪12和与其相关联的螺杆/螺母型装置15均与管接头10的主体具有总体相同的延伸方向，在这里，所述管接头10的主体为圆柱形。
此外，如在图4中可以清晰看出的那样，液压系统管接头10带有一个对其中的密封件进行防护的系统。
在所示出的实施例中，液压系统管接头10包括一个防护圆环40，其可以相对于其环形前表面41进行移动，并且环绕容置于沟槽内的环形密封件42和43设置。压缩弹簧被置于圆环40与管接头10的主体45之间，并且沿着轴向发挥作用，一直保持圆环40与管接头10的主体45处于分离状态，其中在图4中仅可以看到压缩弹簧中的一个，由附图标记44指示。
在实际中，所述圆环具有一个沟槽46，形成一个用于所述弹簧44的一个端部的座体，而管接头10的主体45具有一个对置表面47，其相对于前表面41发生凹陷，并且形成一个用于所述弹簧44的另一端部的座体。
当管接头10在歧管13的法兰39上处于闭合状态时(参见图2)，弹簧44受到压缩，并且法兰39与密封件42和43发生接触，同时圆环40的前表面48位于与带有沟槽46的侧面相对的侧面上。
当管接头10处于打开状态时(参见图1)，圆环40贴靠在管接头10的定心导向件49上，在图4中仅能够看到导向件49中之一。在这种状态下，弹簧44受到预压缩，并且没有被完全释放开。
当管接头10更为靠近法兰39时，密封件42和43相对于圆环40的表面48发生凹缩，并且由此防止由于对法兰39进行连接而导致的任何冲击。这些冲击的能量通过弹簧44受到压缩而被吸收。
接着，在管接头10中的卡爪12发生闭合的过程中，弹簧44受到由夹持组件11施加的夹持力的压缩作用。就此而言，将会明白的是，由于弹簧44的作用，由圆环40在法兰39上产生的反作用力，能够消除任何径向相对运动，在没有这种防护系统的条件下，这种径向相对运动会导致密封件42与43由于摩擦而受损。
在闭合状态下，密封件42和43的支撑力等于卡爪12的夹持力减去弹簧44的压缩力。因此在实际中，卡爪12的夹持力必须以这样一种方式进行选取，即远大于弹簧44的压缩力。
此外，可以使用各种类型的阻尼弹簧：
直径与圆环40上的沟槽相同的单个弹簧垫圈，
一个或者多个螺旋弹簧，
一个或者多个弹簧垫圈，
空气弹簧塞孔或者液压阻尼器。
根据这种防护系统的变型，圆环40可以由环绕在密封件42和43的周围并且被连接在前述阻尼装置上的助推器取代。
也可以采用其它用于进行邻接的解决方案，比如固定在主体45上并且装配有头部卡持环40的销钉。
为了将油供送至夹持组件11的液压马达16，还设置有一个带有流体分配管路的液压单元，如在图5至10中清晰示出的那样。
根据本发明，液压单元50包括一个带有回复弹簧的滑阀51和一个带有回复弹簧的限压器52，限压器52在所述分配管路中被安装在阀51的上游，并且与所述阀51流体连通。
液压单元50还具有一个设置在所述流体分配管路中的选择器54，来沿着马达16₁-16₃的供给方向在它们中第一个的入口与限压器52之间形成流体连通。根据所述单元是使得卡爪12进行夹持操作还是进行松脱操作，所述第一个马达是马达16₁或者16₃。
此外，液压单元50还利用一个中心单元55进行供油，该中心单元55包括一个分配器56和两个带有可控油门的止回阀57，止回阀57分别被连接在一条闭合管路和一条断开管路上，所述断开管路使得中心单元55与液压单元50连通。
如可以在图5至10中清晰看出的那样，液压单元50中的流体分配管路被设计成用于随时向所有马达16₁-16₃供送必要的油流和压力。根据本发明，为了此目的，液压单元50根据串联/并联原理进行工作。
更具体地说，在进行闭合的阶段中，带有卡爪12₁-12₃的夹持组件11快速动作。为此，所述液压单元以串联方式进行工作(低压和高流速)。为了对法兰39进行夹持，所述液压单元以并联发生进行工作(高压和低流速)。
当管接头10夹持在法兰39上时，为了将其松脱，液压单元50必须向各个马达16₁-16₃提供巨大压力：因此其以并联方式进行工作。一旦所有的夹持组件11均被松脱开，那么液压按压50变为串联方式工作，来快速打开。
液压单元50的串联/并联转换与由夹持组件11传递来的力和即将传递给夹持组件11的力有关。利用液压单元50内部的滑阀来在串联方式工作与并联方式工作之间进行转换。该滑阀的位置取决于由夹持组件11传递来的力。当没有力作用于夹持组件11上时，液压单元50使得其自身处于串联状态。只要夹持组件11压迫或者压靠某些物体(法兰、挡块等等)，串联式管路的供给压力将增大，并且使得所述滑阀朝向用于对马达16₁-16₃进行并联供给的位置移动，以便向各个马达传送最大的可能压力。组件11由此具有较低速度，但是具有较高的可传递作用力。相反，当在任何一个夹持组件11上不再存在任何力时，液压单元50的内部压力下降，并且由此允许所述滑阀移动至其串联状态。
下面将参照图5至10更为详细地描述液压单元50的工作过程。
图5：(管接头10处于打开状态)
没有从管接头10发出的运动“指令”。油不会在所述液压管路中循环。在这种状态下(闲置状态)，所述液压单元系统地处于串联状态。单元50中的滑阀在其中回复弹簧的作用下被朝向左侧推动。
图6：(管接头10处于闭合过程中)
在该阶段中，夹持组件11不会受到任何阻力。因此，液压单元50以串联方式进行工作，从而使得组件11快速运动。从马达16₁流出的油在快速穿过液压单元50之后进入马达16₂内，接着从马达16₂流出并且在返回中心单元55之前，进入所述单元和马达16₃。
图7：(管接头10处于夹持阶段)
在夹持阶段中，在卡爪12₁-12₃处出现阻力，导致所述管路中的液压力增大。该压力将由此推动所述阀在液压单元50中朝向在图表中的右侧滑动。此时，单元50将由此转换至并联状态，这就意味着各个马达16₁-16₃将由中心单元55直接供给，而并非由前一马达进行供给。因此，流量将作为马达数目的一个函数进行分流。相反，压力将增大。在各个马达16₁-16₃的出口处，油直接返回至中心单元55。
图8：(管接头10处于闭合状态)
一旦管接头10被闭合，那么油循环将停止。单元50中的滑阀由此在其中回复弹簧的作用下返回至串联状态(在图表中朝向左侧移动)。
图9：(管接头10的松脱过程)
在打开时，必须克服由于夹持作用所产生的力。这些力会导致所述液压管路中的压力升高，并且由此导致单元50变为并联状态(在图表中所述压力使得单元50中的滑阀朝向右侧移动)。各个卡爪12₁-12₃由此随意地具有较高的油压，这样能够使得它们松脱开。
图10：(管接头10的打开过程)
一旦管接头10被松脱开，将不再需要克服任何作用力。所述液压管路中的内部压力下降，导致所述阀在单元50中滑动，朝向在图表中的左侧移动。在这种打开阶段中，单元50处于串联状态，允许卡爪12₁-12₃快速运动。
在实际中，作为一个非局限性示例可以注意，使得中心单元55的最大输出压力大约为150×10⁵Pa，导致所述滑阀从串联状态移动至并联状态的压力值大约为90×10⁵Pa。
在图5至9所示出的实施例中，根据所述限压器是处于打开或者闭合位置，所述滑阀从串联状态移动至并联状态，所述位置相应地取决于为所述限压器52所选取的回复弹簧。
但是，在其它实施例中，可以将滑阀51设计成通过合适地选择用于该滑阀51的回复弹簧而从一种状态变为另外一种状态。在这种情况下，无需采用限压器52。
在另外一种实施例中，也可以采用对所述卡爪的位置或者马达16₁-16₃处的压力进行探测的探测器，以及用于滑阀51的电控制装置。
致动系统14也可以由一个支撑件构成，该支撑件不同于其上安装有相关联卡爪12的支撑件。
此外，所述支撑件也可以与所述管接头一体成形。
当然，本发明并不局限于已经描述和图示的实施例，而是包括所有的变型实施例。