申请/专利权人：燕山大学

申请日：2018-06-20

公开（公告）日：2023-05-23

公开（公告）号：CN108644513B

主分类号：F16L41/03

分类号：F16L41/03

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.05.23#授权;2018.11.06#实质审查的生效;2018.10.12#公开

摘要：本发明涉及一种可重组多通道管路转换接头，包括中心固定架、中心组件、角连接底座和管道转换单元块，中心固定架包括第一固定架和第二固定架；中心组件为能重组的球形结构，包括顶球弧面小块、大角球弧面块、棱球弧面小块和角球弧面小块，顶球弧面小块与第一固定架能转动的连接，大角球弧面块与第二固定架固定连接，棱球弧面小块嵌在相邻两个顶球弧面小块之间或者顶球弧面小块和大角球弧面块之间；角球弧面小块位于相邻三个棱球弧面小块相接的位置；角连接底座用于将管道转换单元块与大角球弧面块和角球弧面小块连接，管道转换单元块为表面设有球窝的立体结构，设有三个相互垂直且在管道转换单元块的内部相互连通的第一管道。

主权项：1.一种可重组多通道管路转换接头，其特征在于：其包括中心固定架、中心组件、角连接底座和管道转换单元块；所述中心固定架包括第一固定架和第二固定架，所述第一固定架包括X轴、Y轴和Z轴，所述第一固定架和第二固定架相交于所述中心固定架的中心；所述中心组件为能重组的球形结构，包括顶球弧面小块、大角球弧面块、棱球弧面小块和角球弧面小块，所述顶球弧面小块呈正方形，包括弧面中心的第一固定架连接孔，三个所述顶球弧面小块分别通过所述第一固定架连接孔与X轴、Y轴和Z轴能转动的连接；所述大角球弧面块具有三个两两间相互垂直的侧边，包括弧面上的第二固定架连接孔和弧面中心的第一底座连接孔，所述第二固定架连接孔与所述第二固定架固定连接；所述棱球弧面小块呈四边形，嵌在相邻两个所述顶球弧面小块之间或者所述顶球弧面小块和大角球弧面块之间；所述角球弧面小块的中部设有第二底座连接孔，所述角球弧面小块位于相邻三个所述棱球弧面小块相接的位置；所述角连接底座的外端面为平面，内端面为圆弧面，所述内端面的曲率与所述中心组件的曲率相同，所述角连接底座通过固定件与所述第一底座连接孔或第二底座连接孔固定连接；所述管道转换单元块为表面设有球窝的立体结构，所述球窝中心处设有容纳所述角连接底座的凹槽，所述凹槽的内端面上均布多个弹性件，所述管道转换单元块设有第一管道，三个所述第一管道两两相互垂直且在所述管道转换单元块的内部相互连通，相邻的管道转换单元块通过所述第一管道上的管螺纹连接，所述第一管道的接口相互对齐形成连通的管路，所述管道转换单元块的球窝的曲率与所述中心组件的曲率相同；所述角球弧面小块为双层结构，包括外层的三边形结构以及内层的球弧面卡角，所述球弧面卡角的外球弧面的曲率与所述顶球弧面小块和棱球弧面小块内侧的球弧面曲率相同，所述球弧面卡角的外球弧面与所述顶球弧面小块和棱球弧面小块内侧的球弧面贴合使中心组件聚集在一起，所述外层的三边形结构填充在所述三个相邻棱球弧面小块之间；所述角连接底座为圆柱形结构，包括中部的连接通孔以及侧面均布的多个连接件，固定件穿过所述连接通孔与所述第一底座连接孔或第二底座连接孔固定连接；所述管道转换单元块的球窝中心处的凹槽为圆柱形凹槽，所述凹槽的侧面均布有多个与所述连接件配合的挂口。

全文数据：可重组多通道管路转换接头技术领域[0001]本发明属于管道接头装置技术领域，涉及一种可重组多通道管路转换接头。背景技术[0002]流体在应用过程中一般是通过管路进行传输的，在一些较复杂管路系统中，传输管路上一般都需要安装接头。对于某些应用场合，要求在管道运输的过程中时常对管道@路进行切换，管道线路的切换主要通过管道转换接头来实现，即通过管道转换接头切换上游管道和下游管道之间的接口，进而实现管道线路的改变。转换接头的应用领域几乎覆盖各个加工制造行业，如:冶金、机床、发电、石油、橡胶、塑料、纺织、印染、制药、卷烟、造纸、食品、饲料加工等行业，在现代工业生产中起着重要的作用。[0003]现有技术中的管道转换接头为多口对多口式转换接头，通过旋转管道转换接头的两端实现多口对多口的切换。但是，在实际使用过程中有时并不需要多口转多口，而是一口转多口或多口转一口，在这种情况下如果采用现有技术中多口转多口转换接头，增加了管口、密封装置及动力装置的制造和维护成本。更重要的是现有的转换接头的转换方式极为有限，限制了任意两个或多个管道的对接。发明内容[0004]针对现有技术的不足，本发明提供一种可重组多通道管路转换接头，可以通过自身的重组实现外部管路连接的换向和自身内部管路通道重组，适用于复杂管路系统中多管路之间任意切换的场合，适用范围广。[0005]本发明是这样实现的：[0006]—种可重组多通道管路转换接头，其特征在于：其包括中心固定架、中心组件、角连接底座和管道转换单元块；[0007]所述中心固定架包括第一固定架和第二固定架，所述第一固定架包括X轴、Y轴和Z轴，所述第一固定架和第二固定架相交于所述中心固定架的中心；[0008]所述中心组件为能重组的球形结构，包括顶球弧面小块、大角球弧面块、棱球弧面小块和角球弧面小块，所述顶球弧面小块呈正方形，包括弧面中心的第一固定架连接孔，三个所述顶球弧面小块分别通过所述第一固定架连接孔与X轴、Y轴和Z轴能转动的连接;所述大角球弧面块具有三个两两间相互垂直的侧边，包括弧面上的第二固定架连接孔和弧面中心的第一底座连接孔，所述第二固定架连接孔与所述第二固定架固定连接;所述棱球弧面小块呈四边形，嵌在相邻两个所述顶球弧面小块之间或者所述顶球弧面小块和大角球弧面块之间；所述角球弧面小块的中部设有第二底座连接孔，所述角球弧面小块位于相邻三个所述棱球弧面小块相接的位置；[0009]所述角连接底座的外端面为平面，内端面为圆弧面，所述内端面的曲率与所述中心组件的曲率相同，所述角连接底座通过固定件与所述第一底座连接孔或第二底座连接孔固定连接；[0010]所述管道转换单元块为表面设有球窝的立体结构，所述球窝中心处设有容纳所述角连接底座的凹槽，所述凹槽的内端面上均布多个弹性件，所述管道转换单元块设有第一管道，三个所述第一管道两两相互垂直且在所述管道转换单元块的内部相互连通，相邻的管道转换单元块通过所述第一管道上的管螺纹连接，所述第一管道的接口相互对齐形成连通的管路，所述管道转换单元块的球窝的曲率与所述中心组件的曲率相同。[0011]优选的，所述第二固定架包括负X轴、负Y轴和负Z轴，所述大角球弧面块包括弧面上均布的三个第二固定架连接孔和弧面中心的第一底座连接孔，三个所述第二固定架连接孔分别与负X轴、负Y轴和负Z轴固定连接。[0012]优选的，所述第二固定架包括合成轴，所述合成轴在空间上与X轴、Y轴和Z轴的夹角相同，所述大角球弧面块包括弧面中心的第二固定架连接孔和第一底座连接孔，所述第二固定架连接孔与所述合成轴固定连接。[0013]优选的，所述角球弧面小块为双层结构，包括外层的三边形结构以及内层的球弧面卡角，所述球弧面卡角的外球弧面的曲率与所述顶球弧面小块和棱球弧面小块内侧的球弧面曲率相同，所述球弧面卡角的外球弧面与所述顶球弧面小块和棱球弧面小块内侧的球弧面贴合使中心组件聚集在一起，所述外层的三边形结构填充在所述三个相邻棱球弧面小块之间。[0014]优选的，所述角连接底座为圆柱形结构，包括中部的连接通孔以及侧面均布的多个连接件，固定件穿过所述连接通孔与所述第一底座连接孔或第二底座连接孔固定连接；所述管路转换单元块的球窝中心处的凹槽为圆柱形凹槽，所述凹槽的侧面均布有多个与所述连接件配合的挂口。[0015]优选的，所述弹性件为弹簧钢板，所述弹性件的数量为3个。[0016]优选的，所述连接件为圆柱销，所述连接件的数量为3个。[0017]优选的，所述管路转换单元块为球形或立方体，所述管路转换单元块的数量为3〜8个。[0018]优选的，所述管道转换单元块还设有与外部管道连通的第二管道，所述第二管道的数量为〇〜3个。[0019]优选的，所述固定件为螺钉或销钉。[0020]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：[0021]1本发明的一种可重组多通道管路转换接头，可以通过自身的重组实现外部管道连接的换向和自身内部管路通道重组，适用于复杂管路系统中多管路之间任意切换的场合，适用范围广。尤其在狭小和复杂的管路连接中，其可通过转动形成多种连接的组合方式，其中每一个管道转换单元块都可以任意转动到空间八个位置与外部的管道连接，^^免了传统的多管道连接的冗余设计，可适用于单输入多输出、多输入多输出和多输入^输的所有情况。[0022]⑵本发明采用模块化设计，构件种类少，通用程度高，便于日后的修理与维护。附图说明[0023]图1为本发明的可重组多通道管路转换接头的示意图；[0024]图2为本发明的中心组件的示意图；[0025]图3为本发明的中心固定架与大角球弧面块的连接示意图；[0026]图4为本发明的另一实施例的中心固定架与大角球弧面块的连接示意图；[0027]图5为本发明的顶球弧面小块的示意图；[0028]图6为本发明的棱球弧面小块的示意图；[0029]图7为本发明的角球弧面小块的示意图；[0030]图8为本发明的角连接底座的示意图；[0031]图9为本发明的管道转换单元块的示意图；[0032]图1〇为本发明的设有第二管道的管道转换单元块的示意图；[0033]图11为本发明的装置工作状态的示意图。具体实施方式[0034]以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和性能方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。[0035]—种可重组多通道管路转换接头，其包括中心固定架1、中心组件、角连接底座4和管道转换单元块5;[0036]如图3和4所示，中心固定架包括第一固定架11和第二固定架12,第一固定架^包括X轴、Y轴和Z轴，第一固定架11和第二固定架u相交于中心固定架1的中心；[0037]中心组件为能重组的球形结构，包括顶球弧面小块2、大角球弧面块6、棱球弧面小块3和角球弧面小块7,如图5所示，顶球弧面小块2呈正方形，包括弧面中心的第一固定架连接孔21，三个顶球弧面小块2分别通过第一固定架连接孔21与第一固定架11的X轴、Y轴和Z轴能转动的连接;大角球弧面块6具有三个两两间相互垂直的侧边，包括弧面上的第二固定架连接孔61和弧面中心的第一底座连接孔62,第二固定架连接孔61与第二固定架12固定连接;如图6所示，棱球弧面小块3呈四边形，嵌在相邻两个顶球弧面小块2之间或者顶球弧面小块2和大角球弧面块6之间；角球弧面小块7的中部设有第二底座连接孔71，角球弧面小块7位于相邻三个棱球弧面小块3相接的位置;这样形成一个空间布满互相约束的球体，可以进行空间三个方向上的转动；[0038]角连接底座4的外端面为平面，内端面为圆弧面，内端面的曲率与中心组件的曲率相同，角连接底座4通过固定件与第一底座连接孔似或第二底座连接孔71固定连接，以实现与中心组件的大角球弧面块或角球弧面小块的连接。[0039]如图9所示，管道转换单元块5为表面设有球窝51的立体结构，管道转换单元块5的球窝的曲率与中心组件的曲率相同，球窝51的中心处设有容纳角连接底座4的凹槽，角连接底座嵌入凹槽内后，角连接底座的内端面与球窝形成光滑的球弧面，包覆在中心组件的外部，凹槽的内端面上均布多个弹性件54，用于在角连接底座4和管道转换单元块5之间产生压紧力;管道转换单元块5设有第一管道52，三个第一管道52两两相互垂直且在管道转换单元块5的内部相互连通，相邻的管道转换单元块5通过第一管道52上的管螺纹连接，第一管道52的接口相互对齐形成连通的管路。管道转换单元块能够随中心组件的重构而进行转动重组，即随顶球弧面小块2、棱球弧面小块3和角球弧面小块7的转动进行位置的转换，从而组成所需的管路。[0040]第二固定架包括两种结构，如图3所示，第二固定架12包括负X轴、负Y轴和负Z轴，大角球弧面块6包括弧面上均布的三个第二固定架连接孔61和弧面中心的第一底座连接孔62，三个第二固定架连接孔61分别与负X轴、负Y轴和负Z轴固定连接;如图4所示，第二固定架12包括合成轴，合成轴在空间上与X轴、Y轴和Z轴的夹角相同，大角球弧面块6包括弧面中心的第二固定架连接孔和第一底座连接孔，第二固定架连接孔与第一底座连接孔同轴，第二固定架连接孔与合成轴固定连接。第一固定架连接孔21和第二固定架连接孔ei通过螺钉与中心固定架1进行连接。[0041]优选的，如图7所示，角球弧面小块为双层结构，包括外层的三边形结构72以及内层的球弧面卡角73，球弧面卡角73的外球弧面的曲率与顶球弧面小块2和棱球弧面小块3内侧的球弧面曲率相同，球弧面卡角73的外球弧面与顶球弧面小块2和棱球弧面小块3内侧的球弧面贴合使中心组件聚集在一起，外层的三边形结构72填充在三个相邻棱球弧面小块3之间。[0042]优选的，角连接底座4为圆柱形结构，球窝51中心处的凹槽为圆柱形凹槽，连接件为圆柱销，连接件的数量为3个，管道转换单元块5通过其球窝51内的挂口与角连接底座4的圆柱销配合，以实现与中心组件上的大角球弧面块或角球弧面小块的固连。[0043]优选的，如图8所示，角连接底座4为圆柱形结构，包括中部的连接通孔41以及侧面均布的多个连接件似，固定件穿过连接通孔41与第一底座连接孔62或第二底座连接孔71固定连接，以实现与中心组件的大角球弧面块或角球弧面小块的连接;相应的，管路转换单元块5的球窝中心处的凹槽为圆柱形凹槽，凹槽的侧面均布有多个与连接件42配合的挂口53，实现角连接底座4与管路转换单元块5的固定连接。[0044]在本实施例中，连接件42为圆柱销，圆柱销的数量为3个;弹性件54为弹簧钢板，弹簧钢板的数量为3个;固定件为螺钉或销钉。管道转换单元5通过球窝51内的挂口与角连接底座4的圆柱销配合进行固定连接，凹槽的内端面上均布的三个弹簧钢板用于在角连接底座4和管道转换单元块5之间产生压紧力。[0045]管路转换单元块5为球形或立方体，三个第一管道52分别设置在球窝的三个圆弧边所在的面上;管路转换单元块5的数量为3〜8个，可根据实际使用需要进行选择性连接安装。如图10所示，管道转换单元块5还设有与外部管道连通的第二管道55,第二管道55的数量可根据实际使用需要进行设计，优选为〇〜3个。[0046]在实际使用中，可根据工作需求选用3〜8个管路转换单元块，选取一个或多个管路转换单元块作为输入块，可以通过转动中心组件，在有限的空间中组成所需要的管路，单个或者多个输出块可以根据需要转动到立方体的剩余的其它位置，与外部管道连接，在狭小的空间中，完成管路的换接工作。也可通过堵头选择性的堵住无用的接口形成特定的管路连接。[0047]如图1所示，选取5个立方体的管道转换单元块，图中所处状态可作为输入口与输出口空间垂直交错的一输入两输出的管道接口，图丨中上层的一个第一管道作为输入，下层的两个平行的第一管道作为输出，通过管螺母将外部管道与可重组多通道管路转换接头装置连接在一起。若需要改变管道的空间布置方式，可通过拧魔方的方式手动旋转该装置调整各个管道转换单元块的位置关系。如图n所示，通过旋转该装置，得到一个输入口和两个输出口两两间相互垂直交错的状态，同时裸露口相对图i增加2个，可根据需要将空余的接口的堵头去掉，便可作为输入口或者输出口。[0048]对于未设置第二管道55的管道转换单元块5,三个第一管道52主要用于其内部管道连通，可用于管道少或管道间的空间变化。[0049]在管道多而复杂的工况下，可选用具有第二管道52的管道转换单元块5，具体的第二管道的数量可根据实际使用需要进行设计。[0050]^•于单口输入与多口输出的转换，可选用具有一个第二管道的管道转换单元块，如图1所示，上层的管道转换单元块5的管道作为第二管道连接输入管道，其中一个第一管道连接下层的某个管道转换单元块，下层的四个管道转换单元块相邻面间不连通，其中一个管道转换单元块的第一管道连接上层的管道转换单元块，下层的四个管道转换单元块的第二管道分别对应连接四个输出管道。通过上层管道转换单元块在上层以90。为单位的旋转，可以在多个四个输出端进行转换。[0051]最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明技术方案，而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换;而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

权利要求：1.一种可重组多通道管路转换接头，其特征在于：其包括中心固定架、中心组件、角连接底座和管道转换单元块；所述中心固定架包括第一固定架和第二固定架，所述第一固定架包括X轴、Y轴和Z轴，所述第一固定架和第二固定架相交于所述中心固定架的中心；所述中心组件为能重组的球形结构，包括顶球弧面小块、大角球弧面块、棱球弧面小块和角球弧面小块，所述顶球弧面小块呈正方形，包括弧面中心的第一固定架连接孔，三个所述顶球弧面小块分别通过所述第一固定架连接孔与X轴、Y轴和Z轴能转动的连接;所述大角球弧面块具有三个两两间相互垂直的侧边，包括弧面上的第二固定架连接孔和弧面中心的第一底座连接孔，所述第二固定架连接孔与所述第二固定架固定连接;所述棱球弧面小块呈四边形，嵌在相邻两个所述顶球弧面小块之间或者所述顶球弧面小块和大角球弧面块之间；所述角球弧面小块的中部设有第二底座连接孔，所述角球弧面小块位于相邻三个所述棱球弧面小块相接的位置；所述角连接底座的外端面为平面，内端面为圆弧面，所述内端面的曲率与所述中心组件的曲率相同，所述角连接底座通过固定件与所述第一底座连接孔或第二底座连接孔固定连接；所述管道转换单元块为表面设有球窝的立体结构，所述球窝中心处设有容纳所述角连接底座的凹槽，所述凹槽的内端面上均布多个弹性件，所述管道转换单元块设有第一管道，三个所述第一管道两两相互垂直且在所述管道转换单元块的内部相互连通，相邻的管道转换单元块通过所述第一管道上的管螺纹连接，所述第一管道的接口相互对齐形成连通的管路，所述管道转换单元块的球窝的曲率与所述中心组件的曲率相同。2.根据权利要求1所述的可重组多通道管路转换接头，其特征在于:所述第二固定架包括负X轴、负Y轴和负Z轴，所述大角球弧面块包括弧面上均布的三个第二固定架连接孔和弧面中心的第一底座连接孔，三个所述第二固定架连接孔分别与负X轴、负Y轴和负Z轴固定连接。3.根据权利要求1所述的可重组多通道管路转换接头，其特征在于:所述第二固定架包括合成轴，所述合成轴在空间上与X轴、Y轴和Z轴的夹角相同，所述大角球弧面块包括弧面中心的第二固定架连接孔和第一底座连接孔，所述第二固定架连接孔与所述合成轴固定连接。4.根据权利要求1所述的可重组多通道管路转换接头，其特征在于:所述角球弧面小块为双层结构，包括外层的三边形结构以及内层的球弧面卡角，所述球弧面卡角的外球弧面的曲率与所述顶球弧面小块和棱球弧面小块内侧的球弧面曲率相同，所述球弧面卡角的外球弧面与所述顶球弧面小块和棱球弧面小块内侧的球弧面贴合使中心组件聚集在一起，所述外层的三边形结构填充在所述三个相邻棱球弧面小块之间。5.根据权利要求1所述的可重组多通道管路转换接头，其特征在于:所述角连接底座为圆柱形结构，包括中部的连接通孔以及侧面均布的多个连接件，固定件穿过所述连接通孔与所述第一底座连接孔或第二底座连接孔固定连接;所述管路转换单元块的球窝中心处的凹槽为圆柱形凹槽，所述凹槽的侧面均布有多个与所述连接件配合的挂口。6.根据权利要求5所述的可重组多通道管路转换接头，其特征在于:所述弹性件为弹簧钢板，所述弹性件的数量为3个。7.根据权利要求5所述的可重组多通道管路转换接头，其特征在于:所述连接件为圆柱销，所述连接件的数量为3个。8.根据权利要求1所述的可重组多通道管路转换接头，其特征在于:所述管路转换单元块为球形或立方体，所述管路转换单元块的数量为3〜8个。9.根据权利要求8所述的可重组多通道管路转换接头，其特征在于:所述管道转换单元块还设有与外部管道连通的第二管道，所述第二管道的数量为〇〜3个。10.根据权利要求1所述的可重组多通道管路转换接头，其特征在于:所述固定件为螺钉或销钉。

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