液壓快換接頭技術現狀及選型分析

王旭東 王衛東

摘 ? 要：快換接頭在各個領域的應用日趨廣泛，為了更好地了解和熟悉快換接頭，本文根據快換接頭的應用介質、閥的布置、密封材質等進行了分類概述，并對其相關的國內外標準進行綜合介紹。隨后，進一步研究快換接頭相關的國內外專利狀況及內容。最后，根據技術設計的需求，對快換接頭的選型從尺寸、溫度、應用、介質和壓力等五個方面的關鍵要素進行了分析研究。

關鍵詞：液壓 ?快換接頭 ?背壓釋放器

中圖分類號：THl23 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：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在一次世界后的快速發展和廣泛應用，液壓快換接頭作為一種快速、可靠地重復連接和斷開的接頭形式。從最開始研究出來解決機槍水冷系統冷卻水的快速連接，發展至今已經廣泛應用到農用機械、工程機械、液壓設備、加工機床、石油石化等眾多的領域。本文將對快換接頭的國內外標準、結構型式、分類方法、和設計選型的關鍵因素進行研究和分析。

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，通過打開鎖定機構和分離部件，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：應用的介質，符合的標準，閥的布置方式，密封的材質，工藝處理方式等。

2.1 應用介質

根據應用的介質不同主要分為：氣動和液壓兩類，氣動快換接頭主要的介質是壓縮空氣;液壓快換接頭主要介質是液體，如水、油和其它非腐蝕性的液體，特殊領域的快換接頭：如醫療設備呼吸系統、CNG輸送等。

2.2 閥的布置方式

根據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，要求介質不污染周邊環境和操作空間。一般應用在壓縮空氣和水的介質，結構如圖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，因此介質輸送端上游一般在帶閥端，主要應用在氣動和水介質的工況，結構如圖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不泄露，主要應用在液壓、化工、石油等行業，結構如圖3所示。

2.3 密封材質

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

丁腈橡膠：應用在通用介質，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：應用在高溫、耐油、耐高真空及耐酸堿、耐多種化學介質的，工作溫度在-26℃～+204℃之間的工況下。

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

聚氨酯：應用在高溫、高壓、高耐磨場合，工作溫度在-45℃～135℃。

3 ?標準和專利

3.1 標準分類

快換接頭的標準由于國家、行業和制造商的不同，因此，標準非常的多而復雜，我們將其概括如下：GB/T ，JB/ZQ，ISO及制造商標準。下面我們根據快換接頭的國內和國際標準進行概括介紹。

3.1.1 國內標準

國內的快換接頭的標準及標準名稱如表1所示。

3.1.2 國際標準

國際與快換接頭相關的標準主要是ISO的標準，標準號及標準名稱如表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構。US20140373949A對現有的ISO7241和ISO16028的快換接頭進行優化和改良。

EP1148285A改進ISO16028快換接頭的固定閥體部分。

EP2369241將鋼球鎖定快換的方式優化為異性端面鎖定。

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。該專利創新設計出一種安裝在普通快換接頭內的背壓釋放器，通過背壓釋放大大減少了因為系統背壓或殘壓造成的快換接頭連接和斷開的困難，是國內首次相關技術的公開。

4 ?設計選型

快換接頭的設計選型主要根據尺寸、溫度、應用、介質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-應用，Media-介質 Pressure-壓力）。

4.1 尺寸

快換接頭的尺寸選擇主要是根據工作系統的流量、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、螺紋標準和尺寸。另一端是快換接頭的配對連接。

4.2 溫度

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

4.3 應用

快換接頭的應用主要是確定對快換接頭的功能要求是什么，是動態工況還是靜態工況。應用中是否需要在承受壓力的情況下連接和斷開快換接頭。產品是否具有標準兼容性，或者符合制造商特有標準的獨特產品。考慮是否存在防誤插標識和功能。考慮連接和斷開時造成空氣的混入和流體介質的損耗與泄漏。

4.4 介質

系統介質對快換接頭的主體材質和密封材料具有主要影響，一般工況和通用介質選擇碳鋼材質和丁腈橡膠密封件，水介質或者潮濕環境選擇黃銅或不銹鋼材質，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。強酸堿場合選擇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，工作壓力是系統正常工作時所需的最大壓力值，選型的工作壓力是系統需要工作壓力的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，該指標主要根據制造商提供的流量壓力表進行確認。背壓是否存在，會影響是否選擇帶背壓釋放器的產品，如選擇符合ZL 201821518916專利的產品。

5 ?結語

本文對快換接頭的不同分類方式進行詳細研究，并對其涉及到的國內和國際標準和專利技術進行總結和分析，最后，總結出以STAMP方式對快換接頭進行設計選型的方法，該方法科學且具有通用性，是作者多年技術工作的經驗總結。

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