一种自动防尘管路接头装置及其操作方法与流程

本发明涉及流体管路柔性连接及密封防护，特别涉及一种自动防尘管路接头装置及其操作方法。本发明可广泛应用于轨道交通车辆空气制动管系、工程机械液压或气动管路等对防尘、防水及机械可靠性要求较高的连接场景。

背景技术：

1、在流体管路系统中，尤其是轨道交通货车制动系统及工程机械气动系统中，管路连接器作为传递流体压力的核心部件，其通畅性和密封性直接关系到系统整体的安全。在设备解编、转运或临时停放期间，流体管路连接器的口部不可避免地处于断开且暴露外界的状态。

2、现有的作业规程通常要求在软管断开时人工加装防尘堵，以阻隔风沙、尘土、雨水等外界杂质的侵入。然而，手动挂载防尘堵严重依赖作业人员的责任心，在恶劣天气或高强度连续作业环境下，易出现漏装或忘装的现象。一旦粉尘等异物侵入管系内部，将导致管路堵塞、控制阀门卡滞以及橡胶密封件异常磨损，引发设备故障甚至制动失灵。

3、为了降低人为因素造成的风险，现有技术中提出了一些自动防尘结构设计。例如，一种常见的方案在连接器内部设置防尘门及滑槽，依靠两连接器相互对插的物理顶推力来开启防尘门；另一种方案（如中国专利公开号cn107618532a）公开了一种用于铁路机车车辆自动防尘装置的锁止机构，该机构包含顶杆、上锁杆、定位杆等多个内部零件，旨在对接时锁止防尘盖，并在分离时触发解锁。

4、然而，申请人研究发现，上述现有技术在实际应用中存在以下技术缺陷：

5、其一，结构繁杂且环境适应性差。为实现完全的“自动开盖与锁止”，现有技术在连接器有限的内部空间堆砌了大量精密的机械传动部件（如导向槽、微小锁止销等）。在面临铁路货运或矿山作业中典型的高浓度粉尘、剧烈机械振动及冰雪冻结等极端工况时，粉尘颗粒极易进入这些精密间隙内，导致传动机构卡滞失效，使得防尘装置丧失开合功能。

6、其二，通用性差且改装成本高昂。现有方案通常需要改变管路接头内部的核心流道结构或重新开模制造整个连接器主体，难以在现有的海量存量标准接头部件上进行低成本的兼容性外挂改装，在经济性和推广实施上存在较大障碍。

技术实现思路

1、针对背景技术中现有自动防尘装置内部结构繁杂、含有精密传动件导致在恶劣工况下易发生机械卡滞、且改造成本高昂的不足，本发明提供一种自动防尘管路接头装置及其操作方法，旨在不改变现有管路接头核心气路结构的前提下，通过结构简化的外部机械架构实现高可靠性的管路防尘保护。

2、为解决上述技术问题，第一方面，本发明提供如下技术方案：

3、一种自动防尘管路接头装置，其包括管路接头主体，所述管路接头主体具有用于流体导通的开口；其特征在于，所述装置还包括：枢接组件，设置于所述管路接头主体的外部；施力构件和密封盖体，所述施力构件与所述密封盖体刚性连接为一体构型，并通过所述枢接组件可旋转地安装于所述管路接头主体上；弹性复位件，设置于所述管路接头主体与所述施力构件之间；在非受力常态下，所述弹性复位件提供预压应力，驱动所述施力构件发生旋转，迫使所述密封盖体贴合并封闭所述管路接头主体的开口；在受力状态下，所述施力构件接收外部输入的克服所述预压应力的驱动力，带动所述密封盖体围绕所述枢接组件旋转以打开所述开口。

4、由于采用了外置的枢接组件将弹性驱动部件与施力盖体相铰接的技术手段，本发明实现了外部直接机械传动的技术效果。该方案去除了接头内部易卡滞的推顶滑轨或复杂锁止组件，将防尘盖的开合简化为围绕单一外部转轴的旋转运动。常态下利用弹性复位件的储能实现可靠的物理封闭，工作状态下通过外部向施力构件施加的作用力克服弹力实现开启。此机械逻辑有效避免了复杂传动链在粉尘环境下的卡滞风险，大幅提升了装置的可靠性。

5、作为本发明的一种优选方案，所述施力构件包括施力安装座、驱动主体以及盖体连接座；所述施力安装座上开设有供所述枢接组件穿过的轴孔；所述盖体连接座与所述密封盖体固定连接；所述驱动主体构造成向外延伸的杠杆结构，用于承载外部输入的作用力。通过进一步采用具有向外延伸杠杆结构的驱动主体，本发明能够实现改善人机工效的有益效果。杠杆结构能够放大外部输入的力矩，从而降低操作者开启密封盖体所需的施力强度，提高操作便捷性。

6、作为本发明的一种优选方案，所述弹性复位件为扭转弹簧，所述扭转弹簧包括螺旋中心部和分别自所述螺旋中心部延伸出的第一扭臂、第二扭臂；所述枢接组件穿过所述螺旋中心部；所述第一扭臂抵靠并限位于所述管路接头主体的外部表面，所述第二扭臂抵靠并联动于所述施力构件的内侧表面；所述扭转弹簧处于自然未受力状态时的自由夹角，小于所述施力构件与所述管路接头主体处于装配位置时的初始装配夹角，以使得所述扭转弹簧在装配后产生恒定的所述预压应力。通过进一步采用具备初始装配干涉角度的扭转弹簧结构，本发明能够实现稳定密封的有益效果。恒定的预压应力保证了在剧烈机械振动环境下，密封盖体仍能保持对管路开口的持续贴紧压力，防止因振动间隙导致外界颗粒物侵入。

7、作为本发明的一种优选方案，所述管路接头主体的外侧端部成型有连接基座，该连接基座上开设有贯穿的安装孔；所述枢接组件包括圆柱状的主轴本体，该主轴本体贯穿所述施力构件、所述弹性复位件以及所述安装孔；所述枢接组件的端部设置有可拆卸的防脱挡件，使得所述施力构件与所述弹性复位件能够从所述管路接头主体上模块化拆卸。通过进一步采用上述外置安装结构及防脱挡件，本发明能够实现低成本升级及快速维护的有益效果。通过在存量标准接头主体外部加工安装孔即可完成集成，避免了对接头主体流道结构的重新开模；同时，可拆卸的防脱挡件使得损坏的防尘组件能够独立快速更换，降低了维保成本。

8、作为本发明的一种优选方案，所述密封盖体的整体构型呈向内凹陷的碗状结构，所述密封盖体的周边区域向其开口方向延伸形成连续的弯曲翻角，所述弯曲翻角被配置为当所述密封盖体处于闭合状态时，对所述管路接头主体开口处设置的密封件形成包覆式贴合。通过进一步采用带弯曲翻角的碗状盖体结构，本发明能够实现增强边界防护的有益效果。翻角设计能够覆盖管路接头开口密封件的侧边，形成屏障，有效降低横向风力携裹的砂石对内部橡胶密封件边缘的侵蚀和磨损。

9、作为本发明的一种优选方案，所述装置内不包含用于维持所述密封盖体处于打开状态的机械锁止组件，所述密封盖体的打开状态仅由持续作用于所述施力构件上的驱动力维持；所述管路接头主体为轨道车辆制动管路连接器，所述施力构件被配置在人员单手握持所述管路接头主体进行连挂作业的路径上，以在被握持时同步接收手部施加的所述驱动力。通过进一步采用取消锁止组件并结合操作路径的人机布局设计，本发明能够实现降低操作失误率的技术效果。操作者在执行标准的握持提管动作时即可同步提供开启驱动力，而一旦作业完成松开手掌，装置即在弹力作用下自动复位密封。此非自锁逻辑彻底避免了因操作员忘记执行锁止/解锁步骤而导致的安全隐患。

10、为解决上述技术问题，第二方面，本发明提供如下技术方案：

11、一种用于操作如上所述的自动防尘管路接头装置的方法，其包括以下步骤：状态维持步骤：在管路处于非连挂状态下，且无外部作用力施加于施力构件时，弹性复位件释放预压应力，迫使施力构件及与其刚性一体的密封盖体围绕枢接组件旋转至闭合极限位置，以物理封闭管路接头主体的开口；瞬态开启步骤：在准备进行管路连挂作业时，对所述施力构件施加一克服所述预压应力的驱动力，使所述密封盖体翻起并离开所述开口；连挂作业步骤：在持续施加所述驱动力的同时，将所述管路接头主体的开口与外部流体管路接头完成对接；自动复位步骤：在完成管路分离作业后，撤销施加于所述施力构件的驱动力，所述施力构件在失去外力约束后进入所述状态维持步骤，自动恢复对所述开口的物理封闭。

12、由于采用了依据物理弹力响应结合即时人工驱动的步骤逻辑，本发明实现了连接作业效率与防尘安全性的双重保障。作业人员无需进行额外的专用锁扣操作，将接头的对接动作与防尘盖的开启、复位动作在时序上进行融合，优化了操作工序。

13、作为本发明的一种优选方案，在所述瞬态开启步骤和连挂作业步骤中，所述驱动力来源于操作者手部握持所述管路接头主体时同步产生的侧向按压力；在此过程中，所述管路接头主体的外部表面以及所述施力构件的内侧表面分别作为所述弹性复位件受力形变的第一受力支点与第二受力支点，且第一受力支点与第二受力支点之间的距离随着所述驱动力的输入而缩短。通过进一步明确操作动力的来源及力矩的传导支点，本发明能够实现作业动作规范化的效果。力的传导依赖于内侧表面与外部表面的有效支撑，确保了弹性形变过程稳定，减少了对转轴本身产生的剪切应力，延长了机构整体的使用寿命。

14、作为本发明的一种优选方案，所述方法还包含流体管路检测步骤：在管路处于非连挂且所述密封盖体闭合的状态下，自所述管路接头主体内部注入预设压力的测试流体；当所述测试流体向外冲击所述密封盖体内侧产生的顶推力矩大于所述弹性复位件提供的预压应力矩时，所述密封盖体在测试流体的压力作用下被推开以供流体排出；在测试流体排放结束后，所述密封盖体返回所述状态维持步骤。通过进一步兼容流体冲击开启步骤，本发明能够实现对管路通畅性测试作业的无缝支持。例如在车辆段进行的“过球试验”或吹气排障作业中，无需作业人员在测试前预先手动开启防尘装置，测试气流自身即可克服弹力排放异物，测试结束后盖体自动恢复密封，提高了维保作业的自动化水平。

15、作为本发明的一种优选方案，配置所述弹性复位件的弹性系数以设定相应的预压应力矩阈值，使得所述预压应力矩阈值大于自然环境风压作用于所述密封盖体外部所产生的力矩，且小于所述预设压力的测试流体作用于所述密封盖体内侧产生的顶推力矩。通过进一步配置量化的弹力阈值区间，本发明能够实现防误触发的技术效果。该限定能够保证管路接头在列车高速运行面临复杂空气动力学风压冲击时，密封盖体仍能维持在闭合极限位置而不发生漏气，同时又保障了检测高压流体能够正常推开盖体。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

17、1、显著提升了恶劣工况下的机械可靠性。本发明通过取消内置滑槽、精密导轨或锁止销等微小传动部件，代之以外部粗壮的枢接结构与弹性元件结合。这种结构简化的设计使得装置对粉尘侵入、剧烈振动及低温结冰具有极强的物理抗性，有效避免了因环境因素导致的机械卡滞失效。

18、2、实现了极佳的实施经济性与维护便捷性。本方案构型表现为“外挂模块化”结构。现场改造时，仅需在现存的海量标准管路接头法兰处加工简单的安装孔位，即可快速集成整套防尘装置。免除了重新开发内部流道或整体替换管系接头的高昂成本。同时，防脱挡件的应用也极大缩短了易损件更换的停机时间。

19、3、消除人为疏忽隐患，提升作业安全性。凭借非自锁机械逻辑以及人机工效设计，本方案将“开启防尘盖”的动作与操作人员自然的“提管握持”动作相融合，并且在脱手分离后凭借物理弹力必然实现复位。这一被动防呆机制，彻底解决了传统人工防尘堵易忘装及现有锁止结构易忘解锁的作业隐患。