CN107061910A

CN107061910A - 流体连接器

Info

Publication number: CN107061910A
Application number: CN201710073481.2A
Authority: CN
Inventors: 赵文生; 叶正浩; 吴学群; 沙旭南
Original assignee: NO 723 RESEARCH INSTITUTE OF CHINA SHIPBUILDING INDUSTRY Corp
Current assignee: NO 723 RESEARCH INSTITUTE OF CHINA SHIPBUILDING INDUSTRY Corp
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2017-08-18

Abstract

本发明公开一种流体连接器，包括插座[2]和插头[1]，插头[1]内具有贯穿插头前、后端的第一导流孔[11]，所述第一导流孔[11]前部放置有密封头[15]；所述插座[2]包括安装在插座壳体[21]内的阀芯[22]、阀套[23]和弹簧二[24]；在所述阀芯[22]后部侧壁开设若干汇流孔[221]，阀套[23]后端内壁第二环槽[42]内放置密封圈二[32]，从汇流孔[221]后沿所在部位起至密封圈一[31]向前运动的前止位，阀芯[22]外壁向内收缩，使密封圈一[31]在该部位时处于松弛状态。

Description

流体连接器

技术领域

本发明属于活动连接管接头技术领域，特别是一种零部件少、密封圈不易破损、支持带压插拔的流体连接器。

背景技术

流体连接器作为液体冷却系统之间的连接与传输装置，由安装在冷却模块上的插座和安装在机架或机箱基座上的插头两部分组成。插座和插头在断开和连接状态下都需要达到良好的密封效果，才能保证液体冷却系统的正常工作。流体连接器除了对流体连接器密封材料的环境适应性和弹簧耐持久疲劳强度有较高的要求外，对流体连接器密封原理、零件的结构设计、加工精度及安装要求也都非常高，上述任有一方面出现问题，液体冷却系统都将不能正常工作。

中国发明专利申请“液体连接器”(申请号：201410786860.2，公开日：2015.4.8)公开了一种可径向浮动的流体连接器，包括内设沿前后方向延伸的流体通道的连接器壳体，连接器壳体前端为插接端，连接器还包括轴线沿前后方向延伸的安装套，安装套的内孔中设置有前后相对布置的延伸方向均垂直于左右方向的前、后限位平面，连接器壳体包括被轴向限位于所述前、后限位平面之间的径向浮动壳，径向浮动壳与所述安装套的内孔壁之间具有径向浮动间隙，径向浮动壳具有与所述前限位平面平行设置的前端面和与所述后限位平面平行设置的后端面，径向浮动的前端面与前限位平面或径向浮动壳的后端面与后限位平面密封配合，后限位平面后侧的所述安装套的内孔与所述流体通道的后端通道口连通。

上述可径向浮动的流体连接器解决了不具有径向浮动流体连接器的插座和插头顺利对插比较困难的问题，但为了保证精确定位，其必须额外增加零部件，导致零部件多，结构复杂。另外，用于密封的内部小O形密封圈在插拔或工作过程中直接暴露在流速较大的流体中，容易破损或寿命降低，不能抗击非常高的流量冲击，也不可以在工作状态下带压插拔。同时结构复杂，所用密封圈、零件多，体积大，成本高。

总之，现有技术存在的问题是：流体连接器密封圈容易破损、不支持带压插拔。

发明内容

本发明的目的在于提供一种流体连接器，密封圈不易破损、支持带压插拔。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种流体连接器，包括用于安装在冷却模块上的插座2和安装在机架或机箱基座上与所述插座2配合的插头1，

所述插头1内具有贯穿插头前、后端的第一导流孔11，所述第一导流孔11中段直径大于后段直径和前段直径；所述第一导流孔11前段侧壁上开设有第一环槽41，第一环槽41内放置有密封圈一31；

所述第一导流孔11前部放置有密封头15；所述密封头15前部为密封结构，其外径与第一导流孔11前段直径配合；密封头15后部外径与第一导流孔11中段直径配合，密封头15后部和中部为中空结构，密封头15中部侧壁开有若干分流孔151，密封头15中部外径与第一导流孔11前段直径配合；

在所述第一导流孔11内还放置有弹簧一14，所述弹簧一14的后端抵靠在第一导流孔11后段侧壁向内延伸的第一挡肩111上，其前端抵靠在密封头15后部；

所述插座2包括插座壳体21、安装在插座壳体21内的阀芯22、阀套23和弹簧二24；

所述阀芯22内有后端封闭、前端开口的第二导流孔25，在所述阀芯22后部侧壁开设若干汇流孔221，所述阀芯22通过钢丝挡圈26与插座壳体21前端向内延伸的第二挡肩211固接；

所述阀套23套装在阀芯22上，阀套23后端内壁设有第二环槽42，所述第二环槽42内放置密封圈二32，阀套23后端外壁设有向外延伸的凸环231，凸环231外径与插座壳体21内径相配合；阀套23前段内壁向内收缩，阀芯22前段外壁向内收缩，阀套23向内收缩的内壁与阀芯22向内收缩的外壁在阀套23与阀芯22之间形成轴向限位结构；

所述弹簧二24后端抵靠在凸环231的前端面上，其前端抵靠在第二挡肩211的后端面上；阀套23前端面与第二挡肩211的后端面相配合；

所述插座壳体21后部内壁上设置有第三环槽43，所述第三环槽43内放置密封圈三33；

插头1前端外径与插座2凸环231外径相同并与插座壳体21内径相配合，插头1第一导流孔11前段直径与插座2阀芯22后端外径相配合；

从汇流孔221后沿所在部位起至插头1与插座2完全结合时密封圈一31向前运动的前止位，所述阀芯22外壁向内收缩，使密封圈一31在该部位时处于松弛状态。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1、密封圈不易破损：密封圈连通状态下不工作，完全处于自然不受压状态，防止密封圈长期受压变形失效，延长密封圈的使用寿命。

4、支持带压插拔：通过增加梯形凹槽和泄压孔，降低弹簧所需力的大小，减少流体连接器插入力，缩短流体连接器断开工作响应时间。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明流体连接器示意图接通状态的结构示意图。

图2为图1中插头的结构示意图。

图3为图1中插座的结构示意图。

图4为图3中阀芯的结构示意图。

图中，插头1，第一导流孔11，第一挡肩111，弹簧一14，密封头15，分流孔151，

插座2，插座壳体21，第二挡肩211，阀芯22，汇流孔221，阀套23，凸环231，弹簧二24，第二导流孔25，钢丝挡圈26，

密封圈一31，密封圈二32，密封圈三33，密封圈四34，密封圈五35，密封圈六36，

第一环槽41，第二环槽42，第三环槽43，第四环槽44，第五环槽45，第六环槽46。

具体实施方式

如图1所示，本发明流体连接器，包括用于安装在冷却模块上的插座2和安装在机架或机箱基座上与所述插座2配合的插头1。

如图2所示，所述插头1内具有贯穿插头前、后端的第一导流孔11，所述第一导流孔11中段直径大于后段直径和前段直径；所述第一导流孔11前段侧壁上开设有第一环槽41，第一环槽41内放置有密封圈一31；

在所述第一导流孔11内还放置有弹簧一14，所述弹簧一14的后端抵靠在第一导流孔11后段侧壁向内延伸的第一挡肩111上，其前端抵靠在密封头15后部。

如图3所示，所述插座2包括插座壳体21、安装在插座壳体21内的阀芯22、阀套23和弹簧二24；

从汇流孔221后沿所在部位起至插头1与插座2完全结合时密封圈一31向前运动的前止位，所述阀芯[22]外壁向内收缩，使密封圈一31在该部位时处于松弛状态；

阀芯22外壁向内收缩部分，沿轴向剖面呈梯形凹槽，汇流孔221位于该梯形凹槽左段，梯形凹槽右段至少能容密封圈一31。

所述插头1与插座2配合后，插头1前端伸入到插座壳体21内且推动阀套23向前移动，同时阀芯22后端伸入到第一导流孔11内部且推动密封头12向后移动，当分流孔151和汇流孔221均位于第一导流孔11中段时，插头1与插座2内部导通。

如图2所示，所述插头1的第一导流孔11由插头壳体111和管子接头112螺纹连接而成，所述管子接头112前部外壁设有外螺纹，所述插头壳体111后部内壁设有与管子接头112前部外螺纹相配合的内螺纹；

所述插头壳体111后部与管子接头112外壁间还设有第四环槽44，其内放置密封圈四34。

所述管子接头112后部外侧设有第五环槽45，其内放置密封圈五35。

如图3所示，所述插座壳体21前部外侧设有第六环槽46，其内放置密封圈六36。

如图4所示，所述阀芯22中部设有泄压孔222。使弹簧二24所在空间与第二导流孔25相通。

本发明的工作过程详述如下：

管子接头112通过螺丝安装在机架或机箱上的基座上和设备水路相连接。

密封头15可在阀芯22或弹簧一14的作用下在插头壳体111内部沿着轴线左右移动。安装在管子接头112上的密封圈五35、密封圈四34起插头径向移动时双重密封作用。同时，还起到径向浮动，实现盲插的作用。

插头1水路断开状态时，密封头15在弹簧一14的作用下，移动到插头壳体111限位处时，密封头15和插头壳体111前段后端面相接触，阻止密封头移动15，在密封圈一31的作用下，形成插头密封或断开状态。

阀套23可在插头1或弹簧二24的作用下在插座壳体21内沿着阀芯轴线左右移动。

当阀套23上的密封圈二32移动到阀芯22上阀芯22外壁向内收缩段时(该段沿轴向剖面呈梯形凹槽)，密封圈二32在该部位时处于松弛状态，自然不受压，汇流孔及通过的流体不会对密封圈二32造成损伤，且弹簧二24推动阀套移动力所需的力也小。流体连接器断开工作响应速度快、时间短。

插座2完全断开状态时，阀套23在弹簧二24的作用下，移动到阀芯22限位处，阀套23前端内侧与阀芯外侧挡肩相接触，阻止阀套移动，在密封圈二32的作用下，形成插座密封或断开状态。

插头1和插座2对插时，插头壳体111推动插座阀套23向前移动。当插头密封头15前端接触到插座阀芯22后端时，密封头15在插座阀芯22的作用下开始沿插头壳体111中心轴线向后移动。当密封头15移动到插头水路处于接通临界状态时，插头壳体111已在插座壳体21内移动到和插座密封圈二32处于密封状态，即插头1和插座2已处完全密封状态时，插头内的水路还处于断开状态。此时，插座2已处于接通状态，插座2所在冷却模块内无水或即使有水，因为外部水路未接通，水压也很小。随着插座2和插头1继续插合，插头1内的密封圈一31由与密封头15接触逐步转到与插座2内的阀芯22接触，密封圈一31始终处于插头壳体111与密封头15或阀芯22之间。当密封圈一31通过阀芯22上的多个汇流孔221时，对汇流孔221的遮挡范围由小到大，再由大到小时，内部水路由小到大逐渐开启，密封圈1只有和阀芯汇流孔接触处暴露在流体中，因为汇流孔尺寸较小，密封圈一31多数部分始终夹在插头壳体111与阀芯22之间，处于插头壳体111和阀芯22的保护下，受到流体冲击作用有限。当连接器完全接通时，密封圈一31已完全处在插头壳体111和阀芯22之间，不再受到流体的冲击，连接器已无密封圈暴露在流体中。

此时流体从管子接头112后端进入第一导流孔11，沿着轴向向前流动，通过密封头15中部侧壁的分流孔151，进入插头壳体111与密封头15、阀芯22之间形成的汇流腔体内，通过腔体后进入插座阀芯22的汇流孔221，通过多个汇流孔221汇合进入插头阀芯22的内孔中，再沿着阀芯22的内孔轴线向前最终进入冷却模块水路中，完成连接器带压连接过程。连接器带压断开过程和此相反，本文在此不再叙述。

流体连接器避免O形密封圈暴露在流速较大流体中的原理：

插头和插座对插时，插头壳体111推动插座阀套23移动，当插头密封头15接触到插座阀芯22时，密封头15在插座阀芯22的作用下开始沿壳体111中心轴线移动，当密封头15移动到插头水路处于接通临界状态时，插头壳体111已在插座壳体21内移动到和插座第二密封圈32处于密封状态，即插头1和插座2已处完全密封状态时，插头1内的水路还处于断开状态。此时过程中，插座1已处于接通状态，插座1所在冷却模块内无水，或即使有水，因为和外部水路未接通，冷却模块内部液体压力也很小。因为正常插头插座接通时，所需时间较短，插头密封头15和插座阀芯22接触面紧密性较好，冷却模块内的水还未流出时，插头和插座已处完全密封状态。随着插座和插头继续插合，插头内的第一密封圈31由与密封头15接触逐步转到与插座2内的阀芯22接触，第一密封圈31始终在插头壳体111和密封头15、阀芯22之间，当第一密封圈31通过阀芯22上的多个汇流孔221，对汇流孔221的遮挡范围由小到大，再由大到小时，内部水路由小到大逐渐开启，第一密封圈31只有在与阀芯汇流孔221接触处才暴露在流体中，因为汇流孔221尺寸较小，第一密封圈31多数部分始终夹在插头壳体111和阀芯22之间，在插头壳体111和阀芯22的保护下，第一密封圈31受到流体冲击作用有限。当连接器完全接通时，第一密封圈31已完全处在插头壳体111和阀芯之间，不再受到流体的冲击，连接器已无密封圈暴露在流体中。此时流体沿着插头管子接头内孔轴线向内流动，并通过密封头多个分流孔151进入插头壳体111和插头密封头15、插座阀芯22之间形成的汇流腔体内，通过腔体后进入插座阀芯的多个汇流孔221，通过多个汇流孔221汇合进入插头阀芯22的内孔中，再沿着阀芯22的内孔轴线最终进入冷却模块水路中，完成连接器带压连接过程。连接器带压断开过程和此相反，本文在此不再叙述。

连通状态不工作的密封圈完全处于自然不受压状态原理：

当连接器完全接通时，插头上的第一密封圈31和插座上的第二密封圈32，由位于插头密封头15、插座阀芯22直径大端处移动到阀芯直径小端范围内，此时密封圈所处空间尺寸大于密封圈截面直径，从而使密封圈处于自然不受压状态。

缩短流体连接器断开工作响应时间原理：

从汇流孔221后沿所在部位起至密封圈一31向前运动的前止位，阀芯22外壁向内收缩，使密封圈一31在该部位时处于松弛状态；阀芯22外壁向内收缩部分，沿轴向剖面呈梯形凹槽，汇流孔221位于该梯形凹槽左段，梯形凹槽右段至少能容密封圈一31。

阀芯22中部设有泄压孔222，使弹簧二24所在空间与第二导流孔25相通。

在插座阀芯上增加梯形凹槽和泄压孔，使弹簧二24所处的空腔不处于密封状态，克服无泄压孔空腔处于相对密封状态时，因阀套内外面压强不同，在同等弹簧条件下，连接器断开时，阀套处于密封状态时间较长的缺陷；另外当连接器完全接通时，插头上的第一密封圈31和插座上的第二密封圈32所处空间尺寸大于密封圈截面直径，密封圈处于自然不受压状态，插头、插座上弹簧在流体连接器断开时所受阻力和插座阀芯上无梯形凹槽相比要小，因而在插座阀芯上增加梯形凹槽和泄压孔，可以有效缩短流体连接器断开工作响应时间，减小弹簧所需弹力和连接器连接所遇阻力。

Claims

1.一种流体连接器，包括用于安装在冷却模块上的插座[2]和安装在机架或机箱基座上与所述插座[2]配合的插头[1]，其特征在于：

所述插头[1]内具有贯穿插头前、后端的第一导流孔[11]，所述第一导流孔[11]中段直径大于后段直径和前段直径；所述第一导流孔[11]前段侧壁上开设有第一环槽[41]，第一环槽[41]内放置有密封圈一[31]；

所述第一导流孔[11]前部放置有密封头[15]；所述密封头[15]前部为密封结构，其外径与第一导流孔[11]前段直径配合；密封头[15]后部外径与第一导流孔[11]中段直径配合，密封头[15]后部和中部为中空结构，密封头[15]中部侧壁开有若干分流孔[151]，密封头[15]中部外径与第一导流孔[11]前段直径配合；

在所述第一导流孔[11]内还放置有弹簧一[14]，所述弹簧一[14]的后端抵靠在第一导流孔[11]后段侧壁向内延伸的第一挡肩[111]上，其前端抵靠在密封头[15]后部；

所述插座[2]包括插座壳体[21]、安装在插座壳体[21]内的阀芯[22]、阀套[23]和弹簧二[24]；

所述阀芯[22]内有后端封闭、前端开口的第二导流孔[25]，在所述阀芯[22]后部侧壁开设若干汇流孔[221]，所述阀芯[22]通过钢丝挡圈[26]与插座壳体[21]前端向内延伸的第二挡肩[211]固接；

所述阀套[23]套装在阀芯[22]上，阀套[23]后端内壁设有第二环槽[42]，所述第二环槽[42]内放置密封圈二[32]，阀套[23]后端外壁设有向外延伸的凸环[231]，凸环[231]外径与插座壳体[21]内径相配合；阀套[23]前段内壁向内收缩，阀芯[22]前段外壁向内收缩，阀套[23]向内收缩的内壁与阀芯[22]向内收缩的外壁在阀套[23]与阀芯[22]之间形成轴向限位结构；

所述弹簧二[24]后端抵靠在凸环[231]的前端面上，其前端抵靠在第二挡肩[211]的后端面上；阀套[23]前端面与第二挡肩[211]的后端面相配合；

所述插座壳体[21]后部内壁上设置有第三环槽[43]，所述第三环槽[43]内放置密封圈三[33]；

插头[1]前端外径与插座[2]凸环[231]外径相同并与插座壳体[21]内径相配合，插头[1]第一导流孔[11]前段直径与插座[2]阀芯[22]后端外径相配合；

从汇流孔[221]后沿所在部位起至插头[1]与插座[2]完全结合时密封圈一[31]向前运动的前止位，所述阀芯[22]外壁向内收缩，使密封圈一[31]在该部位时处于松弛状态。

2.根据权利要求1所述的流体连接器，其特征在于：所述插头[1]的第一导流孔[11]由插头壳体[111]和管子接头[112]螺纹连接而成，所述管子接头[112]前部外壁设有外螺纹，所述插头壳体[111]后部内壁设有与管子接头[112]前部外螺纹相配合的内螺纹；

所述插头壳体[111]后部与管子接头[112]外壁间还设有第四环槽[44]，其内放置密封圈四[34]。

3.根据权利要求2所述的流体连接器，其特征在于：所述管子接头[112]后部外侧设有第五环槽[45]，其内放置密封圈五[35]。

4.根据权利要求1所述的流体连接器，其特征在于：所述插座壳体[21]前部外侧设有第六环槽[46]，其内放置密封圈六[36]。

5.根据权利要求1至4之一所述的流体连接器，其特征在于：所述阀芯[22]中部设有泄压孔[222]。