CN108194721B - 一种浮动流体连接器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮动流体连接器。该流体连接器包括插座和插头，插头结构为：法兰盘、管子接头采用螺丝和密封胶连接成为一体；阀芯在插座或弹簧的作用下在壳体内部沿着中心轴线移动；衬套安装在第一壳体和管子接头之间，安装在管子接头上的密封圈起插头径向移动时密封作用；插头水路断开状态时，阀芯在弹簧的作用下，移动到壳体限位处时，阀芯和壳体上的挡肩相接触，阻止阀芯移动，在密封圈的作用下，形成插头密封或断开状态；插头和插座接通和工作过程，插头中的壳体带动内部组件一起移动，直至接触到法兰盘内壁，实现插头和插座浮动联接功能。本发明流体连接器增加了径向浮动，且具备双重防漏密封功能，能抗击非常高的流量冲击，提高了设备可靠性。

Description

一种浮动流体连接器

技术领域

本发明涉及流体连接器技术领域，特别是一种浮动流体连接器。

背景技术

浮动流体连接器作为液体冷却系统之间的连接与传输装置，一般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。浮动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，如果上述有一方面出现问题，液体冷却系统将不能正常工作。

现有已公开申请号201410786860.2的流体连接器专利提供了一种可径向浮动的流体连接器，包括设置有流体通道的连接器壳体，流体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虽然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，需要额外增加一些保证精确定位的结构的问题。但是其存在问题在于：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，径向浮动所需磨擦力比较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能抗击非常高的流量冲击、增加径向浮动、双重防漏密封的浮动流体连接器。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种浮动流体连接器，包括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，其中：

插头包括第一壳体、第一阀芯、法兰盘、衬套、管子接头、第一弹簧、第一密封圈、第二密封圈、第三密封圈，法兰盘、管子接头采用螺丝和密封胶连接成为一体；第一阀芯在插座或第一弹簧的作用下在第一壳体内部沿着中心轴线移动；衬套安装在第一壳体和管子接头之间，安装在管子接头上的第二密封圈起插头径向移动时密封作用；

插头水路断开状态时，第一阀芯在第一弹簧的作用下，移动到第一壳体限位处时，第一阀芯和第一壳体上的挡肩相接触，阻止第一阀芯移动，在第一密封圈的作用下，形成插头密封或断开状态；

插头和插座接通和工作过程，插头中的第一壳体带动内部组件第一阀芯、衬套、第一弹簧、第二密封圈一起移动，直至接触到法兰盘内壁，实现插头和插座浮动联接功能。

进一步地，所述插座包括第二壳体、第二阀芯、封闭环、第二弹簧、第四密封圈、第五密封圈、第六密封圈、挡圈，第二阀芯上设置梯形凹槽和泄压孔，梯形凹槽上分布有汇流孔；封闭环在插头或第二弹簧的作用下在第二壳体内部沿着第二阀芯中心轴线移动，当封闭环上第四密封圈移动到阀芯上梯形凹槽段时，第四密封圈处于自然不受压状态，第二弹簧推动封闭环移动；第二阀芯上泄压孔和水路相连接，泄压孔使第二弹簧所处的空腔不处于密封状态；

插座完全断开状态时，封闭环在第二弹簧的作用下，移动到第二阀芯限位处，封闭环和第二阀芯上挡肩相接触，阻止封闭环移动，在第四密封圈、第五密封圈的作用下，形成插座密封或断开状态。

进一步地，所述第一壳体通过螺纹安装在机架或机箱的基座上，并和设备水路相连接。

进一步地，所述法兰盘中有内六角结构。

进一步地，所述插座通过第二壳体的螺纹以及第六密封圈和冷却模块水路相连接密封。

进一步地，所述第一阀芯中设有螺丝盲孔。

进一步地，所述第二壳体与抽头接触的一端设有圆形内槽，用于储存浮动流体连接器插拔过程中泄露的液体。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)具有带压插拔和径向浮动双重功能，且对插简便易行，密封圈受力均匀；(2)减少了O形密封圈、弹簧和零件数量，结构更加简单，降低了加工难度和成本，提高了设备可靠性；(3)密封圈在工作过程中没有暴露在流速较大流体中，能抗击非常高的流量冲击，使用户可以在工作状态下带压插拔，径向浮动所需磨擦力小。

附图说明

图1为浮动流体连接器的插头组成装配示意图，其中(a)是右视图，(b)是主视图。

图2为浮动流体连接器插座组成装配示意图，其中(a)是主视图，(b)是右视图。

图3为浮动流体连接器接通状态示意图。

具体实施方式

结合图1～3，本发明浮动流体连接器，包括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，其中：

结合图1(a)～(b)，插头包括第一壳体1、第一阀芯2、法兰盘3、衬套4、管子接头5、第一弹簧6、第一密封圈7、第二密封圈8、第三密封圈9，法兰盘3、管子接头5采用螺丝和密封胶10连接成为一体；第一阀芯2在插座或第一弹簧6的作用下在第一壳体1内部沿着中心轴线移动；衬套4安装在第一壳体1和管子接头5之间，安装在管子接头5上的第二密封圈8起插头径向移动时密封作用；

插头水路断开状态时，第一阀芯2在第一弹簧6的作用下，移动到第一壳体1限位处时，第一阀芯2和第一壳体1上的挡肩相接触，阻止第一阀芯2移动，在第一密封圈9的作用下，形成插头密封或断开状态；

插头和插座接通和工作过程，插头中的第一壳体1带动内部组件第一阀芯2、衬套4、第一弹簧6、第二密封圈8一起移动，直至接触到法兰盘3内壁，实现插头和插座浮动联接功能。

结合图2(a)～(b)，所述插座包括第二壳体11、第二阀芯12、封闭环13、第二弹簧14、第四密封圈15、第五密封圈16、第六密封圈17、挡圈18，第二阀芯12上设置梯形凹槽和泄压孔，梯形凹槽上分布有汇流孔；封闭环13在插头或第二弹簧14的作用下在第二壳体11内部沿着第二阀芯12中心轴线移动，当封闭环13上第四密封圈15移动到阀芯上梯形凹槽段时，第四密封圈15处于自然不受压状态，第二弹簧14推动封闭环13移动；第二阀芯12上泄压孔和水路相连接，泄压孔使第二弹簧14所处的空腔不处于密封状态；

插座完全断开状态时，封闭环13在第二弹簧14的作用下，移动到第二阀芯12限位处，封闭环13和第二阀芯12上挡肩相接触，阻止封闭环13移动，在第四密封圈15、第五密封圈16的作用下，形成插座密封或断开状态。

作为一种具体示例，所述第一壳体1通过螺纹安装在机架或机箱的基座上，并和设备水路相连接。

作为一种具体示例，所述法兰盘3中有内六角结构。

作为一种具体示例，所述插座通过第二壳体11的螺纹以及第六密封圈17和冷却模块水路相连接密封。

作为一种具体示例，所述第一阀芯2中设有螺丝盲孔。

作为一种具体示例，所述第二壳体11与抽头接触的一端设有圆形内槽，用于储存浮动流体连接器插拔过程中泄露的液体。

本发明浮动流体连接器的装配过程如下：

插头由第一壳体1、第一阀芯2、法兰盘3、衬套4、管子接头5、第一弹簧6、第一密封圈7、第二密封圈8、第三密封圈9组成。第一弹簧6夹在第一阀芯2、衬套4之间，装入第一壳体1，再装入第二密封圈8后，通过法兰盘3螺纹、螺纹胶和管子接头5组装为一体。第一阀芯2在插座或第一弹簧6的作用下在第一壳体1内部沿着轴线左右移动。安装在第一壳体1上的第一密封圈7起插头径向移动时密封作用。插头水路断开状态时，第一阀芯2在第一弹簧6的作用下，移动到第一壳体1限位处时，第一阀芯2和第一壳体1上的挡肩相接触，阻止第一阀芯2移动，在第一密封圈7的作用下，形成插头密封或断开状态。

插座由第二壳体11、第二阀芯12、封闭环13、第二弹簧14、第四密封圈15、第五密封圈16、第六密封圈17、挡圈18组成。第二阀芯12上有梯形凹槽和泄压孔，梯形凹槽上分布有汇流孔，封闭环13在插头或第二弹簧14的作用下在第二壳体11内部沿着第二阀芯12轴线左右移动，当封闭环13上第四密封圈15移动到阀芯上梯形凹槽段时，第四密封圈15处于自然不受压状态，汇流孔及通过的流体不会对密封圈造成损伤，第二弹簧14推动封闭环移动所需力减小；阀芯上泄压孔和水路相连接，泄压孔的作用使第二弹簧14所处的空腔不处于密封状态；在同等力的作用下，增加了梯形凹槽段、泄压孔的阀芯，流体连接器断开工作响应速度快、时间短。插座完全断开状态时，封闭环在第二弹簧14的作用下，移动到第二阀芯12限位处时，封闭环13和第二阀芯12上挡肩相接触，阻止封闭环移动，在第四密封圈15、第五密封圈16的作用下，形成插座密封或断开状态。

插头和插座对插时，插头第一壳体1推动插座封闭环移动，当插头第一阀芯2接触到插座第二阀芯12时，第一阀芯2在插座第二阀芯12的作用下开始沿第一壳体1中心轴线移动，当第一阀芯2移动到插头水路处于接通临界状态时，插头第一壳体1已在插座第二壳体11内移动到和插座第五密封圈16处于密封状态，即插头和插座已处完全密封状态时。随着插座和插头继续插合，插头内的第一密封圈7由和第一阀芯2接触逐步转到和插座内的第二阀芯12接触，第一密封圈7始终在第一壳体1和第一阀芯2、第二阀芯12之间，当第一密封圈7通过第二阀芯12上的多个汇流孔，对汇流孔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7只有和第二阀芯12汇流孔接触处暴露在流体中，因为汇流孔尺寸较小，第一密封圈7多数部分始终夹在第一壳体1和第二阀芯12之间，在第一壳体1和第二阀芯12的保护下，第一密封圈7受到流体冲击作用有限，当连接器完全接通时，第一密封圈7已完全处在第一壳体1和第二阀芯12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，并通过第一阀芯2多个分流孔进入插头第一壳体1和插头第一阀芯2、插座第二阀芯12之间形成的汇流腔体内，通过腔体后进入插座第二阀芯12的多个汇流孔，通过多个汇流孔汇合进入插头第二阀芯12的内孔中，再沿着第二阀芯12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。

浮动流体连接器插头和插座接通过程中，插头中的第一壳体1可以带动其内部组件第一阀芯2、衬套4、第一弹簧6、第二密封圈8一起移动，至止接触到法兰盘3内壁，实现插头和插座浮动联接功能。

浮动流体连接器工作原理：加大流体连接器插头和插座对准位置尺寸范围主要在插头结构方案上，浮动流体连接器插头和插座接通和工作过程，插头中的第一壳体1可以带动其内部组件第一阀芯2、衬套4、第一弹簧6、第二密封圈8一起移动，至止接触到法兰盘内壁如图1(b)，实现插头和插座浮动联接功能。第一壳体1和法兰盘3内壁间隙和无径向浮动流体连接器相比较，径向浮动尺寸要大，故插头和插座轴心允许最大偏移也大。

实施例1

浮动流体连接器避免O形密封圈暴露在流速较大流体中具体实施方式如下：

结合图1(a)～(b)，插头由第一壳体1、第一阀芯2、法兰盘3、衬套4、管子接头5、第一弹簧6、第一密封圈7、第二密封圈8、第三密封圈9组成。法兰盘3、管子接头5用螺丝加密封胶10连接成为一体。第一阀芯2在插座或第一弹簧6的作用下在第一壳体1内部沿着轴线左右移动。衬套4安装在第一壳体1和管子接头5之间。安装在管子接头5上的第二密封圈8起插头径向移动时密封作用。插头水路断开状态时，第一阀芯2在第一弹簧6的作用下，移动到第一壳体1限位处时，第一阀芯2和第一壳体1上的挡肩相接触，阻止第一阀芯2移动，在第一密封圈9的作用下，形成插头密封或断开状态。

结合图2(a)～(b)，插座由第二壳体11、第二阀芯12、封闭环13、第二弹簧14、第四密封圈15、第五密封圈16、第六密封圈17、挡圈18组成。插座通过第二壳体11螺纹、第六密封圈17和冷却模块水路相连接密封。第二阀芯12上有梯形凹槽和泄压孔，梯形凹槽上分布有汇流孔，封闭环13在插头或第二弹簧14的作用下在第二壳体11内部沿着第二阀芯12轴线左右移动，当封闭环13上第四密封圈15移动到阀芯上梯形凹槽段时，第四密封圈15处于自然不受压状态，汇流孔及通过的流体不会对第四密封圈15造成损伤，第二弹簧14推动封闭环13移动力所需力减小；第二阀芯12上泄压孔和水路相连接，泄压孔的作用使第二弹簧14所处的空腔不处于密封状态；在同等力的作用下，有梯形凹槽段、泄压孔的和没有梯形凹槽段、泄压孔的阀芯相比，流体连接器断开工作响应速度快、时间短。插座完全断开状态时，封闭环13在第二弹簧14的作用下，移动到第二阀芯12限位处时，封闭环13和第二阀芯12上挡肩相接触，阻止封闭环13移动，在第四密封圈15、第五密封圈16的作用下，形成插座密封或断开状态(见图2)。

结合图3，插头第一壳体1推动插座封闭环13移动，当插头第一阀芯2接触到插座第二阀芯12时，第一阀芯2在插座第二阀芯12的作用下开始沿第一壳体1中心轴线移动，当第一阀芯2移动到插头水路处于接通临界状态时，插头第一壳体1已在插座第二壳体11内移动到和插座第五密封圈16处于密封状态，即插头和插座已处完全密封状态时。随着插座和插头继续插合，插头内的第一密封圈7由和第一阀芯2接触逐步转到和插座内的第二阀芯12接触，第一密封圈7始终在第一壳体1和第一阀芯2、第二阀芯12之间，当第一密封圈7通过第二阀芯12上的多个汇流孔，对汇流孔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7只有和第二阀芯12汇流孔接触处暴露在流体中，因为汇流孔尺寸较小，第一密封圈7多数部分始终夹在第一壳体1和第二阀芯12之间，在第一壳体1和第二阀芯12的保护下，第一密封圈7受到流体冲击作用有限，当连接器完全接通时，第一密封圈7已完全处在第一壳体1和第二阀芯12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，并通过第一阀芯2多个分流孔进入插头第一壳体1和插头第一阀芯2、插座第二阀芯12之间形成的汇流腔体内，通过腔体后进入插座第二阀芯12的多个汇流孔，通过多个汇流孔汇合进入插头第二阀芯12的内孔中，再沿着第二阀芯12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。

实施例2

浮动流体连接器径向浮动具体实施方式如下：

结合图1-3，加大流体连接器插头和插座对准位置尺寸范围主要在插头结构方案上，浮动流体连接器插头和插座接通和工作过程，插头中的第一壳体1可以带动其内部组件第一阀芯2、衬套4、第一弹簧6、第二密封圈8一起移动，至止接触到法兰盘3内壁(见图3)，第一壳体1和法兰盘3内壁间隙和无径向浮动流体连接器相比较，径向浮动尺寸要大，故插头和插座轴心允许最大偏移也大。

本发明除解决了目前无径向浮动流体连接器插座和插头浮动，由于径向安装误差较大，所存在的顺利对插比较困难，密封圈受力不均，容易变形受损产生泄露，可靠性低，对安装精度要求高，需要增加定位装置的问题外，还减少了O形密封圈、弹簧和零件数量，结构更加简单，降低了加工难度和成本，提高了设备可靠性。和目前现有已知的可径向浮动的流体连接器相比：密封圈在工作过程中没有暴露在流速较大流体中，可以在工作状态下带压插拔，所用密封圈及零件少，体积小，径向浮动所需磨擦力小。

Claims (2)

1.一种浮动流体连接器，其特征在于：包括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，其中：

插头包括第一壳体（1）、第一阀芯（2）、法兰盘（3）、衬套（4）、管子接头（5）、第一弹簧（6）、第一密封圈（7）、第二密封圈（8）、第三密封圈（9），法兰盘（3）、管子接头（5）采用螺丝和密封胶（10）连接成为一体；第一阀芯（2）在插座或第一弹簧（6）的作用下在第一壳体（1）内部沿着中心轴线移动；衬套（4）安装在第一壳体（1）和管子接头（5）之间，安装在管子接头（5）上的第二密封圈（8）起插头径向移动时密封作用；

插头水路断开状态时，第一阀芯（2）在第一弹簧（6）的作用下，移动到第一壳体（1）限位处时，第一阀芯（2）和第一壳体（1）上的挡肩相接触，阻止第一阀芯（2）移动，在第一密封圈（7）的作用下，形成插头密封或断开状态；

插头和插座接通和工作过程，插头中的第一壳体（1）带动内部组件第一阀芯 （2）、衬套（4）、第一弹簧（6）、第二密封圈（8）一起移动，直至接触到法兰盘（3）内壁，实现插头和插座浮动联接功能；

所述插座包括第二壳体（11）、第二阀芯（12）、封闭环（13）、第二弹簧（14）、第四密封圈（15）、第五密封圈（16）、第六密封圈（17）、挡圈（18），第二阀芯（12）上设置梯形凹槽和泄压孔，梯形凹槽上分布有汇流孔；封闭环（13）在插头或第二弹簧（14）的作用下在第二壳体（11）内部沿着第二阀芯（12）中心轴线移动，当封闭环（13）上第四密封圈（15）移动到阀芯上梯形凹槽段时，第四密封圈（15）处于自然不受压状态，第二弹簧（14）推动封闭环（13）移动；第二阀芯（12）上泄压孔和水路相连接，泄压孔使第二弹簧（14）所处的空腔不处于密封状态；

插座完全断开状态时，封闭环（13）在第二弹簧（14）的作用下，移动到第二阀芯（12）限位处，封闭环（13）和第二阀芯（12）上挡肩相接触，阻止封闭环（13）移动，在第四密封圈（15）、第五密封圈（16）的作用下，形成插座密封或断开状态；

所述第一壳体（1）通过螺纹安装在机架或机箱的基座上，并和设备水路相连接；所述插座通过第二壳体（11）的螺纹以及第六密封圈（17）和冷却模块水路相连接密封；所述第一阀芯（2）中设有螺丝盲孔；所述第二壳体（11）与插头接触的一端设有圆形内槽，用于储存浮动流体连接器插拔过程中泄露的液体。

2.根据权利要求1所述的浮动流体连接器，其特征在于，所述法兰盘（3）中有内六角结构。

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