CN110671562B - 一种微小型带压插拔流体连接器 - Google Patents

Abstract

一种微小型带压插拔流体连接器，包括插头和插座，插头包括插头壳体及密封组件，密封组件包括套筒及密封块，插头壳体后端设有定位套，定位套通过第一弹簧与套筒抵接，插头壳体前端内壁设有第一限位部，密封块与插头壳体之间设有第一密封圈；插座包括插座壳体及装配在插座壳体内的密封杆，密封杆上套设有第二弹簧及密封环，第二弹簧前端与密封环抵接、后端与密封杆抵接，插座壳体前端内壁设有第二限位部，密封环内侧通过第二密封圈与密封杆形成密封，密封杆前端开设有多个通孔。本发明在工作时无任何密封圈暴露在流体中，从而避免密封圈被冲掉；此外特殊的密封组件不仅提高连接器的稳定性，还降低流体的流通阻力的同时并提高流体通量。

Description

一种微小型带压插拔流体连接器

技术领域

本发明属于流体连接器技术领域，特别涉及一种微小型带压插拔流体连接器。

背景技术

随着设备中电子元器件不断向高频、高密度、高集成化方向发展，设备如何实现高效散热的问题越来越突出，液冷散热技术已成为解决此问题的首选方案。液冷散热技术现已广泛应用于航空、航天、电子、舰船、通讯、风电、电动汽车等多个领域。

随着技术的日益发展，电子设备趋向于小型化，急需微小型流体连接器实现被冷却模块和机箱之间流体的传输，但是此类现有连接器在操作过程中存在以下问题：

1、微小型流体连接器的O形圈尺寸较小，插拔过程容易造成O形圈被冲掉，导致密封失效。

2、微小型流体连接器由于尺寸限制，增加O形圈保护套筒结构，会影响连接器的流通性能。

3、现有微小型流体连接器采用单独一个密封块作为插头插接端的密封零件，密封块通过弹簧可轴向移动地安装在插头内，以实现自由状态在弹簧顶推作用下封堵插头的流体通道，在插头、插座插接时轴向移动并与插头壳体内壁形成供液体通过的流道。但是在实际使用过程中发现，采用单独密封块与弹簧配合的结构并不稳定，由于连接器工作时内部液体流通速度快、冲击力强，会不断冲击通过弹簧设置在流体通道中心的密封块，再加上密封块需要与插头壳体之间形成液体通道，则密封块不与插头壳体内壁接触，这就给密封块在外力作用下径向偏移提供了空间。上述综合因素可能导致密封块被高速液体冲击致使其径向错位甚至脱离弹簧。

本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的流体连接器，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微小型带压插拔流体连接器，其在具备带压插拔功能的同时还将密封圈与流体隔离，以防止密封圈被冲掉，还具备工作状态稳定、流体流通量大的优势。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种微小型带压插拔流体连接器，包括插头和与该插头适配的插座，所述插头包括插头壳体及滑动装配在插头壳体内部前端的密封组件，该密封组件包括套筒及插装在套筒前端的密封块，该插头壳体后端设有定位套，该定位套通过第一弹簧与所述套筒抵接，所述插头壳体前端内壁凸设有用于轴向限位所述密封块的第一限位部，所述密封块与插头壳体之间设有第一密封圈；

所述插座包括插座壳体及固定装配在插座壳体内且与所述密封块顶推配合的密封杆，所述密封杆上套设有第二弹簧及与所述插头壳体顶推配合的密封环，第二弹簧前端与密封环抵接、后端与密封杆的后端面抵接，所述插座壳体前端内壁凸设有用于轴向限位密封环的第二限位部，所述密封环内侧通过第二密封圈与密封杆形成密封，所述密封杆为后端敞开、前端封闭的圆柱形中空结构，在密封杆前端侧壁开设有沿径向分布的多个通孔。

本发明还采用以下技术方案进一步实现。

前述的微小型带压插拔流体连接器，其中所述套筒的后端具有用于套装第一弹簧且径向限位第一弹簧的圆筒部、前端具有与插头壳体滑动配合且与所述第一弹簧相抵接的翻边部。

前述的微小型带压插拔流体连接器，其中密封块包括与第一密封圈密封配合的密封部和与套筒及第一限位部抵接实现限位的安装部。

前述的微小型带压插拔流体连接器，其中安装部包括依次相连的插接端、抵接部及挡止部，所述插接端和套筒的圆筒部相插接配合对密封块进行径向限位，所述抵接部与所述翻边部抵接配合，所述挡止部用于与第一限位部抵接配合从而限制密封块的轴向移动；所述安装部的侧面具有导流面，该导流面与套筒内壁不接触从而形成供流体通过的流孔。

前述的微小型带压插拔流体连接器，其中插接端的厚度小于挡止部的厚度。

前述的微小型带压插拔流体连接器，其中导流面呈弧面或者斜面。

前述的微小型带压插拔流体连接器，其中所述插接端与抵接部之间还设有过渡部。

前述的微小型带压插拔流体连接器，其中密封环外侧通过第三密封圈与插座壳体形成密封。

前述的微小型带压插拔流体连接器，其中定位套通过第一挡圈固定安装于插头壳体内部后端。

前述的微小型带压插拔流体连接器，其中密封杆通过第二挡圈固定安装于插座壳体内部后端。

本发明微小型带压插拔流体连接器在工作过程中无任何密封圈暴露在流速较大的流体中，从而降低了密封圈的损耗并避免了密封圈被流体冲掉，提升了密封圈的使用寿命的同时还提高了连接器的带压拔插次数。此外，本发明采用特殊结构的密封块加套筒组合实现对插头的密封及导通，不仅限制密封块径向位移并避免在流体冲击下造成的密封块径向偏移甚至脱离弹簧，以提高了密封块在带压工作时及频繁插拔情况下的稳定性，还配合形成了尺寸大且与流体流通方向平滑过度的流孔，降低了流体在连接器内的流通阻力，在相同冷却流体源供压情况下提高待冷却模块内的流体通量，从而实现更佳的冷却效果。

附图说明

图1是本发明中插头的剖视结构示意图。

图2是本发明中插头的另一剖视结构示意图。

图3是本发明中插座的剖视结构示意图。

图4是本发明中密封块的立体图。

图5是本发明中密封块与套筒装配后的结构示意图。

图6是本发明中密封块的剖视结构示意图。

图7是本发明中插头和插座在插合过程中第一密封圈移动至通孔处的状态示意图。

图8是本发明中插头和插座插合到位后的状态示意图。

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细说明。

请参阅图1至图6，一种微小型带压插拔流体连接器，包括插头和与该插头适配的插座，插头和插座的前端均为接插端，插头包括插头壳体11、密封组件12、第一密封圈13、第一弹簧14以及定位套15，密封组件12滑动装配在插头壳体11内部前端，密封组件12包括套筒121及插装在套筒前端的密封块122；所述定位套15后端通过第一挡圈16固定在插头壳体11的内部后端，第一弹簧14一端与套筒121抵接、另一端与定位套15的端面抵接，所述第一密封圈13嵌设在插头壳体11前端且位于密封块122 与插头壳体11之间。所述插头壳体11前端内壁凸设有用于限制密封块122 轴向移动的第一限位部111，以防止密封块继续向前端移动。插头、插座未插合时，在第一弹簧14的顶推作用下密封块122与第一限位部111抵接，此时密封块与第一密封圈13密封配合从而实现对插头前端的密封。

在本实施例中，套筒121的后端为用于径向限位第一弹簧14的圆筒部 1211、前端为与插头壳体11滑动配合的翻边部1212，第一弹簧14前端套装在该圆筒部1211且与该翻边部1212的后端面抵接，保证了弹簧的安装稳定性以及频繁插拔下的轴向压缩稳定性。

密封块122的前端为呈圆柱状的密封部123，以便于和第一密封圈13 抵压配合实现对插头内流体通道的密封；密封块122的后端为与密封部一体成型的安装部，安装部由后端至前端包括依次相接的插接端1241、抵接部1242和挡止部1243，其中插接端1241和套筒的圆筒部1211相插接配合并用于对密封块进行安装及径向限位，插接端1241的宽度与圆筒部1211 内径相同以实现二者贴合。抵接部1242用于与套筒的翻边部1212抵接配合，以保证密封块与套筒为抵接关系且在外力作用下共同运动。挡止部1243 用于与所述第一限位部111抵接配合，从而限制密封块继续向插头壳体前端移动。所述安装部的侧面具有导流面125，该导流面125与套筒121内壁不接触从而形成供流体通过的流孔126。本实施例中，在插接端、抵接部之间还设有便于安装的过渡部1244。作为优选，插接端1241呈板状结构，安装部的厚度由插接端2141至挡止部1243逐渐增大，从而形成呈弧面状的导流面，便于对流体进行导向。在本实施例中，安装部的两侧面均具有导流面以便于形成沿插头壳体轴线对称的两个流孔126，如此形成的流孔的结构使得流体通量大、流阻小且对流体有导向作用，大幅度减少了由不同流孔高速流出的流体之间产生对撞所导致的减速，在实际使用中具备显著的优势，即在相同液体供压下极大提升了插头壳体的流体流通速度及流量。在其它实施例中，导流面也可以呈斜面或者抛物面，本发明对此不做限制。

插座包括插座壳体21、密封环22、密封杆23、第二密封圈24、第三密封圈25、第二弹簧26，密封杆23通过第二挡圈27固定安装在插座壳体 21内且在插头、插座插合时与所述密封块122顶推配合，所述密封杆23为后端敞开、前端封闭的圆柱形中空结构，在密封杆23的前端侧壁沿径向设置多个通孔231。第二弹簧26和密封环22套装在该密封杆23上，且第二弹簧26一端与密封环22抵接、另一端与密封杆23的后端面抵接；密封环 22内壁通过第二密封圈24与密封杆23密封配合，密封环22外壁通过第三密封圈25与插座壳体21密封配合。插座壳体21前端内壁凸设有用于限制密封环22轴向移动的第二限位部211；插头、插座未插合时，在第二弹簧 26的顶推作用下所述密封环22与第二限位部211抵紧，此时密封环内壁通过第二密封圈与密封杆密封配合，且密封环外壁通过第三密封圈与插座壳体密封配合，从而实现对插座前端的密封。

本发明的工作过程如下所述：

在本实施例中，插座与冷却流体源相连通，插头与待冷却模块相连通，流体的流向为由插座至插头。

结合图7，插座与插头插合过程中，插头壳体11推动密封环22朝插座壳体21后端移动，密封杆23顶推密封块122朝插头壳体11后端移动。插头与插座插合至如图7所示的临界导通状态过程中，第一密封圈13移动至密封杆23的通孔231处，而第二密封圈24已经移动至密封杆位于通孔的后端部分，第二密封圈24位于密封环与密封杆之间且处于与流体隔离的状态；在第一密封圈13经过通孔231的过程中，插座壳体的内部流体通道逐渐开启，由于第一密封圈13只有在位于通孔231处才暴露在流体中，而通孔尺寸大于第一密封圈且插头、插座插合速度很快，则第一密封圈在经过通孔的瞬间四周压力变化不大，且第一密封圈13在经过通孔231过程中始终夹设在插头壳体11与密封杆23之间，不会被流体冲击导致脱落。

结合图8，插座与插头插合完成后，第一密封圈13完全位于密封杆23 与插头壳体11之间，且此时无任何密封圈暴露在流体中。流体由密封杆的通孔231流出进入密封杆、插头壳体以及密封块之间形成的汇流腔3内，流体通过汇流腔3后由密封块与套筒之间形成的流孔126进入插头壳体内的流体通道，最终进入待冷却模块内实现冷却，至此完成带压插合过程。在带压拔出过程中，与前述带压插合过程相反，在此不作赘述。

在本实施例中，采用密封块122加套筒121构成的密封组件12实现对插头的密封以及导通；一方面，套筒121与插头壳体11内壁滑动配合，限制了密封块122的径向位移，避免了在较大流体冲击下造成的密封块122 径向偏移或者摆动，提高了密封块122在带压工作时以及频繁插拔情况下的稳定性，降低了流体连接器的故障率。另一方面，密封块122与套筒121 共同形成了尺寸较大的流孔126，且流孔的设置角度及延伸方向与流体的流通方向平滑过度，大大降低了流体在连接器内的流通阻力，在相同冷却流体源供压情况下，提高了待冷却模块内的流体通量，得以实现更佳的冷却效果。

在其它实施例中，也可以采用插头与冷却流体源相连通，插座与待冷却模块相连通的装配方式，此时流体的流向为由插头至插座。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种微小型带压插拔流体连接器，包括插头和与该插头适配的插座，其特征在于：所述插头包括插头壳体及滑动装配在插头壳体内部前端的密封组件，该密封组件包括套筒及插装在套筒前端的密封块，该插头壳体后端设有定位套，该定位套通过第一弹簧与所述套筒抵接，所述插头壳体前端内壁凸设有用于轴向限位所述密封块的第一限位部，所述密封块与插头壳体之间设有第一密封圈；

所述插座包括插座壳体及固定装配在插座壳体内且与所述密封块顶推配合的密封杆，所述密封杆上套设有第二弹簧及与所述插头壳体顶推配合的密封环，第二弹簧前端与密封环抵接、后端与密封杆的后端面抵接，所述插座壳体前端内壁凸设有用于轴向限位密封环的第二限位部，所述密封环内侧通过第二密封圈与密封杆形成密封，所述密封杆为后端敞开、前端封闭的圆柱形中空结构，在密封杆前端侧壁开设有沿径向分布的多个通孔；

插座与插头插合时，插头壳体推动密封环朝插座壳体后端移动，密封杆顶推密封块朝插头壳体后端移动，当插头与插座插合至临界导通状态时，第一密封圈移动至密封杆的通孔处，第二密封圈移动至密封杆位于通孔的后端处，且第二密封圈位于密封环与密封杆之间并处于与流体隔离的状态；继续插合，在第一密封圈经过通孔的过程中始终夹设在插头壳体与密封杆之间以避免流体冲击导致的第一密封圈脱落，此时插座壳体的内部流体通道逐渐开启；插座与插头插合完成后，第一密封圈完全位于密封杆与插头壳体之间并不暴露在流体中。

2.根据权利要求1所述的微小型带压插拔流体连接器，其特征在于：所述套筒的后端具有用于套装第一弹簧且径向限位第一弹簧的圆筒部、前端具有与插头壳体滑动配合且与所述第一弹簧相抵接的翻边部。

3.根据权利要求2所述的微小型带压插拔流体连接器，其特征在于：所述密封块包括与第一密封圈密封配合的密封部和与套筒及第一限位部抵接实现限位的安装部。

4.根据权利要求3所述的微小型带压插拔流体连接器，其特征在于：所述安装部包括依次相连的插接端、抵接部及挡止部，所述插接端和套筒的圆筒部相插接配合对密封块进行径向限位，所述抵接部与所述翻边部抵接配合，所述挡止部用于与第一限位部抵接配合从而限制密封块的轴向移动；所述安装部的侧面具有导流面，该导流面与套筒内壁不接触从而形成供流体通过的流孔。

5.根据权利要求4所述的微小型带压插拔流体连接器，其特征在于：所述插接端的厚度小于挡止部的厚度。

6.根据权利要求5所述的微小型带压插拔流体连接器，其特征在于：所述导流面呈弧面或者斜面。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的微小型带压插拔流体连接器，其特征在于：所述插接端与抵接部之间还设有过渡部。

8.根据权利要求1所述的微小型带压插拔流体连接器，其特征在于：所述密封环外侧通过第三密封圈与插座壳体形成密封。

9.根据权利要求1所述的微小型带压插拔流体连接器，其特征在于：所述定位套通过第一挡圈固定安装于插头壳体内部后端。

10.根据权利要求1所述的微小型带压插拔流体连接器，其特征在于：所述密封杆通过第二挡圈固定安装于插座壳体内部后端。

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