CN113819326B - 一种微小型流体连接器及其组件 - Google Patents

Abstract

一种微小型流体连接器及其组件，包括插头、插座，插头包括插头壳体，插头壳体内设置插头流道，插头壳体的内部设置轴向移动以控制插头流道开闭的密封块、弹力方向为轴向的插头弹簧，插座包括插座壳体，插座壳体内设置插座流道，插座壳体内轴向穿设有密封杆，密封杆尾部固定在插座壳体尾部、头部移动设置浮动环，浮动环尾部滑动设置在插座壳体内壁，插座壳体尾部与浮动环之间设置插座弹簧。插头、插座可以实现自密封；插头壳体侧面开流道孔，实现径向通液，插座上设置流道，插座安装后，流道与插座设备的轴向空腔连通，轴向空腔与径向空腔II连通，将轴向供液转为径向供液，使得连接器仅需要较小的安装空间即可实现供液功能。

Description

一种微小型流体连接器及其组件

技术领域

本发明涉及一种液冷系统的连接器，具体涉及一种微小型流体连接器及其组件。

背景技术

随着装备中电子元器件不断向高频、高密度、高集成化方向发展，装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。随着技术的发展，电子设备趋向于小型化，急需微小型流体连接器实现模块和机箱之间流体的传输。常规流体连接器存在以下问题：

1、常规流体连接器为轴向通液，连接器的安装结构及连接器插合到位后整体长度较大，会导致连接器插头、插座所在模块、机箱等设备的体积及重量较大；

2、常规连接器在插合到位后，连接器插头、插座两者所在设备的安装面板之间会存在空隙，导致连接器插头、插座所在模块、机箱等设备之间安装空间较大，不利于模块、机箱等设备的小型化设计；

3、常规连接器的浮动功能和密封功能是通过不同O形圈、不同壳体之间的配合来实现的，这样使整体的结构更复杂，增大了连接器的体积。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种微小型流体连接器及其组件。

本发明的目的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流体连接器，包括插头、插座，插头包括插头壳体，插头壳体内设置导通插头壳体内部与外部的插头流道以及轴向移动实现插头流道开闭的密封块；插座包括插座壳体，插座壳体内设置导通插座壳体内部及外部的插座流道且插座壳体内轴向穿设有密封杆，密封杆尾部固定在插座壳体的尾部、头部设置轴向移动的浮动环，浮动环尾部滑动设置在插座壳体内壁，浮动环通过轴向移动实现插座流道的开闭，挡块与浮动环之间设置插座弹簧，插座弹簧为浮动环提供预紧力和回复力，浮动环被插座弹簧推至并卡在密封杆的端部；插头与插座插合时，密封杆推开密封块并将密封块推至插头壳体内腔尾部，浮动环头部嵌套并抵在插头壳体头部内腔中，使得插头流道、插座流道连通形成流体通道，同时，浮动环对插头壳体、插座壳体两者插接处进行密封。

进一步的，所述插头壳体的侧壁开设有多个流道孔，插头壳体内设置弹力方向为轴向的插头弹簧，插头弹簧提供密封块的预紧力和回复力，密封块被插头弹簧推至插头壳体头部的开口处并卡在该开口处，实现对插头壳体的密封。

进一步的，所述插头壳体的头部内壁嵌套有内密封圈，未插合时，内密封圈对密封块与插头壳体进行密封；插合时，内密封圈对插入到插头壳体的头部内腔的浮动环与插头壳体进行密封。

进一步的，所述密封块的外侧端面设置凸起，所述密封杆头部设置与凸起匹配的凹坑，用于在插合时起引导作用。

进一步的，所述浮动环的头部外径小于尾部外径，头部与尾部过渡处为插座引导斜面；插头壳体头部开口处的外边沿为插头引导斜面，插合时，插座引导斜面与插头引导斜面接触配合，实现浮动功能。

进一步的，所述插座壳体尾部内腔设置挡块，密封杆尾部固定在挡块上，挡块上设置连通插座壳体内外的流道，挡块的头部外径大于尾部外径，且头部与尾部过渡处为挡块斜面；所述插座壳体尾部内壁设置台阶，挡块头部端面抵在台阶的端面上；台阶的圆周面上嵌套有插座卡簧，挡块斜面抵在插座卡簧上；挡块斜面及挡块尾部与台阶的圆周面之间留有间隙，实现挡块在插座壳体上的浮动，进而带动密封杆、浮动环、插座弹簧的浮动。

进一步的，所述密封杆的头部外壁嵌套有第一密封圈，用于密封密封杆与浮动环；所述浮动环的尾部外壁嵌套有第二密封圈，用于密封浮动环与插座壳体。

进一步的，所述插头壳体的外壁嵌套有外密封圈，用于密封插头壳体与插头壳体所安装的设备之间的间隙；所述插座壳体的外壁嵌套有第三密封圈，用于密封插座壳体与插座壳体所安装的设备之间的间隙。

一种微小型流体连接器组件，包括所述的一种微小型流体连接器、插头设备、插座设备，插头安装在插头设备上，插座安装在插座设备上。

进一步的，所述插头设备上设置径向空腔I，径向空腔I位于插头壳体的侧壁外侧，并与插头流道连通；所述插座设备上设置径向空腔II、与径向空腔II连通的轴向空腔，轴向空腔位于插座壳体的尾部外侧，径向空腔II位于插座壳体的侧壁外侧，轴向空腔与插座流道连通。

与现有技术相比，该发明的有益之处在于：

1、插头上的密封块被插头弹簧抵在插头壳体内腔的开口处，并且开口处设置内密封圈，单独的插头可以实现自密封，插座上的密封杆、浮动环之间设置第一密封圈，浮动环与插座壳体之间设置第二密封圈，并且浮动环被插座弹簧抵在密封杆上，单独的插座可以实现自密封；

2、插头壳体侧面开流道孔，插头安装后，与插头设备上的径向空腔I连通，实现径向通液，插座上设置流道，插座安装后，流道与插座设备的轴向空腔连通，轴向空腔与径向空腔II连通，将轴向供液转为径向供液，因此，用于安装该连接器的设备上的安装开孔可开在机箱、模块等设备的侧壁，将连接器和机箱、模块流道等设备融合在一起，既可实现通液的目的，又节省了安装空间，插头、插座插合到位后可实现径向通液，使得连接器仅需要较小的安装空间即可实现供液功能；

3、插头、插座插合到位时，插头设备、插座设备两者的安装面完全贴合，这样就使设备的设计更紧凑，可避免常规连接器在插合到位后，安装面板之间存在空隙，导致模块和机箱之间安装空间较大的情况，该方案为模块、机箱等设备的减重和紧凑设计提供了解决途径；

4、插座上设置的浮动环除了实现自身的密封功能，而且在与插头插合时，实现浮动功能，当插头与插座插合后，浮动环实现同时实现插头、插座的浮动功能，密封功能、浮动功能集成在浮动环上，使连接器的结构设计更小、更紧凑，有利于实现连接器的小型化。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一种微小型流体连接器组件实施例中连接器插头的正视剖视图；

图2为本发明一种微小型流体连接器组件实施例中连接器插座的正视剖视图；

图3为本发明一种微小型流体连接器组件实施例插合前的示意图；

图4为本发明一种微小型流体连接器组件实施例中连接器插合过程的示意图；

图5为本发明一种微小型流体连接器组件实施例插合到位后的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一种微小型流体连接器组件的一个实施例，如图1至图5所示，包括连接器，连接器包括插头、插座，插头安装在插头设备17上，插座安装在插座设备18上，定义插头、插座的插接端为头部，远离插接端的部分为尾部。插头包括插头壳体1、压块2、密封块3、插头弹簧4、插头卡簧5、内密封圈6、外密封圈7。插座包括插座壳体8、挡块9、密封杆10、浮动环11、插座弹簧12、插座卡簧13、第一密封圈14、第二密封圈15、第三密封圈16。

插头壳体内部设置导通插头壳体内部及外部的插头流道，插座壳体1上开设多个流道孔101，用于连通插座壳体内部的插头流道与插头设备17上的外部流道，在本实施例中，流道孔101周向分布在插头壳体1的侧壁，将该插头嵌入插头设备17中，插头壳体1内部的插头流道通过流道孔101可以实现对插头设备17上的外部流道的径向供液，这样可以使插头设备17上的轴向开孔空间更小，更便于实现插头模块的小型化设计。插头壳体1的内腔位于头部的内壁设置环形凸起I103，环形凸起I103的外边缘设置插头引导斜面102。

插头壳体1的尾部内壁嵌套有压块2，压块2通过插头尾部内壁嵌套的插头卡簧5卡在插头壳体1的尾部，防止压块2从插头壳体1的尾部脱出。压块2朝向插头壳体内部的端面上开设槽，用于安装插头弹簧4。

插头壳体1的头部外壁嵌套有外密封圈7，在将插头安装在插头设备17上时，用于密封插头壳体1与插头设备17之间的间隙。插头设备17上设置径向空腔I1701，插头安装在插头设备17上后，流道孔101与径向空腔I1701导通，径向空腔I1701位于插头壳体1的侧壁外侧。

环形凸起I103的内壁轴向滑动设置有密封块3，并且此处内壁嵌套有内密封圈6，用于密封环形凸起I103的内壁和与其配合的部件之间的间隙，在未插合状态下，内密封圈6用于密封密封块3与环形凸起I103之间的间隙，在插合状态下，内密封圈6用于密封插入插头壳体1的浮动环11与环形凸起I103之间的间隙。密封块头部的外径小于尾部的外径，密封块尾部卡在环形凸起I103的内侧面，防止密封块3从插头壳体1的头部脱出。密封块尾部沿轴向开设有锥形槽中，槽底部设置凸块。密封块头部中间位置设置凸起301。

插头壳体1的内腔设置插头弹簧4，插头弹簧4的弹力方向为轴向。插头弹簧4的头部嵌套在密封块3上的锥形槽中，且套设在槽底部的凸块上，插头弹簧4的尾部嵌套在压块2上的槽中，使得弹簧限位在插头壳体内部的轴向上。在本实施例中，插头弹簧4为锥形弹簧，其头部与尾部的外径不相等，以适配与之配合的压块2、密封块3。插头弹簧4为密封块3提供回复力，使密封块3在未插合时抵在插头壳体1头部的开口并密封。

插座壳体8内部设置导通插座壳体8内部与外部的插座流道，插座壳体8的尾部内腔嵌套有挡块9，挡块9的头部的外径大于尾部的外径，挡块头部与尾部之间的过渡部分为挡块斜面901。插座壳体尾部内壁开设有台阶801，台阶801包括径向的端面、轴向的圆周面，圆周面围成的圆柱内径大于插座壳体内腔主体的内径，挡块9的头部端面抵在台阶801的端面上，台阶801的圆周面上开设有环槽，环槽内嵌套有插座卡簧13，插座卡簧13抵在挡块斜面901上，防止挡块9从插座壳体8的尾部脱出。挡块9的尾部外壁以及挡块斜面901与台阶801的圆周面之间均留有间隙，该间隙允许挡块9偏转，实现浮动功能。挡块9上开有流道902，使得液体能够从插座壳体外部流入到插座壳体内部。挡块头部端面中间位置设置凸块，凸块及挡块上开设有有贯通凸块及挡块的螺纹孔。

密封杆10穿设在插座壳体8内，其尾部为螺柱，并与挡块9螺纹安装。密封杆10的头部设置圆台1001，圆台外壁嵌套有第一密封圈14，用于密封密封杆10和与之配合部件之间的间隙。圆台1001的头部为环形凸起II1002。密封杆头部设置与凸起301配合的凹坑1003，在插头与插座插装出现轴向偏差的情况时，凸起301、凹坑1003可以起引导作用，使插头、插座正常插合。

密封杆10上套设有浮动环11，浮动环头部内壁嵌套在圆台1001的外壁上，浮动环头部端面抵在环形凸起II1002上，第一密封圈14对浮动环11与密封杆10之间的间隙进行密封。浮动环头部的外径小于浮动环尾部的外径，两者之间的过渡结构为插座引导斜面1101。浮动环尾部滑动嵌套在插座壳体8内，浮动环尾部外壁嵌套有第二密封圈15，用于密封浮动环11与插座壳体8之间的间隙。

插座壳体8内沿轴向嵌套有插座弹簧12，插座弹簧一端抵在浮动环11上，另一端抵在挡块9上，同时插座弹簧12套设在密封杆10上，插座弹簧12为浮动环11提供预紧力和回复力。包括密封杆10、浮动环11、第一密封圈14、第二密封圈15、挡块9、插座弹簧12在内共同组成阀芯，其中，密封杆10为浮动环11提供导正和支撑。由于挡块9浮动设置在插座壳体上，所以与挡块9设置为一体的整个阀芯为浮动阀芯，挡块9转动，带动整个阀芯转动，实现插头与插座之间的浮动功能。

当插头与插座插合时，浮动环11的头部插入插头壳体1中，当插座引导斜面1101与插头引导斜面102接触配合，浮动环11被阻止继续插入插入插头壳体1。通过插座引导斜面1101与插头引导斜面102接触配合，实现浮动环在插头上的浮动功能，具体为：插座引导斜面1101限位在插头引导斜面102上，插座引导斜面1101在插头引导斜面102上转动，插头引导斜面102提供插座引导斜面1101转动的支点，浮动环11通过在插头引导斜面102上的转动，从而实现浮动环在插头上的浮动功能。通过浮动环的旋转浮动弥补插头、插座两者轴线之间的偏差，实现插头插座正常插合。同时，浮动环11浮动时其外壁抵在内密封圈6上，实现浮动环11与插头壳体1之间的密封。浮动环的尾部设置沟槽，第二密封圈15嵌套在沟槽内，在浮动环11转动时，依然能够实现密封作用。

综上所述，该连接器具有浮动功能，实现浮动功能的结构包括两部分。第一部分为挡块9以及包括挡块9在内的阀芯在插座壳体8尾部转动带来的浮动；第二部分为浮动环11上的插座引导斜面1101在插头壳体上的插头引导斜面102上的转动带来的浮动。在插装过程中，插座引导斜面1101与插头引导斜面102接触之前，实现浮动功能的结构为第一部分的结构；在插座引导斜面1101与插头引导斜面102接触后，实现浮动功能的结构为第二部分的结构。

插座的外壁嵌套有第三密封圈16，将插座安装在插座设备18上时，实现插座与插座设备之间的密封。插座设备18上设置轴向空腔1802、与轴向空腔1802连通的径向空腔II1801，插座安装在该设备上时，插座上的流道902与轴向空腔1802连通，轴向空腔1802位于插座壳体8的尾部外侧，径向空腔II1801位于插座壳体8的侧壁外侧。

连接器组件的插合过程：将插头、插座分别安装在各自对应的插头设备、插座上，插头逐渐靠近插座，插头上的凸起301首先与插座上的凹坑1003配合，实现盲插时的引导功能；然后逐渐用力，密封杆10对密封块3施加反作用力，插头上的插头弹簧4被压缩，密封块3滑动进入插头壳体1内部，密封杆10、浮动环11随之插入插头壳体1内部，在这个过程中，阀芯浮动，保证插头与插座两者轴线不在同一直线时，浮动环11能够与插座引导斜面1101配合；然后浮动环11的插座引导斜面1101抵在插头引导斜面102，随着密封杆10继续插入插头内部，浮动环11浮动设置在插头引导斜面102上，在插座与插头轴线不一致的情况下能够插合；随着继续插合，插头弹簧4、插座弹簧12均被压缩，插头、插头两者对应的插头设备、插座设备两者的安装面贴合时，插头、插座插合到位，密封杆10的头部以及第一密封圈14脱离浮动环11,深入到插头壳体1内，密封块3被压入插头壳体内部空腔，插头弹簧被压缩，同时插头弹簧也被压缩，插头壳体1的空腔、浮动环11的空腔、插座壳体8的空腔相互导通，插座壳体8上的流道902、插头壳体1上的流道孔101随之导通，插头、插座两者对应的插头设备、插座设备之间液体流通。

本发明一种微小型流体连接器的实施例，包括插头、插座，该实施例的插头、插座及其配合关系、插合过程与上一实施例一种微小型流体连接器组件中对应的插头、插座及其配合关系、插合过程相同，不再赘述。

尽管已经展示和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种微小型流体连接器，包括插头、插座，其特征在于：插头包括插头壳体(1)，插头壳体(1)内设置导通插头壳体内部与外部的插头流道以及轴向移动实现插头流道开闭的密封块(3)；插座包括插座壳体(8)，插座壳体内设置导通插座壳体(8)内部及外部的插座流道且插座壳体内轴向穿设有密封杆(10)，密封杆(10)尾部固定在插座壳体(8)的尾部、头部设置轴向移动的浮动环(11)，浮动环(11)尾部滑动设置在插座壳体内壁，浮动环通过轴向移动实现插座流道的开闭，挡块(9)与浮动环(11)之间设置插座弹簧(12)，插座弹簧(12)为浮动环(11)提供预紧力和回复力，浮动环(11)被插座弹簧(12)推至并卡在密封杆(10)的端部；插头与插座插合时，密封杆(10)推开密封块(3)并将密封块(3)推至插头壳体内腔尾部，浮动环(11)头部嵌套并抵在插头壳体头部内腔中，使得插头流道、插座流道连通形成流体通道，同时，浮动环对插头壳体、插座壳体两者插接处进行密封；所述浮动环(11)的头部外径小于尾部外径，头部与尾部过渡处为插座引导斜面(1101)；插头壳体头部开口处的外边沿为插头引导斜面(102)，插合时，插座引导斜面(1101)与插头引导斜面接触配合；所述插座壳体尾部内腔设置挡块(9)，密封杆(10)尾部固定在挡块(9)上，挡块(9)的头部外径大于尾部外径，且头部与尾部过渡处为挡块斜面(901)；所述插座壳体(8)尾部内壁设置台阶(801)，挡块头部端面抵在台阶(801)的端面上；台阶(801)的圆周面上嵌套有插座卡簧(13)，挡块斜面(901)抵在插座卡簧(13)上；挡块斜面(901)及挡块(9)尾部与台阶(801)的圆周面之间留有间隙。

2.根据权利要求1所述的一种微小型流体连接器，其特征在于：所述插头壳体(1)的侧壁开设有多个流道孔(101)，插头壳体内设置弹力方向为轴向的插头弹簧(4)，插头弹簧(4)提供密封块(3)的预紧力和回复力，密封块(3)被插头弹簧(4)推至插头壳体头部的开口处并卡在该开口处，实现对插头壳体的密封。

3.根据权利要求1所述的一种微小型流体连接器，其特征在于：所述插头壳体(1)的头部内壁嵌套有内密封圈(6)，未插合时，内密封圈(6)对密封块(3)与插头壳体(1)进行密封；插合时，内密封圈(6)对插入到插头壳体(1)的头部内腔的浮动环(11)与插头壳体(1)进行密封。

4.根据权利要求1所述的一种微小型流体连接器，其特征在于：所述密封块(3)的外侧端面设置凸起(301)，所述密封杆(10)头部设置与凸起(301)匹配的凹坑(1003)，用于在插合时起引导作用。

5.根据权利要求1所述的一种微小型流体连接器，其特征在于：挡块(9)上设置连通插座壳体内外的流道(902)。

6.根据权利要求1所述的一种微小型流体连接器，其特征在于：所述密封杆(10)的头部外壁嵌套有第一密封圈(14)，用于密封密封杆(10)与浮动环(11)；所述浮动环(11)的尾部外壁嵌套有第二密封圈(15)，用于密封浮动环(11)与插座壳体(8)。

7.根据权利要求1所述的一种微小型流体连接器，其特征在于：所述插头壳体(1)的外壁嵌套有外密封圈(7)，用于密封插头壳体(1)与插头壳体(1)所安装的设备之间的间隙；所述插座壳体(8)的外壁嵌套有第三密封圈(16)，用于密封插座壳体(8)与插座壳体(8)所安装的设备之间的间隙。

8.一种微小型流体连接器组件，其特征在于：包括权利要求1-7任意一项所述的一种微小型流体连接器、插头设备(17)、插座设备(18)，插头安装在插头设备(17)上，插座安装在插座设备(18)上。

9.根据权利要求8所述的一种微小型流体连接器组件，其特征在于：所述插头设备(17)上设置径向空腔I(1701)，径向空腔I(1701)位于插头壳体(1)的侧壁外侧，并与插头流道连通；所述插座设备(18)上设置径向空腔II(1801)、与径向空腔II(1801)连通的轴向空腔(1802)，轴向空腔(1802)位于插座壳体(8)的尾部外侧，径向空腔II(1801)位于插座壳体(8)的侧壁外侧，轴向空腔(1802)与插座流道连通。

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