一种可调流体连接器的制作方法

本实用新型涉及流体散热技术领域，具体涉及一种可调流体连接器。

背景技术：

随着电子技术的发展，电子设备的尺寸迅速减小，功能和功率却一直在增加，设备内聚集了大量大功率的电子元器件（热负载），单位体积容纳的热量越来越多，冷板散热的应用也愈加广泛。现有典型冷板的结构如图1所示，由基板1’、上底板3’、下底板2’、流体连接器4’组成。

冷板一般采用焊接加工工艺，冷板加工后各零件成为一个整体，具有较高的强度，能承受一定压力，没有流体泄露，借助流体连接器4’可以实现液体冷区介质的流入和流出，将热量带走，其具有良好的密封性，当冷板处于非工作状态时，流道内的液体被封闭在进口流体连接器4’和出口流体连接器4’之间，不允许有任何泄漏，图2a为闭合状态下流体接头的剖视图，图2b为打开状态流体接头剖视图，箭头方向为与液体流动方向，图中41’是外壳、42’是活动阀芯、43’是固定阀芯、44’是弹簧、45’是第一密封圈，46’是第二密封圈。

当冷板处于非工作状态时，流道内的液体被封闭在冷板的流道内，体积为V，该空间不可伸缩，当温度变化，液体介质会出现热胀冷缩现象，液体的体积会变大或缩小，表征流体介质该特性的参数为体膨胀系数γ，在已知变化温度ΔT与体积V的情况下，通过查表和计算可知流体介质变化的体积ΔV，必然导致冷板的上下底板产生应力，当温度由室温升高至最高贮存温度，液体的体积变大，变化量为ΔV1，冷板的上下底板受到的自内向外的压力，产生鼓包，甚至会造成破裂，同样的道理，当温度由室温降低至最低贮存温度，液体的体积变小，变化量为ΔV2，冷板的上下底板受到自外向内的压力，产生凹陷，甚至会造成破裂。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种可调流体连接器，其采用带有通气孔和限位的中空腔体的阀芯结构，可根据冷板内压力自动调节封闭空间的体积，进而减小液体热胀冷缩导致的冷板变形量。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种可调流体连接器，其包含外壳、设置在外壳内的固定阀芯、活动阀芯、以及弹簧，其特征是：

所述的固定阀芯内具有一设有第一限位和第二限位的中空腔体，且该中空腔体具有一与外部连通的通气孔；

滑块，设置在所述固定阀芯的中空腔体内并位于所述的第一限位与第二限位之间；

弹性件，其一端抵住所述的滑块，另一端抵住外壳。

上述的可调流体连接器，其中：

室温时，所述弹性件处于自由状态。

上述的可调流体连接器，其中：

所述的通气孔位于所述中空腔体的一端；

所述的第一限位位于所述中空腔体的中部；

所述的第二限位位于所述中空腔体的另一端。

上述的可调流体连接器，其中：

所述活动阀芯设置在所述外壳的流体入口一端内并位于所述固定阀芯与外壳内壁之间；

所述弹簧设置在所述外壳内并位于所述固定阀芯与外壳内壁之间，且该弹簧一端抵住所述的活动阀芯，另一端抵住所述外壳。

上述的可调流体连接器，其中：

所述的弹性件位于所述的中空腔体内。

上述的可调流体连接器，其中：

所述滑块的外径与所述中空腔体的内径匹配。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：该流体连接器可根据冷板内压力自动调节封闭空间的体积，减小液体热胀冷缩导致的冷板变形量，以避免液体体积变化导致的冷板变形破坏，保证冷板组件的可靠使用。

附图说明

图1为现有技术的典型冷板结构图；

图2a为现有技术中的闭合状态流体接头剖视图；

图2b为现有技术中的打开状态流体接头剖视图；

图3为本实用新型的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本实用新型做进一步阐述。

如图3所示，一种可调流体连接器，其包含外壳41、设置在外壳41内的固定阀芯43、活动阀芯42、以及弹簧44，所述活动阀芯42设置在所述外壳41的流体入口一端即图中的顶端内并位于所述固定阀芯43与外壳41内壁之间；所述弹簧44设置在所述外壳41内并位于所述固定阀芯43与外壳41内壁之间，且该弹簧44一端抵住所述的活动阀芯42的底部，另一端抵住所述外壳41内侧；所述的固定阀芯43内具有一设有第一限位4311和第二限位4312的中空腔体431，且该中空腔体431具有一与外部连通的通气孔4313；滑块47，设置在所述固定阀芯43的中空腔体431内并位于所述的第一限位4311与第二限位4312之间；弹性件48，其一端抵住所述的滑块47，另一端抵住外壳41，当滑块47在中空腔体431内滑动时，被限制在第一限位4311与第二限位4312所限定的区域内；所述滑块47的外径与所述中空腔体431的内径匹配；本实用新型的工作原理是，将该可调流体连接器按图1的方式与冷板连接，使中空腔体431与冷板内空间连通，一旦温度变化，液体热涨或冷缩引起滑块47受力不平衡产生上下滑动，直到滑块47在弹性件48和外界大气压以及冷板内液体压力作用下找到新的平衡，本实用新型采用连接器内部封闭空间根据冷板液体内压力变化而自调节体积的方式，从而避免冷板在温差变化下变形破坏的问题。

本实施例中，所述的通气孔4313位于所述中空腔体431的一端即顶部；所述的第一限位4311位于所述中空腔体431的中部以构成一上限位点；所述的第二限位4312位于所述中空腔体431的另一端即底部以构成一下限位点，所述的弹性件48为一弹簧其位于所述的中空腔体431内；为了确保本实用新型的可靠运行，还如图设置了第一密封圈45、第二密封圈46、第三密封圈49；室温时，所述弹性件48处于自由状态，此时，滑块47的位置是在初始位置，通气孔4313与外部连通，以保持中空腔体431内气压稳定为大气压，以及确保滑块47的正常滑动。

在已知变化温度ΔT与体积V的情况下，当温度由室温升高至最高贮存温度，液体的体积变大，变化量为ΔV₁，当温度由室温降低至最低贮存温度，液体的体积变小，变化量为ΔV₂；假设滑块47从初始位置滑动到第一限位4311即上限位的体积为ΔV₃，滑块47从初始位置滑动到第二限位4312即下限位的体积为ΔV₄；

根据滑块47在平衡状态下的受力情况：Atm·S+k·l=P·S，式中，S为滑块47与液体接触的表面积，l 为滑块47滑动的距离，即弹性件48弹簧拉伸或压缩的位移，k为弹性件48弹簧的弹性系数，P为封闭空间内液体的压强；

室温时，弹性件48弹簧处于自由状态，没有位移，则l=0，温度变化时，液体体积变化导致参数P变化，引起滑块47滑动，参数l变化，直至再次达到平衡，这个过程中，冷板始终受力，并且逐渐变大，为了保证冷板不破坏，必须满足：1、滑块能移动，即ΔV₁≤ΔV₃，ΔV₂≤ΔV₄；2、冷板变形时应力小于材料屈服极限σs，可以设置系数为0.8，即满足Atm·S+k·l≤0.8·σs·S，为了保证室温时滑块47可以在弹性件48弹簧作用下回到初始位置，k尽量取上限。

本实施例中，冷板的材料为铝材（防锈铝2A12-H112，GB/T3880-1997），查表可得屈服极限σs=400MPa，冷却介质为体积比70%的酒精溶液，查表可得体膨胀系数γ=1.1X10^-3，室温25℃，最高贮存温度60℃，最低贮存温度-45℃，室温时封闭空间的体积为V=500ml，可知ΔV₁ =19.25 ml，ΔV₂=32 ml。活动阀芯的端面面积S=10mm²，由ΔV₁≤ΔV₃，ΔV₂≤ΔV₄可知，ΔV₃对应的位移不小于1.925mm，ΔV₄对应的位移不小于3.2mm，活动滑块47的初始位置为，活动滑块47的上端面距离上限位4311不小于1.925mm，活动滑块47的下端面距离下限位4312不小于3.2mm，由公式Atm·S+k·l≤0.8·σs·S可知，高温时k≤16.6 N/mm，低温时k≤10 N/mm，取弹簧刚度k=10 N/mm，至此流体连接器设计完成。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。