联轴器、软管卡箍和接头选型
由于市面上的流体连接器种类繁多，要确定哪一种最适合您的应用场景可能颇具挑战。液体冷却流体连接器通常分为两类：接头和联轴器。本文将对接头、联轴器以及软管卡箍和快速断开接头进行概述。了解为何选择合适的附件对于充分发挥液冷系统的作用至关重要。
了解您的应用对于确定哪种联轴器或连接器最适合您的液冷系统至关重要。在选择联轴器时，建议您思考以下问题：
系统中使用的流体是什么？
该流体的粘度和腐蚀性是否与系统硬件相容？ 了解冷却液在工作温度范围内粘度的变化如何影响流体连接器两端的压降。检查并确保该流体在化学性质上与流体连接器的接触材料（包括任何 O 型圈）相容。
流量要求是什么？
流量会影响您对管路或软管的选择，进而影响对联轴器或连接器的要求。流道组件的内径将对压降和流体流速产生重大影响。考虑连接器两端的压降，并检查流体流速，以防止侵蚀性腐蚀。有关侵蚀性腐蚀的更多信息，请参阅我们的应用说明《冷却系统中的侵蚀-腐蚀》。
该系统的温度和压力工作范围是多少？
连接器在所有这些工作点上都必须保持密封。确保软管或管路的壁厚、表面光洁度、硬度（或邵氏硬度）、同心度和椭圆度能够承受预期的压力和温度。
该系统是否会受到振动、脉动或热循环的影响？
流体连接器与软管之间的密封件必须能够承受这些极端工况的变化。
联轴器如何以机械的方式集成到系统中？
常见的安装方式包括管螺纹、直通式、刚性安装、面板安装或弯头安装。
您是否需要符合特定的行业标准或其他特殊要求？
国际标准化组织 (ISO)、美国食品药品监督管理局 (FDA) 以及《有害物质限制指令》(RoHS) 是许多应用必须遵守的常见标准。在选择联轴器和连接器时，还需考虑灭菌、颜色标识或标签以及特定的包装要求等其他常见规范。
流体连接器既可视为接头，也可视为联轴器，它们是液冷系统中的常见硬件组件。二者均可连接冷却回路中的组件，例如阀门、水泵、液冷板、热交换器、软管等。接头和联轴器的主要区别在于它们在系统中的使用方式。
当设备拆卸频率较低时，通常使用接头，因为反复拆卸可能会导致泄漏。与联轴器相比，接头价格相对较低，且有多种尺寸、类型和材质可供选择。安装和拆卸接头需要使用专用工具。
联轴器则能够实现管路的快速连接和拆卸，且不会造成流体损失或向系统中引入空气。对于需要快速组装或进行例行维护的系统而言，联轴器是更理想的流连接器。例如，液冷机箱等模块化设备需要快速断开接头 (QDC)，以便在现场进行检修或维护，特别是在军事应用中。
联轴器可采用多种材料制成，包括聚甲醛和尼龙等塑料，这些材料不仅经济实惠，而且与多种流体兼容。塑料还可以模压成各种形状，或添加颜色以区分不同的流体管路。金属联轴器则应用于更为严苛的环境中，在这些环境中，冲击和振动、更高压力、重量、温度变化、人员安全以及其他严格要求，都对连接器的耐用性和强度提出了更高要求。
在液体冷却应用中，主要使用四种类型的快速断开接头 (QDC)。它们分别是直通式、单截止式、双截止式和防溢式。
最简单的快速断开接头类型是直通式快速接头（见图 2）。这类快速断开接头内部没有阻碍流体流动的阀门，因此压力损失极小。断开连接时，需要使用外部手动截止阀来防止流体泄漏。直通式快速断开接头的工作压力通常可达 5,000 psi。此类快速断开接头通常用于在断开液冷回路时可容忍冷却液损失的应用场景。
也称为单向截止式快速断开接头（见图 3），其结构包含一个止回阀，通常安装在接头阴端，而阳端则不带阀门。此类快速断开接头通常用于系统下游侧流体泄漏或溢出影响较小的场合。安装时，通常将带阀的一端安装在回路的受压侧，以便在接头断开时实现自动关闭。单截止式快速断开接头通常适用于 60 至 300 psi 的工作压力。请注意，快速断开接头的最大压力取决于设计和材料。
双截止式快速断开接头（见图 4），又称双向截止式快速断开接头，在阳端和阴端两处均装有止回阀。此类快速断开接头适用于不希望出现下游泄漏或溢出的场合。与单截止快速断开接头相比，此类快速断开接头通常能承受更高的压力。双截止快速断开接头可满足最高达 10,000 psi 的压力要求。
这种双向截止式快速断开接头的变体（也称为平面阀快速断开接头、干式快速断开接头或无泄漏快速断开接头，见图 5）专为任何泄漏或溢出都可能导致污染风险的应用场景而设计。其内部阀体结构可在断开连接时防止流体泄漏，并在连接时最大限度地减少空气进入。此类快速断开接头的额定工作压力通常高达 5,000 psi。
与本文第 1 部分中讨论的接头一样，可选的联轴器种类繁多，因此，为了构建一个可靠且易于维护的液冷系统，了解您的应用要求至关重要。为确保选择适合您应用的流体连接器，最好在设计过程的早期就与您的联轴器或液体冷却组件合作伙伴保持沟通。
为了选择最合适的快速断开接头，首先应全面了解您的组件、应用场景和运行环境。
温度：
压力：
介质：
截止阀选项：
流量：
管路：
管路连接：
安装方式：
特殊要求：
在选择快速断开接头时，最重要的是要考虑可维护性、替换件的可获得性和更换流程，以及安装便捷性。
此类接头采用锥形内螺纹或外螺纹（见图 3）。这些接头的密封发生在两个配合金属表面的牙侧、牙顶和牙底之间。由于安装过程中可能会发生配合金属表面的咬合和撕裂，因此必须在外螺纹上涂抹润滑剂或密封剂，以防止损坏。一种常用的螺纹密封剂是 PTFE（聚四氟乙烯）胶带。NPT 接头是冷却系统（如循环式冷水机组）以及冷却组件（如钎焊板式液-液交换器）中常见的流体连接件。
扩口式接头有几种类型。其中包括 45º JIC 扩口式接头，该接头常用于低压应用，例如燃油管路和暖通空调系统。商用级 37º 扩口式接头（更常被称为 37º JIC 扩口式接头）按照 SAE-J514/ISO 8434-2 标准制造，采用 UNS（统一螺纹标准）2A/2B 级直螺纹。另一种 37º 扩口式接头是 37º AN 扩口式接头，其制造符合 AN（美国空军/海军标准）下的 MIL-F-5509 标准。
尽管这两种 37º 接头彼此兼容，但 37º AN 扩口式接头在螺纹上采用更严格的 UNS 3 级公差，使其抗疲劳强度提高 40%。这就是为什么 37º AN 扩口式接头的价格比类似的 SAE/JIC 37º 扩口式接头高出约三倍。由于无法通过肉眼区分二者，AN 37º 扩口式接头会根据 MIL-P-5509D 标准标注 MS 或 AN 标记，也可通过书面规格说明进行区分。例如，其规格可能表述为“AN 接头：½-20 UNJF-3B，SAE/JIC 接头：½-20 UNF-2B。”
鉴于可选接头种类繁多，了解您的具体应用场景以及所需的连接与断开频率至关重要。系统的可靠性和可维护性取决于所选接头。为确保选择适合您应用场景的接头，最好在设计过程的早期阶段就与您的接头或液体冷却组件合作伙伴保持沟通。
当系统需要使用柔性管路时，凸环接头几乎已成为通用的指定选择，特别是在计算机、医疗、激光和汽车等关键应用领域，这些领域要求运行时必须保证 100% 无泄漏。该凸环（针对外径为 0.375 英寸的管子，其高度为 0.035 英寸 ± 0.003 英寸，见图 1）可防止卡箍和软管从管子上滑脱；但凸环本身并不能防止泄漏。
卡箍的作用是防止接头处发生泄漏。卡箍的密封性能（定义为静压和气密性）取决于以下几个因素：
| 耳式卡箍 | 蜗杆式卡箍 |
| 卓越夹紧性能 | 标准夹紧性能 |
| 夹紧压力呈环形分布且均匀 | 部分型号在拧紧机构下方会有平坦区域 |
| 可显示是否被篡改 | 无法显示是否被篡改 |
| 不可重复使用 | 可重复使用 |
| 安装时需要专用工具；手动工具或气动工具（推荐） | 安装时需要标准螺丝刀 |
| 在狭窄空间内安装（压接）可能较为困难 | 可在狭窄空间内安装 |
耳式卡箍能提供卓越的密封性能，因为其连接处不会随时间推移而松动。由于耳式卡箍的弹簧常数较低，根据胡克定律，在软管松弛后，耳式卡箍仍能保持较大的作用力。拧紧后，它们能保持圆形几何结构，这使得其更加可靠。其安装非常简单，只需将耳式卡箍套在软管接头处，并使用气动或手动工具拧紧即可。我们强烈建议使用气动工具，因为它能确保在接头周围施加均匀的压力，并在生产环境中保持更高的一致性。此外，耳式卡箍的任何篡改痕迹都一目了然。
耳式卡箍的缺点是只能使用一次，且现场更换时需要使用压接工具。压接工具可能比较笨重，在狭窄空间内难以操作。这三项缺点限制了耳式卡箍的可维护性。
蜗杆式卡箍本身也存在一些问题。某些设计在螺杆机构下方存在平坦区域，这可能导致接头周围的压力分布不均。不过，许多蜗杆式卡箍供应商已推出新型设计，消除了这一平坦区域。此外，蜗杆式卡箍通常比较僵硬，因此软管稍有松弛就可能导致夹紧力显著下降。过去，螺杆机构的卡槽会切入软管，可能成为潜在的泄漏源。同样，新设计采用了光滑的内表面。
其主要优势在于系统灵活性和可维护性更强。仅需一把螺丝刀，即可在现场轻松更换蜗杆式卡箍。而且，由于其直径范围较宽，同一款卡箍可适用于多种规格的软管。恰当的材料选择以及多种带宽规格的供应，使蜗杆式卡箍成为低压和中压应用的理想选择。
根据您的性能要求进行选择。归根结底，最合适的接头/卡箍组合取决于您的性能目标。如果防泄漏性至关重要且涉及较高的冷却液压力，在大多数情况下，耳式卡箍是合适的选择。当现场维护的便捷性是关键因素，且冷却液压力处于低至中等水平时，蜗杆式卡箍与凸环接头的组合将是最理想的选择。如果您对具体应用仍有疑问，请咨询您的卡箍制造商。只要选用合适的接头和卡箍，您的液冷回路将保持长达数年的无泄漏运行。
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