Fluid Fitting & Connector Selection


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Die Wahl des richtigen Fluid-Steckverbinders für Ihre Flüssigkeitskühlung - Teil 1: Fittings



Fluidleitungssteckverbinder sind bei Flüssigkeitskühlanwendungen von entscheidender Bedeutung. Die Auswahl, Installation und Wartung der Fluidverbindungen eines Systems ist wichtig, um Leckagen zu verhindern und die Systemintegrität aufrechtzuerhalten. Da so viele Fluid-Steckverbinder-Optionen verfügbar sind, ist es oft schwierig zu entscheiden, welche für Ihre Anwendung am besten geeignet ist. Die beiden Haupttypen von Fluidsteckverbindern, die in Flüssigkeitskühlanwendungen zu finden sind, sind Armaturen und Kupplungen. Teil 1 dieses Artikels behandelt zwei wichtige Faktoren, die bei der Auswahl von Fluidsteckverbindern zu berücksichtigen sind. Außerdem werden die Arten von Armaturen beschrieben, die am häufigsten in Anwendungen zur Flüssigkeitskühlung verwendet werden.

I. Bewertung der Anwendung

Der Schlüssel bei der Auswahl des richtigen Fluid-Connectors ist das Verständnis Ihrer Anwendung. Hier sind einige der Fragen, die Sie stellen sollten:

Was sind die flüssigen Medien? Viskosität und Korrosion der Flüssigkeit müssen berücksichtigt werden. Verstehen Sie, wie sich Änderungen der Viskosität des Kühlmittels über den Betriebstemperaturbereich auf den Druckabfall über die Fluidsteckverbinder auswirken können. Stellen Sie sicher, dass die Flüssigkeit chemisch kompatibel mit den benetzten Materialien des Fluidverbinders ist, einschließlich aller O-Ringe.

Was sind die Anforderungen an Rohr- oder Schlauchgröße und Durchfluss? Der Innendurchmesser der Fluidpfadkomponenten wird einen großen Einfluss auf Druckabfall und Flüssigkeitsgeschwindigkeiten haben. Achten Sie darauf, den Druckabfall über die Steckverbinder hinweg zu berücksichtigen und die Flüssigkeitsgeschwindigkeiten zu überprüfen, um Erosionskorrosion zu verhindern.

Was sind die maximalen und minimalen Systembetriebstemperaturen und -drücke? Steckverbinder müssen die Dichtung an allen diesen Betriebspunkten aufbewahren. Wenden Sie sich an Ihren Fluidsteckverbinder-Lieferanten für die richtige Schlauch- oder Rohrwanddicke, Oberflächengüte, Härte (Durometer für Schläuche), Konzentrizität und Ovalität (nur Schläuche).

Wird das System Vibrationen, Pulsation oder thermisches Radfahren erleben? Die Dichtung zwischen Rohr oder Schlauch und Fluidverbinder muss bei diesen Änderungen der Prozessbedingungen aufrechterhalten werden. Erkundigen Sie sich bei Ihrem Flüssigkeitslieferanten nach dem richtigen Fluidanschluss für Ihre Anwendung.

Wie wird die Verbindung in Ihre Anwendung konfiguriert? Zu den gängigen Montageoptionen gehören Rohrgewinde, Inline, starre Halterung, Plattenhalterung oder Ellenbogen.

Welche Industriestandards oder andere besondere Anforderungen müssen erfüllt werden? Zu den zu berücksichtigenden Standards gehören ISO (International Standards Organization), FDA (Food and Drug Administration) und RoHS (Restriction of Hazardous Substances).

II. Bestimmung des Fluid-Steckverbinders

Armaturen und Kupplungen sind die beiden Haupttypen von Fluidsteckverbindern, die häufig in Flüssigkeitskühlanwendungen verwendet werden. Beide werden verwendet, um Kühlschlaufe Komponenten wie Ventile, Pumpen, Kaltplatten, Wärmetauscher, Schläuche, usw. zu verbinden. Fittings und Kupplungen unterscheiden sich vor allem danach, wie sie in einem System eingesetzt werden.

Ein Fitting wird in der Regel in Anwendungen verwendet, die nicht das häufige Trennen von Geräten oder Teilen erfordern, da wiederholte Entfernung enmanagerende Probleme verursachen kann. Armaturen sind im Vergleich zu Kupplungen in der Regel kostengünstig und in vielen verschiedenen Größen, Typen und Materialien erhältlich. Armaturen erfordern auch Werkzeuge für die Installation und Entfernung.

Eine Kupplung bietet eine Möglichkeit, eine Leitung schnell ohne Flüssigkeitsverlust oder Lufteintritt in ein System zu verbinden und zu trennen. Wenn Geräte schnell montiert werden müssen oder eine Routinemäßigwartung oder -reparatur erforderlich ist, ist eine Kupplung die bessere Wahl für eine Flüssigkeitsverbindung. Beispielsweise erfordert eine Ausrüstung, die in Modulen entwickelt wurde, wie z. B. flüssigkeitsgekühltes Gehäuse, das vom Militär verwendet wird, Schnelltrennkupplungen (QDC), um auf dem Feld gewartet oder gewartet zu werden. (Siehe Abbildung 1).

Kupplungen sind in einer Vielzahl von Materialien erhältlich, darunter Kunststoffe wie Acetal und Nylon, die kostengünstig und mit einer Vielzahl von Flüssigkeiten kompatibel sind. Kunststoff kann in einer Vielzahl von Farben kommen, um zwischen verschiedenen Fluidlinien zu unterscheiden. Metallkupplungen werden in der Regel in anspruchsvolleren Umgebungen eingesetzt, in denen Schock und Vibrationen, höhere Drücke, Gewicht, Temperaturschwankungen, Personalsicherheit und andere anspruchsvolle Anforderungen eine höhere Haltbarkeit und Festigkeit erfordern.




Fitting-Typen

Es gibt viele Arten von Fittings, die in Flüssigkeitskühlanwendungen verwendet werden, aber die am häufigsten verwendeten Armaturen sind: Perlen, Stacheldraht, NPT-Konavernen-Rohrgewinde, SAE-Geradegewinde, Kompression, 37 o AN Flare, Biss-Typ, mechanische Griff-Typ und O-Ring-Gesichtsdichtungen.

Perlenbeschläge

Dieses Fitting besteht aus einem geraden Rohr, das eine Perle um seinen Außendurchmesser hat, wie in Abbildung 2 dargestellt. Zwischen dem Innendurchmesser des Schlauches und dem Außendurchmesser des Fittings wird eine Interferenzpassung verwendet, um die Verbindung abzudichten. Die Klemme sorgt für die Kraft, die Dichtung zu halten und den Schlauch zu halten. Perlenrohre werden nach US-Militärstandard MS33660 oder nach Aerospace Standard AS5131 hergestellt. Das richtige Perlendesign sowie die richtige Klemmen- und Schlauchauswahl sind entscheidend für eine undichte Verbindung. Ausführlichere Informationen zu Denperlenarmaturen finden Sie in unserer Anwendungshinweis für Fitting and Hose Clamp Selection for Cold Plates and Heat Exchangers.



Stachelbeschläge

Wie bei Perlenarmaturen werden Stachelbeschläge mit Schläuchen verwendet. Stachelarmaturen (siehe Abbildung 3) sind Flüssigkeitssteckverbinder, die über einen oder mehrere durchgehende Grate verfügen, die den Innendurchmesser des Schlauches greifen und versiegeln. Steigung und Tiefe des Widerhakens, Schärfe der Greifkante,s Anzahl der Widerhaken und deren Abstand spielen eine Rolle, wie gut die passenden Griffe und Dichtungen sind. Ausführlichere Informationen zu Stachelbeschlägen finden Sie unter "Nicht zu lässige Paarungsrohre mit Stachelbeschlägen1".



NPT (National Pipe Thread) Fittings

Diese Formstücke haben verjüngte Innen- oder Außengewinde (siehe Abbildung 3). Die Dichtung auf diesen Armaturen erfolgt zwischen Flanke, Kamm und Wurzel der beiden verbindenden Metalloberflächen. Da während der Montage Das Verzinken und Reißen der verbindenden Metalloberflächen auftreten kann, ist es zwingend erforderlich, ein Schmiermittel oder Dichtmittel auf die männlichen Fäden aufzutragen, um Schäden zu vermeiden. Ein beliebtes Fadendichtmittel ist PTFE (Polytetrafluorethylen) Band. NPT-Armaturen sind gängige Flüssigkeitsanschlüsse für Kühlsysteme wie Umwälzkühler und für Kühlkomponenten wie gelötete Platte flüssig-flüssige Wärmetauscher. Eine gute Referenz, wie man zuverlässige Rohrgewindeverbindungen macht, ist "Rohrgewindetypen und -bezeichnungen2".

SAE (Society of Automotive Engineers) Gewindefittings

SAE-Gewindearmaturen sind so konzipiert, dass sie über die Gewinde haltstatten. Sie bieten keine Metall-Metall-Dichtung wie NPT-Armaturen. Die Versiegelung erfolgt durch einen O-Ring, der sich in der Regel an der Basis des Männlichen Gewindes befindet. (Siehe Abbildung 4). Diese Art von Gewindeform bietet Vorteile gegenüber einer NVV-Verbindung, da Wartung, Zugänglichkeit und Remake des Fittings deutlich einfacher sind. Es bietet auch einen Vorteil gegenüber Kompressionsarmaturen, die in der Regel innerhalb eines höheren, aber schmaleren Drehmomentbereichs angezogen werden, was es einfacher macht, die Gewinde zu entfernen und passende Komponenten zu knacken oder zu verzerren und Leckagen zu verursachen. Die Gummi-Metall-Dichtung sorgt für ein "Gefühl", wenn der Bediener die Armatur festzieht. O-Ring-Armaturen sind in der Regel teurer als ihre Ganzmetall-Gegenstücke und bei der Montage der Beschlagung ist Vorsicht geboten, damit der O-Ring nicht beschädigt wird oder aus der Nut fällt. Die Auswahl des falschen O-Rings oder die Wiederverwendung eines verformten oder beschädigten O-Rings kann zu Leckagen führen.



Kompressionsarmaturen

Ein Kompressionsfitting besteht aus drei Komponenten: einer Gewindemutter, einem Körper und einer Ferrule oder Olive (siehe Abbildung 5). Wenn die Mutter angezogen wird, komprimiert sie die Ferrule, wodurch sie dem Umfang des Rohres entspricht. Um richtig zu funktionieren, muss die Ferrule richtig ausgerichtet sein. Ein Vorteil dieser Art von Fitting ist, dass während der Montage keine Spezialwerkzeuge benötigt werden. Einige der Nachteile sind, dass es in begrenzten Materialien (Messing oder Kupfer) kommt und minimalen Druck im Vergleich zu Flare, Biss-Typ oder mechanischeGriff-Armaturen handhaben kann (siehe unten). Ein Kompressionsfitting wird für Anwendungen mit Vibrationen, thermischen Zyklen oder anderen dynamischen Kräften nicht empfohlen.



Flare Fittings

Eine Flare-Fitting besteht auch aus drei Komponenten: eine Mutter, Hülse, Körper und starres Rohr mit einem Flare, wie in Abbildung gezeigt. 6. Metall-Metall-Abdichtung erfolgt, da das Anziehen der Mutter die Befestigung in das abgefackelte Ende des Schlauches zieht. Diese Art der Armatur kann in der Regel höhere Drücke als ein Kompressionsfitting handhaben und erfordert Werkzeuge, um das Rohrende zur Vorbereitung auf die Installation aufzufackeln. Unsachgemäßes Abfackeln der Schläuche kann zu axialen Rissen an dünnen oder spröden Schläuchen führen. Beim Schneiden des Rohres ist Vorsicht geboten, da schlecht konstruierte Rohrschneider oder unwirksame Hacksägen eine ungleichmäßige Dichtfläche erzeugen.

Es gibt verschiedene Arten von Fackelarmaturen. Es gibt die 45o JIC Flare, die oft in Niederdruckanwendungen wie Kraftstoffleitungen und HLK-Anwendungen verwendet wird. Eine kommerzielle 37o Flare-Befestigung, besser bekannt als 37o JIC Flare Fitting, wird nach SAE-J514/ISO 8434-2 Hergestellt und verwendet ein UNS(Unified Thread Standard) Klasse 2A/2B Geradegewinde. Eine andere Art von 37o Flare Fitting ist die 37o AN Flare Fitting, die nach MIL-F-5509 pro AN (U.S. Air Force/Navy Standard) hergestellt wird.

Obwohl diese beiden 37o Armaturen miteinander kompatibel sind, verwendet die 37o AN Flare-Fitting eine engere UNS, Klasse 3 Toleranz an den Gewinden, was eine 40 % Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit ermöglicht. Aus diesem Grund sind 37o AN Flare Armaturen etwa dreimal teurer als vergleichbare SAE/JIC 37o Flare Armaturen. Da man eine vom anderen nicht visuell bestimmen kann, sind AN 37o abgefackelte Armaturen mit einer MS- oder AN-Markierung nach MIL-P-5509D gekennzeichnet und können auch durch die Art und Weise unterschieden werden, wie sie schriftlich angegeben sind. Sie können z. B. als "An Fitting: 1/2-20 UNJF-3B, SAE/JIC fitting: 1/2-20 UNF-2B" angegeben werden.



Biss-Typ Armaturen

Ähnlich wie bei anderen Kompressionsarmaturen verfügt eine Bissform mit einer Gewindemutter, einem Körper und einer Ferrule(n). Bei einem einzigen Ferrule-Fitting (siehe Abbildung 7) beißt die Vorderkante in die Oberfläche der Schläuche, um Haltefähigkeit zu erreichen. Die Dichtung erfolgt auf der langen, tiefen Oberfläche zwischen der Ferrule und der inneren Verjüngung. In der Regel sind bissige Armaturen von Single-Ferrule-Design. Bei einem Zwei-Ferrule-Design sorgt die erste Ferrule für die Abdichtung und die zweite Ferrule für die Retention. Die federartige Wirkung der Ferrule(n) während der Installation kompensiert die Schwankungen des Schlauchmaterials und der Härte sowie die Dicke des Wandrohrs und Temperaturschwankungen. Dies bietet eine leckdichte Flüssigkeitsverbindung für ein breites Anwendungsspektrum.



Mechanische Griff-Typ Fittings

Eine mechanische Griffbefestigung besteht aus einer Gewindemutter, einem Kordelkörper und zwei Ferrules. Der Unterschied zu den beiden zuvor diskutierten Ferrule-Biss-Fittings besteht darin, dass ein mechanischer Grifftyp die hintere Ferrule verwendet, um die vordere Ferrule zu federn, während sie die Oberflächen des Schlauch- und Kupplungskörpers prägt (siehe Abbildung 8). Ein weiterer Unterschied zum biss-Typ-Fitting-Design ist, dass Break und Remake dieses Fittings nach der Installation besser erreicht werden können, ohne schäden an den Fitting-Komponenten oder den Schläuchen.



O-Ring Gesichtsdichtung fittings

Eine O-Ring-Gesichtsdichtung besteht aus einem Gewinde-Fitting-Körper mit O-Ring-Nut, O-Ring, Gewindemutter und Hülse oder Endstück. Die Montageeinheit versiegelt, wenn das Endstück, das dauerhaft gelötet oder mit dem Rohr verschweißt ist, den O-Ring auf der Fläche des Gewindeformkörpers komprimiert, während die Mutter auf die Außengewinde am Fittingkörper gefädelt wird. (Siehe Abb. 9). Diese Armatur ist ein "Null-Clearance"-System, da Sie die Schläuche nicht federn oder ziehen müssen, um die Armatur zu befestige oder das System zu reinigen. Diese Rohrverschraubung kann mehrfach demontiert und wieder zusammengesetzt werden. Ersetzen Sie einfach den O-Ring und ziehen Sie das empfohlene Drehmoment der Hersteller an. Der O-Ring passt sich gut der Abdichtung von Oberflächenunregelmäßigkeiten an. Diese Armaturen typenn werden für Anwendungen mit hoher Schwingung empfohlen, da der O-Ring Stöße besser absorbiert als jedes Metall-Metall-Dichtungssystem.



Da so viele Anpassungsoptionen zur Verfügung stehen, ist es wichtig, Ihre Anwendung sowie die erforderliche Verbindungs- und Verbindungshäufigkeit zu verstehen. Die Zuverlässigkeit und Wartungsfreundlichkeit Ihres Systems hängt vom ausgewählten Fitting ab. Um sicherzustellen, dass Sie die richtige Passform für Ihre Anwendung wählen, ist es am besten, frühzeitig im Designprozess eng mit Ihrem Partner für Fitting- oder Flüssigkeitskühlkomponenten zusammenzuarbeiten.

1 Brown, Jim, Colder Products Company, "Don't Be Too Casual Pairing Tubes to Barbed Fittings", Medical Design, 2007. September, Seite 28.

2 Unternehmen mit kälteren Produkten, "Rohrgewindetypen und -bezeichnungen"


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