Raccordo fluido e selezione connettore


Richiesta rapida



Scelta del connettore fluido giusto per l'applicazione di raffreddamento dei liquidi - Parte 1: Raccordi



I connettori a linea fluida sono fondamentali nelle applicazioni di raffreddamento a liquido. La selezione, l'installazione e la manutenzione delle connessioni fluide di un sistema sono tutte importanti per prevenire le perdite e mantenere l'integrità del sistema. Con così tante opzioni di connettore fluido disponibili, è spesso difficile decidere quale è più adatto per l'applicazione. I due principali tipi di connettori fluidi presenti nelle applicazioni di raffreddamento a liquido sono i raccordi e gli accoppiamenti. La parte 1 di questo articolo tratterà due fattori importanti da considerare quando si selezionano i connettori fluidi. Descriverà anche i tipi di raccordi più frequentemente utilizzati nelle applicazioni di raffreddamento liquido.

I. Valutazione dell'applicazione

La chiave nella scelta del connettore fluido corretto è comprendere l'applicazione. Ecco alcune delle domande che dovresti porre:

Cos'è il supporto fluido? La viscosità e la corrosività del fluido devono essere considerate. Comprendere in che modo i cambiamenti nella viscosità del refrigerante rispetto all'intervallo di temperatura di esercizio possono influire sulla caduta della pressione sui connettori dei fluidi. Assicurarsi che il fluido sia compatibile chimicamente con i materiali bagnati del connettore del fluido, compresi gli eventuali anelli O.

Quali sono i requisiti di dimensione e portata del tubo o del tubo? Il diametro interno dei componenti del percorso del fluido avrà un grande impatto sulla caduta di pressione e sulla velocità del fluido. Assicurarsi di tenere conto della caduta di pressione tra i connettori e controllare le velocità dei fluidi per evitare la corrosione da erosione.

Quali sono le temperature e le pressioni di funzionamento del sistema massimo e minimo? I connettori dovranno mantenere il sigillo in tutti questi punti operativi. Consultare il fornitore del connettore fluido per il corretto spessore del tubo o della parete del tubo, la finitura della superficie, la durezza (durometro per i tubi flessibili), la concentricità e l'ovale (solo tubi).

Il sistema sperimenterà vibrazioni, pulsazioni o cicli termici? La guarizione tra il tubo o il tubo flessibile e il connettore fluido deve essere mantenuta durante questi cambiamenti nelle condizioni di processo. Rivolgersi al fornitore di fluidi per ottenere il connettore fluido appropriato per l'applicazione.

Come verrà configurata la connessione nell'applicazione? Le opzioni di montaggio comuni includono filettatura di condotte, montaggio rigido, montaggio a pannello o gomito.

Quali standard di settore o altri requisiti speciali devono essere rispettati? Alcuni standard da considerare includono ISO (International Standards Organization), FDA (Food and Drug Administration) e RoHS (Restriction of Hazardous Substances).

II. Determinazione del tipo di connettore fluido

I raccordi e gli accoppiamenti sono i due principali tipi di connettori fluidi comunemente utilizzati nelle applicazioni di raffreddamento liquido. Entrambi sono utilizzati per collegare componenti di loop di raffreddamento come valvole, pompe, piastre fredde, scambiatori di calore, tubi flessibili, ecc. I raccordi e gli accoppiamenti sono differenziati principalmente sul modo in cui vengono utilizzati in un sistema.

Un raccordo viene in genere utilizzato in applicazioni che non richiedono la frequente disconnessione di apparecchiature o parti, poiché la rimozione ripetuta può causare perdite. I raccordi sono di solito economici rispetto agli accoppiamenti e sono disponibili in molte dimensioni, tipi e materiali diversi. I raccordi richiedono anche utensili per l'installazione e la rimozione.

Un accoppiamento consente di collegare e scollegare rapidamente una linea senza perdita di liquido o ingresso d'aria in un sistema. Se l'attrezzatura deve essere assemblata rapidamente o se necessita di manutenzione o riparazione di routine, allora un accoppiamento è una scelta migliore per una connessione fluida. Ad esempio, le apparecchiature progettate in moduli, come i telai a raffreddamento a liquido utilizzati dai militari, richiedono accoppiamenti di scollegamento rapido (QDC) per essere riparate o mantenute sul campo. (Vedere la figura 1).

Gli accoppiamenti sono disponibili in una varietà di materiali, tra cui materie plastiche come acetal e nylon, che sono convenienti e compatibili con una vasta gamma di fluidi. La plastica può venire in una varietà di colori per distinguere tra diverse linee fluide. Gli accoppiamenti metallici sono tipicamente utilizzati in ambienti più difficili in cui urti e vibrazioni, pressioni più elevate, peso, variazioni di temperatura, sicurezza del personale e altri requisiti impegnativi richiedono maggiore durata e resistenza.




Tipi di raccordo

Ci sono molti tipi di raccordi utilizzati in applicazioni di raffreddamento liquido, ma i raccordi più comunemente utilizzati sono: perline, barletto, fili di tubo affusolati NPT, fili diritti SAE, compressione, 37 o AN flare, morso-tipo, tipo di presa meccanica e sigilli facciale O-ring.

Raccordi per perline

Questo raccordo è costituito da un tubo dritto che ha una perlina intorno al suo diametro esterno, come mostrato Figura 2. Viene utilizzato un adattamento di interferenza tra il diametro interno del tubo flessibile e il diametro esterno del raccordo per sigillare la connessione. Il morsetto fornisce la forza per mantenere la guarnisione e mantenere il tubo. Tubi di perline sono realizzati per U.S. Military Standard MS33660 o per Aerospace Standard AS5131. Il corretto design del tallone e la corretta selezione di morsetti e tubi sono fondamentali per fornire una connessione a tenuta di perdita. Fare riferimento alla nota applicativa per la selezione dei morsetti di montaggio e hose per piastre fredde e scambiatori di calore per informazioni più dettagliate sui raccordi in rilievo.



Raccordi Spinati

Come per i raccordi in perline, i raccordi a spina sono utilizzati con tubi flessibili. I raccordi a spina (vedere Figura 3) sono dispositivi a connettore fluido che dispongono di una o più creste continue che afferrano e sigillano il diametro interno del tubo. Pendenza e profondità della barra, nitidezza dei bordi di presa, numero di barre e loro spaziatura, tutti giocano un ruolo su quanto bene le prese di raccordo e sigilli. Fare riferimento a "Non essere troppo casual tubi di accoppiamento per raccordi spinati1" per informazioni più dettagliate sui raccordi spinati.



Raccordi NPT (National Pipe Thread)

Questi raccordi hanno fili interni o esterni rasoio (vedere Figura 3). Il sigillo su questi raccordi si verifica tra il fianco, la cresta e la radice delle due superfici metalliche che si uniscono. Poiché durante l'installazione possono verificarsi galling e strappo delle superfici metalliche che uniscono, è imperativo applicare un lubrificante o un sigillante sui fili maschi per evitare danni. Un popolare sigillante a filo è il nastro PTFE (polytetrafluoroethylene). I raccordi NPT sono connessioni fluide comuni per sistemi di raffreddamento come refrigeratori a ricircolo e per componenti di raffreddamento come scambiatori di calore da liquido a piastra intrecciati. Un buon riferimento su come creare giunti di filettatura di tubatura affidabili è "Tipi di filettatura tubo e designazioni2".

SAE (Society of Automotive Engineers) Raccordi filettati

I raccordi a filettatura dritta SAE sono progettati per garantire la conservazione tramite i fili. Non forniscono una guarnigioni metallo-metallo come i raccordi NPT. La sigillazione è fornita da un O-ring, generalmente situato alla base del filo maschile. (Vedere la figura 4). Questo tipo di raccordo filettato offre vantaggi rispetto a una connessione NPT in quanto la manutenzione, l'accessibilità e il remake del montaggio sono significativamente più semplici. Offre anche un vantaggio rispetto ai raccordi di compressione che sono tipicamente serrati all'interno di un più alto, ma più stretto gamma di coppia, che rende più facile per strappare i fili e rompere o distorcere i componenti di raccordo e causare perdite. La guarnizione da gomma a metallo fornisce una "sensazione" quando l'operatore stringe il raccordo. I raccordi ad anello O tendono ad essere più costosi rispetto ai loro omologhi interamente metallici e la cura deve essere presa durante l'installazione del raccordo in modo che l'anello O non venga danneggiato o non cada dalla scanalatura. La selezione dell'O-ring sbagliato o il riutilizzo di uno che è stato deformato o danneggiato può causare perdite.



Raccordi a compressione

Un raccordo di compressione è costituito da tre componenti: un dado filettato, corpo e ferrule o oliva (vedere Figura 5). Quando il dado è stretto, comprime il ferrule, facendolo conformarsi alla circonferenza del tubo. Per funzionare correttamente, il ferrule deve essere orientato correttamente. Un vantaggio di questo tipo di raccordo è che non sono necessari utensili speciali durante l'assemblaggio. Alcuni degli svantaggi sono che è disponibile in materiali limitati (ottone o rame) e in grado di gestire una pressione minima rispetto a flare, tipo di morso, o raccordi tipo di presa meccanici (vedi sotto). Un raccordo a compressione non è consigliato per le applicazioni che hanno vibrazioni, cicli termici o altre forze dinamiche.



Raccordi a svasatura

Un raccordo a brillamento è composto anche da tre componenti: un dado, una manica, un corpo e un tubo rigido con un bagliore, come mostrato nella Figura. 6. La sigillazione metallo-metallo avviene come serraggio del dado attinge il raccordo nell'estremità svasata del tubo. Questo tipo di raccordo in genere è in grado di gestire pressioni più elevate rispetto a un raccordo di compressione e richiede l'utensile per svasare l'estremità tubo in preparazione per l'installazione. La svasamento improprio del tubo può causare crepe assiali su tubi sottili o fragili. Attenzione deve essere presa quando si taglia il tubo, dal momento che frese tubo mal progettato o seghettati inefficaci creerà una superficie di sguarsioni irregolare.

Ci sono diversi tipi di raccordi a brillamento. C'è il flare di 45o JIC, che viene spesso utilizzato in applicazioni a bassa pressione come le linee di combustibile e le applicazioni HVAC. Un raccordo a brillamento 37o di grado commerciale, meglio conosciuto come un raccordo a brillamento 37o JIC, è prodotto secondo lo standard SAE-J514/ISO 8434-2 e utilizza una classe UNS (Unified Thread Standard) 2A/2B filo dritto. Un altro tipo di raccordo a 37o flare è il raccordo a brillamento 37o AN, che viene prodotto per MIL-F-5509 per AN (U.S. Air Force/Navy standard).

Anche se questi due raccordi 37o sono compatibili tra loro, il raccordo a brillamento 37o AN utilizza un UNS più stretto, tolleranza di classe 3 sui fili, consentendo un aumento del 40% della resistenza di fatica. Questo è il motivo per cui i raccordi a brillamento 37o AN sono circa tre volte più costosi dei simili raccordi a brillamento SAE/JIC 37o. Poiché uno non è in grado di determinare visivamente l'uno dall'altro, i raccordi an 37o sono contrassegnati con una marcatura MS o AN per MIL-P-5509D e possono anche essere differenziati in base al modo in cui sono specificati per iscritto. Ad esempio, potrebbero essere specificati come "AN fitting: 1/2-20 UNJF-3B, SAE/JIC fitting: 1/2-20 UNF-2B".



Raccordi di tipo morso

Simile ad altri raccordi di compressione, un raccordo di tipo morso ha un dado filettato, corpo e ferrule. Su un singolo raccordo ferrule (vedere Figura 7), il bordo iniziale morde nella superficie del tubo per ottenere capacità di tenuta. Il sigillo è fatto sulla lunga superficie profonda tra il ferrule e il cono interno. Tipicamente, i raccordi di tipo morso sono di progettazione a singolo ferrule. Su un progetto a due ferrule, il primo ferrule fornisce la guarnizione e il secondo ferrule fornisce la ritenzione. L'azione a molla delle ferrule durante l'installazione compensa le variazioni nel materiale di tubi e durezza, nonché lo spessore del tubo della parete e le variazioni di temperatura. Ciò fornisce una connessione fluida a tenuta di perdita per una vasta gamma di applicazioni.



Raccordi meccanici tipo Grip

Un raccordo meccanico del tipo di grip è costituito da un dado filettato, corpo e due fattori. La differenza con il tipo di morso ferrule descritto in precedenza è che un tipo di grip meccanico utilizza il ferrule posteriore per mollare il ferrule anteriore come sigilla coniando le superfici del tubo e corpo di accoppiamento (vedere Figura 8). Un'altra differenza rispetto al design di raccordo tipo di morso è che rompere e remake di questo raccordo dopo l'installazione può essere realizzato meglio senza danneggiare i componenti di raccordo o il tubo.



Raccordi per sigillo facciale O-Ring

Un raccordo facciale O-ring è costituito da un corpo di raccordo filetto con scanalatura O-ring, O-ring, dado filettato, e manica o tailpiece. L'assieme di montaggio si sigilla quando il polpino posteriore, che viene costantemente brasato o saldato al tubo, comprime l'anello O sulla faccia del corpo di raccordo filettato quando il dado è infilato sui fili esterni sul corpo del raccordo. (Vedere Fig. 9). Questo raccordo è un sistema di "spazio zero" perché non è necessario mollare o tirare il tubo per ospitare il raccordo o spurcare il sistema. Questo montaggio tubo può essere smontato e rimontato molte volte. Basta sostituire l'anello O e stringere alla coppia consigliata dai produttori. L'O-ring si conforma bene alle irregolarità della superficie di sguarsioni. Questi tipi di raccordi sono consigliati per applicazioni ad alta vibrazione perché l'o-ring assorbe meglio lo shock di qualsiasi sistema di sigillazione metallo-metallo.



Con così tante opzioni di montaggio disponibili, è fondamentale comprendere l'applicazione, nonché la frequenza di connessione e disconnessione richiesta. L'affidabilità e la manutenzione del sistema dipendono dall'adattamento selezionato. Per assicurarsi di scegliere il giusto raccordo per la vostra applicazione, è meglio lavorare a stretto contatto con il vostro partner di raccordo o raffreddamento liquido nelle prime fasi del processo di progettazione.

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

2 Società di prodotti per corrieri, "Tipi di filettatura e designazioni


Per saperne di più sulla sezione Liquid Management di Boyd.