CPC防溢連接器的小型化
文章來源：弗戈工業在線 發布時間：2015-04-02
從工業應用到生物醫學應用，準確的流體處理都具有至關重要的意義，任何類型的滲漏都可能產生重大影響。例如，在大幅面印刷領域，油墨從供墨管道和墨盒漏出可能會損壞昂貴的設備，并可能會破壞全部印刷品。而在醫院，風險則更高，檢測設備的滲漏可能造成有害化學品進入環境中，這不僅會影響分析結果，還會危害操作人員或患者的安全。盡管操作人員可能并不總了解背后起作用的技術，但目前有各種不同產品可以用于管理流體輸送并降低發生溢漏的可能性，例如魯爾接頭、軟管倒鉤配件等傳統產品，以及更先進的創新防溢連接器。
數十年來，CPC等行業引領者開發的防溢連接器是流量管理應用場合的一個組成部分。用戶借助CPC的防溢連接器連接和斷開管道，不會有任意一滴液體從流體系統中漏出。對于需要經常連接和斷開管道或配件的系統而言，該產品適合用于構建密閉系統，以防出現流體泄漏或流動中斷，這對確保準確的性能而言具有重要意義。
然而，行業的需求在不斷發生變化，以更小、更緊湊的產品為趨勢。2011年，CPC的設計師們面臨著設計出一種尺寸僅為現有小產品四分之一的新型防溢連接器的需求。使用尺寸只有1/16”部件，對工程師們而言是獨特的挑戰，需要將CPC在連接器設計、材料創新和加工方面的專長結合起來，以此來創造出迄今為止小的塑料防溢連接器—NS1。
NS1 Series Couplings
防溢連接器的演變
防溢解決方案，例如CPC的 NS 連接器系列，在插頭和連接器本體上都有固定件和運動件，連接器本體內部的剛性芯柱將一個閥門壓在插頭上，該插頭保持連接器本體上的外部套筒打開。而只有這兩個條件均得以滿足時，流動通道方才打開 — 否則，流動通道將默認保持關閉且無滲漏，因此此類連接器非常適合用于輸送有毒、生物、昂貴或者僅僅是骯臟的流體。
CPC在十多年前就開始研發防溢連接器產品系列，并推出 3/8” 流量連接器，命名為 NS6(表示內孔徑為 6/16”)。之后不久，CPC又于 2003 年推出 NS4(1/4”流量)連接器，該產品已經被證明是CPC的標志性技術之一。該連接器以直觀的接口為特點，可以發出“咔嗒”聲，便于操作者們確認連接是否穩妥，并且還配有一個簡單的按鎖，可輕松斷開。從先進的低溫治療儀到化學系統的清潔和流體收集，NS4 在對可靠插拔有所要求的各種應用場合廣泛應用。2007 年，CPC又推出NS2 1/8” 流量連接器。與以往的產品類型不同，這款連接器上沒有按鎖，代之以旋接式機構，以滿足對更小、更具成本效益的工業接頭的需求。
隨著 NS2 被廣泛接受，人們對小型、可靠防溢接頭能夠為設備或機器帶來的好處認識更加深刻。客戶對新應用的反饋以及對更小尺寸產品的要求，說明需要進一步縮小產品尺寸。同樣明顯的是，某些行業和應用正在尋求采用小尺寸的防溢連接器來降低操作風險。在某些情況下，現有技術的尺寸縮小使得該需求應運而生，需要有新一代的連接器，而在其他的情況下，則是由于新的目標應用場合尺寸較小，導致現有技術無法與之配套。
工業印刷
大型工業打印機的油墨管理就是現有的此類市場。傳統工業印刷采用水性或溶劑油墨。在具體材料上應用時，對印刷品進行操作之前，必須首先進行干燥處理 — 即，將水分或溶劑蒸發掉，而這就降低了整個工藝的處理效率。
如今，工業打印機主要采用紫外光固化油墨，使用高強度紫外線瞬間固化或“干燥”油墨。盡管這種方法大大提高了印刷工藝的效率，但卻仍然存在有一個難題，也就是說，溢出的油墨暴露在空氣中時不會蒸發，反而長時間地保持“潮濕”。如果有油墨從連接器或管道漏進設備中或者在印刷的過程中發生油墨滲漏，則可能會造成全部印刷品浪費掉，并且耗費較高的清理成本。在這些高性能、高成本打印機里，防溢連接器是一個重要組成部分。但是由于設計不斷規定縮小形狀系數，尺寸更小的連接器成為一項必要要求。
在許多印刷應用中，保持空氣在墨路外與保持油墨在系統內具有同等的重要性。有空氣混入(墨道內有氣泡)可能需要往系統內注液，或者引起打印頭故障。防溢連接器在防止空氣進入密閉系統方面發揮著至關重要的作用。
醫學實驗室
不光是現存市場對較小的防溢連接器有需求，公司還發現了向新的應用場合進軍的機遇。在這些應用場合中，原先的 NS 系列及其姊妹產品 — PMC 系列并非佳適用產品。
醫院實驗室內的大容量檢測需要在有限的空間內頻繁地連接和斷開試驗設備、試劑容器和化學品包裝瓶。這種設備經常采用半剛性微孔管道，接在魯爾接頭或者直接固定在包裝瓶上，通常一個容器上連接有多根管路。設計工程師們發現，防溢連接器可以為這些應用場合帶來益處，能夠防止化學品蒸發，以免化學品濃度降低而導致終試驗結果受影響。同時，公司的現有連接器產品(例如PMC12)體積過大，無法在一個容器蓋上并接4至5個連接器，而且具體應用要求采用占地面積明顯更小的解決方案。
為了解某個解決方案的使用細節，CPC和工業及醫療行業的客戶展開的初步討論，據此確定需要設計出一種全新的連接器，其流量尺寸僅為NS2的一半，但仍然配有用戶熟知的使NS4和NS6易于操作的按鎖。
這個想法表面上挺簡單 — 也就是將NS4設計微型化處理成1/16”的流量連接器，命名為NS1。
克服微型化道路上的挑戰
目前，市場上很少有 1/16” 流量規格的防溢連接器，而且即便有，也是用銅或不銹鋼材料制成的。不銹鋼的價格較高，銅的化學相容性較低，因此這類防溢連接器不適合在許多場合使用。而塑料呢，更具成本效益且耐化學腐蝕，因此是新連接器設計可采用的理想材料。
在著手進行 NS1 產品設計的過程中，CPC的工程師們已經擁有縮小 NS 系列產品方面的經驗。然而，盡管 NS2 以不同的連接件為特征，該產品本質上其實是一個尺寸縮小了的 NS4。對于NS1，人們很快意識到這種規模的小型化要求將更加苛刻。
NS2 的設計在很大程度上就是將各個組件的尺寸縮小，問題集中在產品內部及其本身，而對于 NS1，由于有一個重要障礙存在，設計者們無法使用類似的方法：盡管連接器單個部件的尺寸基本上等于NS4各對應部件尺寸的四分之一，但還必須保證容差和性能仍然和大尺寸連接器保持一致。
CPC發現有些配件很容易縮小，但是在其他某些配件上，當縮小超過某個點時，卻無法再使用同樣的方法進行處理。例如，塑料的厚度越小，意味著配件能夠承受的應力更小，并且可能會開始出現彎曲。在有些情況下，防溢閥門本身也是個問題 — 閥體上的閥桿太薄以至于無法在重復使用中保持堅硬，在壓力作用下，會出現縱向彎曲，導致無法推開閥門。即便是再簡單不過的按鎖同樣也被證明是個難題。有試驗用戶抱怨說他們無法輕松地斷開連接器，因為按鎖太小了，致使他們不能舒服地按下。
顯然，要想在 NS1 上獲得成功，唯一途徑就是對 NS4 的各個配件以及制造商用于加工的各個工藝逐一進行審查 — 從而了解需要調整的部位，并對替代方法進行評估。
終確定，連接器的視覺和功能設計將保持不變，但按鎖除外。因為CPC發現，各方面尺寸只有 NS4 四分之一大小的連接器無法在手掌心輕松操作。而且，在用戶嘗試使用對應的小按鎖時發現，要想將按鎖推到位以將它打開，這個動作很別扭。與直覺相反，CPC決定轉而設計出一個在比例上“過大”的按鎖 — 相比連接器的其他部分而言，這個按鎖顯得相對較大。這樣，用戶就能輕松而又直觀地使用按鎖了。根據無數次的試驗以及多次客戶反饋，終確定約為 NS4 按鎖一半大小的新按鎖還是能讓用戶舒服地按住的，無需顯著增大連接器的形狀系數。
材料選擇同樣重要。NS4 系列主要采用聚丙烯材料，但是CPC發現，隨著厚度減小，這種材料會變得太軟且太容易彎曲，導致早期的模型快速變形和彎曲。相反，工程師們回歸到 NS1 的原型，該原型原本被考慮用于軍事應用，而堅固性和高耐化學性正是軍事應用的關鍵考慮要素。原設計者曾建議使用一種替換材料 — 聚醚醚酮或PEEK 。這種材料能提供所需的機械和化學性能，滿足在較小的形狀系數下仍然具備較高的設計公差的要求。盡管完全采用PEEK 制造NS1成本高昂，CPC認識到，更結實更堅硬的塑料是按鎖和閥桿的不二之選，因為這兩樣容易發生變形。
不過，光是采用新材料是無法解決所有難題的。盡管可以用 PEEK 代替連接器的某些部件，但連接器的其他部位，尤其是連接器本體用于安裝配件的兩半部分，將仍然采用聚丙烯材料。之后，需要通過旋轉焊接的方法這兩半部分粘合在一起，也就是保持其中一半固定不動，將另一半通過焊接粘上，然后再高速旋轉以形成摩擦力，使塑料充分熔化，從而將各部分粘在一起。目前所用的設備并不適合 NS1，因為 NS1 的部件比較小，機器無法握緊，導致有自由轉動，無法使連接器本體的兩半部分旋轉。這就需要對工藝進行完整的重新設計。
就拿再簡單不過的 O 型密封圈來說。在連接過程中，O 型密封圈被放在凹槽中并壓緊，目的是在接口處形成嚴密的封口，因此需要對 O 型密封圈進行檢查和處理。縮小 O 型密封圈就需要縮小橫截面，而這有意味著，材料更加苛刻。在 NS4 上，O 型密封圈可伸展覆蓋住插件邊緣，然后與凹槽的尺寸對齊。但是當工程師們嘗試在 NS1 照此模仿時，墊片要么由于過度拉伸而折斷，要么在經過邊緣時無法縮回原來的大小。終，通過對設備做相應調整解決了這個難題。現在，連接器采用新的制造工藝和新的設備組裝，可以減小作用在小尺寸 O型密封圈上的作用力。
NS1 簡介
從早期的構思到復雜的創造過程，在2013年夏天正式推出之前，NS1 的設計和開發經歷了數次根本性轉變。
終端用戶體驗具有關鍵性的意義。終設計采用放大的按鎖，配有一個彈簧，能夠發出直觀的“咔嗒”聲，向工作人員再次確定連接有效完成 — 這也是 CPC 可靠連接的標志。NS1 采用標準和玻璃填充聚丙烯材料，包括一個 PEEK 按鎖和一個 EPDM O 型密封圈，具有嚴格的連接器內徑公差，而且作為CPC的一項標準，已通過相關檢測可運行多年、完成成千上萬次插拔操作。
同時，NS1 繼續滿足CPC要求全部防溢連接器與客戶要求響應的高標準。旋轉式設計可以實現自由移動或松開管道，不會產生扭折或滲漏，從而形成了一個無滴漏插拔且空氣進入量超低的密閉系統，把污染物降到低，并且不需要將氣泡從系統排出。目前有軟管倒鉤和 1/4-28 螺紋端接兩種方式可供選擇，NS1 是對性能要求較高的各種苛刻應用場合的理想選擇，包括分析實驗室的儀器、印刷、油墨管理等。
經過兩年半時間的改進和完善，CPC公司的 NS1 產品是目前市場上先進且小的塑料防溢連接器。
在 NS1 的開發過程中，材料考慮因素一直是一個關鍵問題。這種連接器初是設想用于軍事應用場合的，特別是燃料電池的新興市場，這種電池預期將取代較大的電池作為電源使用。很快，人們便發現諸如聚丙烯之類的傳統塑料并不適合這種應用場合，因為主要的使用化學品可能是腐蝕性極強的硝酸。
聚醚醚酮(PEEK )通常被稱作為金屬替代塑料，以其較高的強度和對腐蝕性極強的化學品(如硝酸)的杰出耐受性而受到推崇。NS1 初是全部采用 PEEK 制成的，但即便應用焦點轉向了化學和醫療市場，它仍然是幫助連接器滿足規定機械和設計公差的一項關鍵因素。
如今，NS1 是一種混合型產品 — 大多數配件采用聚丙烯材料制成，但有些配件(主要是按鎖和閥桿)要求采用性能優越的PEEK。
側2 – 魯爾連接器、螺母和套圈
在CPC開始新解決方案的開發過程時，工程師們需要考察的一個關鍵領域就是已經在使用的技術，以及設計師們能如何對這些技術進行改進。對于醫院實驗室中的大容量檢測，CPC發現現有的解決方案都不是理想的選擇。
在很多情況下，實驗室仍然依靠魯爾接頭連接容器和微孔管道，但這些不大可靠的設備卻造成了問題，其主要原因是由于連接器本身容易發生滲漏和溢出。因此，工程師們要么發現有化學品從設備中漏出 — 這對操作人員造成潛在威脅 — 要么發現有氣泡進入系統，而這就需要隨后采取措施將氣泡從系統中排出，即費時又費料。一個有效的防溢連接器即可解決這兩大問題。
在其他情況下，實驗室優先選擇螺母和套圈組合。這種組合能夠通過加壓的方式有效地固定住管道，但卻不是斷開連接的理想選擇。所以，每次更換容器時，操作人員都需要手動擰下接頭，然后再重新擰上接頭。這不僅費時，而且經常擰上擰下意味著接頭容易過度緊縮，隨著時間的推移，可能會對管道造成壓迫，并對流量形成限制。
CPC的解決方案是轉而采用一種較小的防溢連接器，這種連接器的一端可以接到容器上，另一端接到螺母和套圈上(永久連到微孔管道上)。這樣，當需要更換化學品時，操作人員只需對管路和化學品包裝瓶進行快速插拔操作，更換容器，然后聽到一聲“咔嗒聲”之后即可確認管路已快速接好。
如需更多了解Colder Products Company的上萬種種創新連接解決方案
CPC - Colder Products Company快速插拔接頭、普通接頭和連接器
正式授權代理商
西安嘉岳自動化技術有限公司 Garye Automation Company
地 址: 陜西省 - 西安市經濟技術開發區鳳城九路 郵 編 :710000
電話：029 - 8647 4991 手機：182 9256 1696微信同號
電子郵件: sales@garye.cn
網站: http://jygdb91.com/cpc_index.html
微信公眾號garye001
QQ：3180038393
智能流體處理帶您走得更遠更快
Smart fluid handling to take you forward,faster
|
3180038393
