一種活塞壓力平衡式水下插拔電連接器的制作方法

本發明涉及一種活塞壓力平衡式水下插拔電連接器，具體說是一種用于水下環境特別是深海環境下的濕插拔電連接器。

背景技術：

隨著人們在海洋環境下的探索的不斷深入，海洋石油天然氣開發，海洋探測，水下武器系統等不斷向深海領域發展。在這些領域需要大量的水下作業，需要大量的電子元器件，而這些設備之間通過連接器進行電力和信號的傳輸。隨著水深的加大，對連接器的性能要求越來越高。急需一種可以適應深海高壓強，高腐蝕環境，且可以實現水下帶電多次插拔操作的深海連接器；不僅要求連接器具有長的壽命，而且要求其插拔力不隨外壓的變化而變化。現存電連接器大多無壓力平衡和良好的絕緣密封，所需插拔力大。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：針對背景技術中提及的現存電連接器大多無壓力平衡和良好的絕緣密封，所需插拔力大，無法滿足深海領域要求的技術問題。

本發明的設計思想是，提出一款活塞壓力平衡式水下插拔電連接器，。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種活塞壓力平衡式水下插拔電連接器，包括插頭部分和與之配合使用的插座部分；

插頭部分包括帶有相互獨立的插頭尾腔和插合腔的插頭外殼，在插頭外殼內設置不少于一根的插針，插針同時貫穿插頭尾腔和插合腔；插針的外部包裹絕緣材料制成的插針密封軸套，位于插頭尾腔內插針的尾部電纜連接端與電纜線密封相連，位于插合腔內插針的頭部裸露出導電部分且插針的頭部呈凸球狀；

插座部分包括插座外殼，在插座外殼內通過前支撐件和后支撐件設置與插針一一對應的插座單體，前支撐件和后支撐件之間形成插座外殼腔，在插座外殼腔所在的插座外殼壁上設置第一進水孔且第一進水孔連通插座外殼腔，在插座外殼腔內設置一級過濾板和二級過濾板；

插座單體包括接插組件和設置在接插組件上的活塞式壓力平衡裝置，接插組件包括雙層結構的插座密封軸套，雙層結構的插座密封軸套包括采用絕緣材料制成的內層軸套和采用半導體材料制成的外層軸套，內層軸套和外層軸套緊密套合；在內層軸套里設置帶有導電針內腔的導電針，導電針的尾部與電纜線密封相連，導電針的前端嵌合設置冠簧結構的導電環，導電環的一端定位于導電針、另一端定位于內層軸套；導電針內腔里充滿絕緣油且設置活塞桿壓簧，在插座密封軸套的前端內設置活塞桿且在活塞桿的前端設置用于卡合插針頭部的卡槽，活塞桿的末端接觸活塞桿壓簧并卡合在導電環上；

插座密封軸套上在對應于活塞桿壓簧末端處外凸設置有用于安裝活塞式壓力平衡裝置的通道，活塞式壓力平衡裝置包括設置在通道內設置的帶有活塞絕緣內腔的絕緣活塞外殼，在絕緣活塞外殼的前端開設進水口；絕緣活塞外殼通過螺紋副連接導電針且活塞絕緣內腔連通導電針內腔，在活塞絕緣內腔內設置活塞且活塞與活塞絕緣內腔的內壁之間通過兩層間隔設置的O型密封圈進行密封，在活塞絕緣內腔內設置增壓彈簧，增壓彈簧的一端通過絕緣活塞外殼定位、另一端通過活塞定位。

本發明技術方案中的電連接器，適應深海高壓強，高腐蝕環境，且可以實現水下帶電多次插拔操作的深海連接器；不僅要求連接器具有長的壽命，而且其插拔力不隨外壓的變化而變化。

本發明技術方案中的插座單體上設置的活塞式壓力平衡裝置，絕緣活塞外殼與導電針通過螺紋相連接并密封，活塞絕緣內腔連通導電針內腔，這兩個腔體中均充滿絕緣油；活塞與絕緣活塞外殼之間設置有增壓彈簧，可使腔體內絕緣油壓力稍大于外界海水壓力，避免泄漏。

對本發明技術方案的改進，插頭部分還包括至少一個的用于卡合插座部分防止插頭部分與插座部分脫離的卡爪片，卡爪片通過螺釘固定在插合腔所在的插頭外殼壁上，卡爪片上向內外凸設置卡合凸起。

對上述技術方案進一步的改進，在插座外殼上設置有與卡合凸起相配合的防止插頭部分與插座部分脫離的軸肩槽。

對本發明技術方案的改進，插針的尾部電纜連接端與電纜線之間以及導電針的尾部與電纜線之間均采用橡膠硫化成型或者玻璃燒結方式實現密封相連。本技術方案中采用的橡膠硫化成型或者玻璃燒結方式均為現有技術中應用于本技術領域內的常規工藝方法，本發明對其不作詳細說明。

對本發明技術方案的改進，在插頭尾腔內設置有用于支撐插針的支架。

對本發明技術方案的改進，內層軸套采用硅橡膠制成，外層軸套采用氟橡膠制成。本發明技術方案中的插座單體的雙層結構的插座密封軸套，內層一般為硅橡膠等絕緣材料，外層一般為半導體材料，內外層可以用模具整體成型，或者通過真空粘合連接在一起。外層具有屏蔽作用，可以防止各相之間的相互干擾。

對本發明技術方案的改進，活塞桿與內層軸套之間設置第一密封件和第二密封件。

對本發明技術方案的改進，外層軸套前端的外表面上設置一圈環形凹槽；在插座外殼上和前支撐件分別與環形凹槽相對應處設置第三進水孔和第二進水孔。環形凹槽的設置目的是，環形凹槽與其通過插座外殼上和前支撐件上的第二進水孔與外界高壓海水相通，可以進一步壓緊雙層結構的插座密封軸套與活塞桿，增強雙層結構的插座密封軸套與活塞桿密封性。

對本發明技術方案的改進，在插座外殼的外表面上設置止位軸肩。插座部分的外殼上導向柱的設置是為了防止插座部分和插頭部分的誤插。

對本發明技術方案的改進，插座部分的插座外殼上插入到插頭部分內的插座外殼外表面上通過螺紋副設置的導向柱，在插頭部分的插頭外殼上對應于導向柱開設有與導向柱相配合的導向長槽。插座部分的外殼上止位軸肩的設置是為了防止插座部分和插頭部分的過插。

本發明與現有技術相比，其有益效果是：

1、本發明的活塞壓力平衡式水下插拔電連接器，適用于深海環境水下多次插拔。

2、本發明的活塞壓力平衡式水下插拔電連接器，目前市面上沒有該種產品出現。本發明具有設計新穎、結構簡單、可靠、使用方便，并且耗能低等優點。

3、本發明的活塞壓力平衡式水下插拔電連接器，適應深海高壓強，高腐蝕環境，且可以實現水下帶電多次插拔操作的深海連接器。

4、本發明的活塞壓力平衡式水下插拔電連接器，具有長的壽命，而且要求其插拔力不隨外壓的變化而變化。

附圖說明

圖1是插頭部分三維造型示意圖。

圖2是插座部分三維造型示意圖。

圖3是插座插合端面向視圖。

圖4是圖3的A-B旋轉剖視圖。

圖5是圖3的A-A剖視圖。

圖6是圖5中的A處放大視圖。

圖7是插頭部分的第一剖視圖。

圖8是插頭部分的第二剖視圖。

圖9是插針的剖視圖。

圖10是插座部分的前支撐件的三維造型示意圖。

圖11是插座單體的三維造型示意圖。

圖12是插座單體的剖視圖。

圖13是插座單體內的活塞式壓力平衡裝置的剖視圖。

圖中：1、插頭部分，2、插座部分，3、導向柱，4、止位軸肩，5、密封結構，6、插座外殼，7、插座單體，8、前支撐件，9、一級過濾板，10、二級過濾板，11、后支撐件，12、第三進水孔，13、第二進水孔，14、環形凹槽，15、插座密封軸套，16、活塞桿，17、導電環，18、導電針，19、導電針內腔，20、活塞桿壓簧，21、活塞，22、絕緣活塞外殼，23、活塞絕緣內腔，24、增壓彈簧，25、O型密封圈，26、第二密封件，27、第一密封件，28、卡槽，29、插頭外殼，30、導向長槽，31、插針，32、支架，33、插針密封軸套，35、導電部分，36、第一進水孔，37、外層軸套，38、內層軸套，39、插合腔，40、插頭尾腔，41、插座外殼腔，42、軸肩槽，43、卡爪片，44、卡合凸起，45、進水口。

具體實施方式

下面對本發明技術方案進行詳細說明，但是本發明的保護范圍不局限于所述實施例。

為使本發明的內容更加明顯易懂，以下結合附圖1-圖13和具體實施方式做進一步的描述。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

實施例：

本實施例的活塞壓力平衡式水下插拔電連接器包括插頭和插座兩個部分。以下本文敘述中將插頭朝向插座的一端稱為插頭前端，另一端則稱為插頭后端；將插座朝向插頭的一端稱為插座前端，另一端則稱為插座后端。

如圖1、圖7、圖8和圖9所示，插頭部分1包括帶有相互獨立的插頭尾腔40和插合腔39的插頭外殼29，在插頭外殼29內設置不少于一根的插針31，插針31同時貫穿插頭尾腔40和插合腔39；插針31的外部包裹絕緣材料制成的插針密封軸套33，位于插頭尾腔40內插針31的尾部電纜連接端與電纜線密封相連，采用橡膠硫化成型或者玻璃燒結方式實現密封。位于插合腔39內插針31的頭部裸露出導電部分35且插針31的頭部呈凸球狀。插頭部分1還包括至少一個的用于卡合插座部分2防止插頭部分1與插座部分2脫離的卡爪片43，卡爪片43通過螺釘固定在插合腔39所在的插頭外殼壁上，卡爪片43上向內外凸設置卡合凸起44。在插頭尾腔40內設置有用于支撐插針31的支架32。

如圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖10所示，插座部分2包括插座外殼6，在插座外殼6上設置有與卡合凸起44相配合的防止插頭部分1與插座部分2脫離的軸肩槽42，在插座外殼6的外表面上設置止位軸肩4。插座部分2的插座外殼6上插入到插頭部分1內的插座外殼外表面上通過螺紋副設置的導向柱3，在插頭部分1的插頭外殼29上對應于導向柱3開設有與導向柱3相配合的導向長槽30。在插頭部分1與插座部分2的插合過程中，導向長槽30配合導向柱3，防止誤插；止位軸肩4，防止過插。

如圖10所示，在插座外殼6內通過前支撐件8和后支撐件11設置與插針31一一對應的插座單體7，插座單體7的數量可根據需要進行任意個數設計。前支撐件8和后支撐件11之間形成插座外殼腔41，在前支撐件8設置第二進水孔13，后支撐件11與插座外殼6之間有雙層的O型密封圈的密封結構5，防止污濁海水進入活塞腔。在插座外殼腔41所在的插座外殼壁上設置第一進水孔36且第一進水孔36連通插座外殼腔41，在插座外殼腔41內設置一級過濾板9和二級過濾板10，用于過濾顆粒雜質，以保證進入活塞腔的海水足夠潔凈，提高活塞的使用壽命。外界高壓海水可通過第一進水孔36進入插座外殼腔41內，再經過過一級過濾板9和二級過濾板10進行過濾，最后再經由絕緣活塞外殼22的前端開設進水口45到達活塞腔。一級過濾板9和二級過濾板10的過濾等級不同，以保證進入活塞腔的海水足夠潔凈，提高活塞的使用壽命。

如圖11、圖12和圖13所示，插座單體7包括接插組件和設置在接插組件上的活塞式壓力平衡裝置，接插組件包括雙層結構的插座密封軸套15，雙層結構的插座密封軸套15包括采用絕緣材料制成的內層軸套38和采用半導體材料制成的外層軸套37，內層軸套38和外層軸套37緊密套合；具體的內層軸套38采用硅橡膠制成，外層軸套37采用氟橡膠制成；內層軸套38和外層軸套37可以用模具整體成型，或者通過真空粘合連接在一起；外層具有屏蔽作用，可以防止各相之間的相互干擾。在內層軸套38里設置帶有導電針內腔19的導電針18，導電針18的尾部與電纜線密封相連，采用橡膠硫化成型或者玻璃燒結方式實現密封相連。導電針18的前端嵌合設置冠簧結構的導電環17，導電環17的一端定位于導電針18、另一端定位于內層軸套38。導電針內腔19里充滿絕緣油且設置活塞桿壓簧20，在插座密封軸套15的前端內設置活塞桿16且在活塞桿16的前端設置用于卡合插針31頭部的卡槽28，活塞桿16的末端接觸活塞桿壓簧20并卡合在導電環17上。活塞桿16與內層軸套38之間設置第一密封件27和第二密封件26。雙層結構的插座密封軸套15前部與活塞桿接觸段的外層軸套37的外側設置一圈環形凹槽14。

如圖6所示，在插座外殼6上設置第三進水孔12，配合前支撐件8設置第二進水孔13將高壓海水引入環形凹槽14，可以增加前端插座密封軸套15與活塞桿的貼合，提高密封性能。

如圖12和13所示，插座密封軸套15上在對應于活塞桿壓簧20末端處外凸設置有用于安裝活塞式壓力平衡裝置的通道，活塞式壓力平衡裝置與導電針走向相互垂直或成一定的角度。其目的是將導電部與壓力平衡部分開，便于同時實現密封絕緣和壓力平衡。

活塞式壓力平衡裝置包括設置在通道內設置的帶有活塞絕緣內腔23的絕緣活塞外殼22，在絕緣活塞外殼22的前端開設進水口45；絕緣活塞外殼22通過螺紋副連接導電針18且活塞絕緣內腔23連通導電針內腔19，在活塞絕緣內腔23內設置活塞21且活塞21與活塞絕緣內腔23的內壁之間通過兩層間隔設置的O型密封圈25進行密封，在活塞絕緣內腔23內設置增壓彈簧24，增壓彈簧24的一端通過絕緣活塞外殼22定位、另一端通過活塞21定位。活塞21與絕緣活塞外殼22定之間設置有增壓彈簧24，可使活塞絕緣內腔23內絕緣油壓力稍大于外界海水壓力，避免泄漏。當通過第一進水孔36進入插座外殼腔41的外界海水的壓力發生變化時，活塞21會沿著絕緣活塞外殼22的內壁進行相應的移動，以平衡腔體內外的壓力。增壓彈簧24位于活塞絕緣內腔23內，此彈簧可使腔體內絕緣油的壓力等于彈簧的預緊力與海水壓力之和，使腔體內壓力大于海水壓力，避免絕緣油的泄漏。通過上述過程可達到壓力平衡的效果。

本實施例中的插頭部分與插座部分的插接和分離過程如下：

插接時，插頭部分1的插針31的導電部分35的凸頭與活塞桿16的卡槽28首先接觸；隨著插針31的進一步深入，活塞桿16壓縮活塞桿壓簧20向后移動；插頭和插座所形成的插合腔39里的海水通過插頭外殼上的導向長槽30排出。當插頭外殼29前端抵住插座外殼6的止位軸肩4時，插針31的裸露導電部35與導電環17相接觸，卡爪片43的卡合凸起卡住軸肩槽42，可防止插頭插座脫離。此時，插座絕緣外殼前端的雙層密封軸套與插針形成密封結構，實現插合狀態下的絕緣密封。

分離時，插針31逐步退出插座單體的導電環17，進而退出密封部。與此同時，活塞桿16在活塞桿壓簧20的回復力推壓作用下，逐步復位，重新形成密封結構，實現分離過程的絕緣密封。

本發明未涉及部分均與現有技術相同或可采用現有技術加以實現。

如上所述，盡管參照特定的優選實施例已經表示和表述了本發明，但其不得解釋為對本發明自身的限制。在不脫離所附權利要求定義的本發明的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細節上作出各種變化。