CN103280666B - 水下分离电连接器组件及其插头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电连接器领域，特别涉及一种水下分离电连接器组件及其插头。插头包括插头壳体，插头壳体中装配有芯轴套管、芯轴、滑套、钢球、推压弹簧以及锁止弹簧，插头壳体上还装配有旋转件，所述芯轴套管前后可滑动的装配在插头壳体中，旋转件与芯轴套管形成用于带动适配的锁紧圈往复活动的丝杠螺母机构；芯轴与芯轴套管中的一个上设有密封段，另一个上设有密封配合结构，该密封段与密封配合结构互相配合将芯轴套管的内孔前后阻断，当芯轴套管与适配锁紧圈解锁并继续向后拉动芯轴时，密封段与密封配合结构前后错开并且芯轴套管的内孔两端连通；该水下分离电连接器组件不仅能实现泄压分离，又能实现插座在与插头分离的过程中以及分离后能防短路。

Description

水下分离电连接器组件及其插头

技术领域

本发明涉及电连接器领域，特别是涉及一种水下分离电连接器组件及其插头。

背景技术

带有芯轴锁紧机构的电连接器组件以其操作简便、锁紧可靠以及可远程解锁等特性得到了极为广泛的应用。例如申请号为2006201337066、2009101025876、2010102038113、2011203736752、2011203734371以及2011205725131等的中国专利公开的电连接器或电连接器组件中就都用到了芯轴锁紧机构。

芯轴锁紧机构主要包括芯轴、芯轴套管、滑套、锁止弹簧、推压弹簧、钢球以及锁紧圈。其中芯轴、芯轴套管、滑套、锁止弹簧、推压弹簧以及钢球多是装配在插头上，锁紧圈被装配在插座上。芯轴套管的套壁前端（使用时位于插头的插接端）处设有钢球孔，钢球被装配在钢球孔中，芯轴插装在芯轴套管中并且可以沿轴向（前后方向）在芯轴套管中滑动，同时芯轴的前端设有面向前方的台阶面，滑套可前后滑动并向前防脱的套在芯轴套管上，锁止弹簧顶装在芯轴的后端与芯轴套管之间，从而使得芯轴产生一个向前运动的趋势，推压弹簧顶装在滑套的后端与芯轴套管之间，用于时刻向前推压滑套，使其产生向前滑动的趋势，锁紧圈上设有用于供钢球卡入的锁槽或锁孔。

正如上述各专利记载的那样，目前的电连接器组件中，芯轴锁紧机构的芯轴套管均是固定装配在插头壳体中，锁紧圈固定装配在插座中，初始状态下，滑套在芯轴套管上箍在钢球的外围处，从而使得钢球被向芯轴套管的内壁面挤压并向芯轴套管内凸出芯轴套管的内壁面，钢球同时与芯轴上的台阶面配合阻止芯轴向前移动；当插头与插座插合时，锁紧圈首先向后推动滑套并且在滑套后移的过程中随滑套一起移动，直至滑套从钢球的外围处移开，并且锁紧圈上的锁槽或锁孔移动至钢球外围时，由于钢球的外围处有了让位空间，因此其对芯轴的锁止失效，芯轴在锁止弹簧的作用下向前移动并限制钢球向芯轴套管内部下落，此时的钢球在芯轴外周面的作用下凸出于芯轴套管的外表面并且卡入锁紧圈上的与之对应的锁槽或锁孔中，从而将插头与插座锁紧在一起。当需要将插头与插座分离时，仅需向后拉动芯轴，则芯轴克服锁止弹簧的推力并且向后移动，当台阶面移动至钢球的后方处时，芯轴对钢球的限位作用消失，仅需拉动芯轴则可实现插头与插座之间的分离。

采用上述芯轴锁紧机构的电连接器组件在绝大多数的场合都能够满足使用要求，但是，在一些特殊场合，一些设备需要在水下分离，例如水下探测系统、水下发射系统等，它们所配备的电缆就必须要在水下分离。目前，实现设备水下分离的方式主要有两种，一种是强制分离，即将插头与插座设为密封结构，并且在线路上设计逻辑电路来防短路。采用这种方式时，由于插头与插座是互相密封的，在较深的水下，二者分离时需要首先克服水的压力，而水压力一般情况下是比较大的，例如在100m的水下分离密封直径为Φ50的电连接器组件时，需要克服的水压可达2000N，这使得插头与插座的解锁分离显得极为不便。另外，由于插座在与插头分离后需要泡在水中，采用逻辑电路防短路的形式在电连接器组件信号线较多时的可靠性也无法得到保证。电连接器组件的另外一种水下分离方式为泄压分离，该种方式是在插头与插座分离之前首先破坏它们之间的密封性，让插头与插座内的水压与外界水压保持相同，然后再使二者分离，这种分离方式无需再克服水压力，操作方便了许多，但还是没有解决插头与插座在分离瞬间以及分离后的防短路问题。

综上所述，市场上目前急需一种既能实现泄压分离，又能实现插座在与插头分离的过程中以及分离后能防短路的水下分离电连接器组件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既能实现泄压分离，又能实现插座在与插头分离的过程中以及分离后能防短路的水下分离电连接器组件。

同时，本发明的目的还在于提供上述水下分离电连接器组件的插头。

为了解决上述问题，本发明的水下分离电连接器组件采用以下技术方案：水下分离电连接器组件，包括各自以前端为插接端的插头和插座，插头包括插头壳体和插头接触件，插座包括插座壳体和插座接触件，另外，插头与插座之间设有芯轴锁紧机构，芯轴锁紧机构包括位于插头上的芯轴套管、芯轴、滑套、钢球、推压弹簧、锁止弹簧以及位于插座上的锁紧圈，插座接触件包括通过浮动绝缘体装配在插座壳体中的浮动接触件以及通过固定绝缘体装配在插座壳体中的、用于连接插头接触件与浮动接触件的转接接触件，浮动绝缘体于固定绝缘体的后方处可前后浮动的装配在插座壳体中并且其前端顶装有分离弹簧，浮动接触件与转接接触件在分离弹簧的作用下互相分离，锁紧圈固定装配在浮动绝缘体上并且向前穿过固定绝缘体，固定绝缘体与锁紧圈之间滑动密封配合；插头壳体上装配有旋转件，所述芯轴套管前后可滑动的装配在插头壳体中，旋转件与芯轴套管形成用于带动锁紧圈移动以驱使浮动接触件与转接接触件插合的丝杠螺母机构；芯轴与芯轴套管中的一个上设有密封段，另一个上设有与密封段对应的密封配合结构，该密封段与密封配合结构在锁止弹簧的作用下互相配合将芯轴套管的内孔前后阻断，当芯轴套管与锁紧圈解锁并继续向后拉动芯轴时，密封段与密封配合结构前后错开并且芯轴套管的内孔两端连通。

所述旋转件为手轮，所述丝杠螺母机构的丝杠由芯轴套管形成。

所述密封段设于芯轴上，密封段呈圆柱形。

所述密封配合结构由芯轴套管内的圆孔段构成，密封段与密封配合结构中的一个上设有与另一个密封配合的密封圈。

插座的固定绝缘体为烧结玻璃。

所述插座接触件还包括通过端封绝缘体固定装配在浮动绝缘体后方处的接线接触件，接线接触件与浮动接触件插合在一起。

插头采用以下技术方案：插头，该插头以前端为插接端，其包括插头壳体和插头接触件，插头壳体中装配有芯轴锁紧机构的芯轴套管、芯轴、滑套、钢球、推压弹簧以及锁止弹簧，插头壳体上还装配有旋转件，所述芯轴套管前后可滑动的装配在插头壳体中，旋转件与芯轴套管形成用于带动适配的锁紧圈往复活动的丝杠螺母机构；芯轴与芯轴套管中的一个上设有密封段，另一个上设有与密封段对应的密封配合结构，该密封段与密封配合结构在锁止弹簧的作用下互相配合将芯轴套管的内孔前后阻断，当芯轴套管与适配锁紧圈解锁并继续向后拉动芯轴时，密封段与密封配合结构前后错开并且芯轴套管的内孔两端连通。

所述丝杠螺母机构的丝杠由芯轴套管形成。

所述密封段设于芯轴上，密封段呈圆柱形。

所述密封配合结构由芯轴套管内的圆孔段构成，密封段与密封配合结构中的一个上设有与另一个密封配合的密封圈。

在使用该水下分离电连接器组件的过程中，当插头与插座插合时，芯轴套管首先与锁紧圈插合并且被钢球锁紧在一起，此时由于分离弹簧的作用，插座的浮动接触件与转接接触件之间仍然是处于互相分离的状态，此时，通过转动所述旋转件，则锁紧圈在芯轴套管的带动下克服分离弹簧的弹力并向前移动，直至与转接接触件插合，此时转接接触件将互相对应的插头接触件与浮动接触件电性导通，与此同时，密封段与密封配合结构互相配合保持对芯轴套管的内孔的阻断状态，从而可避免插头或者插座的短路；当插头与插座分离时，仅需拉动芯轴，由于外界水压的作用，此时只有芯轴活动，当芯轴对钢球的限位作用消失并导致钢球对芯轴套管与锁紧圈的锁止作用消失的瞬间，浮动接触件在分离弹簧的作用下瞬间与转接接触件分离，此时密封段与密封配合结构仍然互相配合并且隔断芯轴套管的内孔，由此使得插头与插座在断路的瞬间是不会短路的，此时继续向后拉动芯轴，则密封段与密封配合结构前后错开，从而使得芯轴套管的内孔两端之间连通，外界的水通过芯轴套管的内孔进入到插头与插座的插合界面处并使得它们内部的水压力与外界平衡，此时，虽然有水进入，但是固定绝缘体与锁紧圈之间是滑动密封配合，因此浮动接触件封闭在由插座壳体、固定绝缘体以及锁紧圈围成的空间内，再加之使用该插座的相应设备本身的密封性能，浮动接触件将被与设备外界完全隔离，泡在水里互相短路的仅仅是转接接触件，而转接接触件与浮动接触件以及设备均是互相断路的，其并不会造成设备的短路，仅需进一步轻轻拉动拉杆便可实现插头与插座之间的顺利分离，由此可见，该水下分离电连接器组件不仅能实现泄压分离，又能实现插座在与插头分离的过程中以及分离后能防短路。

更进一步的，采用手轮作为旋转件可以为人工操作带来方便；采用烧结玻璃作为固定绝缘体可达到极好的隔断密封效果；将密封段设在芯轴上并设为圆柱形可方便加工成型；密封圈进一步保证了密封段与密封配合结构之间的密封可靠性；接线接触件一方面方便了对电线的连接，另一方面可在使用过程中避免电线随浮动接触件来回移动，以免其出现缠绕打结现象。

附图说明

图1是水下分离电连接器组件的插头与插座在插合状态下的结构示意图；

图2是水下分离电连接器组件的插头与插座在芯轴锁紧机构锁紧时的结构示意图；

图3是图1中的插头的结构示意图；

图4是图1中的插头在其芯轴套管运动前和运动后的对照图；

图5是图3中的芯轴的结构示意图；

图6是图1中的插座的结构示意图；

图7是图6的左视图；

图8是插头的结构示意图。

具体实施方式

水下分离电连接器组件的一种实施例，如图1-7所示，包括插头101和插座102。插头101与插座102之间设有芯轴锁紧机构，芯轴锁紧机构包括芯轴套管11、芯轴12、滑套13、钢球14、推压弹簧15、锁止弹簧16以及锁紧圈17。

插头101以前端为插接端，其在使用时与相应的水下电缆103连接，包括插头壳体21和插头接触件22，芯轴锁紧机构的芯轴套管11、芯轴12、滑套13、钢球14、推压弹簧15以及锁止弹簧16位于插头壳体21中，其中芯轴套管11能够在插头壳体21中前后滑动。插头壳体21上还装配有旋转件（图中未显示），旋转件与芯轴套管11形成丝杠螺母机构，该丝杠螺母机构能够驱动芯轴套管11沿前后方向往复运动，其中芯轴套管11形成丝杠螺母机构的丝杠，本实施例中，旋转件采用手轮，手轮通过推力轴承24可转动的装配在插头壳体21的后端处，其中装配有手轮内套25，手轮内套25与手轮键配合并且具有内螺纹，手轮通过手轮内套25与芯轴套管11形成丝杠螺母机构，另外，手轮内套25上还加工有止旋平面，该止旋平面用于与适配的扳手等定力矩工具配合，以驱使手轮内套25转动。如图5所示，初始状态下，即芯轴套管11在运动之前时，芯轴套管11的前端面是与插头101的前端面平齐的，当需要与插座102插接时，芯轴套管11向前运动设定的距离L，此时芯轴套管11的前端是向前凸出于插头101的，当然上述提到的芯轴套管11的运动均是靠所述丝杠螺母机构来驱动的。另外，此处需要特别指出的是，芯轴12上还设有一个密封段121，芯轴套管11上设有与密封段121配合的密封配合结构，本实施例中，密封段121由芯轴12上的圆柱形端构成，密封配合结构由芯轴套管11的一个圆孔段构成，其中该圆孔段上设有密封圈槽，密封圈槽中设有密封圈26，在锁止弹簧16的推压作用下，该密封段121与密封配合结构互相配合将芯轴套管11的内孔前后阻断，具体地说，即由于锁止弹簧16一直向前推压芯轴12，这使得芯轴12上的密封段121与芯轴套管11上的密封配合结构一直是相互配合的，即使是插头101与插座102插合时，芯轴12在锁止弹簧16的作用下向前移动与锁紧圈17配合，在此过程中密封段与密封配合结构始终保持密封配合的状态，但是当芯轴套管11与锁紧圈17解锁后并继续向后拉动芯轴12时，密封段121与密封配合结构前后错开并且芯轴套管11的内孔两端连通。

插座102同样以前端为插接端，其包括插座壳体31和插座接触件，插座接触件包括通过浮动绝缘体32装配在插座壳体31中的浮动接触件33以及通过固定绝缘体34装配在插座壳体31中的转接接触件35，固定绝缘体34采用烧结玻璃并且其中心处同轴的烧结固定有密封套36，转接接触件35用于连接对应的插头接触件与浮动接触件，浮动绝缘体32于固定绝缘体34的后方处可前后浮动的装配在插座壳体31中，浮动绝缘体32的前端处顶装有分离弹簧37，本实施例中，插座壳体31内在固定绝缘体34与浮动绝缘体32之间的位置处设有挡板38，分离弹簧37便顶装在挡板38与浮动绝缘体32之间，其给浮动绝缘体32提供了向后的推力，使得浮动绝缘体32时刻保持着向后运动的趋势，浮动接触件33与转接接触件35在分离弹簧37的作用下互相分离，锁紧圈17固定装配在浮动绝缘体32上并且向前穿过固定绝缘体34，固定绝缘体34与锁紧圈17之间滑动密封配合，本实施例中，锁紧圈17是通过所述密封套36向前穿过固定绝缘体34，并且锁紧圈17上套装有周面密封圈39，固定绝缘体34与锁紧圈17之间通过周面密封圈39与锁紧圈17滑动密封配合。另外，插座壳体31中还装配有可前后活动的界面密封体40，界面密封体40位于固定绝缘体34的前方处并向前防脱的装配在插座壳体31中，本实施例中，界面密封体40的向前防脱是通过锁紧圈17前端处的小翻沿实现的，插座壳体31的内周面与界面密封体40的外周面之间滑动密封配合，并且固定绝缘体34与界面密封体40之间顶装有弹簧，界面密封体40同时起到密封和保护转接接触件35的作用。插座接触件还包括通过端封绝缘体41固定装配在浮动绝缘体32后方处的接线接触件42，接线接触件42与浮动接触件33插合在一起。插座壳体31的外部还套装有外周密封圈43，外周密封圈43用于与相应的设备密封配合。

在使用该水下分离电连接器组件的过程中，当插头与插座插合时，首先通过手轮驱使芯轴套管向前移动设定距离L，该设定距离L需满足能够使芯轴套管在插头与插座对插至极限位置时能够与锁紧圈插合，然后将插头与插座直接对插，在此过程中，芯轴套管与锁紧圈首先连接并锁紧，而转接接触件与浮动接触件在分离弹簧的作用下仍然是互相分离的，当然，在此过程中，芯轴在锁止弹簧的作用下只能相对于芯轴套管向前移动，其密封段与芯轴套管上的密封配合结构始终将芯轴套管的内孔阻断，此时，再次旋转手轮，则芯轴套管拉着锁紧圈乃至浮动绝缘体向固定绝缘体靠近，从而实现插头与插座之间的插合连通；当插头与插座分离时，仅需拉动芯轴，由于外界水压的作用，此时只有芯轴活动，当芯轴对钢球的限位作用消失并导致钢球对芯轴套管与锁紧圈的锁止作用消失的瞬间，浮动接触件在分离弹簧的作用下与转接接触件分离（可以通过调整分离弹簧尽量减小浮动绝缘体的运动行程，从而减短浮动接触件与转接接触件分离所需的时间，该时间甚至可忽略不计），此时密封段与密封配合结构仍然互相配合并且隔断芯轴套管的内孔，由此使得插头与插座在断路的瞬间是不会短路的，此时继续向后拉动芯轴，则密封段与密封配合结构前后错开，从而使得芯轴套管的内孔两端之间连通，外界的水通过芯轴套管的内孔进入到插头与插座的插合界面处并使得它们内部的水压力与外界平衡（可以通过调整芯轴套管与芯轴之间的间隙来控制内外压力达到平衡的时间，该时间可以被压缩至极小，甚至忽略不计），此时，虽然有水进入，但是固定绝缘体与锁紧圈之间是滑动密封配合，因此浮动接触件封闭在由插座壳体、固定绝缘体以及锁紧圈围成的空间内，再加之使用该插座的相应设备本身的密封性能，浮动接触件将被与设备外界完全隔离，泡在水里互相短路的仅仅是转接接触件，而转接接触件与浮动接触件以及设备均是互相断路的，其并不会造成设备的短路，仅需进一步轻轻拉动拉杆便可实现插头与插座之间的顺利分离，由此可见，该水下分离电连接器组件不仅能实现泄压分离，又能实现插座在与插头分离的过程中以及分离后能防短路。

在水下分离电连接器组件的其它实施例中，还可在上述实施例中所述旋转件的中心处装配螺杆，然后在芯轴套管的内壁面设置内螺纹，以此来使旋转件与芯轴套管一起形成丝杠螺母机构；所述手轮内套还可以省略，此种情况下，直接在手轮上设置内螺纹即可。另外，还可以通过匹配插头中的绝缘体与插座中的绝缘体之间的尺寸，以此来使芯轴套管在插头与插座插接时不必突出于插头的前端；插座的固定绝缘体还可以采用一般绝缘体，仅需保证其外周面能与插座壳体内周面密封，其内周面能与锁紧圈密封即可。

插头的实施例，如图8所示，该插头的结构与上述水下分离电连接器组件的实施例中的插头的结构相同，此处不予赘述。

Claims (10)

1.水下分离电连接器组件，包括各自以前端为插接端的插头和插座，插头包括插头壳体和插头接触件，插座包括插座壳体和插座接触件，另外，插头与插座之间设有芯轴锁紧机构，芯轴锁紧机构包括位于插头上的芯轴套管、芯轴、滑套、钢球、推压弹簧、锁止弹簧以及位于插座上的锁紧圈，其特征在于，插座接触件包括通过浮动绝缘体装配在插座壳体中的浮动接触件以及通过固定绝缘体装配在插座壳体中的、用于连接插头接触件与浮动接触件的转接接触件，浮动绝缘体于固定绝缘体的后方处可前后浮动的装配在插座壳体中并且其前端顶装有分离弹簧，浮动接触件与转接接触件在分离弹簧的作用下互相分离，锁紧圈固定装配在浮动绝缘体上并且向前穿过固定绝缘体，固定绝缘体与锁紧圈之间滑动密封配合；插头壳体上装配有旋转件，所述芯轴套管前后可滑动的装配在插头壳体中，旋转件与芯轴套管形成用于带动锁紧圈移动以驱使浮动接触件与转接接触件插合的丝杠螺母机构；芯轴与芯轴套管中的一个上设有密封段，另一个上设有与密封段对应的密封配合结构，该密封段与密封配合结构在锁止弹簧的作用下互相配合将芯轴套管的内孔前后阻断，当芯轴套管与锁紧圈解锁并继续向后拉动芯轴时，密封段与密封配合结构前后错开并且芯轴套管的内孔两端连通。

2.根据权利要求1所述的水下分离电连接器组件，其特征在于，所述旋转件为手轮，所述丝杠螺母机构的丝杠由芯轴套管形成。

3.根据权利要求1所述的水下分离电连接器组件，其特征在于，所述密封段设于芯轴上，密封段呈圆柱形。

4.根据权利要求3所述的水下分离电连接器组件，其特征在于，所述密封配合结构由芯轴套管内的圆孔段构成，密封段与密封配合结构中的一个上设有与另一个密封配合的密封圈。

5.根据权利要求1所述的水下分离电连接器组件，其特征在于，插座的固定绝缘体为烧结玻璃。

6.根据权利要求1-5任一项所述的水下分离电连接器组件，其特征在于，所述插座接触件还包括通过端封绝缘体固定装配在浮动绝缘体后方处的接线接触件，接线接触件与浮动接触件插合在一起。

7.插头，该插头以前端为插接端，其包括插头壳体和插头接触件，插头壳体中装配有芯轴锁紧机构的芯轴套管、芯轴、滑套、钢球、推压弹簧以及锁止弹簧，其特征在于，插头壳体上还装配有旋转件，所述芯轴套管前后可滑动的装配在插头壳体中，旋转件与芯轴套管形成用于带动适配的锁紧圈往复活动的丝杠螺母机构；芯轴与芯轴套管中的一个上设有密封段，另一个上设有与密封段对应的密封配合结构，该密封段与密封配合结构在锁止弹簧的作用下互相配合将芯轴套管的内孔前后阻断，当芯轴套管与适配锁紧圈解锁并继续向后拉动芯轴时，密封段与密封配合结构前后错开并且芯轴套管的内孔两端连通。

8.根据权利要求7所述的插头，其特征在于，所述旋转件为手轮，所述丝杠螺母机构的丝杠由芯轴套管形成。

9.根据权利要求7或8所述的插头，其特征在于，所述密封段设于芯轴上，密封段呈圆柱形。

10.根据权利要求9所述的插头，其特征在于，所述密封配合结构由芯轴套管内的圆孔段构成，密封段与密封配合结构中的一个上设有与另一个密封配合的密封圈。