CN103560355B - 一种水下电缆的连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下电缆的连接结构，包括连接器和机械连接结构，所述的机械连接结构包括护堵、联套、夹块、中间固紧件、垫块、锁紧件、固紧螺母、芳纶固定件、垫环、锥形密封环、楔紧环和弹簧。本发明通过多级O型密封圈和锥形密封环等多个环节进行密封，最终达到横向耐水压不小于2.0MPa，从而很好的保护电缆及其芯线，使其不会腐蚀断裂；本发明采用芳纶紧固件和尾部弹簧，更好地保护芯线，使承载能力及抗拉伸变形的能力增强。

Description

一种水下电缆的连接结构

技术领域

本发明涉及一种水下电缆的连接结构，具体涉及一种用于滑动式测斜仪的一种水下电缆的连接结构，属于机械技术领域。

背景技术

滑动式测斜仪是专门用于岩土地基位移测量的仪器，适用于各种岩土地基横向和纵向位移的测量，如水利库坝、堤防、岩土边坡、城市建设地基、基坑开挖、打桩、铁路、公路交通边坡的深部位移或路面水平沉降的测量。

电缆组件是滑动式测斜仪的重要组成部分，其主要功能是为测头提供供电和测头数据输出的通路，将测头中传感器测得的相关数据传输至测读仪进行相关的处理工作，从而完成测头数据的接收、存贮、测量数据输出等功能。

由于电缆的使用环境为野外施工场地环境，该环境很恶劣，故对水下电缆的机械连接结构要求较高。要求水下电缆的机械连接结构重量相对较轻，又要具有一定的承载能力及抗拉伸变形的能力。市场上现有的电缆连接结构的承载能力和密封性能较差，在拉力的作用下极易变形，影响滑动式测斜仪的深度测量基准，导致测试数据偏差，直接影响仪器的精度和可靠性。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种承载能力较强、密封性能较好、不易变形的水下电缆的连接结构。

本发明的技术解决方案是：一种水下电缆的连接结构，包括连接器和机械连接结构，所述的机械连接结构包括护堵、联套、夹块、中间固紧件、垫块、锁紧件、固紧螺母、芳纶固定件、垫环、锥形密封环、楔紧环和弹簧；

中间固紧件两端分别与联套和锁紧件机械连接，构成筒状结构，连接器安装在联套前端，并通过护堵和联套密封；

联套后端的内腔依次安装夹块、垫环和芳纶固定件，电缆穿过夹块和垫环，电缆一端的铜芯线穿过芳纶固定件、芳纶芯线与芳纶固定件胶接固定，夹块与联套内腔锥面压紧固定电缆，芳纶固定件通过垫环与夹块端部压紧定位，中间固紧件前端伸入联套后端并与之机械连接；

中间固紧件后端的内腔依次安装垫块、楔紧环和锥形密封环，电缆穿过垫块、楔紧环和锥形密封环，锥形密封环一端与中间固紧件内腔锥面配合，另一端与楔紧环锥面配合，锁紧件前端伸入中间固紧件后端并与之机械连接，锁紧件前端顶紧垫块，通过垫块定位楔紧环和锥形密封环；

电缆穿过弹簧，弹簧一端安装在锁紧件的内腔，并通过垫块限位，另一端伸出锁紧件。

所述的联套内腔与夹块配合的锥面角度α为12°～15°，锥面角度α选取考虑到下连接部件受力情况、加工情况、夹块的压缩量、下连接部件内部空间大小等多种因素，α太小，对电缆的加持力小，α太大，要求联套的外径大，在此角度范围内既保证了对电缆的加持力，又能保证整体尺寸大小。

所述的夹块为分体结构，锥面角度β为12°～15°，锥面角度β与联套内腔与夹块配合的锥面角度α匹配。

所述的中间固紧件内腔与锥形密封环配合的锥面角度Y为50°～70°，锥面角度Y的选取选择考虑到下连接部件受力情况、橡胶材料的压缩量、下连接部件内部空间大小、密封性能等因素。

所述的锥形密封环为两端锥面的空心柱状结构，锥形密封环是橡胶件，两端锥面的角度θ为50°～70°。角度θ要与中间固紧件内腔与锥形密封环配合的锥面角度Y匹配。

所述的弹簧在放松状态下，其伸出锁紧件的长度不小于60mm，在此长度范围内能很好的保护电缆，使其芯线不易受折断。

所述的电缆包括芯线和表层聚氨酯材料，其中芯线由若干铜芯线和芳纶芯线组成，芳纶芯线位于电缆中心线位置，铜芯线均匀分布在芳纶芯线两侧。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明通过多级O型密封圈和锥形密封环等多个环节进行密封，最终达到横向耐水压不小于2.0MPa，从而很好的保护电缆及其芯线，使其不会腐蚀断裂；

(2)本发明采用芳纶固定件和尾部弹簧，更好地保护芯线，使承载能力及抗拉伸变形的能力增强；

(3)本发明采用分体的夹块挤压电缆表层的方式固定，防止电缆蹿动，确保铠装与表层受力，固连的强度增强，抗拉力效果较好；

(4)本发明通过固紧螺母、连接器作为电缆与测头的连接部件，操作简单方便，性能可靠。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明联套结构示意图；

图3为本发明夹块主视图；

图4为本发明夹块俯视图；

图5为本发明中间固紧件结构示意图；

图6为本发明锁紧件结构示意图；

图7为本发明紧固螺母结构示意图；

图8为本发明芳纶固定件主视图；

图9为本发明芳纶固定件俯视图；

图10为本发明锥形密封环结构示意图；

图11为本发明楔紧环结构示意图；

图12为本发明弹簧结构示意图；

图13为本发明电缆结构示意图。

具体实施方式

下面就结合附图对本发明做进一步介绍。

本发明如图1所示，包括连接器4和机械连接结构，机械连接结构包括护堵1、O型密封圈2、3、联套5、夹块6、中间固紧件7、垫块8、锁紧件9、固紧螺母10、芳纶固定件11、垫环12、O型密封圈13、锥形密封环14、楔紧环15和弹簧16。芳纶固定件11和夹块6是主要承载和抗拉伸变形元件，O型密封圈2、3、13、锥形密封环14是主要的密封元件。

中间固紧件7两端分别与联套5和锁紧件9机械连接，构成筒状结构，中间固紧件7前端伸入联套5后端并与之螺纹连接，两者直接通过O型密封圈13密封。护堵1起到保护连接器4的作用，固紧螺母10、连接器4作为电缆与测头的连接部件。固紧螺母10用来连接联套5和护堵1，固紧螺母10如图7所示，一端套在联套5前端并与端面压紧定位，另一端套在护堵1上并与之螺纹连接，连接器4安装在联套5前端内并与之螺纹连接，通过护堵1和联套5将其密封在筒状结构的内腔；联套5和护堵1通过O型密封圈2密封，联套5与连接器4通过O型密封圈3密封。连接器4与联套5之间采用螺纹连接加压缩密封圈的方式，减少安装环节，增加可靠性，密封性较好。

联套5如图2所示，后端的内腔依次安装夹块6、垫环8和芳纶固定件11，电缆17穿过夹块6和垫环8。夹块6如图3、4所示，为采用分体结构的锥形体，可以均匀分成如图4所示的4块，图4中四条直线AA、BB、CC、DD为分割线，直线中间的弧线部分AB、CD切掉，切除部分的总弧长为周长的1/8-1/5，切除部分的总弧长太小，对电缆的加持力不够，切除部分的总弧长太大，内圆与电缆接触面积太小，对电缆的加持力不够。安装时增加夹块分体结构之间的缝隙以增加挤压电缆17的压缩量，起到固定电缆17，防止其串动的作用，锥形体的锥面角度β为13.5°，联套5与夹块6配合的内腔锥面角度α为13.5。

电缆17如图13所示，包括芯线和表层聚氨酯材料171，其中芯线由若干铜芯线172和芳纶芯线173组成，芳纶芯线173位于电缆中心线位置，铜芯线172均匀分布在芳纶芯线173两侧。芳纶固定件11如8、9所示，加工铜芯线通孔112和芳纶芯线孔111，电缆的铜芯线172穿过铜芯线孔112与连接器4连接，芳纶芯线173穿过芳纶芯线孔111，与芳纶固定件11胶接固定，将芳纶芯线173固定在芳纶固定件1上，起到防止蹿动、保护芯线、承受拉力的作用。芳纶固定件11和夹块6是主要承载和抗拉伸变形元件，芳纶固定件11通过垫环12与夹块6端部压紧定位；通过夹块抱紧电缆表层和固定芳纶的方式，确保铠装与表层受力，固连的强度增强，抗拉力效果较好。

中间固紧件7如图5所示，后端的内腔依次安装垫块8、楔紧环15和锥形密封环14，电缆17穿过垫块8、楔紧环15和锥形密封环14。锥形密封环14如图10所示，为两端锥面的空心柱状结构，两端锥面的角度θ为60°，主要起密封的作用，锥形密封环14一端锥面与中间固紧件7内腔锥面配合，中间固紧件7内腔与锥形密封环配合的锥面角度Y为60°，锥形密封环14另一端锥面与楔紧环15内锥面配合，楔紧环15如图11所示，内锥面锥角Φ为60°。锁紧件9如图6所示，前端伸入中间固紧件7后端并与之螺纹连接，锁紧件9前端顶紧垫块8，通过垫块8定位楔紧环15和锥形密封环14。

锥形密封环14是电缆17与连接结构之间的主要密封元件，电缆17与连接结构之间采用楔紧环15挤压锥形密封环14达到密封作用，并采用多级O型防水密封圈达到端面和径向的密封，使电缆连接结构达到横向耐水压不小于2.0MPa的要求，同时又保证了电缆连接结构的可拆卸性和维修性，有利于机加件回收利用，具有较好的经济性。

本发明尾部安装弹簧16，可以达到防止芯线折断，保护电缆的作用。弹簧16如图12所示，电缆17穿过弹簧16，弹簧16一端安装在锁紧件9的内腔，并通过垫块8定位，另一端伸出锁紧件9。弹簧在放松状态下，其伸出锁紧件的长度为80mm。

本发明经过耐水压密封试验和抗拉断力试验后完好无损，各项指标满足使用要求，本发明密封良好，可承受2MPa(相当于水深200m的压力)不渗水。

耐水压密封试验：将本发明放入压力容器内，往压力容器内注适量的水后，给压力容器加压，压力升至2.0MPa时保持此压力24h；试验完成后，本发明能正常工作。

抗拉断力试验：

设备：WCW-100型微机控制电子万能试验拉力机。

抗拉断力试验步骤：拉力机的上吊环固紧本发明的联套的一端，拉力机的下座固紧电缆的表皮；对拉力机进行加力，本发明(带电缆)开始承受载荷，仿真器上显示出拉力-伸缩量的曲线，当曲线出现两个拐点后，拉力机开始减力。记录曲线的形状及拐点的坐标。

合格判据：拉力超过1000N时，本发明电缆的抗拉断力曲线才出现第一个拐点。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (7)

1.一种水下电缆的连接结构，包括连接器(4)和机械连接结构，其特征在于：所述的机械连接结构包括护堵(1)、联套(5)、夹块(6)、中间固紧件(7)、垫块(8)、锁紧件(9)、固紧螺母(10)、芳纶固定件(11)、垫环(12)、锥形密封环(14)、楔紧环(15)和弹簧(16)；

中间固紧件(7)两端分别与联套(5)和锁紧件(9)机械连接，构成筒状结构，连接器(4)安装在联套(5)前端，并通过护堵(1)和联套(5)密封；

联套(5)后端的内腔依次安装夹块(6)、垫环(12)和芳纶固定件(11)，电缆(17)穿过夹块(6)和垫环(12)，电缆(17)一端的铜芯线穿过芳纶固定件(11)、芳纶芯线与芳纶固定件(11)胶接固定，夹块(6)与联套(5)内腔锥面压紧固定电缆(17)，芳纶固定件(11)通过垫环(12)与夹块(6)端部压紧定位，中间固紧件(7)前端伸入联套(5)后端并与之机械连接；

中间固紧件(7)后端的内腔依次安装垫块(8)、楔紧环(15)和锥形密封环(14)，电缆(17)穿过垫块(8)、楔紧环(15)和锥形密封环(14)，锥形密封环(14)一端与中间固紧件(7)内腔锥面配合，另一端与楔紧环(15)锥面配合，锁紧件(9)前端伸入中间固紧件(7)后端并与之机械连接，锁紧件(9)前端顶紧垫块(8)，通过垫块(8)定位楔紧环(15)和锥形密封环(14)；

电缆(17)穿过弹簧(16)，弹簧(16)一端安装在锁紧件(9)的内腔，并通过垫块(8)限位，另一端伸出锁紧件(9)。

2.根据权利要求1所述的一种水下电缆的连接结构，其特征在于：所述的联套(5)内腔与夹块(6)配合的锥面角度α为12°～15°。

3.根据权利要求1所述的一种水下电缆的连接结构，其特征在于：所述的夹块(6)为分体结构，锥面角度β为12°～15°。

4.根据权利要求1所述的一种水下电缆的连接结构，其特征在于：所述的中间固紧件(7)内腔与锥形密封环(14)配合的锥面角度Y为50°～70°。

5.根据权利要求1所述的一种水下电缆的连接结构，其特征在于：所述的锥形密封环(14)为两端锥面的空心柱状结构，两端锥面的角度θ为50°～70°。

6.根据权利要求1所述的一种水下电缆的连接结构，其特征在于：所述的弹簧(16)在放松状态下，其伸出锁紧件(9)的长度不少于60mm。

7.根据权利要求1所述的一种水下电缆的连接结构，其特征在于：所述的电缆(17)包括芯线和表层聚氨酯材料(171)，其中芯线由若干铜芯线(172)和芳纶芯线(173)组成，芳纶芯线(173)位于电缆(17)中心线位置，电镀铜芯线(172)均匀分布在芳纶芯线(173)两侧。