CN105305150B - 液位密封连接器及其在水下连接传输信号和导气的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液位密封连接器及其在水下连接传输信号和导气的方法，包括电缆，电缆一端的外部套设壳帽，壳帽前端能够套接在变送器传感部分的传感器壳体内，壳帽和传感器壳体的接头处设置有第一密封装置，壳帽的尾端设置有用于密封电缆和壳帽的第二密封装置；壳帽内部安装有接插件的插头，插头与电缆相连；接插件的插座安装在传感器壳体内且与变送器信号线相连，形成一体式连接器结构。本发明在传感器壳体内套接壳帽，实现变送器传感部分与电缆、电源的灵活分离，便于更换和维修；通过第一密封装置和第二密封装置将壳帽与传感器壳体密封形成一个腔体，电缆、插头和插座在该腔体中，与外部介质有效隔绝，密封效果好，防护等级高，可靠性较好。

Description

液位密封连接器及其在水下连接传输信号和导气的方法

【技术领域】

本发明属于变送器技术领域，涉及一种液位密封连接器及其在水下连接传输信号和导气的方法。

【背景技术】

液位密封连接器在装配完成后必须与外界介质(如水)完全隔离，并保证连接器内腔中信号安全传输且传感器与参考大气相通，现有液位型变送器通常通过一根专用电缆连接水下的传感部分和水上的电源及输出部分，专用电缆与传感器不可分离。

如水利发电站通常使用的变送器需用电缆线200～500米，同时通常设有备用变送器用于突发情况，亦一个位置设有两只变送器。通常情况下变送器的传感部分较容易损坏，而一些较长的电缆线成本会超过变送器本身。

连接器本身的密封性和对变送器专用线缆的密封及保证液位变送器与参考大气相通是液位密封连接器的难点，目前并无专门针对液位变送器使用的连接器，而通用连接器不能有效密封液位变送器用专用电缆，且不能与参考大气相通，从而影响液位变送器的使用范围及精度。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种液位密封连接器及其在水下连接传输信号和导气的方法，密封效果好，信号传输精度高。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

包括电缆，电缆一端的外部套设壳帽，壳帽前端能够套接在变送器传感部分的传感器壳体内，壳帽和传感器壳体的接头处设置有第一密封装置，壳帽的尾端设置有用于密封电缆和壳帽的第二密封装置；壳帽内部安装有接插件的插头，插头与电缆相连；接插件的插座安装在传感器壳体内且与变送器信号线相连，形成一体式连接器结构；

变送器传感部分中含有气腔，电缆采用导气电缆，壳帽和传感器壳体的内部形成导气腔，导气腔连通导气电缆与变送器传感部分的气腔。

进一步地，第一密封装置包括在壳帽前端的外侧面上设置的环形凹槽，环形凹槽内安装有第一O型圈，且第一O型圈的外侧面能够与传感器壳体的内侧面紧密相接。

进一步地，壳帽与传感器壳体的外部套设有锁紧螺帽。

进一步地，第一密封装置包括在锁紧螺帽和传感器壳体之间设置的第二O型圈，第二O型圈的内侧面与传感器壳体紧密相接，外侧面与锁紧螺帽紧密相接。

进一步地，传感器壳体内安装有孔用弹性挡圈，孔用弹性挡圈将固定电路板固定在传感器壳体上，插座固定安装在固定电路板上；固定电路板上标有接线定义。

进一步地，固定电路板标有接线定义的侧面涂有用于密封及固定的透明环氧树脂胶；壳帽内部与电缆之间设置有黑色环氧树脂胶。

进一步地，壳帽配合连接连接器壳体，且电缆和连接器壳体的接头处也设置有第二密封装置；连接器壳体内设置有与变送器信号线相连的插座，在变送器传感部分的传感器壳体端部也安装有壳帽和第二密封装置；在连接器壳体配合套接在壳帽上时，连接器壳体和壳帽的接头处也设置第一密封装置，形成分体式连接器结构。

本发明方法的技术方案是：包括以下步骤：

步骤一：在壳帽和传感器壳体的接头处安装第一密封装置；

步骤二：在壳帽和导气电缆的接头处安装第二密封装置；

步骤三：将壳帽中的插头与传感器壳体中的插座相连接，然后将壳帽插入传感器壳体，此时壳帽与传感器壳体之间形成密封的导气腔；

步骤四：通过导气腔和导气电缆连通变送器传感部分的气腔，形成与参考大气相通的导气通道，在导气状态下通过相连接的变送器信号线、插座、插头以及导气电缆实现传输信号。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明通过在变送器传感部分的传感器壳体内部套接壳帽，实现变送器传感部分与电缆、电源的灵活分离，便于更换变送器传感部分或任意拆下进行维修，节省成本；通过接插件的插头和插座连接，无需特殊工具即能够重复接合与分离；并通过设置第一密封装置和第二密封装置，将壳帽与传感器壳体密封形成一个腔体，实现了连接器本身的密封和对变送器专用线缆的密封，电缆、插头和插座在该腔体中，与外部介质有效隔绝，密封效果好；防护等级可达到最高等级IP68级，最大使用水深200米。同时本发明亦能够作为电缆线长延长使用，使用灵活，可靠性较好。

进一步地，本发明通过采用第一O型圈进行壳帽和传感器壳体之间的密封，密封性好，同时便于安装和拆卸，利于多次重复使用。

进一步地，本发明通过设置锁紧螺帽，将壳帽和传感器壳体进行稳固连接。

进一步地，本发明通过设置第二O型圈，能够紧固锁紧螺帽。

进一步地，本发明壳帽的内部涂覆透明环氧树脂胶和黑色环氧树脂胶，能够更好地密封和固定，可靠性更好，电缆外皮保护套受损后，亦能保证导气腔内的密封，从而保证变送器内部不受破坏；同时透明环氧树脂胶能够避免接线定义被遮挡。

进一步地，本发明通过采用导气电缆，与壳帽和传感器壳体的内部导气腔相连通，具有导气功能，使传感器与参考大气相通，提高变送器的使用范围和精度。

进一步地，本发明通过设置连接器壳体，能够与壳帽相配合，利于形成分体式结构，使用更方便，可以更灵活地布线，同时可以方便更换变送器的安装位置。

本发明方法中通过安装第一密封装置和第二密封装置，在插头与插座相连接后将壳帽插入传感器壳体中，形成密封的导气腔，密封性好；并通过导气腔连通导气电缆和变送器传感部分的气腔，形成与参考大气相通的导气通道，提高变送器的使用范围和精度。

【附图说明】

图1是本发明一体式连接器的结构示意图；

图2是本发明分体式连接器的结构示意图；

图3是本发明一体式连接器的局部剖视图；

图4是本发明分体式连接器的局部剖视图；

图5是本发明一体式连接器的爆炸图；

图6是本发明分体式连接器的爆炸图；

图7是本发明一体式连接器中导气腔处的剖视图；

图8是本发明分体式连接器中导气腔处的剖视图。

1-固定电路板；2a-传感器壳体；2b-连接器壳体；3-锁紧螺帽；4-壳帽；5-垫片；6-锁紧螺钉；7-第一O型圈；8-第二O型圈；9-橡胶套管；10-橡胶圈；11-插座；12-孔用弹性挡圈；13-电缆；14-插头；15-透明环氧树脂胶；16-黑色环氧树脂胶；17-导气腔。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

参见图1至图4，本发明连接器包括一体式和分体式两种结构，一体式连接器结构和分体式连接器结构均包括电缆13和壳帽部分；分体式连接器结构还包括连接器壳体部分。

其中一体式连接器结构中，变送器传感部分能够与本发明的壳帽部分相连，壳帽部分通过电缆13可以直接连接信号接收装置和电源；分体式连接器结构中，变送器传感部分与第一个壳帽部分相连，第一个壳帽部分通过变送器信号线与连接器壳体部分相连，连接器壳体部分与第二个壳帽部分再进行连接，壳帽部分通过电缆13连接信号接收装置和电源。

壳帽部分包括在电缆13一端的外部套设的壳帽4，壳帽4前端能够套接在变送器传感部分的传感器壳体2a内，壳帽4和传感器壳体2a的接头处设置有第一密封装置，壳帽4的尾端设置有用于密封电缆13和壳帽4的第二密封装置；壳帽4与传感器壳体2a的外部套设有锁紧螺帽3。

分体式连接器中，连接器壳体部分包括连接器壳体2b，连接器壳体2b的前端与传感器壳体2a的前端结构相同，尾端和壳帽4的尾端结构相同，连接器壳体2b的前端也能够通过锁紧螺帽3与壳帽4的前端配合套接，在连接器壳体2b配合套接在壳帽4上时，连接器壳体2b前端和壳帽4的接头处也设置第一密封装置；连接器壳体2b尾端与电缆13的接头处也设置有第二密封装置；以下能够和传感器壳体2a前端配合的部件，以及能够与壳帽4尾端配合的部件，均能够与连接器壳体2b进行配合。

第一密封装置包括在壳帽4前端的外侧面上设置的环形凹槽，环形凹槽内安装有第一O型圈7，且第一O型圈7的外侧面能够与传感器壳体2a或者连接器壳体2b的内侧面紧密相接，与外界密封，第一O型圈7的尺寸为锁紧螺帽3的内侧面设置有第一凹槽，传感器壳体2a的外侧面相对第一凹槽设置有第二凹槽，第一密封装置还包括在锁紧螺帽3和传感器壳体2a之间设置的第二O型圈8，第二O型圈8的内侧面与传感器壳体2a上的第二凹槽紧密相接，外侧面与锁紧螺帽3上的第一凹槽紧密相接；或者第二O型圈8设置在锁紧螺帽3和连接器壳体2b之间，同样是紧密相接；第二O型圈8用于禁锢锁紧螺帽3，第二O型圈的尺寸为

壳帽4的尾端设置台阶孔，台阶孔中的小孔直径与电缆13的直径相等且远离端面，大孔和电缆13之间留有空隙，第二密封装置包括在壳帽4和电缆13的空隙中安装的垫片5、橡胶圈10以及锁紧螺钉6，垫片5与橡胶圈10均为圆环形，且各自有两个，交错套在电缆13上；锁紧螺钉6伸出壳帽4外与壳帽4的端面相接，通过锁紧螺钉6将电缆13和壳帽4密封并固定，电缆13、锁紧螺钉6和壳帽4的外部套设橡胶套管9，橡胶套管9用于保护电缆13，并起到更好的密封效果。连接器壳体2b的尾端和壳帽4的尾部结构相同，第二密封装置相同，仅橡胶套管9套设在电缆13、锁紧螺钉6和连接器壳体2b的外部。

传感器壳体2a和连接器壳体2b内均安装有孔用弹性挡圈12，孔用弹性挡圈12将固定电路板1固定在传感器壳体2a或连接器壳体2b上，固定电路板1上设有变送器信号线锡焊固定孔，在朝向壳帽4的侧面上，固定孔侧部标有接线定义，固定孔与对应接插件插座孔通过固定电路板1内部电路相连；接插件的插座11按规定位置锡焊在固定电路板1的插座孔上；固定电路板1标有接线定义的一面涂有用于密封及固定的透明环氧树脂胶15，提高密封性能的同时不遮挡固定电路板1上标记的接线定义；壳帽4内部与电缆13之间设置有黑色环氧树脂胶16，更好地进行密封电缆13与壳帽4，黑色环氧树脂胶16采用环氧树脂灌封胶WD-3049；透明环氧树脂胶15采用环氧树脂结构胶(全透明)WD3620。

参见图5和图6，壳帽4内部安装有接插件的插头14，插头14与电缆13相连；接插件的插座11安装在传感器壳体2a内或者安装在连接器壳体2b内，安装在连接器壳体2b内的插座11与电缆13相连。本发明中插座11可以采用五芯插座，相对应的插头14采用五芯插头。

变送器传感部分中含有气腔，变送器信号线可以采用变送器传感部分专用电缆；电缆13和专用电缆均采用导气电缆，其内设置有导气管，参见图7和图8，通过第一密封装置和第二密封装置，一体式结构中的壳帽4和传感器壳体2a相连时，以及分体式结构中的壳帽4和连接器壳体2b相连时，其内部均形成完全与外部隔绝的导气腔17，导气腔17连通导气电缆中的导气管，同时通过导气管连通变送器传感部分的气腔。

本发明主要工作过程及原理如下：

一体式结构中，将本发明连接器部分与变送器传感部分连接，将传感器壳体2a中的插座11与壳帽4中的插头14相连接，然后将电缆13一端的壳帽4插入传感器壳体2a中，使通过传感器壳体2a套在壳帽4上，通过第一O型圈7与外界密封；并通过锁紧螺帽3将传感器壳体2a与壳帽4紧固连接；第二O型圈8在传感器壳体2a外部，用于紧固锁紧螺帽3；壳帽4尾端设置的第二密封装置密封电缆13与壳帽4，此时壳帽4和传感器壳体2a形成的导气腔17连通电缆13中的导气管和变送器传感部分的气腔，形成导气通道，在与参考大气相通的状态下，通过变送器信号线、固定电路板1、插座11、插头14以及电缆13实现变送器与外部信号传输。

分体式结构中，变送器传感部分的传感器壳体2a端部处安装一个壳帽4及第二密封装置，将传感器壳体2a进行密封，并从该壳帽4中伸出变送器传感部分的专用电缆；然后将专用电缆密封在连接器壳体2b中，连接器壳体2b中设有五芯的插座11，壳帽4内设有五芯插头14与插座11连接，通过将壳帽4压入连接器壳体2b内，通过第一O型圈7与外界密封，壳帽4尾端设置的第二密封装置密封电缆13与壳帽4，通过锁紧螺帽3将壳帽4与连接器壳体2b紧固连接，第二O型圈8在连接器壳体2b外部，用于禁锢锁紧螺帽3，此时壳帽4和连接器壳体2b形成的导气腔17连通两根电缆13中的导气管，并最终连通变送器传感部分的气腔，形成导气通道，在与参考大气相通的状态下，通过变送器信号线、固定电路板1、插座11、插头14以及电缆13实现变送器与外部信号传输。

本发明结合变送器及连接器原理的基础，当壳体与壳帽4安装后，壳体内部形成完全与外部隔绝的导气腔17，同时导气腔17内部的连接器亦可传输信号，保证变送器与参考大气连接的通路。连接器防护等级为IP68级，最大使用水深200米，最多支持5路电信号输入与输出，具有导气功能。无需特殊工具可重复结合与分离。

在实际使用时，可仅购买两个变送器的传感部分，一套液位连接器及一套电缆即可，大大节约了客户的采购成本，当一只变送器传感部分损坏时可以及时更换备用变送器传感部分，并可仅返回变送器传感部分用于维修，减少维修时间和成本，同时该连接器亦可作为电缆线长延长使用；某水利发电站使用该液位变送器连接器，每套变送器可节约专用电缆采购成本约2000元。

为保证液位密封连接器的可靠密封，本发明结构上采用了第一O型圈7密封，公差为0.03毫米，该处密封经过多次试验和计算已确定其公差满足密封要求。变送器专用的电缆13处除了使用垫片5和橡胶圈10密封外，还采用了环氧树脂胶密封，保证其密封可靠性。

这种密封形式的使用，使液位变送器在电缆线外皮保护套受到磨损或日照等各种环境影响使电缆线保护层破损或开裂，外部介质(如水)由破损处进入电缆线内部并延电缆线内部缝隙进入变送器内部使密封失效损坏变送器时，液位密封连接器内部的环氧树脂胶涂覆，亦可以保证当电缆线外皮保护套受损而线缆内部导气管没有损伤的进水状况下，液位密封连接器内部涂覆的环氧树脂胶可以隔断进水，从而保证变送器内部不受破坏，提高了变送器产品的可靠性。

Claims (8)

1.液位密封连接器，其特征在于，包括电缆(13)，电缆(13)一端的外部套设壳帽(4)，壳帽(4)前端能够套接在变送器传感部分的传感器壳体(2a)内，壳帽(4)和传感器壳体(2a)的接头处设置有第一密封装置，壳帽(4)的尾端设置有用于密封电缆(13)和壳帽(4)的第二密封装置；壳帽(4)内部安装有接插件的插头(14)，插头(14)与电缆(13)相连；接插件的插座(11)安装在传感器壳体(2a)内且与变送器信号线相连，形成一体式连接器结构；

变送器传感部分中含有气腔，电缆(13)采用导气电缆，壳帽(4)和传感器壳体(2a)的内部形成导气腔(17)，导气腔(17)连通导气电缆与变送器传感部分的气腔。

2.根据权利要求1所述的液位密封连接器，其特征在于，第一密封装置包括在壳帽(4)前端的外侧面上设置的环形凹槽，环形凹槽内安装有第一O型圈(7)，且第一O型圈(7)的外侧面能够与传感器壳体(2a)的内侧面紧密相接。

3.根据权利要求1或2所述的液位密封连接器，其特征在于，壳帽(4)与传感器壳体(2a)的外部套设有锁紧螺帽(3)。

4.根据权利要求3所述的液位密封连接器，其特征在于，第一密封装置包括在锁紧螺帽(3)和传感器壳体(2a)之间设置的第二O型圈(8)，第二O型圈(8)的内侧面与传感器壳体(2a)紧密相接，外侧面与锁紧螺帽(3)紧密相接。

5.根据权利要求1所述的液位密封连接器，其特征在于，传感器壳体(2a)内安装有孔用弹性挡圈(12)，孔用弹性挡圈(12)将固定电路板(1)固定在传感器壳体(2a)上，插座(11)固定安装在固定电路板(1)上；固定电路板(1)上标有接线定义。

6.根据权利要求5所述的液位密封连接器，其特征在于，固定电路板(1)标有接线定义的侧面涂有用于密封及固定的透明环氧树脂胶(15)；壳帽(4)内部与电缆(13)之间设置有黑色环氧树脂胶(16)。

7.根据权利要求1、2以及5-6中任意一项所述的液位密封连接器，其特征在于，壳帽(4)配合连接连接器壳体(2b)，且电缆(13)和连接器壳体(2b)的接头处也设置有第二密封装置；连接器壳体(2b)内设置有与变送器信号线相连的插座(11)，在变送器传感部分的传感器壳体(2a)端部也安装有壳帽(4)和第二密封装置；在连接器壳体(2b)配合套接在壳帽(4)上时，连接器壳体(2b)和壳帽(4)的接头处也设置第一密封装置，形成分体式连接器结构。

8.如权利要求1所述的液位密封连接器在水下连接传输信号和导气的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在壳帽(4)和传感器壳体(2a)的接头处安装第一密封装置；

步骤二：在壳帽(4)和导气电缆的接头处安装第二密封装置；

步骤三：将壳帽(4)中的插头(14)与传感器壳体(2a)中的插座(11)相连接，然后将壳帽(4)插入传感器壳体(2a)，此时壳帽(4)与传感器壳体(2a)之间形成密封的导气腔(17)；

步骤四：通过导气腔(17)和导气电缆连通变送器传感部分的气腔，形成与参考大气相通的导气通道，在导气状态下通过相连接的变送器信号线、插座(11)、插头(14)以及导气电缆实现传输信号。