CN106785659A - 一种双层油囊式深海插拔电连接器 - Google Patents

一种双层油囊式深海插拔电连接器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双层油囊式深海插拔电连接器，包括：插孔组件通过前端轴套及后端轴套固定双层油囊，且由密封活塞杆与双层油囊形成两道密封界面，防止海水进入插孔腔体，从而实现了隔离水体、电气绝缘的效果，同时减小了内外压差，降低了密封要求，保证产品能够在深海环境中长期工作；插针组件与插孔组件配合时，插针导体抵住密封活塞杆，并将密封活塞杆一并推进内油腔，直至插针导体与插孔导体导通；配合过程中，前端轴套与过滤环组成的前侧外油腔用于吸纳并保持异物。本发明密封可靠，操作简单，插拔力较小，以独特的储沙腔体避免了沙粒等杂质对油囊的侵蚀和破坏，大大延长了使用寿命，实现深海插拔导电的功能。

Description

一种双层油囊式深海插拔电连接器
技术领域
本发明涉及一种双层油囊式深海插拔电连接器，属于电连接器设计与应用技术领域，可应用于深海探测、海底油井开发等领域。
背景技术
现有技术中的海洋油气生产、水下施工机械、作业器械所使用的深海水密连接器，在深海作业中的安全性、稳定性、可靠性参差不齐，因连接器密封不良而导致设备损坏的事故时有发生。现有的深海连接器多为无压力平衡式，难以实现良好的密封，且所需插拔力较大，操作复杂，使用年限低。现有的油囊式深海插拔连接器容易受到沙粒等杂质的影响，侵蚀橡胶油囊。
因此，本领域技术人员致力于开发一种密封可靠、操作简单、插拔力较小的双层油囊式深海插拔电连接器，能够减少杂质对油囊的侵蚀，从而延长使用寿命。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种双层油囊式深海插拔电连接器，具有密封可靠、操作简单、插拔力较小等特点，能够减少杂质对油囊的侵蚀，大大延长使用寿命，实现深海插拔导电的功能。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种双层油囊式深海插拔电连接器，包括相互配合的插针组件及插孔组件；
其中，所述插针组件包括插针导体、绝缘层及密封轴套，绝缘层覆盖于插针导体端部以外的部分，密封轴套套设于插针导体的中部绝缘层外侧；插针导体的一端为裸露的前端凸头，其另一端为电缆连接端，电缆连接端与电缆线连接形成密封结构；
所述插孔组件包括插孔导体、导体绝缘层、外层油囊、内层油囊、前端轴套、密封活塞杆及后端轴套；其中，导体绝缘层覆盖于插孔导体端部以外的部分，后端轴套套设于插孔导体的中部导体绝缘层外侧；插孔导体的一端为裸露的前端圆筒，其另一端也为电缆连接端，且前端圆筒内设置有弹簧；
前端轴套为双层筒状结构，且外层圆筒的前端封闭，内层圆筒中部设置有环形凸台；环形凸台在其圆周方向设置有若干通孔，通孔连通内层圆筒和外层圆筒；密封活塞杆从环形凸台内穿过内层圆筒，其尾端位于前端圆筒内且与弹簧相连，通过弹簧的作用保证密封活塞杆在插针组件拔出后能够恢复原位；
内层油囊从内层圆筒内环形凸台后侧延伸至后端轴套内侧尾部，且内层圆筒与密封活塞杆之间的内层油囊构成内层油囊密封段；外层油囊从外层圆筒的外侧延伸至后端轴套的外侧，其前端从外层圆筒的前端延伸至内层圆筒内环形凸台前侧，内层圆筒与密封活塞杆之间的外层油囊构成外层油囊密封段；外层油囊与内层油囊之间形成外油腔，内层油囊内侧围成内油腔，外油腔及内油腔内均充满绝缘油。
在未配合时，插孔组件由密封活塞杆与双层油囊形成两道密封界面，防止海水进入插孔腔体，从而实现隔离水体、电气绝缘。插针组件与插孔组件配合时，插针导体抵住密封活塞杆，并将密封活塞杆一并推进内油腔，直至插针导体与插孔导体导通。
优选的，所述密封活塞杆的外侧套设有导体轴套，导体轴套从内层圆筒的尾端延伸至前端圆筒的前端，且与前端圆筒固接；导体轴套内设置有导电环，且导电环与插孔导体连通。配合时插针凸头与导电环接触配合，从而实现插针导体的定位及导通。
进一步的，所述密封活塞杆尾部设置有定位凸台，通过定位凸台与导体轴套的配合实现密封活塞杆的定位，防止因弹簧的作用密封活塞杆恢复不到位。
进一步的，所述导电环为冠簧结构，导体轴套内侧为环状凹台，通过冠簧与环状凹台的配合实现导电环与导体轴套的连接。
优选的，密封轴套靠近前端凸头的一侧为锥面，外层油囊在前端轴套的前端形成与密封轴套上锥面相配合的凹形锥面，且凹形锥面向内层圆筒内侧延伸形成外层油囊密封段，从而实现良好密封，防止水体在配合时进入插孔通道。
进一步的，凹形锥面与外层油囊密封段的交界处设置有环形凸起，配合时插针导体先穿过环形凸起，起到去除表面杂质的作用，防止沙粒等异物进入油腔内。
优选的，所述外层圆筒内设置有过滤环，过滤环套设于内层圆筒外侧尾部，从而将外油腔分隔为前侧外油腔和后侧外油腔，且过滤环外侧为螺旋状槽口通道。通孔也作为异物通道，过滤环两端只有螺旋状槽口一个通道，从而将沙粒等异物吸纳并保持在前侧外油腔内，防止异物进入内油腔和后侧外油腔侵蚀油囊。
优选的，所述密封活塞杆的直径、环形凸台的内径、前端圆筒的内径及覆盖有绝缘层的插针导体的直径均相等，且同中心轴线设置，从而保证良好的密封效果。
优选的，为了实现插针导体与密封活塞杆的定位，所述密封活塞杆的前端设置有与前端凸头相配合的凹陷。
优选的，所述电缆连接端采用橡胶硫化成型或者玻璃烧结方式实现良好的密封。
有益效果：本发明提供的一种双层油囊式深海插拔电连接器，相对于现有技术，具有以下优点：1、采用双层油囊压力平衡方式，理论上可以满足各个海水深度的作业环境，同时减小了内外压差，降低了密封要求，保证产品能够在深海环境中长期工作，达到密封可靠、操作简单、插拔力较小的效果；2、以独特的储沙腔体避免了沙粒等杂质对油囊的侵蚀和破坏，大大延长了连接器的使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例中插针组件的结构示意图；
图2为本发明实施例中插孔组件的结构示意图；
图3为图2中A-A截面的剖视图；
图4为本发明实施例中插孔组件的局部放大示意图；
图5为本发明实施例中前端轴套的剖视图；
图6为本发明实施例中过滤环的结构示意图；
图7为本发明实施例中导电环的结构示意图；
图8a～8c为本发明实施例中插针组件与插孔组件的配合过程图；
图9为本发明实施例中插针组件与插孔组件配合时的局部放大示意图；
图10为本发明实施例中带保护壳体的插头及插座的剖视图；
图中包括：1、插针导体，2、绝缘层，3、密封轴套，4、前端凸头，5、电缆连接端，6、锥面，7、插孔导体，8、导体绝缘层，9、后端轴套，10、前端圆筒，11、弹簧，12、环形凸起，13、外层圆筒，14、内层圆筒，15、环形凸台，16、通孔，17、密封活塞杆，18、内层油囊，19、内层油囊密封段，20、外层油囊，21、凹形锥面，22、外层油囊密封段，23、前侧外油腔，24、后侧外油腔，25、内油腔，26、导体轴套，27、导电环，28、过滤环，29、螺旋状槽口通道，30、保护壳体。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1、2所示为一种双层油囊式深海插拔电连接器，包括相互配合的插针组件及插孔组件；
其中，所述插针组件包括插针导体1、绝缘层2及密封轴套3，绝缘层2覆盖于插针导体1端部以外的部分，密封轴套3套设于插针导体1的中部绝缘层2外侧；插针导体1的一端为裸露的前端凸头4，其另一端为电缆连接端5，电缆连接端5与电缆线连接形成密封结构；
所述插孔组件包括插孔导体7、导体绝缘层8、外层油囊20、内层油囊18、前端轴套、密封活塞杆17及后端轴套9；其中，导体绝缘层8覆盖于插孔导体7端部以外的部分，后端轴套9套设于插孔导体7的中部导体绝缘层8外侧；插孔导体7的一端为裸露的前端圆筒10，其另一端也为电缆连接端5，且前端圆筒10内设置有弹簧11；
如图3、5所示，前端轴套为双层筒状结构，且外层圆筒13的前端封闭，内层圆筒14中部设置有环形凸台15；环形凸台15在其圆周方向设置有若干通孔16，通孔16连通内层圆筒14和外层圆筒13；密封活塞杆17从环形凸台15内穿过内层圆筒14，其尾端位于前端圆筒10内且与弹簧11相连；
内层油囊18从内层圆筒14内环形凸台15后侧延伸至后端轴套9内侧尾部，且内层圆筒14与密封活塞杆17之间的内层油囊18构成内层油囊密封段19；外层油囊20从外层圆筒13的外侧延伸至后端轴套9的外侧，其前端从外层圆筒13的前端延伸至内层圆筒14内环形凸台15前侧，内层圆筒14与密封活塞杆17之间的外层油囊20构成外层油囊密封段22；外层油囊20与内层油囊18之间形成外油腔，内层油囊18内侧围成内油腔25，且外油腔及内油腔25内均储存有绝缘油。
本实施例中，所述密封活塞杆17的外侧套设有导体轴套26，导体轴套26从内层圆筒14的尾端延伸至前端圆筒10的前端，且与前端圆筒10固接；导体轴套26内设置有导电环27，且导电环27与插孔导体7连通。
如图7所示，所述导电环27为冠簧结构，导体轴套26内侧为环状凹台，通过冠簧与环状凹台的配合实现导电环27与导体轴套26的连接。
本实施例中，所述密封活塞杆17尾部设置有定位凸台，通过定位凸台与导体轴套26的配合实现密封活塞杆17的定位。
本实施例中，所述密封轴套3靠近前端凸头4的一侧为锥面6，外层油囊20在前端轴套的前端形成与密封轴套3上锥面6相配合的凹形锥面21，且凹形锥面21向内层圆筒14内侧延伸形成外层油囊密封段22。
如图4所示，所述凹形锥面21与外层油囊密封段22的交界处设置有环形凸起12，在插针插入插孔的过程中，插针导体1在环形凸起12的刮匙下，去除表面杂质；所述外层圆筒13内设置有过滤环28，过滤环28套设于内层圆筒14外侧尾部，从而将外油腔分隔为前侧外油腔23和后侧外油腔24；如图6所示，过滤环28外侧为螺旋状槽口通道29。
本实施例中，所述密封活塞杆17的直径、环形凸台15的内径、前端圆筒10的内径及覆盖有绝缘层2的插针导体1的直径均相等，且同中心轴线设置。
本实施例中，所述密封活塞杆17的前端设置有与前端凸头4相配合的凹陷。
本实施例中，所述电缆连接端5与电缆线采用玻璃烧结方式实现密封。
本发明中，内层油囊18及外层油囊20可由氟橡胶或者硅橡胶一次模压加工成型；前端轴套多由工程塑料制成，可采用注塑成型或者机械加工方式成型；密封活塞杆17一般采用陶瓷材料，导体绝缘层8常采用硅氟橡胶或者半导体材料；过滤环28可选用多孔隙材料，起到吸收过滤沙粒杂质的作用。
如图10所示，所述插针组件及插孔组件外均设置有保护壳体30，分别构成插头及插座，保护壳体30用于保护内部组件的同时保证插针组件及插孔组件的定位接触。
本发明的具体实施方式如下：
如图8a所示，插针组件与插孔组件未配合时，插孔组件通过密封活塞杆17与双层油囊形成两道密封界面，防止海水进入插孔腔体，从而实现隔离水体、电气绝缘。
如图8b所示，通过前端凸头4与密封活塞杆17的前端凹陷的配合实现插针导体1与密封活塞杆17的定位，定位后将插针导体1继续推入，并将密封活塞杆17一并推进内油腔25，直至前端凸头4与导电环27接触配合。在插针插入插孔的过程中，插针导体1在环形凸起12及外层油囊密封段22的刮匙下，去除大量表面杂质；一部分杂质通过通孔16进入前侧外油腔23，由于过滤环28的作用保持在前侧外油腔23内，避免了沙粒等杂质对油囊的侵蚀和破坏。
如图8c、9所示，插针组件与插孔组件配合时，前端凸头4通过导电环27与插孔导体7导通；此时锥面6与凹形锥面21相配合实现密封，防止水体在配合时进入插孔通道。使用完成后，拔出插针组件，密封活塞杆17在弹簧的作用下弹回至定位凸台与导体轴套26配合，恢复初始时的密封状态。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双层油囊式深海插拔电连接器，其特征在于，包括相互配合的插针组件及插孔组件；
其中，所述插针组件包括插针导体(1)、绝缘层(2)及密封轴套(3)，绝缘层(2)覆盖于插针导体(1)端部以外的部分，密封轴套(3)套设于插针导体(1)的中部绝缘层(2)外侧；插针导体(1)的一端为裸露的前端凸头(4)，其另一端为电缆连接端(5)，电缆连接端(5)与电缆线连接形成密封结构；
所述插孔组件包括插孔导体(7)、导体绝缘层(8)、外层油囊(20)、内层油囊(18)、前端轴套、密封活塞杆(17)及后端轴套(9)；其中，导体绝缘层(8)覆盖于插孔导体(7)端部以外的部分，后端轴套(9)套设于插孔导体(7)的中部导体绝缘层(8)外侧；插孔导体(7)的一端为裸露的前端圆筒(10)，其另一端也为电缆连接端(5)，且前端圆筒(10)内设置有弹簧(11)；
前端轴套为双层筒状结构，且外层圆筒(13)的前端封闭，内层圆筒(14)中部设置有环形凸台(15)；环形凸台(15)在其圆周方向设置有若干通孔(16)，通孔(16)连通内层圆筒(14)和外层圆筒(13)；密封活塞杆(17)从环形凸台(15)内穿过内层圆筒(14)，其尾端位于前端圆筒(10)内且与弹簧(11)相连；
内层油囊(18)从内层圆筒(14)内环形凸台(15)后侧延伸至后端轴套(9)内侧尾部，且内层圆筒(14)与密封活塞杆(17)之间的内层油囊(18)构成内层油囊密封段(19)；外层油囊(20)从外层圆筒(13)的外侧延伸至后端轴套(9)的外侧，其前端从外层圆筒(13)的前端延伸至内层圆筒(14)内环形凸台(15)前侧，内层圆筒(14)与密封活塞杆(17)之间的外层油囊(20)构成外层油囊密封段(22)；外层油囊(20)与内层油囊(18)之间形成外油腔，内层油囊(18)内侧围成内油腔(25)，且外油腔及内油腔(25)内均储存有绝缘油。
2.根据权利要求1所述的一种双层油囊式深海插拔电连接器，其特征在于，所述密封活塞杆(17)的外侧套设有导体轴套(26)，导体轴套(26)从内层圆筒(14)的尾端延伸至前端圆筒(10)的前端，且与前端圆筒(10)固接；导体轴套(26)内设置有导电环(27)，且导电环(27)与插孔导体(7)连通。
3.根据权利要求2所述的一种双层油囊式深海插拔电连接器，其特征在于，所述密封活塞杆(17)尾部设置有定位凸台，通过定位凸台与导体轴套(26)的配合实现密封活塞杆(17)的定位。
4.根据权利要求2所述的一种双层油囊式深海插拔电连接器，其特征在于，所述导电环(27)为冠簧结构，导体轴套(26)内侧为环状凹台。
5.根据权利要求1所述的一种双层油囊式深海插拔电连接器，其特征在于，所述密封轴套(3)靠近前端凸头(4)的一侧为锥面(6)，外层油囊(20)在前端轴套的前端形成与密封轴套(3)上锥面(6)相配合的凹形锥面(21)，且凹形锥面(21)向内层圆筒(14)内侧延伸形成外层油囊密封段(22)。
6.根据权利要求5所述的一种双层油囊式深海插拔电连接器，其特征在于，所述凹形锥面(21)与外层油囊密封段(22)的交界处设置有环形凸起(12)。
7.根据权利要求1所述的一种双层油囊式深海插拔电连接器，其特征在于，所述外层圆筒(13)内设置有过滤环(28)，过滤环(28)套设于内层圆筒(14)外侧尾部，从而将外油腔分隔为前侧外油腔(23)和后侧外油腔(24)，且过滤环(28)外侧为螺旋状槽口通道(29)。
8.根据权利要求1所述的一种双层油囊式深海插拔电连接器，其特征在于，所述密封活塞杆(17)的直径、环形凸台(15)的内径、前端圆筒(10)的内径及覆盖有绝缘层(2)的插针导体(1)的直径均相等，且同中心轴线设置。
9.根据权利要求1所述的一种双层油囊式深海插拔电连接器，其特征在于，所述密封活塞杆(17)的前端设置有与前端凸头(4)相配合的凹陷。
10.根据权利要求1所述的一种双层油囊式深海插拔电连接器，其特征在于，所述电缆连接端(5)与电缆线采用橡胶硫化成型或者玻璃烧结方式实现密封。
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