CN107728262A - 旋转式深海插拔光电复合连接器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转式深海插拔光电复合连接器，包括适配的插头和插座，插头包括插头壳体、插头弹性囊体、插头腹板、插头尾板、若干插头光电插芯；插座包括插座壳体、插座弹性囊体、插座腹板、插座尾板、若干插座光电插芯、移动腔体；该连接器还设有能够挡住/让出插座光电插芯和插头光电插芯配合通道的旋转机构，插头前端和插座前端之间设有锁紧机构。本发明的连接器可以满足各个深度的作业环境，密封可靠、操作简单、插拔力小。

Description

旋转式深海插拔光电复合连接器

技术领域

本发明涉及深海光纤连接器和电连接器技术领域，尤其涉及一种旋转式深海插拔光电复合连接器。

背景技术

现有技术中的海洋油气生产、水下施工机械、深海科学研究、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干插拔连接器，无压力平衡式，在深海中难以实现良好的密封，连接器更新或者插拔操作时需要取出到海平面以上，操作复杂，成本过高。现有的压力平衡式深海插拔光电复合连接器结构复杂，动态过程不稳定，密封效果欠佳。

发明内容

发明目的：本发明提供了一种旋转式深海插拔光电复合连接器，该连接器解决了现有技术中连接器操作复杂、成本高的问题，同时解决了动态过程不稳定，密封效果欠佳的问题。

技术方案：本发明的旋转式深海插拔光电复合连接器，包括适配的插头和插座。

所述插头包括前端与所述插座适配、尾端设有与光电复合缆匹配的预留端口的插头壳体，所述插头壳体包括密封连接的插头外壳和插头内壳，且所述插头内壳内设有能够平衡压差的插头弹性囊体，所述插头壳体前端设有插头腹板、尾端设有插头尾板，且所述插头壳体内腔横设有穿过插头尾板的若干插头光电插芯。

所述插座包括前端与所述插头适配、尾端设有与光电复合缆匹配的预留端口的插座壳体，所述插座壳体包括密封连接并能够相对滑动的插座外壳和插座内壳，且所述插座内壳内设有能够平衡压差的插座弹性囊体，所述插座壳体前端设有能够与所述插头腹板密封贴合的插座腹板、尾端设有插座尾板，且所述插座壳体内腔横设有穿过插座尾板的若干插座光电插芯，所述插座壳体内还设有插头插入时能够移动的移动腔体。

其中，插头光电插芯和插座光电插芯的适配端口横截面采用十字形(米字形)排布。

插头光电插芯为包覆绝缘层和保护层的导电体或光纤，尾端设有插芯弹簧；插座内插芯为电接触组件时，插座光电插芯内设有电接触冠簧，插芯为光接触组件时，插座光电插芯设有浮动弹簧，使两个光纤端面紧密贴合。

光电插芯尾端设置有定位凸台，配合尾板，使其定位，且光电插芯连接端口与光电复合缆线采用橡胶硫化成型或者玻璃烧结方式实现密封。

所述连接器还设有能够挡住/让出插座光电插芯和插头光电插芯配合通道的旋转机构，所述旋转机构包括插头旋转组件、与所述插头旋转组件配合使用的插座旋转组件。

所述插头旋转组件包括插头旋转杆，所述插头旋转杆一端通过插头轴承与插头壳体尾端连接、另一端连接有与插头光电插芯适配端口横截面形匹配的插头挡体，所述插头腹板开设有与插头挡体形匹配的第一孔洞，所述插头挡体密封嵌合于所述第一孔洞中。所述插头旋转杆开设有螺旋滑槽，所述插头旋转杆包括两套接的杆体，且其中一杆体开设有螺旋滑槽、另一杆体端部设有能够沿所述螺旋滑槽轨迹滑动的凸块，并能够在力的作用下使插头旋转杆和插头挡体转动，其中，所述插头旋转杆还设有能够使插头旋转杆复位的扭簧，所述扭簧一端与插头壳体连接、另一端与插头旋转杆连接。螺旋滑槽的后程呈直线形，插头旋转杆在力作用下，保持直线运动的同时随螺旋滑槽转过一定角度，而扭簧储存的能量可以使插头旋转杆恢复原位。

所述插座旋转组件包括插座旋转杆，所述插座旋转杆一端通过插座轴承与插座壳体连接，另一端连接有与插座光电插芯适配端口横截面形匹配的插座挡体，所述插座腹板开设有与插座挡体形匹配的第二孔洞，所述插座挡体密封嵌合于所述第二孔洞中，且所述插座挡体能够与插头挡体密封配合、并在插头挡体的作用下转动。插座旋转杆轴向长度位置略小于插座腹板，使其配合锥面保持良好接触。

两挡体端面呈前窄后宽状，挡体和孔洞之间依靠锥面密封，安装时给定轴向预紧力，使其保证密封。两挡体接触后，形成一个连续锥面，可以一同进入插头壳体的腔体内并转过一定角度，为光电插芯的配合让出通道。

所述插头前端和插座前端之间设有锁紧机构，所述锁紧机构包括与插座腹板和插座内壳外周缘连接的环状卡爪、开设于所述插头壳体上并能够与环状卡爪配合使用的卡爪槽。

其中，环状卡爪开有缺口，为间断结构，保证插座前端配合端面与插头端面接触时，海水可以完全挤压出去；环状卡爪与插头外壳上的卡爪槽紧密配合，使两个端面之间有一定的接触压力，形成密封界面，在整个配合工作过程中隔绝海水。

所述插头弹性囊体通过插头压板与插头壳体固定连接，所述插头光电插芯和插头旋转杆穿设于所述插头压板中，所述插头腹板、插头挡体、插头内壳、插头弹性囊体和插头压板组成第一平衡腔体，插头光电插芯前端的配合端口处于该平衡腔体内；所述插头压板、插头内壳和插头外壳组成第二平衡腔体，插头光电插芯中间部位处于该平衡腔体内；所述第一平衡腔体和第二平衡腔体均置有平衡液。

其中，插头压板与插头旋转杆之间有间隙并保持小间隙配合，第一平衡腔体和第二平衡腔体通过插头旋转杆连接；插头前端面的锥面密封由扭簧提供轴向预紧力，产生足够的接触应力，插头弹性囊体的弹性变形使海水压力传递到平衡腔体腔内，保证了第一平衡腔体内外压差基本相等，满足防止海水进入腔体的要求，从而实现电气绝缘和光路不受侵扰；插头中间腔体通过两道O形圈隔绝外界海水，且通过插头旋转杆与插头压板间间隙导通，在插头旋转杆旋转动作下，间隙的几何形状起到泵送作用，补偿第一平衡腔体的平衡液损失。

所述插座弹性囊体通过插座压板与插座壳体固定连接，所述插座光电插芯和插座旋转杆穿设于所述插座压板中，且所述插座腹板、环状卡爪、插座挡体、插座内壳、插座弹性囊体和插座压板组成所述移动腔体，所述移动腔体内置有平衡液。其中，所述移动腔体设有能够使其复位的弹性件，所述弹性件一端与移动腔体连接、另一端与插座壳体连接，在拔出时起到复位作用，并给前端插座腹板的锥面密封提供足够的预紧力。

所述移动腔体与插座外壳之间设有第一导向机构，所述第一导向机构包括开设于插座外壳的第一滑槽、设于所述插座内壳上并能够相对所述第一滑槽滑动的第一导向螺钉，保证其运动过程中不会有转动，起到一侧限位作用。

插座与插头之间设有配合时的第二导向机构，所述第二导向机构包括开设于所述插座壳体上的第二导向槽、以及设于所述插头壳体上并能够在第二导向槽内滑动的第二导向螺钉。

其中，插头弹性囊体和插座弹性囊体均为橡胶囊，且平衡液为绝缘干净的绝缘油液，不影响光信号传输，第一平衡腔体、第二平衡腔体和移动腔体可称为第一油腔、第二油腔和移动油腔。

为进一步保证密封效果，所述插头光电插芯与插头压板之间、插座光电插芯与插座压板之间设有O型密封圈，且插头光电插芯与插头尾板之间、插座光电插芯与插座尾板之间设有O型密封圈，同时，插头外壳与插头内壳之间、插座外壳与插座内壳之间均设有O型密封圈，且O型密封圈均采用两级密封结构。

有益效果：1、本发明的旋转式深海插拔光电复合连接器，采用充平衡液式弹性囊体压力平衡结构，工况适应性强，可以满足各个深度的作业环境，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；2、达到了密封可靠、操作简单、插拔力小的效果；3、光电插芯排布的灵活性大，从最少的一根插芯到上百根都可依据此结构，大大满足了各种工况下的使用需求；

4、端部为十字形挡体的旋转杆简化了配合过程中的结构运动，简单可靠，便于实现功能，能最大程度降低油损；5、一体化的外壳设计，减少了密封环节，简化光电连接器插拔过程动作，提高连接器的可靠性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中插头的结构示意图；

图3为本发明中插座的结构示意图；

图4为本发明中插头的前端面结构示意图；

图5为图2中插头的横截面结构示意图；

图6为本发明中插座的前端面结构示意图；

图7为图3中插座的横截面结构示意图；

图8为本发明中插头旋转组件和插座旋转组件配合示意图；

图9为本发明中插头旋转组件(a)、插头旋转杆横截面(b)和插头旋转杆(c)的结构示意图；

图10为本发明中插头与插座的未配合状态示意图；

图11为本发明中插头与插座的腹板密封配合的状态示意图；

图12为本发明中插头与插座的旋转组件旋转并让出光电插芯通道的状态示意图；

图13为本发明中插头与插座光电插芯配合状态示意图。

具体实施方式

参见图1至图9，本发明一实施例所述的旋转式深海插拔光电复合连接器，包括适配的插头1和插座2。

插头1包括前端与插座2适配、尾端设有与光电复合缆匹配的预留端口的插头壳体，插头壳体开有插头通水孔112；插头壳体包括密封连接的插头外壳11和插头内壳12，插头外壳11和插头内壳12之间设有两级O型密封圈，插头内壳12内设有插头弹性囊体13，本实施例中插头弹性囊体13采用像胶囊，插头壳体前端设有与插头内壳12相连的插头腹板14、尾端设有插头尾板15、中间设有用于固定橡胶囊的插头压板17，插头腹板14、插头尾板15和插头压板17分别通过固定螺钉固定连接于插头壳体上，插头壳体内腔横设有依次穿过插头尾板15和插头压板17的十六根插头光电插芯16，且插头光电插芯16与插头压板17和插头尾板15之间分别采用两级O型密封圈。

十六根插头光电插芯16均为包覆绝缘层和保护层的导电体或光纤，且尾端设有插芯弹簧161，其适配端口横截面采用十字形排布，尾端设置有定位凸台，配合插头尾板15，使其定位，且插头光电插芯16连接端口与光电复合缆线采用橡胶硫化成型或者玻璃烧结方式实现密封。

插座2包括前端与插头1适配、尾端设有与光电复合缆匹配的预留端口的插座壳体，插座壳体开有插座海水腔213，插座壳体包括密封连接的插座外壳21和插座内壳22，插座外壳21和插座内壳22之间设有两级O型密封圈，插座内壳22内设有插座弹性囊体23，插座弹性囊体23采用橡胶囊，插座壳体前端设有能够与插头腹板14密封贴合的插座腹板24、尾端设有插座尾板25、中间设有插座压板28，插座腹板24、插座尾板25和插座压板28分别通过固定螺钉固定连接于插座壳体上，插座壳体内腔横设有依次穿过插座尾板25和插座压板28的插座光电插芯26，且插座光电插芯26与插座压板28和插座尾板25之间分别采用两级O型密封圈。

插座2内插芯为电接触组件时，插座光电插芯26内设有电接触冠簧，插芯为光接触组件时，插座内光插芯26设有浮动弹簧，使两个光纤端面紧密贴合，插座光电插芯26的适配端口横截面采用十字形，尾端设置有定位凸台，配合插座尾板25，使其定位，且其端口与光电复合缆线采用橡胶硫化成型或者玻璃烧结方式实现密封。

所述连接器还设有能够挡住/让出插头光电插芯适配通道的旋转机构3，旋转机构3包括插头旋转组件31和插座旋转组件32。

插头旋转组件31包括穿设于插头压板17的插头旋转杆311，其中，插头压板17与插头旋转杆311之间有间隙并保持小间隙配合。插头旋转杆311一端通过插头轴承312与插头壳体尾端连接、另一端连接有与十字形插头光电插芯16端口横截面形匹配的十字形插头挡体313，插头腹板14开设有与插头挡体313形匹配的十字形第一孔洞，插头挡体313密封嵌合于第一孔洞中。插头旋转杆311包括两套接的杆体，其中一杆体外表面开设有螺旋滑槽314，螺旋滑槽314的后程呈直线形，另一杆体端部设有能够在螺旋滑槽314内滑动的凸块316，并在力的作用下使插头旋转杆311转动并伸缩，其中，插头旋转杆311设有使插头旋转杆311复位的扭簧315，扭簧315一端与插头壳体连接、另一端通过扭簧固定螺钉317与插头旋转杆311连接。其中，插头挡体313为有斜度的十字形结构，呈前窄后宽的锥面，可与插头腹板14形成锥面密封。

插座旋转组件32包括穿设于插座压板28的插座旋转杆321，插座旋转杆321一端通过插座轴承322与插座壳体连接，另一端连接有与十字形插座光电插芯26适配端口形匹配的十字形插座挡体323，插座腹板24开设有与插座挡体323形匹配的米字形第二孔洞，米字形插座挡体323密封嵌合于第二孔洞中，且插座挡体323能够与插头挡体313密封配合、并在摩擦力的作用下跟随插头挡体313转动。其中，其中，插座挡体323为有斜度的十字形结构，呈前窄后宽的锥面，可与插头腹板24形成锥面密封，插座旋转杆321轴向长度位置略小于插座腹板24，使其配合锥面保持良好接触。同时，插座挡体323能够与插头挡体313密封配合时，形成连续的锥面密封贴合，可以一同进入插头1的插头壳体腔内并转过一定角度，为插芯的配合让出通道。

插头1前端和插座2前端之间设有锁紧机构4，锁紧机构4包括与插座腹板24和插座内壳22外周缘连接的环状卡爪41、开设于所述插头壳体上并能够与环状卡爪41配合使用的卡爪槽。其中，环状卡爪41开有缺口，为间断结构，保证插座2前端配合端面与插头1配合端面接触时，海水可以完全挤压出去。

插头腹板14、插头挡体313、插头内壳12、插头弹性囊体13和插头压板17组成第一平衡腔体18，本实施例中第一平衡腔体18为第一油腔，插头光电插芯16前端的配合端口处于该油腔内；插头压板17、插头内壳12和插头外壳11组成第二平衡腔体19，本实施例中第二平衡腔体19为第二油腔，插头光电插芯16中间部位处于该油腔内；所述第一平衡腔体18和第二平衡腔体19均置有平衡液，本实施例中平衡液为绝缘油，第一油腔腔和第二油腔通过插头旋转杆311连接。

由插座腹板24、环状卡爪41、插座挡体323、插座内壳22、插座弹性囊体23和插座压板28组成了移动腔体27，移动腔体27内置有平衡液，本实施例中平衡液为绝缘油。其中，移动腔体27设有能够使其复位的弹性件29，弹性件29一端与移动腔体27连接、另一端与插座壳体连接。移动腔体27与插座外壳21之间设有第一导向机构，第一导向机构包括开设于插座外壳21的第一滑槽211、设于所述插座内壳22上并能够相对第一滑槽211滑动的第一导向螺钉221，保证其运动过程中不会有转动，起到一侧限位作用。

插座2与插头1之间还设有配合时的第二导向机构，第二导向机构包括开设于插座2壳体上的第二导向槽212、以及设于插头1壳体上并能够在第二导向槽212内滑动的第二导向螺钉111。

本发明的工作步骤如下：

如图10-13所示为插头1、插座2配合过程，图10表示未配合状态，插头1、插座2各处于原始状态，在充油式平衡橡胶囊的作用下，下潜到一定水深的深海环境仍能保持内外压力平衡。

图11所示为插头1插入插座2中，插头1上的第二导向螺钉111对准插座2上的第二导向槽212，插头外壳11上的卡爪槽与插座2环状卡爪41接触，弹起卡爪进而实现锁紧配合，使插头1、插座2前端断面之间形成密封界面，两个腹板端面接触并挤出水分，形成密封端面。

图12所示为插头1继续插入，插座2内的移动腔体27沿着第一导向机构向内压缩弹性件29，插座旋转杆321由于尾端固定，其端部的插座挡体323与插头旋转杆311端部的插头挡体313密封贴合后一并进入插头1第一油腔，插头旋转杆311受曲线轨迹的螺旋滑槽314作用，使两个旋转杆转过45度，此时光电插芯连接通道被让出，同时可避免油液进入其配合界面，达到降低油损的目的。

图13所示为光电插芯配合的过程，由于插头旋转杆311上的螺旋滑槽314后程为直线，所以旋转杆继续直线运动，插座2内的移动腔体27继续向内压缩弹性件29，直到光电插芯配合完成，依靠插头壳体和插座壳体上的锁紧结构保证其工作状态下的稳定接触。

Claims (10)

1.一种旋转式深海插拔光电复合连接器，其特征在于：包括适配的插头(1)和插座(2)，

所述插头(1)包括前端与所述插座(2)适配、尾端与光电复合缆匹配的插头壳体，所述插头壳体包括密封连接的插头外壳(11)和插头内壳(12)，且所述插头内壳(12)内设有能够平衡压差的插头弹性囊体(13)，所述插头壳体前端和尾端分别设有插头腹板(14)和插头尾板(15)，且所述插头壳体内腔横设有穿过插头尾板(15)的若干插头光电插芯(16)；

所述插座(2)包括前端与所述插头(1)适配、尾端与光电复合缆匹配的插座壳体，所述插座壳体包括密封连接并能够相对滑动的插座外壳(21)和插座内壳(22)，且所述插座内壳(22)内设有能够平衡压差的插座弹性囊体(23)，所述插座壳体前端设有能够与所述插头腹板(14)密封贴合的插座腹板(24)、尾端设有插座尾板(25)，且所述插座壳体内腔横设有穿过插座尾板(25)的若干插座光电插芯(26)，所述插座壳体内还设有插头(1)插入时能够移动的移动腔体(27)；

所述连接器还设有能够挡住/让出插座光电插芯和插头光电插芯配合通道的旋转机构(3)，且所述插头(1)前端和插座(2)前端之间设有锁紧机构(4)。

2.根据权利要求1所述的旋转式深海插拔光电复合连接器，其特征在于：所述旋转机构(3)包括插头旋转组件(31)、与所述插头旋转组件配合使用的插座旋转组件(32)。

3.根据权利要求2所述的旋转式深海插拔光电复合连接器，其特征在于：所述插头旋转组件(31)包括插头旋转杆(311)，所述插头旋转杆(311)一端通过插头轴承(312)与插头壳体尾端连接、另一端连接有与插头光电插芯(16)适配端口横截面形匹配的插头挡体(313)，所述插头腹板(14)开设有与插头挡体(313)形匹配的第一孔洞，所述插头挡体(313)密封嵌设于所述第一孔洞中，所述插头旋转杆(311)包括两套接的杆体，且其中一杆体开设有螺旋滑槽(314)，另一杆体端部设有能够沿所述螺旋滑槽(314)轨迹滑动的凸块(316)，并能够在力的作用下使插头旋转杆(311)和插头挡体(313)转动，其中，所述插头旋转杆(311)还设有能够使插头旋转杆(311)复位的扭簧(315)，所述扭簧(315)一端与插头壳体连接、另一端与插头旋转杆(311)连接。

4.根据权利要求3所述的旋转式深海插拔光电复合连接器，其特征在于：所述插座旋转组件(32)包括插座旋转杆(321)，所述插座旋转杆(321)一端通过插座轴承(322)与插座壳体连接、另一端连接有与插座光电插芯(26)适配端口横截面形匹配的插座挡体(323)，所述插座腹板(24)开设有与插座挡体(323)形匹配的第二孔洞，所述插座挡体(323)密封嵌设于所述第二孔洞中，且所述插座挡体(323)能够与插头挡体(313)密封配合、并在插头挡体(313)作用下转动。

5.根据权利要求4所述的旋转式深海插拔光电复合连接器，其特征在于：所述锁紧机构(4)包括与插座腹板(24)和插座内壳(22)外周缘连接的环状卡爪(41)、开设于所述插头壳体上并能够与环状卡爪(41)配合使用的卡爪槽。

6.根据权利要求3所述的旋转式深海插拔光电复合连接器，其特征在于：所述插头弹性囊体(13)通过插头压板(17)与插头壳体固定连接，且所述插头光电插芯(16)和插头旋转杆(311)穿设于所述插头压板(17)中，所述插头腹板(14)、插头挡体(313)、插头内壳(12)、插头弹性囊体(13)和插头压板(17)组成第一平衡腔体(18)，所述插头压板(17)、插头内壳(12)和插头外壳(11)组成第二平衡腔体(19)，且所述第一平衡腔体(18)和第二平衡腔体(19)均置有平衡液。

7.根据权利要求5所述的旋转式深海插拔光电复合连接器，其特征在于：所述插座弹性囊体(23)通过插座压板(28)与插座壳体固定连接，所述插座光电插芯(26)和插座旋转杆(321)穿设于所述插座压板(28)中，且所述插座腹板(24)、环状卡爪(41)、插座挡体(323)、插座内壳(22)、插座弹性囊体(23)和插座压板(28)组成所述移动腔体(27)，所述移动腔体(27)内置有平衡液。

8.根据权利要求7所述的旋转式深海插拔光电复合连接器，其特征在于：所述移动腔体(27)设有能够使其复位的弹性件(29)，所述弹性件(29)一端与移动腔体(27)连接、另一端与插座壳体连接。

9.根据权利要求1所述的旋转式深海插拔光电复合连接器，其特征在于：所述移动腔体(27)与插座外壳之间设有第一导向机构。

10.根据权利要求9所述的旋转式深海插拔光电复合连接器，其特征在于：所述第一导向机构包括开设于插座外壳(21)的第一滑槽(211)、设于所述插座内壳(22)上并能够相对所述第一滑槽(211)滑动的第一导向螺钉(221)。