CN108539503B - 一种光电复合式水下湿插拔连接器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光电复合式水下湿插拔连接器，插座部分以及与之配合的插头部分；插头部分包括插头外壳，插头外壳里面设置有插头内腔，所述插头内腔中设置有贯穿其中并伸出所述插头内腔的电插针，电插针中段布置有与插座部分内部上下移动件配合的斜坡，电插针的后端中心贯穿设置插头光纤，电插针前端头部呈凸球状；插座部分包括能伸入所述插头外壳中的插座外壳，所述插座外壳里面设置有插座内腔，插座内腔里面设置有电连接部分和插座光纤部分；插座外壳和所述插头外壳上分别设置有穿通其的第一进水槽和第二进水槽，所述插头内腔和所述插座内腔中都充满绝缘油。本发明能够保证深水环境的可靠连接。

Description

一种光电复合式水下湿插拔连接器

技术领域：

本发明涉及一种光电复合式水下湿插拔连接器，特别是涉及一种适用于水下环境特别是深海环境的湿插拔连接器。

背景技术：

随着人们在海洋环境下的探索的不断深入，海洋石油天然气开发,海洋探测,水下攻防作战系统等不断向深海领域发展。在这些领域需要大量的水下作业，不同工作模块之间需要通过连接器进行电力和信号的传输。并且，随着工作水深的加大，对连接器的性能要求相应也越来越高。急需一种可以适应深海高压强、高腐蚀环境，且可以实现水下带电多次插拔操作的连接器。现存的光电复合式的水下湿插拔连接器很少，而且大多没有做到压力平衡和良好的绝缘密封，接插和分离过程中所需的插拔力也较大，不适合水下机器人的操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种光电复合式水下湿插拔连接器，能够解决水下设备之间电力和信号的传输，而且通过压力平衡和良好的绝缘密封设计，使连接器的工作领域能够到达深海。

上述的目的通过以下技术方案实现：

一种光电复合式水下湿插拔连接器，包括插座部分以及与之配合的插头部分；

所述插头部分包括插头外壳，所述插头外壳里面设置有插头内腔，所述插头内腔中设置有贯穿其中并伸出所述插头内腔的电插针，电插针中段布置有与插座部分内部上下移动件配合的斜坡，电插针的后端中心贯穿设置插头光纤，电插针前端头部呈凸球状；

所述插座部分包括能伸入所述插头外壳中的插座外壳，所述插座外壳里面设置有插座内腔，所述插座内腔里面设置有电连接部分和插座光纤部分，插座光纤前端被固定在上下移动件内，电连接部分包括与所述电插针配合使用的冠簧结构导电环和与导电环同轴心设置的柱塞，柱塞前端凹陷与电插针的凸球状端面配合，能够在电插针推动下轴向运动，柱塞后端设置有用于柱塞复位的柱塞弹簧；

所述的插座外壳和所述插头外壳上分别设置有穿通其的进水槽，所述插头内腔和所述插座内腔中都充满绝缘油。

所述的光电复合式水下湿插拔连接器，所述插头外壳后端固定密封安装有后端腹板，所述后端腹板通过连接件连接后轴套，所述插头外壳前端安装能够在插头外壳中移动的前端腹板，所述前端腹板通过连接件连接前轴套，所述后轴套和所述前轴套之间设置有波纹管，所述波纹管外设置有轴向布置的弹簧，所述前端腹板、后端腹板、和波纹管围成所述的插头内腔。

所述的光电复合式水下湿插拔连接器，所述的插头外壳上设置有长槽，所述前端腹板上设置有与所述长槽配合的导向螺栓。

所述的光电复合式水下湿插拔连接器，所述插座外壳的两端分别固定连接有前腹板和后腹板，所述前腹板和后腹板之间设置有弹性囊，所述前腹板、后腹板、弹性囊围成所述插座内腔，所述插座内腔里面设置有中间支撑板，所述中间支撑板通过支撑杆与所述后腹板连接，所述中间支撑板和所述前腹板之间设置所述的上下移动件，所述上下移动件的上部与上下移动件弹簧连接，所述插座光纤的端部固定在所述上下移动件的底部。

所述的光电复合式水下湿插拔连接器，所述上下移动件前端面设置突起与前端腹板凹槽配合，保证上下移动件在整个行程中只能沿垂向进行上下运动。

所述的光电复合式水下湿插拔连接器，所述插座外壳和所述插头外壳之间设置有导向装置。

所述的光电复合式水下湿插拔连接器，所述的导向装置包括设置在所述插头外壳上的导向槽和设置在所述插座外壳上与所述导向槽对应的导向螺钉。

所述的光电复合式水下湿插拔连接器，所述的插座外壳的外表面上设置有止位轴肩。

所述的光电复合式水下湿插拔连接器，所述的插头外壳的端面和导向槽的边缘分别设置向外的倒角。

所述的光电复合式水下湿插拔连接器，所述的插头外壳与所述前端腹板、后端腹板之间，以及所述的插座外壳与所述前腹板后腹板之间分别设置有密封圈。

所述的电插针与所述前端腹板、后端腹板之间，以及所述的柱塞与所述前腹板之间分别设置有密封圈。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

1、本发明的光电复合式水下湿插拔连接器，集成了电力传输和光信号传输。

2、本发明的光电复合式水下湿插拔连接器，充分考虑了压力平衡和防水密封结构，实现简单，功能可靠。

3、本发明的光电复合式水下湿插拔连接器，具有设计新颖、结构简单、可靠、使用方便,并且耗能低等优点。

4、本发明的光电复合式水下湿插拔连接器,适应深海高压强,高腐蚀环境,且可以实现水下带电多次插拔操作的深海连接器。

5、本发明的光电复合式水下湿插拔连接器,具有较长的寿命,而且其插拔力不随外压的变化而变化。

附图说明

图1是插头部分三维造型剖视图；

图2是插头部分端面向视图；

图3是插座部分三维造型剖视图；

图4是插座部分端面向视图；

图5是插头部分三维造型视图；

图6是插座部分三维造型视图；

图7是插座部分内部上下移动件以及插座前腹板三维造型视图；其中图7(a)为插座前腹板的三维图，图7(b)为上下移动件的三维图；

图8a～8e是插头和插座插合过程示意图。

图中包括：100插座部分；200插头部分；101插头外壳；103插头内腔；104电插针；105插头光纤；106第一进水槽；107后端腹板；108后轴套；109前端腹板；110前轴套；111波纹管；112轴向布置的弹簧；113长槽；114导向螺栓；115导向槽；201插座外壳；202插座内腔；203插座光纤；204上下移动件；205导电环；206柱塞；207柱塞弹簧；208第二进水槽；209前腹板；210后腹板；211弹性囊；212中间支撑板；213支撑杆；214上下移动件弹簧；215导向螺钉；216凹槽；217突起。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例：

如图1-7所示，本实施例的一种光电复合式水下湿插拔连接器，包括插头部分100以及与之配合的插座部分200；

所述插头部分100包括插头外壳101，所述插头外壳里面设置有插头内腔103，所述插头内腔103中设置有贯穿其中并伸出所述插头内腔的电插针104，电插针104中段布置有与插座部分内部上下移动件配合的斜坡，电插针的后端中心贯穿设置插头光纤105，电插针104前端头部呈凸球状；

所述插座部分200包括能伸入所述插头外壳中的插座外壳201，所述插座外壳里面设置有插座内腔202，所述插座内腔里面设置有电连接部分和插座光纤部分，插座光纤203前端被固定在上下移动件204内，电连接部分包括与所述电插针104配合使用的冠簧结构导电环205和与导电环205同轴心设置的柱塞206，柱塞206前端凹陷与电插针的凸球状端面配合，能够在电插针推动下轴向运动，柱塞206后端设置有用于柱塞复位的柱塞弹簧207；

所述的插头外壳101和所述插座外壳201上分别设置有穿通其的第一进水槽106和第二进水槽208，与外界海水环境联通；所述插头内腔和所述插座内腔中都充满绝缘油。绝缘油，起到平衡腔体内外压力的作用；本发明技术方案中的水下连接器，适应深海高压强、高腐蚀环境，且可以实现水下带电多次插拔操作。

本实施例中所述的光电复合式水下湿插拔连接器，所述插头外壳后端固定密封安装有后端腹板107，所述后端腹板107通过连接件连接后轴套108，所述插头外壳前端安装能够在插头外壳中移动的前端腹板109，所述前端腹板通过连接件连接前轴套110，所述后轴套108和所述前轴套109之间设置有波纹管111，所述波纹管外设置有轴向布置的弹簧112，所述前端腹板107、后端腹板109、和波纹管111围成所述的插头内腔103。

本实施例中所述的光电复合式水下湿插拔连接器，所述的插头外壳上设置有长槽113，所述前端腹板上设置有与所述长槽配合的导向螺栓114。

本实施例中所述的光电复合式水下湿插拔连接器，所述插座外壳201的两端分别固定连接有前腹板209和后腹板210，所述前腹板209和后腹板210之间设置有弹性囊211，所述前腹板209、后腹板210、弹性囊211围成所述插座内腔202，所述插座内腔里面设置有中间支撑板212，所述中间支撑板212通过支撑杆213与所述后腹板210连接，所述中间支撑板212和所述前腹板之209间设置所述的上下移动件204，所述上下移动件204的上部与上下移动件弹簧214连接，所述插座光纤203的端部固定在所述上下移动件204的底部。

波纹管和弹性囊体积可变的特性充分保证了插接和分离过程中内外压力的平衡。在连接器插拔的过程中，插合腔体内部油压会发生变化，波纹管和弹性囊内部为绝缘油液，外部为海水环境，通过波纹管和弹性囊体积的变化可以保证插合腔的油压和外部海水环境始终相等，以适应深海高压环境的使用，并且有助于抑制泄漏现象的产生。

本实施例中所述的光电复合式水下湿插拔连接器，所述上下移动件204前端面设置突起217与前端腹板凹槽216配合，保证上下移动件在整个行程中只能沿垂向进行上下运动。

本实施例中所述的光电复合式水下湿插拔连接器，所述插座外壳201和所述插头外壳101之间设置有导向装置。

本实施例中所述的光电复合式水下湿插拔连接器，所述的导向装置包括设置在所述插头外壳101上的导向槽115和设置在所述插座外壳201上与所述导向槽对应的导向螺钉215。

本实施例中所述的光电复合式水下湿插拔连接器，所述的插座外壳201的外表面上设置有止位轴肩防止插头部分与插座部分脱离。

本实施例中所述的光电复合式水下湿插拔连接器，所述的插头外壳101的端面和导向槽115的边缘分别设置向外的倒角。增大了连接过程中的可插入角度，有利于水下机器人的操作，提高容错率。

本实施例中所述的光电复合式水下湿插拔连接器，所述的插头外壳101与所述前端腹板109、后端腹板107之间，以及所述的插座外壳201与所述前腹板209后腹板210之间分别设置有密封圈。

本实施例中的插头部分还可以设置至少一个的用于卡合插座部分防止插头部分与插座部分脱离的卡爪片，卡爪片通过螺钉固定在插合腔所在的插头外壳壁上，卡爪片上向内外凸设置卡合凸起。

本实施例在电插针与内部的光纤之间设置合适的隔热材料，降低电连接所产生的热量对于光纤连接造成不良影响。

本实施例的插针的尾部电缆连接端与电缆线之间以及导电针的尾部与电缆线之间均采用橡胶硫化成型或者玻璃烧结方式实现密封相连。本技术方案中采用的橡胶硫化成型或者玻璃烧结方式均为现有技术中应用于本技术领域内的常规工艺方法，本实施例对其不作详细说明。

工作过程：

如图8所示：图8a处于未配合状态下，插头插座各处于原始状态，在充油式波纹管和弹性囊的作用下，下潜到一定水深的深海环境仍能保持内外压力平衡；图8b中，插头和插座的前端腹板端面接触并挤压，排除端面间的海水；图8c中，插头插座进一步相向运动，插头前端腹板压缩波纹管和插头内部弹簧向后移动；图8d中，随着插头前端腹板继续移动，波纹管和弹簧进一步压缩，上下移动件到达斜坡位置，并沿斜坡向下；图8e中上下移动件移动到最底部，光纤插合。

插头部分100和插座部分200的尾部线缆连接方式未在图中示出，为了保障良好的防水密封性能，在尾部电缆连接端以及光纤连接端与缆线采用橡胶硫化成型或者玻璃烧结方式进行密封连接。

为防止海水环境中的杂质进入连接器，在第一进水槽106、第二进水槽208中均可设置过滤板隔离海水杂质，提高设备使用寿命。

附图中所示的插头及插座部分为单芯结构，但在实际应用中，可以根据实际需求扩展为多芯结构。

本实施例中的插头部分与插座部分的插接与分离过程如下：

插接时，插头部分100的电插针104的导电部分的凸球状前端与插座部分200的柱塞206的凹陷端首先接触并继续相对运动，插头部分100的前端腹板109和插座部分201的前腹板209相互压紧并挤出端面间的海水，同时，在插座部分200的柱塞206压缩柱塞弹簧207并向后移动，在插头部分100的前端腹板109压缩波纹管111和轴向布置的弹簧112并向后移动，此时插头内腔103鼓起；随着插针的进一步深入，插座内腔202的上下移动件204到达插针中段的斜坡结构，并在上下移动件弹簧214的驱动下沿着斜坡向下移动，带动连接其上的插座光纤203向下移动，直到最低点时插座光纤203与插头光纤105位于同一高度且对中，进一步相对运动即可使两部分光纤通过套管对接，完成光纤连接；于此同时，电插针104的导电部位到达冠簧结构导电环205的位置，完成电连接。

分离时，电插针104逐渐退出插座部分200内的导电环205，光纤连接同时断开，上下移动件204沿斜坡向上移动，插座部分200的柱塞206在柱塞弹簧207的回复力推压作用下逐步复位，插头部分100的前端腹板109在轴向布置的弹簧112回复力作用下向前移动到初始位置，重新形成密封结构，实现分离过程的密封。

应当指出，上述实施实例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。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)

1.一种光电复合式水下湿插拔连接器，包括插头部分（100）以及与之配合的插座部分（200）；其特征在于，

所述插头部分（100）包括插头外壳（101），所述插头外壳里面设置有插头内腔（103），所述插头内腔（103）中设置有贯穿其中并伸出所述插头内腔的电插针（104），电插针（104）中段布置有与插座部分内部上下移动件配合的斜坡，电插针的后端中心贯穿设置插头光纤（105），电插针前端头部呈凸球状；

所述插座部分（200）包括能伸入所述插头外壳中的插座外壳（201），所述插座外壳里面设置有插座内腔（202），所述插座内腔里面设置有电连接部分和插座光纤部分，插座光纤（203）前端被固定在上下移动件（204）内，电连接部分包括与所述电插针（104）配合使用的冠簧结构导电环（205）和与导电环（205）同轴心设置的柱塞（206），柱塞（206）前端凹陷与电插针的凸球状端面配合，能够在电插针推动下轴向运动，柱塞（206）后端设置有用于柱塞复位的柱塞弹簧（207）；

所述的插头外壳（101）和所述插座外壳（201）上分别设置有穿通其的第一进水槽（106）和第二进水槽（208），所述插头内腔和所述插座内腔中都充满绝缘油。

2.根据权利要求1所述的光电复合式水下湿插拔连接器，其特征在于，所述插头外壳后端固定密封安装有后端腹板（107），所述后端腹板（107）通过连接件连接后轴套（108），所述插头外壳前端安装能够在插头外壳中移动的前端腹板（109），所述前端腹板通过连接件连接前轴套（110），所述后轴套（108）和所述前轴套（109）之间设置有波纹管（111），所述波纹管外设置有轴向布置的弹簧（112），所述前端腹板（107）、后端腹板（109）、和波纹管（111）围成所述的插头内腔（103）。

3.根据权利要求2所述的光电复合式水下湿插拔连接器，其特征在于，所述的插头外壳上设置有长槽（113），所述前端腹板上设置有与所述长槽配合的导向螺栓（114）。

4.根据权利要求1或2或3所述的光电复合式水下湿插拔连接器，其特征在于，所述插座外壳（201）的两端分别固定连接有前腹板（209）和后腹板（210），所述前腹板（209）和后腹板（210）之间设置有弹性囊（211），所述前腹板（209）、后腹板（210）、弹性囊（211）围成所述插座内腔（202），所述插座内腔里面设置有中间支撑板（212），所述中间支撑板（212）通过支撑杆（213）与所述后腹板（210）连接，所述中间支撑板（212）和所述前腹板之（209）间设置所述的上下移动件（204），所述上下移动件（204）的上部与上下移动件弹簧（214）连接，所述插座光纤（203）的端部固定在所述上下移动件（204）的底部。

5.根据权利要求4所述的光电复合式水下湿插拔连接器，其特征在于，所述上下移动件（204）前端面设置突起（217）与前端腹板凹槽（216）配合，保证上下移动件在整个行程中只能沿垂向进行上下运动。

6.根据权利要求1或2或3或5所述的光电复合式水下湿插拔连接器，其特征在于，所述插座外壳（201）和所述插头外壳（101）之间设置有导向装置。

7.根据权利要求6所述的光电复合式水下湿插拔连接器，其特征在于，所述的导向装置包括设置在所述插头外壳（101）上的导向槽（115）和设置在所述插座外壳（201）上与所述导向槽对应的导向螺钉（215）。

8.根据权利要求1或2或3或5或7所述的光电复合式水下湿插拔连接器，其特征在于，所述的插座外壳（201）的外表面上设置有止位轴肩。

9.根据权利要求1或2或3或5或7所述的光电复合式水下湿插拔连接器，其特征在于，所述的插头外壳（101）的端面和导向槽（115）的边缘分别设置向外的倒角。

10.根据权利要求4所述的光电复合式水下湿插拔连接器，其特征在于，所述的插头外壳（101）与所述前端腹板（109）、后端腹板（107）之间，以及所述的插座外壳（201）与所述前腹板（209）后腹板（210）之间分别设置有密封圈；所述的电插针（104）与所述前端腹板（109）、后端腹板（107）之间，以及所述的柱塞（206）与所述前腹板（209）之间分别设置有密封圈。