CN109713515B - 一种耐环境的可旋转式电连接器转接机构 - Google Patents

Abstract

一种耐环境的可旋转式电连接器转接机构，属于机械领域。本发明提供电缆组件可实现插头在插合时与电缆的“分离”，利用与插头相连部分结构与自身结构的相对旋转，避免电缆及波纹管的刚性带来的极大的操作难度；设置了旋转限位结构，能效防止电缆被牵引导致扭转角度过大损伤电缆；本发明提供电缆组件在相对旋转的配合面之间采用双重径向密封结构，能实现整套结构180℃、0.9MPa(g)条件下的可靠密封，且能承受大量辐照剂量；本发明提供电缆组件采用动静棘轮结构，通过棘轮组件与相关的零件的筋槽结构，防止因温度、压力等复合条件下的环境因素和机械振动、冲击环境使结构的锁紧失效，实现连接器插合完毕后可靠的锁紧和防松功能。

Description

一种耐环境的可旋转式电连接器转接机构

技术领域

本发明涉及一种耐环境的可旋转式电连接器转接机构，尤其涉及一种可用于核电环境或其他类似工作环境下的耐环境的可旋转式电连接器尾部附件，属于电连接器尾部附件技术领域。

背景技术

电连接器尾部附件是电连接器的一个重要组成部分，是电缆到电连接器端接的过渡部分，主要起到紧固、保护电缆的作用。

传统的电连接器尾部附件包括电缆罩、夹线板、紧固件，起主要特征是电缆罩与电连接器的尾部连接，安装时电缆穿过电缆罩的尾部，安装夹线板后，用紧固件固定锁紧。

近些年，随着核电站仪控设备的不断发展，电连接器在核电环境下使用需求不断扩大，电连接器需要适用于包括辐照在内的多种恶劣环境，同时，因核电环境的特殊要求，与之连接的多为大尺寸刚性电缆(电缆外部套波纹管)，传统尾部附件在使用时，现场操作人员需克服电缆刚性使连接器旋转来调整定位筋槽或导向机构的位置来完成一次插合，出于对现场操作人员的保护，急需一种可实现电连接器灵活插拔的电连接器尾部附件，从而降低操作人员在现场使用电连接器时的操作难度，减小人员在核电辐照环境下工作所受的辐照剂量，且具有良好的耐环境性能。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种耐环境的可旋转式电连接器转接机构，这种电连接器尾部附件能够实现电连接器在插合时能够相对于电连接器尾部附件绕轴旋转，方便头座进行插合，同时设计了限位结构，防止电连接器旋转牵引电缆使其扭转角度过大造成损伤，为适应相应的工况环境，设计了多道密封结构，采用特种密封材料，保证可靠的密封性能，组件壳体间稳定导通，具有良好的抗电磁干扰功能，采用由防松垫片改制的棘轮组件，实现插合后任意位置的锁死及防松作用。

本发明的技术解决方案是：一种耐环境的可旋转式电连接器转接机构，包括压紧件、动棘轮、静棘轮、限位套、连接套、压套组件、连接螺母、电缆紧固爪和波纹管转接件；所述连接套为长筒形结构，其一端与外部的波纹管固定连接，另一端的头部内部设有与压紧件配合连接的螺纹，且设有与静棘轮配合安装的凹槽；所述动棘轮和静棘轮的中心开有圆孔，两者外侧均为放射状凸筋结构，分别与限位套和连接套配合安装以保证限位套和连接套轴向旋转的一致性；所述限位套为带台阶面的塔型结构，头部与外部电连接器螺纹连接，所述台阶面开有放射状沟槽，与动棘轮配合安装；限位套的底部设有凸筋，用于限制限位套与连接套的相对旋转；所述压紧件与连接套一端内部螺纹配合安装，保证动棘轮和静棘轮之间啮合，以及动棘轮和静棘轮与连接套之间的轴向压力；所述的电缆紧固爪一端设有齿形结构，中部外圆周上设有凸筋，所述电缆紧固爪的凸筋与波纹管转接件的沟槽配合安装，限制电缆紧固爪的旋转；所述波纹管转接件为中心开孔的柱状结构，其一端设有台阶与电缆外部的波纹管焊接，另一端圆周面上设有轴向开口直槽，与电缆紧固爪的凸筋配合，所述波纹管转接件内部带斜面，使电缆紧固爪在沿轴向移动时产生径向位移，从而完成电缆紧固；所述压套组件中心开圆孔，一端为锥面台阶结构，用以固定电缆的屏蔽层，另一端外圆周上设有凸筋，与电缆紧固爪的凹槽配合限制压套组件旋转；所述连接螺母为中心开孔带内外螺纹的结构，分别与压套组件、波纹管转接件固定连接。

进一步地，所述压紧件包括球头柱塞和并紧螺母；所述并紧螺母与连接套一端内部螺纹配合安装，其圆周面上设有螺纹孔，用以安装球头柱塞，所述球头柱塞用于保证相对于内圆周面伸出量的一致性。

进一步地，所述压套组件包括压套螺母和压套；所述压套中心开圆孔，一端为锥面台阶结构，另一端外圆周上设有凸筋，与电缆紧固爪的凹槽配合限制压套旋转；所述压套螺母中心开圆孔，与连接螺母配合连接，用以压紧压套紧固电缆屏蔽层。

进一步地，所述齿形结构为均匀分布的八瓣紧固爪，且所述紧固爪头部设有向中心轴方向倾斜的广口斜角，在紧固状态时趋向与电缆轴向平行。

进一步地，所述锥面台阶结构的锥面角度大于电缆紧固爪的广口斜角。

进一步地，所述锥面角度为25°±30'，所述广口斜角为6±1°。

进一步地，所述动棘轮与静棘轮配合面的齿面相同，方向相反。

进一步地，还包括密封圈，所述密封圈安装在所述限位套与连接套之间限位套或连接套的凹槽内。

进一步地，所述密封圈的材料为苯基硅橡胶。

进一步地，所述波纹管转接件与连接套和电缆波纹管之间通过激光熔焊方式固定连接。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明提供电缆组件可实现插头在插合时与电缆的“分离”，利用与插头相连部分结构与自身结构的相对旋转，避免电缆及波纹管的刚性带来的极大的操作难度；设置了旋转限位结构，能效防止电缆被牵引导致扭转角度过大损伤电缆。

(2)本发明提供电缆组件在相对旋转的配合面之间采用双重径向密封结构，能实现整套结构180℃、0.9MPa(g)条件下的可靠密封，且能承受大量辐照剂量(5.665×10⁵Gy(56.65MRaD)的γ辐照累积剂量；9.735×10⁵Gy(97.35MRaD)的β辐照累积剂量)。

(3)本发明提供电缆组件采用动静棘轮结构，通过棘轮组件与相关的零件的筋槽结构，防止因温度、压力等复合条件下的环境因素和机械振动、冲击环境使结构的锁紧失效，实现连接器插合完毕后可靠的锁紧和防松功能。

(4)本发明提供电缆组件通过在并紧螺母上安装球头柱塞的方式，实现相对旋转的两个壳体零件之间的导通，使整套电缆组件在满足旋转结构的同时依旧保证了对内部电缆的抗电磁屏蔽功能。

附图说明

图1为本发明各组成部件结构示意图；

图2为本发明安装连接示意图；

图3为本发明限位套限位结构示意图；

图4为本发明电缆紧固爪结构示意图；

图5为本发明动棘轮与限位套安装示意图；

图6为本发明静棘轮与连接套安装示意图；

图7为本发明棘轮组件防松功能结构示意图。

具体实施方式

一种耐环境的可旋转式电连接器转接机构，主要由旋转组件和束线组件组成，旋转组件一端通过电连接器的尾端相连，另一端与束线组件通过激光焊接的方式进行固定连接，所述的束线组件用以固定电缆，并与电缆外部的波纹管焊接固定。

本发明所述的尾部附件主要由旋转组件和束线组件组成，其中旋转组件由限位套5、球头柱塞1、并紧螺母2、棘轮组件、O形密封圈6、连接套7组成；束线组件由压套螺母8、连接螺母10、压套9、波纹管转接件12、电缆紧固爪11组成。

所述的限位套5是带多个台阶面的塔型结构，头部带螺纹，肩部保持尖角，与连接器尾端旋合到位后通过激光焊接，中间台阶面开开均匀放射状沟槽，与静棘轮4配合安装以保证旋转的一致性，尾部带斜度，便于在无润滑条件下的安装和维护，底部带凸筋，与连接套7实现270°范围内的相对旋转。

所述的并紧螺母2外圆周铣六个平面，头部带螺纹，与连接套7上方螺纹配合安装，用以保证棘轮组件之间、棘轮组件与连接套7之间足够的正向压力，圆周面上均匀分布三个螺纹孔，用以安装球头柱塞1，球头柱塞1通过工装安装，保证相对于内圆周面伸出量的一致性。

所述的动棘轮3为防松垫片改制或者加工而成，其材料为金属材料，也可为塑料等满足强度要求的其他材料，中心开圆孔并能穿过限位套5肩部的外圆，外侧为均匀放射状凸筋结构，与限位套5配合安装以保证两者轴向旋转的一致性，与静棘轮4配合面齿面相同，方向相反。

所述的静棘轮4为防松垫片改制，中心开圆孔并能穿过限位套5肩部的外圆，外侧为均匀放射状凸筋结构，与连接套7配合安装以保证两者轴向旋转的一致性，与动棘轮3配合面齿面相同，方向相反。

所述的O形密封圈6为特种橡胶材料，具有耐辐照、耐高温等特性，分别安装在连接套7的沟槽内，保证限位套5和连接套7之间的可靠密封。

所述的连接套7是长筒形结构，一端与电缆外部的波纹管焊接，头部带螺纹，与并紧螺母2连接，内部含密封圈沟槽，构成与限位套5之间的可靠密封，带均匀凹槽，与棘轮配合安装，限制两者的相对转动。

所述的电缆紧固爪11为圆筒形爪形结构，头部是均匀分布的八瓣紧固爪，多道带广口斜角的齿形，在紧固状态时趋向与电缆轴向平行，中间外圆带凸筋结构，安装在波纹管转接件12的沟槽内，限制电缆紧固爪11的旋转。

所述的波纹管转接件12为中心开孔的柱状结构，一端带薄壁台阶与电缆外部的波纹管焊接，另一端圆周面上带轴向开口直槽，与电缆紧固爪11的凸筋配合，防止电缆紧固爪11旋转损坏电缆，内部带斜面，能使电缆紧固爪11在沿轴向移动时产生径向位移，从而完成电缆紧固。

所述的连接螺母10为中心开孔带内外螺纹的结构，直径大于电缆外径，分别与压套螺母8、波纹管转接件12连接。

所述的压套9中心开圆孔，直径大于电缆外径，头部是带锥面结构，锥面角度大于电缆紧固爪(11)，用以固定电缆的屏蔽层，尾部带凸筋，与电缆紧固爪11的凹槽配合限制压套9旋转，避免损伤屏蔽层。

所述锥面角度为25°±30'，所述广口斜角为6±1°。

所述的压套螺母8中心开圆孔，开孔直径大于电缆外径，头部带螺纹，与连接螺母10连接，用以压紧压套9紧固电缆屏蔽层，实现电缆屏蔽层到壳体的连接。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1、2所示，一种耐环境的可旋转式电连接器转接机构，限位套5带螺纹的一端与电连接器的一端连接，连接套7与电缆相连，限位套5与连接套7之间构成的相对旋转等价于电连接器与电缆之间的相对旋转，即在安装刚性大电缆后，电连接器能在不拧转电缆的情况下，进行适当角度的绕轴旋转，从而降低连接器在严酷环境下的操作难度，降低人员所受的辐照剂量。

如图3所示，限位套5头端带凸筋结构，与连接套上的凹槽配合，起到限制连接器与电缆相对的旋转角度的作用，密封圈6安装连接套7内侧的沟槽内，旋转过程中起密封作用，防止环境中的灰尘水汽等进入产品内部，对电性能造成影响，密封圈6为特种橡胶材料，优选为苯基硅橡胶，能保证185℃、1MPa(g)符合条件下密封不失效，并能承受辐照剂量(5.665×10⁵Gy(56.65MRaD)的γ辐照累积剂量；9.735×10⁵Gy(97.35MRaD)的β辐照累积剂量)，限位套5的头端加工场长倒角，同时调整连接套7对应的密封圈沟槽，在环境条件不允许使用润滑脂的情况下，保证复合工况条件下密封不失效，减小了与密封圈6的摩擦力，降低了安装操作难度。

如图5、6、7所示，动静棘3轮由防松垫片加工而成，通过凸筋分别安装在限位套5、连接套7上方，并保持旋转方向上的一致性，在并紧螺母2安装到位后，动静棘轮组件工作齿面咬合，限制了限位套5和连接套7的相对旋转，同时因防松垫片本身的工作特性，又有助于并紧螺母2本身的防松，保证密封圈6所需的压缩量。

如图2所示，尾部附件通过焊接实现与连接器、波纹管之间的连接，并紧螺母2通过螺纹与连接套7存在可靠接触，同时，在并紧螺母2径向均匀安装了三个球头柱塞1，保证连接螺母10与限位套7之间的可靠接触，从而实现电缆屏蔽层到所有壳体零件的导通，电缆屏蔽层通过屏蔽压套9与外壳导通后，即可使电缆全线段具备抗电磁屏蔽的能力。

束线组件工作原理：

如图4所示，波纹管转接件12一端与波纹管焊接，电缆紧固时，先从波纹管转接件12中穿过，电缆紧固爪11上方有凸筋，对准波纹管转接件12上方的凹槽，套在电缆上方，头部均匀分布的八瓣紧固爪，多道齿形带斜度α，通过连接螺母10挤压电缆紧固爪11向电缆端移动，使电缆紧固爪11沿波纹管转接件12上方的斜面产生径向的位移，完成电缆的紧固。将电缆最外层包皮剥除，屏蔽层梳理成均匀射线状，并修剪至合适长度，套入屏蔽压套9、并紧螺母2，小心将屏蔽层全部覆上屏蔽压套，对准限位筋槽后，拧紧屏蔽连接螺母10完成电缆的固定。最后，通过激光融焊使束线组件与连接套7连接。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种耐环境的可旋转式电连接器转接机构，其特征在于：包括压紧件、动棘轮(3)、静棘轮(4)、限位套(5)、连接套(7)、压套组件、连接螺母(10)、电缆紧固爪(11)和波纹管转接件(12)；所述连接套(7)为长筒形结构，其一端与外部的波纹管固定连接，另一端的头部内部设有与压紧件配合连接的螺纹，且设有与静棘轮(4)配合安装的凹槽；所述动棘轮(3)和静棘轮(4)的中心开有圆孔，两者外侧均为放射状凸筋结构，分别与限位套(5)和连接套(7)配合安装以保证限位套(5)和连接套(7)轴向旋转的一致性；所述限位套(5)为带台阶面的塔型结构，头部与外部电连接器螺纹连接，所述台阶面开有放射状沟槽，与动棘轮(3)配合安装；限位套(5)的底部设有凸筋，用于限制限位套(5)与连接套(7)的相对旋转；所述压紧件与连接套(7)一端内部螺纹配合安装，保证动棘轮(3)和静棘轮(4)之间啮合，以及动棘轮(3)和静棘轮(4)与连接套(7)之间的轴向压力；所述的电缆紧固爪(11)一端设有齿形结构，中部外圆周上设有凸筋，所述电缆紧固爪(11)的凸筋与波纹管转接件(12)的沟槽配合安装，限制电缆紧固爪(11)的旋转；所述波纹管转接件(12)为中心开孔的柱状结构，其一端设有台阶与电缆外部的波纹管焊接，另一端圆周面上设有轴向开口的沟槽，与电缆紧固爪(11)的凸筋配合，所述波纹管转接件(12)内部带斜面，使电缆紧固爪(11)在沿轴向移动时产生径向位移，从而完成电缆紧固；所述压套组件中心开圆孔，一端为锥面台阶结构，用以固定电缆的屏蔽层，另一端外圆周上设有凸筋，与电缆紧固爪(11)的凹槽配合限制压套组件旋转；所述连接螺母(10)为中心开孔带内外螺纹的结构，分别与压套组件、波纹管转接件(12)固定连接；

所述压紧件包括球头柱塞(1)和并紧螺母(2)；所述并紧螺母(2)与连接套(7)一端内部螺纹配合安装，其圆周面上设有螺纹孔，用以安装球头柱塞(1)，所述球头柱塞(1)用于保证球头相对于并紧螺母(2)内圆周面伸出量的一致性。

2.根据权利要求1所述的一种耐环境的可旋转式电连接器转接机构，其特征在于：所述压套组件包括压套螺母(8)和压套(9)；所述压套(9)中心开圆孔，一端为锥面台阶结构，另一端外圆周上设有凸筋，与电缆紧固爪(11)的凹槽配合限制压套(9)旋转；所述压套螺母(8)中心开圆孔，与连接螺母(10)配合连接，用以压紧压套(9)紧固电缆屏蔽层。

3.根据权利要求2所述的一种耐环境的可旋转式电连接器转接机构，其特征在于：所述齿形结构为均匀分布的八瓣紧固爪，且所述紧固爪头部设有向中心轴方向倾斜的广口斜角，在紧固状态时趋向与电缆轴向平行。

4.根据权利要求3所述的一种耐环境的可旋转式电连接器转接机构，其特征在于：所述锥面台阶结构的锥面角度大于电缆紧固爪(11)的广口斜角。

5.根据权利要求4所述的一种耐环境的可旋转式电连接器转接机构，其特征在于：所述锥面角度为25°±30'，所述广口斜角为6±1°。

6.根据权利要求1～2任一项所述的一种耐环境的可旋转式电连接器转接机构，其特征在于：所述动棘轮(3)与静棘轮(4)配合面的齿面相同，方向相反。

7.根据权利要求1～2任一项所述的一种耐环境的可旋转式电连接器转接机构，其特征在于：还包括密封圈(6)，所述密封圈(6)安装在所述限位套(5)与连接套(7)之间限位套(5)或连接套(7)的凹槽内。

8.根据权利要求7所述的一种耐环境的可旋转式电连接器转接机构，其特征在于：所述密封圈(6)的材料为苯基硅橡胶。

9.根据权利要求1～2任一项所述的一种耐环境的可旋转式电连接器转接机构，其特征在于：所述波纹管转接件(12)与连接套(7)和电缆波纹管之间通过激光熔焊方式固定连接。

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