CN109787027B - 一种旋转式水下湿插拔光电复合连接器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转式水下湿插拔光电复合连接器，包括插座以及与之配合的插头；插头主体为插头内腔，内部贯穿有插头光电插芯；插座主体为插座中间套筒，与插座端面和插座橡胶隔板形成插座内腔，内部贯穿有插座光电插芯。插头与插座之间通过插座端面圆管内的凸起与插头内部的中心轴表面的螺旋状凹槽相配合，使插头与插座间的直线运动转化为两端面共同的旋转运动，从而让出插针之间进行插合的通道，实现连接。本发明设置体积可变的橡胶囊作为压力平衡装置，充分考虑了防水密封性能；本发明集成了光信号和电力传输，结构简洁、插合过程简单，并且能够保证深水环境的可靠连接。

Description

一种旋转式水下湿插拔光电复合连接器

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域，具体涉及一种旋转式水下湿插拔光电复合连接器，适用于水下环境特别是深海环境。

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。这些海洋工程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光信号的传输。现有的水下连接器多为干插拔连接器，无压力平衡结构，在深水环境中难以实现良好的密封，设备插拔操作、检修、更新时需要取出到水面以上，操作复杂，成本过高，因此急需一种可以适应水下高压强、高腐蚀环境，且可以实现水下带电多次插拔操作的连接器。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种旋转式水下湿插拔光电复合连接器，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，使连接器能够在水下进行湿插拔和可靠工作。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种旋转式水下湿插拔光电复合连接器，包括插头以及与之配合的插座；

所述插头包括圆形插头外壳，插头前端面，中心轴，橡胶囊插头橡胶隔板，插头腹板，锁定结构外壳，锁定卡爪，插头把手，其中橡胶囊设置在插头外壳内，插头外壳与插头前端面、橡胶囊共同形成插头内腔，所述插头内腔的上下部分设置有贯穿其中的插头光电插针，所述插头光电插针的插芯为电接触组件时，插座内电插芯内设有电接触冠簧，插芯为光接触组件时，插座内光插芯设有浮动弹簧；所述中心轴位于插头的中轴线位置，固定在插座外壳上；所述插头内腔内部沿轴向设置插头弹簧；插头弹簧设置在插头前端面后端，所述锁定结构外壳套在插头外壳外侧，锁定结构外壳与插头把手固连，所述锁定卡爪与插头外壳以螺钉连接；

所述插座部分包括圆形插座外壳，插座端面，插座中间套筒，插座橡胶隔板，插座腹板，环形卡爪；其中插座中间套筒，插座橡胶隔板和插座端面共同构成插座内腔，所述插座内腔的上下部分设置有贯穿其中的插座光电插针，所述插座光电插针与插头光电插针对称设置，所述插座外壳套在插座中间套筒外侧，所述插座外壳内壁沿轴向设置插座弹簧，插座弹簧设置在插座橡胶隔板后端；

所述插座端面与插头前端面的形状为圆形的基础上截去对称的两侧图形，保证在旋转之后可使插头光电插针从所截去的位置通过并完成插合；

所述插座端面的后端连接中空的圆管，所述圆管设置在插座外壳的轴线位置，圆管的尾端安装在滚动轴承上，圆管的内壁设置一处凸起；所述中心轴的外表面设置螺旋状凹槽；所述凸起与螺旋状凹槽相配合，使插头与插座的直线相对运动转变成插头前端面和插座端面的旋转运动；

所述插头内腔和所述插座内腔中都充满干净绝缘油。

进一步的，所述的插头前端面的锥面在插头弹簧的推力作用下与插头外壳前端的内表面紧密贴合并提供接触压力；所述的插座中间套筒在插座弹簧的推力作用下与插座端面的锥面紧密贴合并提供接触压力；从而保证防水密封性能。

进一步的，所述插座端面上设置有矩形凸起，所述插头前端面上设置相同形状的矩形凹槽；所述矩形凸起与矩形凹槽在配合时保证两端面进行一致的旋转运动。

进一步的，所述插头外壳与插座外壳之间设置有导向装置，所述的导向装置包括设置在插座外壳上的导向槽和所述插头外壳上与所述导向槽配合的导向螺钉。

进一步的，所述插头橡胶隔板与插座橡胶隔板的初始尺寸均大于其所处位置的插头外壳与插座外壳的内径，通过装配时压缩橡胶产生的预紧力保证此处的密封性能；所述插头橡胶隔板与插座橡胶隔板的开孔尺寸均小于光电插针的外径，通过装配时压缩橡胶产生的预紧力保证此处的密封性能。

进一步的，所述插座中间套筒侧面设置导向螺钉，所述插座外壳侧面开有插座导向槽与之配合，起到导向和限位的作用。

进一步的，所述光电插针的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。

进一步的，所述橡胶囊可以膨胀和收缩，当插合腔体的体积发生改变时，保证腔内压力与外环境压力一致。

本发明的有益效果是：

1、本发明的旋转式水下湿插拔光电复合连接器，集成了电力传输和光信号传输。

2、本发明的旋转式水下湿插拔光电复合连接器，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、本发明的旋转式水下湿插拔光电复合连接器，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、本发明的旋转式水下湿插拔光电复合连接器, 光电插针的布置灵活性，根据需要可以设置不同数量的插针数量，满足不同应用场合的需求。

附图说明

图1是插头三维造型剖视图；

图2是插座三维造型剖视图；

图3是插头三维造型图；

图4是插座三维造型图；

图5是插头前端面向视图；

图6是插座端面向视图；

图7是插座端面三维造型图；

图8是中心轴三维造型图；

图9a-9e是插头插座插合过程示意图。

附图标记列表：

1插头；2插座；101插头外壳；102插头内腔；103插头光电插针；104插头前端面；105中心轴；106橡胶囊；107插头橡胶隔板；108插头腹板；109插头把手；110插头弹簧；111锁定结构外壳；112锁定卡爪；113矩形凹槽；114螺旋状凹槽；115导向螺钉；201插座外壳；202插座端面；203插座中间套筒；204插座橡胶隔板；205插座腹板；206环形卡爪；207插座内腔；208插座光电插针；209插座弹簧；210矩形凸起；211圆管；212轴承；213凸起；214导向槽；215螺钉；216长槽；217锁定槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1-8所示，本实施例的旋转式水下湿插拔光电复合连接器，包括插头1以及与之配合的插座2；所述插头1包括插头外壳101，插头前端面104，中心轴105，橡胶囊106插头橡胶隔板107，插头腹板108，锁定结构外壳111，锁定卡爪112，插头把手109等，如图1所示，其中插头外壳101与橡胶囊106共同形成插头内腔102，所述插头内腔102的上下部分设置有贯穿其中的插头光电插针103，所述插头光电插针103的插芯为电接触组件时，插座内电插芯内设有电接触冠簧，插芯为光接触组件时，插座内光插芯设有浮动弹簧；所述中心轴105位于插头1的中心位置，固定在插座外壳101上；所述插头内腔102内部沿轴向设置插头弹簧110；所述锁定结构外壳111与所述插头把手109固连并套在插头外壳101外侧，所述锁定卡爪112与插头外壳101以螺钉连接；

如图2所示，所述插座部分2包括插座外壳201，插座端面202，插座中间套筒203，插座橡胶隔板204，插座腹板205，环形卡爪206；所述插座外壳201的直径大于插头外壳101直径，小于锁定结构外壳111直径，其中插座中间套筒203，插座橡胶隔板204和插座端面202共同构成插座内腔207，所述插座内腔207的上下部分设置有贯穿其中的插座光电插针208，所述插座外壳201内部沿轴向设置插座弹簧209；

所述插头内腔102和所述插座内腔207中都充满干净绝缘油。

本实施例中所述的旋转式水下湿插拔光电复合连接器，所述的插头前端面104的锥面在插头弹簧110的推力作用下与插头外壳101前端的内表面紧密贴合并提供接触压力；所述的插座中间套筒203在插座弹簧209的推力作用下与插座端面的锥面紧密贴合并提供接触压力；从而保证防水密封性能；

本实施例中所述的旋转式水下湿插拔光电复合连接器，所述插座端面202上设置有矩形凸起210，所述插头前端面104上设置相同形状的矩形凹槽113；所述矩形凸起210与矩形凹槽113在配合时保证两端面进行一致的旋转运动；所述插座端面202与插头前端面104的形状为圆形的基础上截去对称的两侧图形，保证在旋转之后可使插头光电插针103从所截去的位置通过并完成插合；

本实施例中所述的旋转式水下湿插拔光电复合连接器，所述插座端面202的后端连接中空的圆管211，所述圆管211的尾端安装在滚动轴承212上，圆管211的内壁设置一处凸起213；所述中心轴105的外表面设置螺旋状凹槽114；所述凸起213与螺旋状凹槽114相配合，使插头1与插座2的直线相对运动转变成插头前端面104和插座端面202的旋转运动；

如图1和3所示，本实施例中所述的旋转式水下湿插拔光电复合连接器，所述插头外壳101与插座外壳201之间设置有导向装置，所述的导向装置包括设置在插座外壳201上的导向槽214和所述插头外壳101上与所述导向槽214配合的导向螺钉115；

本实施例中所述的旋转式水下湿插拔光电复合连接器，所述插头橡胶隔板107与插座橡胶隔板204的初始尺寸均大于其所处位置的插头外壳101与插座外壳201的内径，通过装配时压缩橡胶产生的预紧力保证此处的密封性能；所述插头橡胶隔板107与插座橡胶隔板204的开孔尺寸均小于光电插针的外径，通过装配时压缩橡胶产生的预紧力保证此处的密封性能；

如图3所示，本实施例中所述的旋转式水下湿插拔光电复合连接器，所述插座中间套筒203侧面设置螺钉215，所述插座外壳201侧面开有插座导向槽216与之配合，起到导向和限位的作用；

本实施例中所述的旋转式水下湿插拔光电复合连接器，所述光电插针的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；

本实施例中所述的旋转式水下湿插拔光电复合连接器，所述橡胶囊106可以膨胀和收缩，当插合腔体的体积发生改变时，保证腔内压力与外环境压力一致。

本实施例在电插针与内部的光纤之间可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。

如图9a-9e所示，本实施例中的插头部分与插座部分的插合与分离过程如下：

插合时，水下机器人可握持插头把手109向前推动锁定结构外壳111，从而带动锁定卡爪112以及与之固连的插头1，此时插头1与插座2相向运动，导向螺钉115进入导向槽214，插座外壳201插入插头外壳101与锁定结构外壳111之间的空隙内，直到插头前端面104与插座端面202相互紧贴并挤压，排出两端面之间的水，同时矩形凸起210进入矩形凹槽113使插头前端面104与插座端面202成为一体，环形卡爪206卡住插头前端凹槽117使插头外壳101与插座中间套筒203成为一体；插头1进一步向前推动时，插头外壳101继续推动插座中间套筒203并挤压插座弹簧209，同时插头弹簧110被压缩，插座端面202沿锥面进入插头内腔102；当圆管211内部的凸起213进入螺旋状凹槽114时，插头前端面104与插座端面202共同旋转90度，光电插针之间能够形成通路，同时随着插头1进一步推动，插头光电插针103与插座光电插针208到达插合位置，此时锁定卡爪112进入锁定槽使插头1和插座2可靠连接。

分离时，水下机器人握持插头把手109向后拉动锁定结构外壳111，使锁定卡爪112从锁定槽217中脱离，解除锁定状态，继续向后拉动插头1时，装置可完成上述插合时的相反过程，并且各部位在弹簧的回复力作用下逐步复位，回到初始位置重新形成密封结构。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (8)

1.一种旋转式水下湿插拔光电复合连接器，包括插头（1）以及与之配合的插座（2）；其特征在于，

所述插头（1）包括圆形插头外壳（101）、插头前端面（104）、中心轴（105）、橡胶囊（106）、插头橡胶隔板（107）、插头腹板（108）、锁定结构外壳（111）、锁定卡爪（112）、插头把手（109），其中橡胶囊（106）设置在插头外壳（101）内，插头外壳（101）与插头前端面（104）、橡胶囊（106）共同形成插头内腔（102），所述插头内腔（102）的上下部分设置有贯穿其中的插头光电插针（103），所述中心轴（205）固定在圆形插头外壳（101）的轴线位置，所述插头内腔（102）内壁沿轴向设置插头弹簧（110）；插头弹簧（110）设置在插头前端面（104）后端，所述锁定结构外壳（111）套在插头外壳（101）外侧，锁定结构外壳（111）与插头把手（109）固连，所述锁定卡爪（112）与插头外壳（101）以螺钉连接；

所述插座（2）包括圆形插座外壳（201）、插座端面（202）、插座中间套筒（203）、插座橡胶隔板（204）、插座腹板（205）、环形卡爪（206）；其中插座中间套筒（203）、插座橡胶隔板（204）和插座端面（202）共同构成插座内腔（207），所述插座内腔（207）的上下部分设置有贯穿其中的插座光电插针（208），所述插座光电插针（208）与插头光电插针（103）对称设置，所述插座外壳（201）套在插座中间套筒（203）外侧，所述插座外壳（201）内壁沿轴向设置插座弹簧（209），插座弹簧（209）设置在插座中间套筒（203）后端；

所述插座端面（202）与插头前端面（104）的形状相同为鼓状，所述插座端面（202）上设置有矩形凸起（210），所述插头前端面（104）上的矩形凹槽（113）配套设置；

所述插座端面（202）的后端连接中空的圆管（211），所述圆管（211）设置在插座外壳（201）的轴线位置，圆管（211）的尾端安装在滚动轴承（212）上，圆管（211）的内壁设置一处凸起（213）；所述中心轴（105）的外表面设置螺旋状凹槽（114）；所述凸起（213）与螺旋状凹槽（114）相配合，

所述插头内腔（102）和所述插座内腔（207）中都充满绝缘油。

2.根据权利要求1所述的旋转式水下湿插拔光电复合连接器，其特征在于，所述插头光电插针（103）的插芯为电接触组件时，插座内电插芯内设有电接触冠簧，插芯为光接触组件时，插座内光插芯设有浮动弹簧。

3.根据权利要求1所述的旋转式水下湿插拔光电复合连接器，其特征在于，所述的插头前端面（104）的锥面在插头弹簧（110）的推力作用下与插头外壳（101）前端的内表面紧密贴合；所述的插座中间套筒（203）在插座弹簧（209）的推力作用下与插座端面的锥面紧密贴合。

4.根据权利要求1所述的旋转式水下湿插拔光电复合连接器，其特征在于，所述插头外壳（101）与插座外壳（201）之间设置有导向装置，所述的导向装置包括设置在插座外壳（201）上的导向槽（214）和所述插头外壳（101）上与所述导向槽（214）配合的导向螺钉（115）。

5.根据权利要求4所述的旋转式水下湿插拔光电复合连接器，其特征在于，所述插头橡胶隔板（107）与插座橡胶隔板（204）的初始尺寸均大于其所处位置的插头外壳（101）与插座外壳（201）的内径，所述插头橡胶隔板（107）与插座橡胶隔板（204）的开孔尺寸均小于光电插针的外径。

6.根据权利要求5所述的旋转式水下湿插拔光电复合连接器，其特征在于，所述插座中间套筒（203）侧面设置螺钉（215），所述插座外壳（201）侧面开有长槽（216）与之配合。

7.根据权利要求2所述的旋转式水下湿插拔光电复合连接器，其特征在于，所述光电插针的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。

8.根据权利要求7所述的旋转式水下湿插拔光电复合连接器的插拔方式，其特征在于，包括以下步骤：

插合时，水下机器人可握持插头把手（109）向前推动锁定结构外壳（111），从而带动锁定卡爪（112）以及与之固连的插头（1）向前移动，此时插头（1）与插座（2）相向运动，导向螺钉（115）进入导向槽（214），插座外壳（201）插入插头外壳（101）与锁定结构外壳（111）之间的空隙内，直到插头前端面（104）与插座端面（202）相互紧贴并挤压，排出两端面之间的水，同时矩形凸起（210）进入矩形凹槽（113）使插头端面（104）与插座端面（202）成为一体，环形卡爪（206）卡住插头前端凹槽（117）使插头外壳（101）与插座中间套筒（203）成为一体；插头（1）进一步向前推动时，插头外壳（101）继续推动插座中间套筒（203）并挤压插座弹簧（209），同时插头弹簧（110）被压缩，插座端面（202）沿锥面进入插头内腔（102）；当圆管（211）内部的凸起（213）进入螺旋状凹槽（114）时，插头端面（104）与插座端面（202）共同旋转90度，光电插针之间能够形成通路，同时随着插头（1）进一步推动，插头光电插针（103）与插座光电插针（208）到达插合位置，此时锁定卡爪（112）进入插座的锁定槽（217），使插头（1）和插座（2）可靠连接；

分离时，水下机器人握持插头把手（109）向后拉动锁定结构外壳111，使锁定卡爪（112）从锁定槽（217）中脱离，解除锁定状态，继续向后拉动插头（1）时，插头（1）和插座（2）可完成上述插合时的相反过程，并且各部位在弹簧的回复力作用下逐步复位，回到初始位置重新形成密封结构。

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