CN110011111B - 一种插头及使用该插头的耐辐照耐高温密封连接器组件 - Google Patents
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Abstract
一种耐辐照耐高温密封连接器组件，包括插座、电缆及插头，插座包括采用金属材料制作的插座壳体及烧结插针，采用无机材料制作的玻璃饼；电缆采用外护套为铜合金、内部填充材料为玻璃纤维和云母编制层的柔性矿物绝缘电缆；插头包括采用金属材料制作的花键壳体、连接螺帽及附件、焊接件、限位件，陶瓷绝缘体，采用硅橡胶制作的橡胶O型圈及橡胶垫圈；所述焊接件与花键壳体为激光焊接固定、焊接件与柔性矿物绝缘电缆的外护套为线圈感应加热焊接固定。所述连接器组件通过插头、插座及电缆的材质选用实现产品的耐辐照、耐高温功能，通过玻璃烧结工艺、激光焊接工艺、线圈感应加热焊接工艺和橡胶O型圈实现产品的密封功能。
Description
技术领域
本发明属于连接器技术领域，具体涉及一种耐辐照耐高温密封连接器组件。
背景技术
连接器组件是设备之间信号和能量交换的桥梁，可以实现设备之间的快速连通和断开。核电厂内部某些位置要求连接器长期耐温不小于250℃、且有耐辐照和密封要求。
普通连接器组件多采用塑料绝缘体支撑、分隔插针和插孔，采用橡胶零件密封插头与插座结合处或附件连接处，采用有机电缆传递信号或电流。目前常用塑料绝缘体多采用EP、PBT、PBS等材料，这些材料耐温在200℃左右且耐辐照性能不高，不能满足连接器耐高温或耐辐照的要求；橡胶零件多采用三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、普通硅橡胶、氟橡胶等材质，这些材质耐温性能或耐辐照不能满足要求；有机电缆的外护套材料多为橡胶或塑料，不能满足连接器耐高温或耐辐照的要求。
此外现有连接器组件在装配时，需要先将绝缘体装入插头的花键壳体前端并通过将内卡簧卡入壳体后侧设置的卡槽内使绝缘体不能沿轴向向后移动，然后再将有机电缆端部的线芯压接接触件后装入位于花键壳体前端的绝缘体安装孔内。由于本发明中的连接器组件需要保证密封，且所用电缆导线较硬，弯折困难，按普通连接器结构设计，缺陷在于：由于花键壳体的遮挡，电缆的线芯装入绝缘体安装孔内时一方面不能保证线芯以对准的方式插入对应的插孔内，另一方面不能保证线芯插入插孔的长度。
发明内容
针对普通连接器组件存在的缺陷，本发明的目的在于提出一种新型结构的插头及使用该插头的耐辐照耐高温密封连接器组件。
本发明的技术方案是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种插头，包括花键壳体、绝缘体、连接螺帽、橡胶O型圈、附件及橡胶垫圈，还包括外壁与花键壳体焊接固定、内壁用于和电缆的外护套焊接固定的焊接件，位于绝缘体与焊接件之间并用于包覆位于绝缘体与焊接件之间的电缆的限位件；该焊接件的前端插入花键壳体内并抵接限位件使绝缘体不能沿轴向向后移动。
进一步地，所述焊接件的外壁设有与花键壳体焊接固定的台阶，其内壁设有用于限位电缆的外护套的凸台。
进一步地，所述限位件设有两个，两个限位件呈相对布置并采用可拆卸地卡扣连接。
本发明的技术方案还采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种耐辐照耐高温密封连接器组件，包括插座、电缆及前述插头，插座包括采用金属材料制作的插座壳体及烧结插针，采用无机材料制作的玻璃饼；电缆采用外护套为铜合金、内部填充材料为玻璃纤维和云母编制层的柔性矿物绝缘电缆；插头包括采用金属材料制作的花键壳体、连接螺帽及附件、焊接件、限位件，陶瓷绝缘体，采用硅橡胶制作的橡胶O型圈及橡胶垫圈；
所述连接器组件的装配方式如下：
(1)将柔性矿物绝缘电缆依次穿过附件、焊接件；
(2)采用线圈感应加热焊接方法对柔性矿物绝缘电缆的外护套及焊接件的壳体进行焊接；
(3)将凸出于焊接件的电缆导线与绝缘体内的插孔连接，再将两个限位件以相对的方式进行扣合并使其包覆在位于焊接件、绝缘体之间的电缆外部；
(4)夹持限位件及焊接件将绝缘体插入花键壳体内，而后再采用激光焊接方法对焊接件的壳体及花键壳体进行焊接；
(5)旋动连接螺帽将插座与插头插合到位，旋动附件将其装配在花键壳体的后端。
进一步地，所述焊接件的内壁设有凸台，在步骤(1)中将柔性矿物绝缘电缆依次穿过附件、焊接件并使电缆的外护套端部抵接凸台；在步骤(2)中采用线圈感应加热焊接方法对柔性矿物绝缘电缆的外护套及焊接件位于台阶后侧的壳体进行焊接。
进一步地，所述焊接件的外壁设有台阶，在步骤(4)中夹持限位件及焊接件将绝缘体插入花键壳体内直至台阶抵接花键壳体的端部，而后再采用激光焊接方法对焊接件位于台阶处的壳体及花键壳体进行焊接。
本发明先在花键壳体的外部将电缆及绝缘体装配为一体而后再插入花键壳体内组成插头，该方式不但能保证电缆的多个线芯分别对准插入对应的插孔内，而且能保证线芯插入插孔的长度，提升装配效率的同时保证连接器组件的稳定性。所述连接器组件通过插头、插座及电缆的材质选用实现产品的耐辐照、耐高温功能，通过玻璃烧结工艺、激光焊接工艺、线圈感应加热焊接工艺和橡胶O型圈实现产品的密封功能。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例,并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明一种耐辐照耐高温密封连接器组件的示意图。
图2是本发明中插座的结构示意图。
图3是本发明中插头的结构示意图。
图4是图1的剖视示意图。
【主要元件符号说明】
1：插头 101：花键壳体 102：插孔
103：绝缘体 104：连接螺帽 105：橡胶O型圈
106：附件 107：橡胶垫圈 108：焊接件
1081：台阶 1082：凸台 109：限位件
2：柔性矿物绝缘电缆 201：外护套 3：插座
301：插座壳体 302：玻璃饼 303：烧结插针
具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细说明。本实施例中将插针插入插孔的方向定义为“后”、反方向定义为“前”。
实施例一
请参阅图1、图3，本发明提出的插头与现有普通连接器组件包括的插头结构相似，均包含花键壳体101、通过台阶限位在花键壳体前端并设有多个插孔102的绝缘体103、通过外卡簧限位花键壳体前端用于装配插座的连接螺帽104、装配插座时起密封作用的橡胶O型圈105、与花键壳体后端为螺纹连接并用以夹紧电缆的附件106及安装在附件与电缆外护套之间起保护电缆作用的橡胶垫圈107，前述部件之间的装配关系与现有插头一致，不再详述。
本发明提出的插头与现有普通连接器组件包括的插头区别在于：还包括焊接件108、位于绝缘体103与焊接件108之间的两个限位件109，焊接件108的前端插入花键壳体内并抵紧限位件109、其外壁设有台阶1081、其内壁设有凸台1082，该台阶1081与花键壳体101的后端面为激光焊接固定，实现焊接件与花键壳体的轴向、径向定位，并起到密封作用；该凸台1082与柔性矿物绝缘电缆2的外护套端部抵接限位，位于凸台后侧的焊接件壳体和柔性矿物绝缘电缆2的外护套采用线圈感应加热进行焊接固定；两个限位件109呈相对布置并采用可拆卸的卡扣连接实现分离及扣合，一方面两个限位件的前端均抵接绝缘体用于限位绝缘体103使其不能沿轴向向后移动，另一方面两个限位件扣合呈一个整体用于罩盖位于绝缘体与焊接件之间的电缆，起保护作用，再一方面当电缆与绝缘体内的插孔连接完成后通过夹持限位件就能将绝缘体插入花键壳体的前端，便于安装。
此外，为满足耐辐照、耐高温、高密封的作业要求，本发明提出的插头包含的绝缘体101为陶瓷绝缘体，其材质为氧化铝陶瓷；包含的O型圈105及橡胶垫圈107均采用长期耐温为250℃、短期耐温为300℃且耐辐照剂量大于3MGy的特种耐辐照硅橡胶；包含的其他部件(如花键壳体、连接螺帽、附件等)均采用金属材料制作。
实施例二
请参阅图1、图2及图4，一种耐辐照耐高温密封连接器组件，包括实施例一所述的插头1、插座3、电缆，插座3包括插座壳体301、玻璃饼302、烧结插针303，三者之间的组装关系及插头与插座的组装关系与现有普通连接器组件中一致，不再详述。为满足耐辐照、耐高温、高密封的作业要求，插座壳体和烧结插针采用金属材料，玻璃饼采用无机材料，插座为玻璃烧结结构，长期耐温大于400℃，能满足耐高温、耐辐照要求。同时电缆采用柔性矿物绝缘电缆2，其外护套为熔点大于1000℃的铜合金，其内部填充材料为耐温超过500℃的玻璃纤维和云母编制层，能满足耐高温、耐辐照要求。
所述柔性矿物绝缘电缆2的外护套201呈螺旋形，与采用金属材料(如不锈钢)制作的焊接件壳体通过焊接实现密封有一定难度，其难点在于：(1)外护套的厚度仅为1mm，且采用铜合金材料，导热快；(2)电缆横切面为不规则的圆，能量集中的焊接方法(如激光焊接)难以实现密封；(3)本发明提出的连接器组件需要经历振动和地震工况，所以焊接后需要保证一定的焊接强度；(4)焊接后需要保证电缆内部的填充材料(玻璃纤维和云母编制层)不能被熔化。
本发明采用了多种焊接方法对柔性矿物绝缘电缆的外护套与焊接件的壳体进行焊接密封，如激光焊接和激光钎焊，由于电缆的横切面为不规则的圆，这两种方法难以实现密封；如等离子火焰焊接方法、氩弧焊接方法，这两种方法焊接时温度过高，导致焊接后柔性矿物绝缘电缆内部的填充材料有熔化现象；如电阻焊、摩擦焊，难以实现前述二者的焊接密封。
为克服前述难点，本发明采用线圈感应加热焊接方法对柔性矿物绝缘电缆的外护套与焊接件的壳体进行焊接密封。该方法使焊接件的壳体及电缆的金属外护套表面被加热，在数秒的很短时间内就能达到要求温度，实现二者的焊接密封，同时短时间焊接过程中处于电缆内部的填充材料不会被直接加热，因而电缆内部的填充材料不会被熔化。
本发明一种耐辐照耐高温密封连接器组件的装配方式如下：
(1)将柔性矿物绝缘电缆2依次穿过附件106、焊接件108，并使电缆的外护套201端部抵接焊接件内壁设置的凸台1082；
(2)采用线圈感应加热焊接方法对柔性矿物绝缘电缆的外护套及焊接件位于凸台后侧的壳体进行焊接；
(3)将凸出于焊接件的电缆导线与绝缘体103内的插孔连接，再将两个限位件109以相对的方式进行扣合并使其包覆在位于焊接件、绝缘体之间的电缆外部；
(4)夹持限位件及焊接件将绝缘体插入花键壳体101内直至焊接件外壁的台阶1081抵接花键壳体的端部，再采用激光焊接方法对焊接件位于台阶处的壳体及花键壳体的端部进行焊接；
本发明首先在花键壳体的外部将绝缘体与电缆进行连接，而后再将已连接为一体的绝缘体及部分电缆插入花键壳体内，该方式不但能保证电缆的多个线芯分别对准插入对应的插孔内，而且能保证线芯插入插孔的长度，提升装配效率的同时保证连接器组件的稳定性。
(5)旋动连接螺帽104将插座与插头插合到位，旋动附件106将其装配在花键壳体的后端。
借由前述组装方式，本发明提出的连接器组件通过玻璃烧结工艺、激光焊接工艺、线圈感应加热焊接工艺和橡胶O型圈实现产品的密封功能，通过氦质朴检测仪检测，产品的气密性能大于1×10-7Pa.m3/s。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (3)
1.一种耐辐照耐高温密封连接器组件，其特征在于包括插座、电缆及插头，插座包括采用金属材料制作的插座壳体及烧结插针，采用无机材料制作的玻璃饼；电缆采用外护套为铜合金、内部填充材料为玻璃纤维和云母编制层的柔性矿物绝缘电缆；插头包括花键壳体、陶瓷绝缘体、 连接螺帽、 橡胶O型圈、 附件、 橡胶垫圈及外壁与花键壳体焊接固定、内壁用于和电缆的外护套焊接固定的焊接件，位于绝缘体与焊接件之间并用于包覆位于绝缘体与焊接件之间的电缆的两个限位件；该焊接件的前端插入花键壳体内并抵接限位件使绝缘体不能沿轴向向后移动，两个限位件呈相对布置并为可拆卸地连接；所述花键壳体、连接螺帽及附件、焊接件、限位件均采用金属材料制作，所述橡胶O型圈及橡胶垫圈采用硅橡胶制作；
所述连接器组件的装配方式如下：
（1）将柔性矿物绝缘电缆依次穿过附件、焊接件；
（2）采用线圈感应加热焊接方法对柔性矿物绝缘电缆的外护套及焊接件的壳体进行焊接；
（3）将凸出于焊接件的电缆导线与绝缘体内的插孔连接，再将两个限位件以相对的方式进行扣合并使其包覆在位于焊接件、绝缘体之间的电缆外部；
（4）夹持限位件及焊接件将绝缘体插入花键壳体内，而后再采用激光焊接方法对焊接件的壳体及花键壳体进行焊接；
（5）旋动连接螺帽将插座与插头插合到位，旋动附件将其装配在花键壳体的后端。
2.根据权利要求1所述的耐辐照耐高温密封连接器组件，其特征在于所述焊接件的内壁设有凸台，在步骤（1）中将柔性矿物绝缘电缆依次穿过附件、焊接件并使电缆的外护套端部抵接凸台；在步骤（2）中采用线圈感应加热焊接方法对柔性矿物绝缘电缆的外护套及焊接件位于台阶后侧的壳体进行焊接。
3.根据权利要求1所述的耐辐照耐高温密封连接器组件，其特征在于所述焊接件的外壁设有台阶，在步骤（4）中夹持限位件及焊接件将绝缘体插入花键壳体内直至台阶抵接花键壳体的端部，而后再采用激光焊接方法对焊接件位于台阶处的壳体及花键壳体进行焊接。
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2019
- 2019-03-26 CN CN201910232866.8A patent/CN110011111B/zh active Active
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