CN110061384A - 一种气密封电连接器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种气密封电连接器，包括插头和插座；插头壳体外有连接螺帽，内有超高温下绝缘的孔前和孔后绝缘体；孔前和孔后绝缘体内形成有多个插孔组件；每一个插孔组件均呈中空管状，内有相应的一个第一插针；每一个第一插针均穿出相应的插孔组件并位于插头壳体外部；插座前后壳体之间设有耐超高温高压的金属C型、O型密封圈；插座前壳体内设有超高温下绝缘的玻璃绝缘体和多个第二插针，通过玻璃烧结工艺一体成型；每一个第二插针的一端均位于插座前壳体外部并穿入多个插孔组件中并与第一插针实现电连接，另一端均进入插座后壳体内。实施本发明，解决超高温环境中使用时气密封性能差、绝缘屏蔽差、吸潮率高及耐环境性差等问题。
Description
技术领域
本发明涉及电气连接技术领域，尤其涉及一种气密封电连接器。
背景技术
在核电厂中，仪表信号的送出需要连接信号电缆，从仪表与信号电缆之间的拆卸、更换等方面考虑，需要用到二种电气连接器来完成连接。如果仪表是安全级的，相应的电缆、连接器也必须是安全级的。所以，有必要开发能够满足核电厂事故情况下以及事故后工况要求的安全级电气连接器。
传统的安全级电气连接器多采用接线箱或单二密封形式的连接器。接线箱占用空间较大，不利于安装、更换。单一密封形式的连接器采用特制硅橡胶等密封垫圈，每次拆卸回装时需要更换垫圈。因此，为了克服上述电气连接器存在占用空间较大，不利于安装、更换，且安装质量不易控制、使用性能较差的问题，已经进行了相关的研究。
然而，现有的电连接器尽管克服了占用空间较大，不利于安装、更换，且安装质量不易控制、使用性能较差的问题，但是并不适用于核电厂新型复杂环境下的不同应用场景。例如，申请号为201720191226.3，名称为一种用于核电厂安全级仪表的直角型电气连接器的实用新型专利，该专利提供的产品为直角型产品，只适用于特定应用场景，但是无法适用于复杂的核电厂仪表连接电缆安装应用场景；又如，申请号为201720183893.7，名称为一种用于核电厂安全级仪表的直通型电气连接器的实用新型专利，该专利提供的产品为着重考虑事故工况/地震条件下应用场景的电连接器性能，依然使用有机密封圈作为密封结构，其内部插针的固定结构采用PEEK材料为生产材料，但是由于固定装置不够牢固，如外部密封出现泄漏时，外部水汽会直接渗透到仪器内部，从而导致内部元件失效，同时采用的密封锁紧结构为外壳和台阶销组成，安装较为费力费时；又如，申请号为201520410778.X，名称为一种圆柱形气密封电连接器的实用新型专利，该专利提供的产品为圆柱形产品，着重考虑了耐压性、气密性、抗拉强度及温度适应性等问题，未考虑核电厂内超高温等恶劣环境的应用场景下的技术要求，且该专利产品只有插座，未考虑插座与插头之间的连接，以及插头与插座之间的密封性能，其无法适应核电厂事故工况下的信号传递应用场景。
因此，亟需一种能兼顾插头和插座二者之间密封性能的电连接器，适用于核电厂内超高温等恶劣环境的应用场景，解决超高温环境中使用时气密封性能差、绝缘屏蔽差、吸潮率高及耐环境性差等问题。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种气密封电连接器，能兼顾插头和插座二者之间的密封性能，通过采用适合于超高温环境中使用的密封技术和绝缘技术来提高耐超高温及耐辐照性能，解决超高温环境中使用时气密封性能差、绝缘屏蔽差、吸潮率高及耐环境性差等问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种气密封电连接器，用于核电厂安全壳内超高温高压环境下，包括插头和插座；其中，
所述插头包括插头壳体；其中，所述插头壳体的外部固定有用于线缆连接保护的连接螺帽，其内部固定有超高温下保持绝缘效果的孔前绝缘体和孔后绝缘体；所述孔前绝缘体与所述孔后绝缘体沿所述插头壳体轴向设置并固定在一起，且二者内部形成有同时被贯穿的多个插孔组件；每一个所述插孔组件均呈中空管状，且均在靠近所述孔后绝缘体的一侧内固定有相应的一个第一插针；每一个所述第一插针朝向所述孔后绝缘体的一端均穿出相应的插孔组件并位于所述插头壳体的外部；
所述插座包括固定在一起的插座前壳体和插座后壳体；其中，所述插座前壳体和所述插座后壳体之间设有均能耐超高温高压的金属C型密封圈和金属O型密封圈，且所述金属O型密封圈朝向所述插座前壳体一侧设置；所述插座前壳体的内部设有超高温下保持绝缘效果的玻璃绝缘体和多个第二插针，且所述插座前壳体与所述玻璃绝缘体及所述多个第二插针通过玻璃烧结工艺一体成型，用以增强气密封性；每一个所述第二插针的一端均位于所述插座前壳体的外部，另一端均沿所述插座前壳体轴向穿入所述玻璃绝缘体中并依次穿过所述金属O型密封圈及所述金属C型密封圈后进入所述插座后壳体内；
其中，待所述插座的多个第二插针位于所述插座前壳体外部的一端同时穿入所述插头的多个插孔组件中，并均与相应的一个第一插针上朝向所述孔前绝缘体的一端实现电连接后，形成为耐超高温高压的气密封电连接器。
其中，所述插头中的孔前绝缘体和孔后绝缘体均采用可在500℃以上高温及高压环境下正常工作的氧化铝陶瓷制作而成；所述插座中的金属C型密封圈采用耐超高温高压的Inconel不锈钢材料制作而成，且其与所述金属O型密封圈通过焊接方式贴合在一起并固定于所述插座前壳体内，用以增强气密封性。
其中，所述插头中的孔前绝缘体和孔后绝缘体的外表面上均涂抹有一层釉形成保护层，用以防潮。
其中，所述插头中的孔前绝缘体通过第一定位销与所述插头壳体内部的第一定位槽相配合的方式固定在一起；所述插头中的孔后绝缘体的一端与所述孔前绝缘体通过焊接方式固定在一起，另一端焊接有第一卡簧并通过所述第一卡簧卡持固定在所述插头壳体内部开设的第一卡槽中，实现所述孔后绝缘体固定在所述插头壳体内。
其中，所述插头壳体和所述连接螺帽均由不锈钢材料制作而成，且所述插头壳体通过外部的第二定位槽与所述连接螺帽上的第二定位销相配合的方式固定在一起。
其中，所述插头壳体和所述连接螺帽之间还设有用于限制移动的限位机构；其中，
所述限位机构由不锈钢材料制作而成，包括依序焊接在一起的第二卡簧、垫片和限位弹簧；其中，所述第二卡簧卡持固定在所述插头壳体外部开设的第二卡槽中；所述限位弹簧远离所述垫片的一端穿入所述第二定位槽并与所述连接螺帽上的第二定位销相抵靠。
其中，每一个所述插孔组件均采用铜合金材料制作而成。
其中，所述插座后壳体内壁上还铆接有多个带有复位弹簧的钢球。
其中，所述插座前壳体和所述插座后壳体均采用不锈钢材料制作而成。
其中，所述第一插针和所述第二插针为热电偶插针时，采用镍铬或镍铝制作而成；所述第一插针和所述第二插针为普通插针时，采用镍基高温合金制作而成。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
1、在本发明实施例中，插座中使用了金属C型密封圈和金属O型密封圈的形成的双层密封结构，相较于传统的有机O型圈大大增强了电连接器的耐辐照和耐高温能力，具有优良的耐环境性，能够在超高温（如500℃）高压环境下正常工作，并能够在寿期以及事故工况下保证良好的密封性能，保证信号的稳定传输；
2、在本发明实施例中，插座中的插座前壳体与玻璃绝缘体及多个第二插针通过玻璃烧结工艺一体成型，增强了电连接器的整体强度，能够有效的保证内部的气密封，增强了电连接器的耐辐照和耐高温能力；
3、在本发明实施例中，插头中的孔前绝缘体和孔后绝缘体均采用可在500℃以上高温及高压环境下正常工作的氧化铝陶瓷制作而成，使电连接器在极端高温条件下工作时，依然具有良好的绝缘性能，同时二者的外表面上均涂抹有一层釉形成保护层，用以防潮；
4、在本发明实施例中，第一插针和第二插针为采用镍铬或镍铝制作而成的热电偶插针或为采用镍基高温合金制作而成的普通插针，解决了高温环境下温度剧烈变化导致的热电偶材料不连续导致的测量误差，确保核电厂安全壳内监测仪表信号的高质量传输。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例提供的气密封电连接器中插头的局部剖视图；
图2为本发明实施例提供的气密封电连接器中插座的局部剖视图；
图中，1-插头，11-插头壳体，12-连接螺帽，13-孔前绝缘体，14-孔后绝缘体，15-插孔组件，16-第一卡簧，17-第二卡簧，18-垫片，19-弹簧，T1-第一插针，2-插座，21-插座前壳体，22-插座后壳体，23-金属C型密封圈，24-金属O型密封圈，25-玻璃绝缘体，26-钢球，T 2-第二插针。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1和图2所示，为本发明实施例中，提供的一种气密封电连接器，用于核电厂安全壳内超高温高压环境下，包括插头1和插座2，该插头1和插座2配合连接后，该插头1远离插座的一端与探测器相连，插座2远离插头1的一端与连接电缆相连；其中，
插头1包括由不锈钢材料制作而成的插头壳体11；其中，插头壳体11的外部固定有用于线缆连接保护且由不锈钢材料制作而成的连接螺帽12，其内部固定有超高温下保持绝缘效果的孔前绝缘体13和孔后绝缘体14；其中，
孔前绝缘体13与孔后绝缘体14沿插头壳体11轴向设置并固定在一起，且二者内部形成有同时被贯穿的多个插孔组件15；每一个插孔组件15均采用导电金属材料（如铜合金材料等）制作而成并呈中空管状，且均在靠近孔后绝缘体14的一侧内固定有相应的一个具有导电性的第一插针T1；每一个第一插针T1朝向孔后绝缘体14的一端均穿出相应的插孔组件15并位于插头壳体11的外部，用于与探测器相连；应当说明的是，孔前绝缘体13与孔后绝缘体14具有良好稳定的绝缘屏蔽性能，为第一插针T1提供良好的电气绝缘保障，实现核电厂安全壳内仪表监测信号的稳定可靠传输；插孔组件15均匀分布于孔前绝缘体13与孔后绝缘体14中，由孔前绝缘体13与孔后绝缘体14提供限位固定，以实现电连接器在核电厂任何运行情况下，各插孔组件15间不会因振动而出现相接情况，杜绝短路情况，保护电连接器及核电厂安全壳内监测仪表；
插座2包括固定在一起的插座前壳体21和插座后壳体22；其中，
插座前壳体21和插座后壳体22均由不锈钢材料制作而成，二者之间设有均能耐超高温高压的金属C型密封圈23和金属O型密封圈24，且金属O型密封圈24朝向插座前壳体21一侧设置；插座前壳体21的内部设有超高温下保持绝缘效果的玻璃绝缘体25和多个第二插针T2，且插座前壳体21与玻璃绝缘体25及多个第二插针T2通过玻璃烧结工艺一体成型，用以增强气密封性；每一个第二插针T2的一端均位于插座前壳体21的外部，另一端均沿插座前壳体21轴向穿入玻璃绝缘体25中并依次穿过金属O型密封圈24及金属C型密封圈23后进入插座后壳体22内，用于与连接电缆相连；应当说明的是，插座前壳体21与玻璃绝缘体25及多个第二插针T2通过玻璃烧结工艺一体成型，使电连接器的插座具有优秀的气密封性能；
其中，待插座2的多个第二插针T2位于插座前壳体21外部的一端同时穿入插头1的多个插孔组件15中，并均与相应的一个第一插针T1上朝向孔前绝缘体13的一端实现电连接后（如图1和图2中箭头a所示），形成为耐超高温高压的气密封电连接器，即完成电连接器的快速组装，从而提高了操作人员的安装及维修效率。
在本发明实施例中，对于插头1的具体设计如下：
（1）插头1中的孔前绝缘体13和孔后绝缘体14均采用可在500℃以上高温及高压环境下正常工作的氧化铝陶瓷制作而成，且二者的外表面上均涂抹有一层釉形成保护层，用以防潮，使电连接器具备防潮性能，延长了电连接器的寿命。其中，孔前绝缘体13通过第一定位销（未图示）与插头壳体11内部的第一定位槽（未图示）相配合的方式固定在一起，通过第一定位销和第一定位槽相互咬合，实现二者间的轴向防转；孔后绝缘体14的一端与孔前绝缘体13通过焊接方式固定在一起，另一端焊接有第一卡簧16并通过第一卡簧16卡持固定在插头壳体11内部开设的第一卡槽（未图示）中，实现孔后绝缘体14固定在插头壳体11内。
（2）插头壳体11通过外部的第二定位槽（未图示）与连接螺帽12上的第二定位销（未图示）相配合的方式固定在一起，实现二者间的周向防转。当然，用以实现插头1内部各部件的限位，防止因振动而出现部件移位情况，杜绝内部组件在振动情况下可能出现的短路情况，保证核电厂安全壳内仪表监测信号的安全可靠传输，因此在插头壳体11和连接螺帽12之间还设有用于限制移动的限位机构；其中，该限位机构由不锈钢材料制作而成，包括依序焊接在一起的第二卡簧17、垫片18和限位弹簧19；第二卡簧17卡持固定在插头壳体11外部开设的第二卡槽（未图示）中；限位弹簧19远离垫片18的一端穿入第二定位槽并与连接螺帽12上的第二定位销（未图示）相抵靠。
（3）若第一插针T1为热电偶插针时，采用镍铬或镍铝制作而成；若第一插针T1为普通插针时，采用镍基高温合金制作而成。其中，镍铬与镍铝作为材料的热电偶插针用来传输堆芯水位及温度测量信号；镍基高温合金材料的普通插针用于传输堆芯中子注量率信号。
在本发明实施例中，对于插头2的具体设计如下：
（I）插座2中的金属C型密封圈23采用耐超高温高压的Inconel不锈钢材料制作而成，且其与金属O型密封圈24通过焊接方式贴合在一起并固定于插座前壳体21内，用以增强气密封性，因此双层金属的密封结构不仅具有优良的耐超高温环境性能，可在超高温工作环境中，保持良好的密封性能，还能保障插座2密封性能的完整性，保护电连接器及核电厂安全壳内的仪表。
（II）插座后壳体22内壁上还铆接有多个带有复位弹簧的钢球26，例如钢球26采用三个Φ3钢球，用于识别连接电缆连接的有效性。
（III）若第二插针T2为热电偶插针时，采用镍铬或镍铝制作而成；若第二插针T2为普通插针时，采用镍基高温合金制作而成。应当说明的是，第二插针T2和第一插针T1应采用相同的材料制作而成。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
1、在本发明实施例中，插座中使用了金属C型密封圈和金属O型密封圈的形成的双层密封结构，相较于传统的有机O型圈大大增强了电连接器的耐辐照和耐高温能力，具有优良的耐环境性，能够在超高温（如500℃）高压环境下正常工作，并能够在寿期以及事故工况下保证良好的密封性能，保证信号的稳定传输；
2、在本发明实施例中，插座中的插座前壳体与玻璃绝缘体及多个第二插针通过玻璃烧结工艺一体成型，增强了电连接器的整体强度，能够有效的保证内部的气密封，增强了电连接器的耐辐照和耐高温能力；
3、在本发明实施例中，插头中的孔前绝缘体和孔后绝缘体均采用可在500℃以上高温及高压环境下正常工作的氧化铝陶瓷制作而成，使电连接器在极端高温条件下工作时，依然具有良好的绝缘性能，同时二者的外表面上均涂抹有一层釉形成保护层，用以防潮；
4、在本发明实施例中，第一插针和第二插针为采用镍铬或镍铝制作而成的热电偶插针或为采用镍基高温合金制作而成的普通插针，解决了高温环境下温度剧烈变化导致的热电偶材料不连续导致的测量误差，确保核电厂安全壳内监测仪表信号的高质量传输。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种气密封电连接器，其特征在于，用于核电厂安全壳内超高温高压环境下，包括插头（1）和插座（2）；其中，
所述插头（1）包括插头壳体（11）；其中，所述插头壳体（11）的外部固定有用于线缆连接保护的连接螺帽（12），其内部固定有超高温下保持绝缘效果的孔前绝缘体（13）和孔后绝缘体（14）；所述孔前绝缘体（13）与所述孔后绝缘体（14）沿所述插头壳体（11）轴向设置并固定在一起，且二者内部形成有同时被贯穿的多个插孔组件（15）；每一个所述插孔组件（15）均呈中空管状，且均在靠近所述孔后绝缘体（14）的一侧内固定有相应的一个第一插针（T1）；每一个所述第一插针（T1）朝向所述孔后绝缘体（14）的一端均穿出相应的插孔组件（15）并位于所述插头壳体（11）的外部；
所述插座（2）包括固定在一起的插座前壳体（21）和插座后壳体（22）；其中，所述插座前壳体（21）和所述插座后壳体（22）之间设有均能耐超高温高压的金属C型密封圈（23）和金属O型密封圈（24），且所述金属O型密封圈（24）朝向所述插座前壳体（21）一侧设置；所述插座前壳体（21）的内部设有超高温下保持绝缘效果的玻璃绝缘体（25）和多个第二插针（T2），且所述插座前壳体（21）与所述玻璃绝缘体（25）及所述多个第二插针（T2）通过玻璃烧结工艺一体成型，用以增强气密封性；每一个所述第二插针（T2）的一端均位于所述插座前壳体（21）的外部，另一端均沿所述插座前壳体（21）轴向穿入所述玻璃绝缘体（25）中并依次穿过所述金属O型密封圈（24）及所述金属C型密封圈（23）后进入所述插座后壳体（22）内；
其中，待所述插座（2）的多个第二插针（T2）位于所述插座前壳体（21）外部的一端同时穿入所述插头（1）的多个插孔组件（15）中，并均与相应的一个第一插针（T1）上朝向所述孔前绝缘体（13）的一端实现电连接后，形成为耐超高温高压的气密封电连接器。
2.如权利要求1所述的气密封电连接器，其特征在于，所述插头（1）中的孔前绝缘体（13）和孔后绝缘体（14）均采用可在500℃以上高温及高压环境下正常工作的氧化铝陶瓷制作而成；所述插座（2）中的金属C型密封圈（23）采用耐超高温高压的Inconel不锈钢材料制作而成，且其与所述金属O型密封圈（24）通过焊接方式贴合在一起并固定于所述插座前壳体（21）内，用以增强气密封性。
3.如权利要求2所述的气密封电连接器，其特征在于，所述插头（1）中的孔前绝缘体（13）和孔后绝缘体（14）的外表面上均涂抹有一层釉形成保护层，用以防潮。
4.如权利要求3所述的气密封电连接器，其特征在于，所述插头（1）中的孔前绝缘体（13）通过第一定位销与所述插头壳体（11）内部的第一定位槽相配合的方式固定在一起；所述插头（1）中的孔后绝缘体（14）的一端与所述孔前绝缘体（13）通过焊接方式固定在一起，另一端焊接有第一卡簧（16）并通过所述第一卡簧（16）卡持固定在所述插头壳体（11）内部开设的第一卡槽中，实现所述孔后绝缘体（14）固定在所述插头壳体（11）内。
5.如权利要求4所述的气密封电连接器，其特征在于，所述插头壳体（11）和所述连接螺帽（12）均由不锈钢材料制作而成，且所述插头壳体（11）通过外部的第二定位槽与所述连接螺帽（12）上的第二定位销相配合的方式固定在一起。
6.如权利要求5所述的气密封电连接器，其特征在于，所述插头壳体（11）和所述连接螺帽（12）之间还设有用于限制移动的限位机构；其中，
所述限位机构由不锈钢材料制作而成，包括依序焊接在一起的第二卡簧（17）、垫片（18）和限位弹簧（19）；其中，所述第二卡簧（17）卡持固定在所述插头壳体（11）外部开设的第二卡槽中；所述限位弹簧（19）远离所述垫片（18）的一端穿入所述第二定位槽并与所述连接螺帽（12）上的第二定位销相抵靠。
7.如权利要求6所述的气密封电连接器，其特征在于，每一个所述插孔组件（15）均采用铜合金材料制作而成。
8.如权利要求7所述的气密封电连接器，其特征在于，所述插座后壳体（22）内壁上还铆接有多个带有复位弹簧的钢球（26）。
9.如权利要求8所述的气密封电连接器，其特征在于，所述插座前壳体（21）和所述插座后壳体（22）均采用不锈钢材料制作而成。
10.如权利要求9所述的气密封电连接器，其特征在于，所述第一插针（T1）和所述第二插针（T2）为热电偶插针时，采用镍铬或镍铝制作而成；所述第一插针（T1）和所述第二插针（T2）为普通插针时，采用镍基高温合金制作而成。
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