CN110521066B - 湿气密封的连接器 - Google Patents

Abstract

一种形成耐流体绝缘体的方法，所述耐流体绝缘体用于在连接器内使用，所述方法包括收集具有表面和电气绝缘特性的部件。所述方法还包括将超疏水性密封剂施加到具有电气绝缘特性的该部件的表面上。所述方法进一步包括固化施加有超疏水性密封剂的部件，以容许所述超疏水性密封剂变得干燥。

Description

湿气密封的连接器

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年3月28日提交的名称为“湿气密封连接器”的美国临时专利申请No.62/477,943的权益和优先权，其全部内容通过引用整体合并于此。

技术领域

本发明涉及湿气密封的连接器，以及对连接器的各种部件进行防潮的方法。

背景技术

各种类型的电气连接器暴露于水和其他液体中会导致湿气侵入该连接器。此类湿气可以被吸收进入电气绝缘部件中，或者可以将污染物电离并分布在所述绝缘体的表面上。这些绝缘部件可以由各式各样的材料制成，其中许多材料可以吸收水分，并且其中许多材料可以从电离的流体接收散布的污染物。吸收的水分可能不合需要地降低绝缘体的绝缘性能，因此可能不合需要地降低所述连接器的性能。尽管一些绝缘材料更耐受这种水分侵入，但由于该材料的其他特性欠佳，这种材料对于连接器的特定设计可能是不合需要的。因此，具有较低防潮特性的绝缘材料可能适用于连接器。在某些情况下，可能需要这些其他特性(这些特性可能与相对较低的防潮特性密切相关)以实现该连接器的某些功能。湿气的存在可能降低连接器系统的绝缘电阻，不合需要地导致信号与接地或相邻信号导体之间的泄漏电流增加。这在电容滤波系统中可能是特别引人关注的。

连接器可以设计为减少包括湿气在内的一系列环境渗透液的侵入。然而，这种设计会增加连接器的复杂性，不必要地增加成本，这对于最终用户来说可能是无法接受的。当各种原因导致完全密封的连接器设计不切实际，但又希望减少或消除侵入湿气的负面影响时，对绝缘体进行密封则可以减少或防止其关键性的电气性能的劣化。

施用常规密封剂(例如环氧树脂，聚氨酯，硅树脂或清漆)引入一个材料层，而该材料层在连接器处理和组装期间可能磨损或剥落。此外，由于这些密封剂中的某些密封剂需要一定的涂覆厚度，所述密封剂可能需要比连接器结构内的可用空间更大的空间。在这种情况下，包含这种密封剂可能需要对连接器的一个或多个方面进行设计变更，以便为所述密封剂创造可用空间。由于这些密封剂的空间要求，如果连接器内已经不具有足够的空间，则可能无法用密封剂对现有的连接器进行翻新改装。此外，连接器的常规密封方法(例如采用传统的密封剂，O形环等)可能导致连接器的成本增加和尺寸增大，这两者都是不受欢迎的。

作为这些密封剂的替代物，流体(例如灌封材料)可以流入连接器的封闭区域或内部区域。这些流体可以产生相对较厚的机械屏障以防止湿气侵入。这些流体(可能包括环氧树脂和聚氨酯)可以在连接器的封闭区域或内部区域中进行一定程度的固化。这些流体可填充那些湿气原本能够侵入的空间。然而，与这些密封剂一样，除非在连接器设计中留有足够的空间以允许这些流体流到所需的区域并完全覆盖绝缘材料，否则这些流体无法在绝缘体上形成可接受的覆盖范围。此外，这些流体可能仅仅用于填充内部空间或封闭的外部空间。在绝缘体布置在外表面上或形成外表面的情况下，可能无法使用这些流体，因为它们可能从表面流出而无法提供防潮性能。而且，这些流体可能导致接触表面的污染，并且如果连接器的陶瓷电容器被接合就位，该陶瓷电容器可能由于热感应局部膨胀而损坏(例如通过破裂)。

发明内容

本发明涉及一种形成耐流体绝缘体的方法，耐流体绝缘体用于在连接器内使用。所述方法包括收集具有表面和电气绝缘特性的部件。所述方法还包括将超疏水性密封剂施加到具有电气绝缘特性的该部件的表面上。所述方法进一步包括固化施加有超疏水性密封剂的部件，以容许所述超疏水性密封剂变得干燥。

本发明还公开一种形成连接器的耐流体组件的方法。所述方法包括收集具有表面的部件，且所述部件被配置成用作连接器中的绝缘体或电气屏蔽的至少一个。所述方法还包括将超疏水性密封剂施加到所述部件的表面上。所述方法进一步包括固化施加有超疏水性密封剂的部件，以容许所述超疏水性密封剂变得干燥。

本发明还公开一种连接器，所述连接器包括第一部分，第一部分包括导电引脚。所述连接器还包括第二部分，第二部分包括导电插座，所述导电插座被设计成容纳导电引脚以便于所述导电引脚和导电插座之间的电气连接。所述连接器进一步包括部件，所述部件被设计作为绝缘体或电气屏蔽用于第一部分或第二部分中的至少一个，并且部件具有已固化有超疏水密封剂的表面，以便为所述部件提供防水性能。

附图说明

通过查看以下附图和详细说明，本发明的其他系统、方法、特征和优点对于本领域普通技术人员而言将是显而易见的，或会变得显而易见。本发明想要声明的是，所有这些附加的系统、方法、特征和优点都应包括在本说明书中，处于本发明的范围内，并受到所附权利要求书的保护。附图所示的组成部件不一定按比例绘制，并且可能被放大以更好地阐明本发明的重要特征。在这些附图中，相同的附图标记在不同视图中表示相同的部件，其中：

图1的流程图显示一种用于形成根据本发明的实施方式的防水连接器的方法。

图2的绘图示出具有根据本发明的实施方式的各种防水部件的连接器；

图3的绘图示出根据本发明的实施方式的图2所示连接器的凹部的各个部件；

图4的绘图示出根据本发明的实施方式的湿气密封的凸形连接器；和

图5的绘图示出根据本发明的实施方式的图4所示湿气密封的凸形连接器的防潮绝缘体。

具体实施方式

一类的超疏水密封剂可具有连接器的各种部件所需的特性。常规密封剂或灌封流体可能缺少所述超疏水密封剂至少一部分的期望特性。这些特性可以包括耐水性，在施用后具有相对较薄的厚度，或者完全吸收到它们涂覆的表面上。

这类超疏水密封剂可以应用于电气绝缘体，特别是用于连接器中的绝缘体，该连接器具有一些特性使得常规密封剂或灌封流体不合需要。可以使用这些超疏水密封剂涂覆各种各样的绝缘材料，包括刚性的，柔韧的，内部的，外部的绝缘材料，以及由宽泛范围的材料构成的绝缘材料。所述疏水性密封剂的这种应用可使绝缘材料不受湿气侵入和表面上水分滞留的影响，或者可显著降低湿气侵入以达到可接受的水平。作为额外的好处，如果采用其他的密封方法不够理想，所述超疏水性密封剂相对较薄的厚度可以允许将该溶液改装到现有的设计中。例如，在部件表面上施加超疏水性密封剂可以使部件的厚度增加200微米(8‰英寸)或更小，或者增加100微米(4‰英寸)或更小，或者增加50微米(2‰英寸)或更小。

参见图1，其示出一种形成在连接器使用的耐流体部件的方法100。在方框102中，可以收集部件。例如，可以购买、形成或以其他方式获得或创造该部件。该部件可以具有电气绝缘特性，因此可以称为绝缘体。在一些实施方式中，该部件可以反过来具有导电特性(例如金属)，然而可能打算用作电气屏蔽。

在方框102中，可以将超疏水性密封剂施加到部件的表面上。在一些实施方式中，所述超疏水密封剂可以涂覆到该部件的整个表面上。超疏水性密封剂可能被定义为一种可以施加到表面上的材料，这种材料使得表面极难润湿。例如，超疏水性密封剂可以是使得施加表面上的水滴的接触角超过150°的密封剂。

超疏水密封剂可包括，例如聚氨酯硅烷或四乙氧基硅烷(诸如以商品名称Gentoo^TM从美国佛罗里达州杰克逊维尔市的优特国际/Ultratech International购买的材料)，硅氧烷衍生的聚合物(诸如以商品名称NeverWet^TM从美国宾夕法尼亚州兰卡斯特市的永不潮湿有限公司/NeverWet LLC购买的材料)，聚氨酯硅烷(诸如以商品名称

从美国加利福尼亚州圣迭戈市的尼龙公司/Aculon购买的材料)等。这些密封剂可具有所需的电子特性(即，可以是非导电的)，在涂覆时可以具有相对较薄的厚度，并且可以在相对较薄的涂覆中提供足够的防潮性。这些密封剂可以进一步耐受该密封剂层及其所涂覆部件的破裂或其他损坏。这些超疏水密封剂可以被称为憎水的纳米级表面层。这些密封剂可以被表面吸收，和/或可以不显著地改变其所涂覆表面的厚度。

这些密封剂的涂覆通常包括确保密封剂润湿和/或吸收密封剂到涂覆表面的步骤。例如，可以将组件浸泡到大量的密封剂中，可以将密封剂喷洒在组件上，或者可以采用其他方式将密封剂涂布在组件上(例如通过将密封剂刷涂在组件上)。

在一些实施方式中，超疏水密封剂可在组装连接器之前施加到绝缘体上。鉴于经处理的绝缘体和组件(即部件)能够按照与未经处理的绝缘体几乎相同的方式进行包装和储存，因此无论它们是否是最初模塑、挤出或机械加工的，都可以在制造后以及在包装和交付到连接器组装现场之前，立即用密封剂对主体部件进行大批量处理。

在方框106中，可以固化该部件以干燥所述超疏水性密封剂。例如，该部件(密封剂已涂覆就位)可能经过一段停留时间，其中可以使用热量来加速密封剂的干燥和固化。在一些实施方式中，在涂覆超疏水性密封剂之后，可以在室温下固化该部件而无需施加额外的热量。

在方框108中，可以标识该部件以指示其已经涂覆超疏水材料。例如，可以在该部件上放置标记或其他标识，以表明该部件已经进行密封过程(即，超疏水密封剂已经涂覆到该部件上)。在一些实施方式中，可以将着色剂添加到所述超疏水性密封剂中。因此，具有与着色剂颜色相匹配颜色的部件可以被识别为已经使用超疏水性密封剂进行处理的部件。

在方框110中，可以将该部件运输到最终的制造地点。一旦绝缘体经过干燥和固化，所述绝缘体可以通过与未处理的绝缘体类似的方式包装以运输到组装现场。这得益于所述超疏水性密封剂具有耐久性和相对较薄的厚度，这带来了超越传统密封剂的优点，因为传统密封剂可能在包装和运输过程中碎裂或以其它方式降解。

在方框112中，连接器可以与其包括的密封部件组装在一起。如上所述，所述密封部件可以是绝缘体，可以提供电气绝缘特性，或者可能提供电气屏蔽特性。

密封剂的超疏水性能可为组装的连接器提供若干益处和优点。例如，密封的绝缘体可以防止湿气进入外壳，或者防止湿气进入至少部分地由密封部件限定的空腔，从而保护和延长容纳在空腔内的部件(例如金属端子)的寿命。另外，可以减少灰尘污垢、污染物和其他碎屑在该部件上的积聚，因为任何通常会导致碎屑聚集在该部件上的湿气可能无法滞留在该部件的表面上。超疏水性能可以通过防止湿气进入绝缘体本身的材料来延长绝缘体的寿命。

密封剂的超疏水特性可以为金属部件提供额外的益处。例如，用超疏水性密封剂处理的金属部件可以是防锈的或抗腐蚀的，因为湿气可能无法聚集在所述金属部件的表面上。

方法100可以用于各种未密封连接器产品的部件，其中的防潮性能和防止滞留水分积聚的性能是令人满意的。

超疏水密封剂可用于减少各种装置上的湿气侵入。由于该密封剂的特性(增加所涂覆表面的表面能，并因此降低随后泼洒在所述表面上的液体的表面张力)，水和其他液体可能会形成珠状并从经过处理的表面滚落。将这些超疏水密封剂直接涂覆于连接器的组件，可以通过防止湿气和液体进入空腔和/或交界面来限制连接器系统组件的电气性能退化。通过限制湿气和液体的进入和滞留，绝缘防潮性能的损失显著减少，与此同时，由于不需要采用更昂贵的弹性体密封或另一种传统但较为昂贵的密封方式，成本和包装尺寸也得到降低。

参照图2，其显示湿气密封的连接器200。所述连接器200包括凹形部分202和凸形部分204。所述凹形部分202包括导电插座206，所述凸形部分204包括导电引脚208。所述插座206设计成容纳所述引脚208以便于两者之间的电气连接。

所述凹形部分202还包括外壳210，所述外壳210可包括绝缘材料，例如尼龙、橡胶、塑料等。所述凹形部分202还包括绝缘体212，所述绝缘体212还可以包括诸如尼龙、橡胶、塑料等绝缘材料。电气屏蔽214可以放射状地位于所述绝缘体212和外壳210之间。所述电气屏蔽214可包括金属并具有屏蔽所述插座206免受来自连接器200所处环境的无线信号干扰的特性。换句话说，所述电气屏蔽214可以抵抗与插座206和引脚208之间连接的电气干扰。

所述凸形部分204还包括外壳216。所述外壳216可包含绝缘材料或导电材料。

连接器200的各个部件可以具有一个或多个已经使用超疏水性密封剂固化的表面，以向该连接器200提供防水性能。例如，参见图3，其显示所述凹形部分202各部件的横截面视图。因为超疏水密封剂具有绝缘性能，所以可能不希望将超疏水密封剂涂覆到插座206上。然而，在所述凹形部分202组装之前，可以用超疏水密封剂对所述电气屏蔽214、外壳210和绝缘体212中的每一个进行处理。例如，电气屏蔽214、外壳210和绝缘体212中的每一个可以浸入超疏水密封剂的浴盆中，以便使用超疏水密封剂涂覆这些部件的所有表面。在使用超疏水性密封剂涂覆这些部件的表面之后，可以通过加热或允许所述电气屏蔽214、外壳210和绝缘体212在室温下干燥来固化它们中的每一个。

在所述超疏水性密封剂已经固化之后，所述电气屏蔽214、外壳210和绝缘体212中的每一个可以被标记或以其他方式标识为已经采用超疏水性密封剂处理的部件。可以运输所述电气屏蔽214、外壳210、绝缘体212和插座206到最终的制造地点并组装到图2所示的连接器200的最终凹形部分202中。

回过来参见图2，不管凸形部分的外壳216是金属还是绝缘体，所述外壳216也可以采用超疏水密封剂进行处理。

超疏水密封剂可以防止湿气进入连接器200的凹形部分202。特别地，绝缘体212表面上的超疏水密封剂可以显著降低在插座206和绝缘体212之间以及在绝缘体212和电气屏蔽214之间接纳湿气的可能性。同样地，电气屏蔽214表面上的超疏水密封剂可以显著降低在绝缘体212和电气屏蔽214之间以及在电气屏蔽214和外壳210之间接收湿气的可能性。此外，外壳210表面上的超疏水密封剂可以显著降低在外壳210和电气屏蔽214之间接收水分的可能性。位于外壳210表面上的超疏水密封剂可以进一步降低水分滞留在外壳210外表面上的可能性，因而降低潮湿对外壳210外表面造成损害的可能性。

现在参考图4，其显示凸形连接器400。所述凸形连接器400包括外壳402，多个引脚404和绝缘体406。简要参见图4和图5，所述绝缘体406限定多个插孔407，每个插孔407设计成容纳多个引脚404中的相应引脚。

回过来参见图4，外壳402限定空腔408。绝缘体406可以放置在空腔408内。凸形连接器400可以进一步包括围绕陶瓷电容器阵列412的多个铁氧体块410，两者都位于空腔408内。一个或多个橡胶垫414可放置在铁氧体块410和陶瓷电容器阵列412之间。凸形连接器400还可以包括联接凸缘416，以便于连接至所述凹形连接器(未示出)。所述凸形连接器400还可包括接地层418，所述接地层418沿着所述联接凸缘416的一部分延伸并进入空腔408以接触所述陶瓷电容器阵列412。

可使用超疏水密封剂来涂覆凸形连接器400的各种元件。例如，在组装凸形连接器400之前，可以用超疏水密封剂处理所述外壳402、绝缘体406、铁氧体块410和橡胶垫414。在采用超疏水密封剂处理这些部件中的每一个之后(即，在所述超疏水性密封剂已经进行涂覆并且所述部件已经固化之后)，所述凸形连接器可以进行如图4所示的组装。

所述外壳402、绝缘体406、铁氧体块410和橡胶垫414的涂层可以延长所述凸形连接器400的寿命。特别地，超疏水密封剂可以为这些部件提供防水性能或耐水性能。例如，绝缘体406和外壳402的超疏水特性可以防止或减少湿气进入空腔408(例如在外壳402和绝缘体406之间，以及在绝缘体406和引脚404之间)的可能性。另外，铁氧体块410和橡胶垫414的超疏水特性可以进一步防止或降低湿气到达陶瓷电容器阵列412的可能性，或者在这些部件上聚集从而导致它们损坏的可能性。

本文已经以图示性的方式公开了所述方法/系统的示例性实施方式。因此，应该以非限制性的方式解读全文所使用的术语。尽管本领域非常精通娴熟的技术人员将想到对本文的教导进行较小的修改变型，但应理解，将要限制在授权专利范围内的所有此类实施方式都合情合理地落入本专利特此贡献的技术进步的范围，且该范围不应受到限制，根据所附权利要求书及其等价物进行限制的除外。

Claims (10)

1.一种连接器，所述连接器包括：

第一部分，所述第一部分包括导电引脚和外壳；

第二部分，所述第二部分具有导电插座、外壳、绝缘体以及放射状地位于所述绝缘体和外壳之间的电气屏蔽，所述导电插座被配置成容纳所述导电引脚以便于所述导电引脚和所述导电插座之间的电气连接；

该连接器被配置为通过以下方法制成：

收集部件，所述部件包括所述第一部分的外壳以及所述第二部分的外壳、绝缘体和电气屏蔽；

将超疏水性密封剂施加到所述第一部分的外壳以及所述第二部分的外壳、绝缘体和电气屏蔽的表面；

固化所述第一部分的外壳以及所述第二部分的外壳、绝缘体和电气屏蔽中的每一个；以及

将所述第二部分的外壳、绝缘体和电气屏蔽与所述导电插座组装到一起以形成所述第二部分。

2.根据权利要求1所述的连接器，其中已经使用所述超疏水性密封剂固化的表面是所述部件的整个表面。

3.根据权利要求1所述的连接器，其中所述超疏水性密封剂的厚度小于或等于100微米。

4.根据权利要求1所述的连接器，其中所述第二部分的外壳限定有空腔，所述电气屏蔽包括容纳于所述空腔内的多个铁氧体块，所述绝缘体包括位于所述多个铁氧体块之间的至少一个橡胶垫。

5.根据权利要求1所述的连接器，其中，固化所述第一部分的外壳以及所述第二部分的外壳、绝缘体和电气屏蔽中的每一个包括加热这些部件中的至少一者以加快固化速度。

6.根据权利要求1所述的连接器，其中，收集所述第一部分的外壳以及所述第二部分的外壳、绝缘体和电气屏蔽包括从连接器移除这些部件，以翻新改造该连接器以具有流体阻力。

7.根据权利要求1所述的连接器，其中，收集所述第一部分的外壳以及所述第二部分的外壳、绝缘体和电气屏蔽包括在这些部件已经制造之后并且在所述连接器已经组装之前接收所述部件。

8.根据权利要求1所述的连接器，其中，所述方法还包括：在将超疏水性密封剂施加到所述第一部分的外壳以及所述第二部分的外壳、绝缘体和电气屏蔽的表面之后，将这些部件运输到最终的制造地点。

9.根据权利要求1所述的连接器，其中，所述方法还包括：在将超疏水性密封剂施加到所述第一部分的外壳以及所述第二部分的外壳、绝缘体和电气屏蔽的表面之后，将着色剂施加到所述超疏水性密封剂上和/或标识或标记这些部件中的至少一者，以表明这些部件已经被所述超疏水性密封剂处理。

10.根据权利要求1所述的连接器，其中，将超疏水性密封剂施加到所述第一部分的外壳以及所述第二部分的外壳、绝缘体和电气屏蔽的表面包括将这些部件中的至少一者浸入所述超疏水性密封剂的容量中，或将所述超疏水性密封剂喷涂到这些部件中的至少一者上。

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