CN113866914B - 一种用于深水实验的光纤贯通器和光纤的安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种用于深水实验的光纤贯通器和光纤的安装方法，包括沿轴线方向形成有第一贯通孔的紧固部，以及至少部分自其中一端可嵌插地插接于部分所述第一贯通孔中的密封部，且所述密封部中贯通形成有与所述第一贯通孔同轴设置的第二贯通孔；其中，所述第一贯通孔包括自所述密封部插接的一端至远离所述密封部的一端顺次形成的插接段、预密封段和封闭段。本发明通过形成有第一贯通孔的紧固部和形成有第二贯通孔的密封部的配合设置，实现了密封胶的分段灌封，提高了光纤周围的密封性能，有效地隔绝了实验器材的内外空间，保证了外界气液等物质和实验器材内部的物质无法通过本发明提供的光纤贯通器互相交换。
Description
技术领域
本发明实施例涉及深水光纤传感系统技术领域，具体涉及一种用于深水实验的光纤贯通器和光纤的安装方法。
背景技术
为确保深海结构的安全可靠，往往需要在深水模拟高压舱中进行多次试验测试并开展研究。在用于深水实验的光纤传感系统中，贯通器通常需固定在实验舱体上，作为舱体内嵌光纤光栅传感器和外部信号导通器件，其具有交底的光学损耗性，采用特殊工艺可确保长期可靠的密封性和耐液压性。
现有技术中，常使用空心螺栓加密封胶的方式做光纤贯通器，此方式中的空性螺栓加密封胶的密封性和抗液压性能往往不能满足4000米水深模拟即40MPa的抗压需求。且现有光纤贯通器通道数量较少，无法同时测试所有信号；而最常规的贯通器的安装方式也非常的复杂繁琐，操作十分的不方便，因此我们需要提出一种便于安装且抗40MPa的光纤贯通器。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种用于深水实验的光纤贯通器和光纤的安装方法，通过紧固部和密封部的配合，结合分段灌封的方式，有效提高了整体的密封性能和抗压性能，不仅操作简单，且大大提高了在深水实验中的适应性。
为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：
在本发明实施例的一个方面，提供了一种用于深水实验的光纤贯通器，包括沿轴线方向形成有第一贯通孔的紧固部，以及至少部分自其中一端可嵌插地插接于部分所述第一贯通孔中的密封部，且所述密封部中贯通形成有与所述第一贯通孔同轴设置的第二贯通孔；其中，
所述第一贯通孔包括自所述密封部插接的一端至远离所述密封部的一端顺次形成的插接段、预密封段和封闭段。
作为本发明的一种优选方案，所述紧固部包括自靠近所述密封部的一侧至远离所述密封部的一侧顺次设置的第一套环和第二套环，且所述第一套环的外径大于所述第二套环的外径，所述第二套环中与所述第一套环的连接处沿周向方向向内凹陷形成有第一环槽，所述第一环槽内配合设置有密封圈。
作为本发明的一种优选方案，所述密封部包括用于插接于所述第一贯通孔中的插接环，以及设置于位于所述第一贯通孔外部的密封环，且所述密封环的外径大于所述插接环的外径，所述插接环中与所述密封环的连接处沿周向方向向内凹陷形成有第二环槽，所述第二环槽内配合设置有密封圈。
作为本发明的一种优选方案，所述封闭段的直径小于所述插接段或所述预密封段的直径。
作为本发明的一种优选方案，还包括设置于所述第一贯通孔和/或所述第二贯通孔中的均布支架；
所述均布支架包括形成为环形的主架体，以及沿周向方向等间距地设置于所述主架体上的多个定位环，且所述主架体与所述第一贯通孔和/或所述第二贯通孔同轴设置，所述定位环用于固定安装光纤。
作为本发明的一种优选方案，所述主架体包括网状空心管，连接于所述网状空心管外侧壁上的多个弹性方向沿径向方向延伸的伸缩弹簧，以及连接于所述第一贯通孔或所述第二贯通孔内壁上的限位柱，且所述伸缩弹簧套接设置于所述限位柱的外侧；其中，
所述网状空心管能够沿径向方向扩张或收缩，以使得所述网状空心管的内径可调节。
作为本发明的一种优选方案，所述伸缩弹簧中远离所述网状空心管的一端连接于所述限位柱的外周面上；
所述限位柱还向外延伸形成有挡片，所述挡片上连接有挤压弹片的一端，所述挤压弹片的另一端贯穿所述定位环且连接有位于所述定位环内部的挤压板。
在本发明实施例的另一个方面，还提供了一种深水实验中光纤在根据上述所述的光纤贯通器中的安装方法，包括：
S100、将多根光纤通过第一贯通孔穿入，并将光纤放置于第一贯通孔的中部；
S200、在保持光纤处于拉伸状态的前提下，向预密封段中填充密封胶进行密封；
S300、待预密封段中的密封胶固化后，向封闭段中填充硅橡胶；
S400、将密封部的端部插入插接段中，并使得多根光纤通过第二贯通孔穿入后，向第二贯通孔中填充密封胶进行密封。
作为本发明的一种优选方案，多根光纤在所述第一贯通孔与所述第二贯通孔中的安装为通过安装支架进行均匀布置，所述光纤的安装过程具体包括：
S101、将多根所述光纤分别各自贯穿安装支架上的其中一个定位环；
S102、将贯穿有所述光纤的安装支架放置第一贯通孔或第二贯通孔中，采用气囊对主架体进行扩张，完成多根所述光纤在第一贯通孔或第二贯通孔中的均匀布置。
作为本发明的一种优选方案，步骤S100和步骤S400中各自至少包括一组安装支架，且每组所述安装支架分设于所述第一贯通孔或所述第二贯通孔的两端。
本发明的实施方式具有如下优点：
本发明实施例通过形成有第一贯通孔的紧固部和形成有第二贯通孔的密封部的配合设置，实现了密封胶的分段灌封，提高了光纤周围的密封性能，有效地隔绝了实验器材的内外空间，保证了外界气液等物质和实验器材内部的物质无法通过本发明提供的光纤贯通器互相交换。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例提供的紧固部的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的密封部的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的光纤贯通器的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的均布支架的结构示意图。
图中：
1-第一贯通孔；2-紧固部；3-密封部；4-第二贯通孔；5-光纤；
11-插接段；12-预密封段；13-封闭段；
21-第一套环；22-第二套环；23-第一环槽；
31-插接环；32-密封环；33-第二环槽；
61-定位环；62-网状空心管；63-伸缩弹簧；64-限位柱；65-挡片；66-挤压弹片；67-挤压板。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图4所示，本发明提供了一种用于深水实验的光纤贯通器，包括形成有第一贯通孔1的紧固部2，以及至少部分自其中一端可嵌插地插接于部分所述第一贯通孔1中的密封部3，且所述密封部3中贯通形成有与所述第一贯通孔1同轴设置的第二贯通孔4，且第一贯通孔1上顺次形成有插接段11、预密封段12和封闭段13，进一步地，插接段11和预密封段12的内径大于封闭段13。通过这样的设置，实现了不同胶体的分别填充，更好地实现密封效果，例如，可以采用密封胶和硅胶的分别填充，其中，密封胶用于填充插接段11和预密封段12，硅胶用于填充封闭段13。
进一步地，插接段11和预密封段12的内径可以相同或不同，例如，一种具体的实施例中，插接段11和预密封段12的内径为16mm，封闭段13的内径为8mm。通过两种胶体的配合填充和第一贯通孔1的多段的不同内径的设置，更好地实现整体的密封效果，并提高密封后的抗压强度。这里的密封胶可以采用任意合适的类型，例如可以采用环氧树脂胶。
进一步优选的实施例中，紧固部2和密封部3的外表面各自形成为二级阶梯结构，且在外径较小的阶梯结构的连接处进一步向内凹陷形成环槽，通过环槽的设置，进一步提高与相邻的部件之间的密闭效果。例如，设置于紧固部2上的第一环槽中的密封圈用于密封紧固部2与实验器材，而设置于密封部3上的第二环槽中的密封圈则用于密封紧固部2与密封部3。
进一步地，这里的光纤5的种类可以采用单模石英光纤，同时，为了更好地保证光纤5与密封胶之间的密闭性，可以将光纤5嵌固在套管内，套管可以选择直径为0.9mm的聚丙烯套管。
在本发明的一种更为优选的实施例中，由于在实验过程中往往会使用多条不同用途的光纤5，因此，为了进一步提高对多条光纤5的同步引出，同时，使得多条光纤5相对均匀布置，提高整体测定的准确性，避免光纤5之间的互相影响，还可以在第一贯通孔1和/或第二贯通4中设置均布支架。通过均布支架的设置，使得多条光纤5在第一贯通孔1和/或第二贯通4中均布设置，且彼此之间形成一定的间隙。
具体地，所述均布支架包括形成为环形的主架体，以及沿周向方向等间距地设置于所述主架体上的多个定位环61，且所述主架体与所述第一贯通孔1和/或所述第二贯通孔4同轴设置，所述定位环61用于固定安装光纤5。
进一步优选的实施例中，为了使得主架体能够实现直径的调节，使得其在收缩状态时便于放入第一贯通孔1或第二贯通孔4中，而在处于舒张状态时能够有效地抵触第一贯通孔1或第二贯通孔4的内壁，有效地实现定位设置，所述主架体包括网状空心管62，连接于所述网状空心管62外侧壁上的多个弹性方向沿径向方向延伸的伸缩弹簧63，以及连接于所述第一贯通孔1或所述第二贯通孔4内壁上的限位柱64，且所述伸缩弹簧63套接设置于所述限位柱64的外侧；其中，
所述网状空心管62能够沿径向方向扩张或收缩，以使得所述网状空心管62的内径可调节。这里的网状空心管62可以采用任意合适的设置方式，例如，可以为金属网状管，在初始状态下为收缩状态，通过在其内部采用气囊可以将其撑开为舒张状态，从而使得其整体的内径增大。
由于限位柱64用于抵触第一贯通孔1或第二贯通孔4的内壁，因此，进一步地，可以在其端面设置防滑紧定橡胶垫片。
进一步优选的实施例中，为了对光纤5进行更好地紧定，所述伸缩弹簧63中远离所述网状空心管62的一端连接于所述限位柱64的外周面上；
所述限位柱64还向外延伸形成有挡片65，所述挡片65上连接有挤压弹片66的一端，所述挤压弹片66的另一端贯穿所述定位环61且连接有位于所述定位环61内部的挤压板67。由于光纤5的外部一般是通过聚丙烯套管套接进行保护，因此，这里的挤压板67中朝向所述光纤5的侧面可以设置成弧面，以更好地对聚丙烯套管进行抵触紧定。
在本发明的另一实施例中，还提供了一种深水实验中光纤在根据上述所述的光纤贯通器的安装方法，一种具体的实施例中，包括：
步骤一、将多根光纤5通过第一贯通孔1穿入，并将光纤5放置于第一贯通孔1的中部。
步骤二、在保持光纤5处于拉伸状态的前提下，向预密封段12中填充密封胶进行密封。在填充过程中，可以自紧固部2的顶端向底端灌胶(这里的顶端和底端为本领域技术人员实际操作过程中的放置位置)，在灌胶前，需将密封胶加热到30℃，以减少密封胶的粘度并去除其中的气泡；待灌胶结束后，将其置于常温条件下固化24h，升温至80±3℃固化24小时，降温至65±3℃固化120分钟。
步骤三、待预密封段12中的密封胶完全固化后，向封闭段13中填充硅橡胶。
步骤四、将密封圈分别套入第一环槽23和第二环槽33中。
步骤五、将密封部3的端部插入插接段11中，并使得多根光纤5通过第二贯通孔4穿入后，向第二贯通孔4中填充密封胶进行密封，这里的密封胶的填充采用根据步骤二的方式。
其中，在步骤一和步骤五种，光纤5的安装采用安装支架完成，具体的操作方式为：将多根光纤5各自穿过其中一个定位环61(多根光纤5之间等间距设置)，挤压伸缩弹簧63，将安装支架整体放置于第一贯通孔1或第二贯通孔4中并松开伸缩弹簧63，伸缩弹簧63复位，并将限位杆64顶升至其抵触第一贯通孔1或第二贯通孔4的内壁；进一步通过气囊对主架体进行扩张，主架体挤压伸缩弹簧63，进一步实现限位柱64相对第一贯通孔1或第二贯通孔4的紧密安装，同时，定位环61随主架体移动，进一步使得限位柱64上的挡片65与定位环61之间的距离变小，从而使得挤压弹片66处于挤压状态，并进一步推动挤压板67挤压位于定位环61中的光纤5，实现光纤5的有效紧定。对此，通过设置至少一组配合的安装支架，即可实现在每次填充密封胶的过程中，光纤5处于拉直状态，且多根光纤5之间等间距设置，大大提高整体的稳定性。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种用于深水实验的光纤贯通器，其特征在于，包括沿轴线方向形成有第一贯通孔(1)的紧固部(2)，以及至少部分自其中一端嵌插地插接于部分所述第一贯通孔(1)中的密封部(3)，且所述密封部(3)中贯通形成有与所述第一贯通孔(1)同轴设置的第二贯通孔(4)；其中，
所述第一贯通孔(1)包括自所述密封部(3)插接的一端至远离所述密封部(3)的一端顺次形成的插接段(11)、预密封段(12)和封闭段(13)；
还包括设置于所述第一贯通孔(1)和/或所述第二贯通孔(4)中的均布支架；
所述均布支架包括形成为环形的主架体，以及沿周向方向等间距地设置于所述主架体上的多个定位环(61)，且所述主架体与所述第一贯通孔(1)和/或所述第二贯通孔(4)同轴设置，所述定位环(61)用于固定安装光纤(5)；
所述主架体包括网状空心管(62)，连接于所述网状空心管(62)外侧壁上的多个弹性方向沿径向方向延伸的伸缩弹簧(63)，以及连接于所述第一贯通孔(1)或所述第二贯通孔(4)内壁上的限位柱(64)，且所述伸缩弹簧(63)套接设置于所述限位柱(64)的外侧；其中，
所述网状空心管(62)能够沿径向方向扩张或收缩，以对所述网状空心管(62)的内径进行调节。
2.根据权利要求1所述的一种用于深水实验的光纤贯通器，其特征在于，所述紧固部(2)包括自靠近所述密封部(3)的一侧至远离所述密封部(3)的一侧顺次设置的第一套环(21)和第二套环(22)，且所述第一套环(21)的外径大于所述第二套环(22)的外径，所述第二套环(22)中与所述第一套环(21)的连接处沿周向方向向内凹陷形成有第一环槽(23)，所述第一环槽(23)内配合设置有密封圈。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于深水实验的光纤贯通器，其特征在于，所述密封部(3)包括用于插接于所述第一贯通孔(1)中的插接环(31)，以及设置于位于所述第一贯通孔(1)外部的密封环(32)，且所述密封环(32)的外径大于所述插接环(31)的外径，所述插接环(31)中与所述密封环(32)的连接处沿周向方向向内凹陷形成有第二环槽(33)，所述第二环槽(33)内配合设置有密封圈。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于深水实验的光纤贯通器，其特征在于，所述封闭段(13)的直径小于所述插接段(11)或所述预密封段(12)的直径。
5.根据权利要求1或2所述的一种用于深水实验的光纤贯通器，其特征在于，所述伸缩弹簧(63)中远离所述网状空心管(62)的一端连接于所述限位柱(64)的外周面上；
所述限位柱(64)还向外延伸形成有挡片(65)，所述挡片(65)上连接有挤压弹片(66)的一端，所述挤压弹片(66)的另一端贯穿所述定位环(61)且连接有位于所述定位环(61)内部的挤压板(67)。
6.一种深水实验中光纤在根据权利要求1-5中任意一项所述的光纤贯通器中的安装方法，其特征在于，包括：
S100、将多根光纤(5)通过第一贯通孔(1)穿入，并将光纤(5)放置于第一贯通孔(1)的中部；
S200、在保持光纤(5)处于拉伸状态的前提下，向预密封段(12)中填充密封胶进行密封；
S300、待预密封段(12)中的密封胶固化后，向封闭段(13)中填充硅橡胶；
S400、将密封部(3)的端部插入插接段(11)中，并使得多根光纤(5)通过第二贯通孔(4)穿入后，向第二贯通孔(4)中填充密封胶进行密封。
7.根据权利要求6所述的一种安装方法，其特征在于，多根光纤(5)在所述第一贯通孔(1)与所述第二贯通孔(4)中的安装为通过安装支架进行均匀布置，所述光纤(5)的安装过程具体包括：
S101、将多根所述光纤(5)分别各自贯穿安装支架上的其中一个定位环(61)；
S102、将贯穿有所述光纤(5)的安装支架放置第一贯通孔(1)或第二贯通孔(4)中，采用气囊对主架体进行扩张，完成多根所述光纤(5)在第一贯通孔(1)或第二贯通孔(4)中的均匀布置。
8.根据权利要求7所述的一种安装方法，其特征在于，步骤S100和步骤S400中各自至少包括一组安装支架，且每组所述安装支架分设于所述第一贯通孔(1)或所述第二贯通孔(4)的两端。
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