CN113991354A - 一种双端可带电水下插拔的连接器及插头、插座 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种双端可带电水下插拔的连接器及插头、插座，组成该连接器的插头和插座均利用压力平衡技术及密封圈动、静密封技术实现自身的密封，且在连接器插合时，插头插座的插合面始终保持密封，连接器在水下进行插拔工作时，整个插拔过程中不仅保证接触件的密封性还避免接触件接触部位与外界导电液体的接触。本发明双端可带电水下插拔的连接器，兼容性强，任意一端带电都可实现水下插拔，这为水下不同系统均在不停机状态下的能量，信号互传提供了技术解决方案。

Description

一种双端可带电水下插拔的连接器及插头、插座

技术领域

本发明属于连接器技术领域，具体涉及一种双端可带电水下插拔的连接器。

背景技术

水下插拔连接技术当前已经成为了一种较为成熟，但现有利用该技术开发的深海水下插拔连接器在水下插拔的过程中，仅可以实现固定的一端的带电插拔，不能实现双端的带电插拔。

发明内容

本发明的目的是提供一种双端可带电水下插拔的连接器，使其利用压力平衡技术及密封圈动、静密封技术，实现连接器在水下进行插拔工作时，整个插拔过程中不仅保证接触件的密封性还避免接触件接触部位与外界导电液体的接触。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种双端可带电水下插拔的连接器，其包括前端对插的插头和插座，其中插头的插头壳体内由前到后依次设有绝缘体空腔和柔性油囊，其中所述绝缘体空腔内滑动设置有绝缘套筒，该绝缘套筒在第二弹簧的驱动下与绝缘体空腔内的阶梯面挡止限位，同时该绝缘套筒前端外周面与绝缘体空腔前端内壁接触密封；所述柔性油囊内设有插孔接触件，滑动穿设在插孔接触件内的顶杆在第一弹簧的驱动下通过其外周凸台与插孔接触件后端轴向挡止限位，此时该顶杆通过其内前端封闭的腔体和外周的开孔实现绝缘体空腔和油囊内油液的连通，且该顶杆前端外周面与绝缘套筒前端内壁接触密封；所述插座包括具有干湿两个腔体的插座壳体，固定装配在插座壳体内的插针接触件前端位于湿腔内，后端位于干腔内，且该插针接触件位于湿腔的部分除环状凸起外周面以外均包覆有绝缘体；所述插针接触件外还滑动套设有绝缘套，第三弹簧为绝缘套提供轴向向前的驱动力使得该绝缘套与插座壳体轴向限位，且该绝缘套此时同时与插针接触件外周位于环状凸起前后的绝缘体接触密封；当插头插座插合时，所述顶杆在插针接触件的推动下移动至插孔接触件后端的位置使得插针接触件通过其环状凸台外周面与插孔接触件插合接触，绝缘套筒在绝缘套的推动下向后移动，使得绝缘套外周与插头绝缘体空腔内壁接触密封。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的双端可带电水下插拔的连接器，其中所述的顶杆通过其外周沿周向间隔分布的凸起实现与插孔接触件之间的轴向限位，在连接器分离时，所述顶杆位于插孔接触件内的部分具有收缩的直径，使得插孔接触件内充有油液。

前述的双端可带电水下插拔的连接器，其中所述的绝缘体空腔前端内壁上嵌设有用于实现与绝缘套筒或绝缘套之间密封的第一密封圈；所述绝缘套筒内嵌设有用于与顶杆前端外周密封的第二密封圈；所述绝缘套前后端内壁上分别设有用于实现与插针接触件外周绝缘体密封的第三密封圈和第四密封圈。

前述的双端可带电水下插拔的连接器，在连接器分离时，其中所述的第一密封圈和第二密封圈在绝缘套筒轴向对应分布。

前述的双端可带电水下插拔的连接器，其中所述的油囊包括能够在内部油液体积变化时展开或伸缩的褶皱部。

前述的双端可带电水下插拔的连接器，其中所述的插座壳体内还设有金属套筒，所述第三弹簧和插针接触件后端均位于该金属套筒内，且该金属套筒和插座壳体上均设有用于实现液体流通的排水孔。

前述的双端可带电水下插拔的连接器，其中所述的插座壳体通过其内装配的第一插座绝缘体将内部空前分为干湿两部分，且该第一插座绝缘体与插座壳体和插针接触件之间均通过密封圈密封。

前述的双端可带电水下插拔的连接器，其中所述的插座壳体和插针接触件之间还设有第二插座绝缘体，所述金属套筒固定在第一插座绝缘体和第二插座绝缘体之间。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：

本发明插座在非插合状态主要通过密封圈的动静密封实现自身的密封，插针接触件前端包裹有绝缘材料，同时在第三密封圈、第四密封圈、第五密封圈以及第六密封圈的共同配合下即可实现插针接触件尾部与海水的隔绝。插座端的插座壳体与金属套筒都设置有排水孔为插合过程中绝缘套的后退预留体积变化空间。在连接器处于未插合状态时插座当中的第三弹簧会对绝缘套施加一个作用力使绝缘套与插针接触件之间依靠第三密封圈与第四密封圈形成对外部环境之间的密封。

本发明插头端在非插合状态下可以实现自身的密封，利用压力平衡技术可实现连接器插孔接触件与海水之间的绝缘与密封；在插头前端有密封O形圈，用来抵抗来自端面外的水压，这里利用了O形圈的静密封技术；在连接器插头处于未插合状态时第一弹簧施加给顶杆一个向外的作用力，顶杆与绝缘套筒形成配合依靠第二密封圈实现两者之间的密封；绝缘套筒依靠第二弹簧施加给的作用力与绝缘体之间通过第一密封圈实现密封。所述油囊和绝缘体空腔内均充满绝缘油。

本发明双端可带电水下插拔的连接器，兼容性强，任意一端带电都可实现水下插拔，这为水下不同系统均在不停机状态下的能量，信号互传提供了技术解决方案。双端可带电水下插拔的连接器充分利用了压力平衡技术以及O形圈动、静密封技术等，当连接器在水下进行插拔工作时，在连接器的整个插拔过程中不但可以保证接触件的密封性还避免了接触件接触部位与外界导电液体的接触。

附图说明

图1为本发明双端可带电水下插拔的连接器的插头结构示意图；

图2为本发明双端可带电水下插拔的连接器的插头端顶杆结构示意图；

图3为本发明双端可带电水下插拔的连接器的插座结构示意图；

图4为本发明双端可带电水下插拔的连接器插合面配合示意图。

【主要元件符号说明】

1：插头

2：插座

3：插头壳体

4：插头绝缘体

5：油囊

6：顶杆

7：绝缘套筒

8：插孔接触件

9：第一弹簧

10：第二弹簧

11：第一密封圈

12：第二密封圈

13：压力平衡孔

14：定位槽

15：定位凸起

16：插座壳体

171：第一插座绝缘体

172：第二插座绝缘体

18：绝缘套

19：插针接触件

20：金属套筒

21：第三弹簧

22：绝缘护套

23：第三密封圈

24：第四密封圈

25：第五密封圈

26：绝缘垫片

27：绝缘体空腔

28：排水孔

29：第六密封圈

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的双端可带电水下插拔的连接器其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1-4，其为本发明双端可带电水下插拔的连接器的各部分结构示意图，该连接器包括插头1和插座2，其中所述插头1和插座2均为能够在非插合状态下实现自身密封的结构。

所述插头1包括用于与插座端壳体适配锁紧的插头壳体3，该插头壳体3内由前到后依次设有绝缘体空腔27和柔性油囊5，其中所述柔性油囊5内设有插孔接触件8，滑动穿设在插孔接触件8内由绝缘材料制成的顶杆6前端位于绝缘体空腔27内，后端位于油囊5内，该油囊5具有随压力变化而变换的体积。所述绝缘体空腔27为位于插头绝缘体4前端的腔体。

所述顶杆6内具有前端封闭的腔体，该顶杆6能够通过该腔体实现绝缘腔体27和油囊5之间油液的导通。在本发明实施例中，所述顶杆6后端敞开，使得其内腔体与油囊5连通，该顶杆6通过其前端外周的压力平衡孔13与绝缘体空腔27连通。

所述绝缘体空腔27内还滑动设置有绝缘套筒7，该绝缘套筒7外周设有与绝缘体空腔内的阶梯面挡止限位的凸起，且该绝缘套筒7前端外周与该绝缘体空腔的内壁接触并通过第一密封圈11实现二者之间的密封。较佳的，所述插头绝缘体内壁上设有凹槽，所述第一密封圈11位于该凹槽内。

所述绝缘套筒7具有与绝缘体空腔前端内壁密封的密封位和与绝缘体空腔前端内壁分离的分离位，第二弹簧10为绝缘套筒7提供由分离位回到密封位的弹性力。较佳的，所述第二弹簧10一端压在绝缘套筒7外周的凸起上，另一端压在绝缘垫片26上，该绝缘垫片26后端面与油囊5外壁接触密封。此时，绝缘垫片26能够增强油囊5与绝缘体空腔27之间的密封，防止油囊5和绝缘体空腔27内的油液从顶杆之外的通道连通。较佳的，所述油囊5通过其外周凸筋实现与绝缘垫片26之间的密封。

所述顶杆6在其滑动行程内具有前端外周与绝缘套筒7内壁接触密封的密封位和前端回退至插孔接触件8之后的插合位，位于油囊5内的第一弹簧9为顶杆6提供由插合位复位至密封位的弹性力。当所述顶杆6位于密封位时，其外周凸部61与插孔接触件8后端阶梯的挡止配合，使得该顶杆6保持在密封位。

在本发明实施例中，所述顶杆6中部具有小径段，当该顶杆6位于密封位时，所述小径段位于插孔接触件8内，使得插孔接触件8内能够充满油液，增强密封效果。所述顶杆6外周的凸起61为多个沿周向间隔分布的凸起，相邻凸起之间形成有供油囊内油液进入插孔接触件8与顶杆6之间的通道。较佳的，所述相邻凸起之间供油囊内油液进入插孔接触件8与顶杆6之间的通道为圆滑的弧形凹槽，但并不限定于此。

所述顶杆6在密封位时通过第二密封圈12实现与绝缘套筒7壁的密封，所述第二密封圈12嵌在绝缘套筒7内的凹槽内。较佳的，所述第一密封圈11和第二密封圈12一一对应地分布在绝缘套筒7的内外两侧，任两个对应分布的第一密封圈11和第二密封圈12之间的连线均与绝缘套筒7的轴向垂直，以增强密封圈的密封效果。

在本发明实施例中，插头绝缘体4前端内部向内翻折形成内翻沿，所述绝缘套筒7前端外周面与该内翻沿内周面接触并通过第一密封圈11进行密封。所述顶杆6前端外周与该绝缘套筒7前端内周通过第二密封圈12进行密封，且所述第一密封圈11和第二密封圈12均设有两个，对应设置在绝缘套筒7的内外侧。所述绝缘体空腔27即为由绝缘体内壁、绝缘体内翻沿以及绝缘垫片26围成的环状腔体。所述绝缘套筒7通过第二弹簧滑动设置在该环状腔体内。

所述油囊5包括无法伸展的固定部和能够在内部油液作用下伸展或收缩的自由部，其中所述固定部被拉伸固定，所述自由部呈褶皱状自由分布，当内部油液增多时，该褶皱处伸展，使得油囊5的体积增大；当油液减少时，该褶皱处重新收缩。

在本发明实施例中，所述油囊5四周壁体由柔性材料制成，其底部由刚性材料制成，该油囊5柔性的壁体前端包覆在插孔接触件外周并通过前端凸筋向插孔接触件前端内侧的翻折实现二者之间的密封固定。所述绝缘垫片26的设置能够增强油囊5与插孔接触件前端面之间的接触密封。所述油囊5壁体两端均为与绝缘体固定的固定部，中部为沿轴向自由弯曲的自由部，但并不限定于此。

为增加油囊的使用寿命，所述油囊5的壁体外还设有由柔性材料制成的二层油囊28。

所述插头壳体上还设有供外部液体进入的开孔，由此本发明油囊的设置还具有平衡内外压力的作用。

所述插座2包括插座壳体16，装配在该插座壳体16的腔体内的第一插座绝缘体171将插座壳体内的腔体分为前后两部分，且前部分具有能够使外界液体进入或将液体排出的有湿腔体，后部分为密封的、与外界液体隔绝的干腔体，固定装配在该插座壳体16内的插针接触件19尾部穿过所述第一插座绝缘体171甚至湿腔体内。为防止前端腔体内的水流至后端腔体内，所述第一插座绝缘体171与插座壳体16之间通过第六密封圈29进行密封，该第六密封圈29嵌在第一插座绝缘体171外周。所述插针接触件19与第一插座绝缘体171之间通过第五密封圈25进行密封。

所述插针接触件19位于插头壳体湿腔体内的部分均被绝缘护套22包覆，以将该插针接触件19与水隔离。该插针接触件19前端设有环状凸台30，该环状凸台30外周面与所述绝缘护套22外周面平齐，使得该环状凸台外周面裸露于绝缘护套22。

在本发明实施例中，所述插针接触件19采用镶件注射，所述绝缘护套22一体注射在该插针接触件外周，且该插针接触件前端也包裹有注射的绝缘材料。为实现连接器插合时，插针接触件19与插头端顶杆6的精准定位，所述插针接触件19前端的绝缘体上设有定位凸起，所述顶杆6前端设有适配的定位槽。

所述插针接触件19前端外周还滑动套设有绝缘套18，该绝缘套18前端通过第三密封圈23实现与绝缘护套密封，后端通过第四密封圈24实现与绝缘护套之间的密封。所述绝缘套18外周设有与插座壳体16内的阶梯面挡止限位的凸起，且当绝缘套18被插座壳体16轴向限位时，所述第三密封圈23和第四密封圈24分别位于环状凸起30的前后两侧，此时，绝缘护套与插针接触件19之间处于密封状态。位于第一插座绝缘体和绝缘套18之间的第三弹簧18为绝缘套18提供使其保持在与插座壳体轴向限位，与插针接触件保持密封状态的弹性力。

在本发明实施例中，所述插座壳体16与绝缘套18之间还设有用于支撑的第二插座绝缘体172，所述第二插座绝缘体172外周具有大径端和小径端，其大径端位于插座壳体16内并与该插座壳体内的阶梯面挡止限位，其小径端位于插座壳体16内的安装孔内。所述绝缘套18滑动装配在所述第二插座绝缘体172内并通过其后端外周的凸起与第二插座绝缘体172后端面的挡止配合实现轴向向前的限位。

所述第一插座绝缘体171和插座第二绝缘体172之间的插座壳体16上设有若干排水孔28，以便于在其内压力变换时将内部液体排出。

在本发明实施例中，所述第一插座绝缘体171和第二插座绝缘体172之间还设有金属套筒20，所述第三弹簧21和插针接触件19后端均位于该金属套筒20内，且该金属套筒20上设有用于实现内外液体流通的排水孔。

本发明连接器中各处的密封圈均为O型圈。

本发明连接器插合时，插座端的插针接触件与绝缘套共同推动插头端的顶杆与绝缘套筒向后移动，插座端第三弹簧的初始弹力应大于插头端第二弹簧并圈时的弹力。当插座端的绝缘套持续推动插头端的绝缘套筒向后移动，直到插座端的绝缘套与插头端的两道第一密封圈完全接触后即可实现连接器接触件与海水之间密封通道的建立，在此过程中插头端绝缘体空腔中的硅油将沿顶杆的通道流入油囊中，由油囊吸收该过程中插头内部体积的变化。当插头端的第二弹簧压缩到位并与绝缘套筒顶死后插座端的插针接触件将继续作用于插头端的顶杆向后移动，直至插针接触件的金属部分(环状凸台外周面)与插座插孔接触件完全接触，连接器即完成插合过程，在该过程中插座端绝缘套的后退引起的海水体积变化，海水的体积变化将通过金属套筒的排水孔向外排出。在整个插合过程中插头与插座端接触件的接触部位都不会与海水接触，该过程主要利用的技术为O形圈的动密封技术，综合运用了压力平衡技术以及O形圈静密封技术，连接器分离时，过程相反。同时接触件接触、分离的过程均在绝缘油中实现，可以有效避免电弧的产生。

综上，本发明的双端可带电插拔连接器无论插头、插座的任何一端带电，或者双端均带电都可以实现水下插拔。为水下多系统间不停机状态下的连接提供了技术路径。

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，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，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，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，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 (10)

1.一种双端可带电水下插拔的连接器，其包括前端对插的插头和插座，其特征在于：其中插头壳体内设有绝缘体空腔和柔性油囊，绝缘体空腔内滑动设置在第二弹簧的驱动下与绝缘体空腔轴向限位的绝缘套筒，且该绝缘套筒通过其前端外周面与绝缘体空腔前端内壁接触密封；柔性油囊内设有插孔接触件，滑动穿设在插孔接触件内的顶杆在第一弹簧的驱动下与插孔接触件轴向挡止限位，且该顶杆通过其前端封闭的腔体和开孔实现绝缘体空腔和油囊之间油液的连通，同时该顶杆前端外周面与绝缘套筒前端内壁接触密封；插座包括具有干湿两个腔体的插座壳体，固定装配在插座壳体内的插针接触件前端位于湿腔内，后端位于干腔内，且该插针接触件位于湿腔的部分除环状凸起处的外周面外均包覆有绝缘体；滑动套在插针接触件前端外周的绝缘套在第三弹簧的驱动下与插座壳体轴向限位，且该绝缘套同时与插针接触件外周位于环状凸台前后的绝缘体接触密封；当插头插座插合时，顶杆在插针接触件的推动下移动至插孔接触件后端的位置，使得插针接触件通过其环状凸台外周面实现与插孔接触件的接触导通，绝缘套筒在绝缘套的推动下向后移动，使得绝缘套外周面与绝缘体空腔前端内壁接触密封。

2.根据权利要求1所述的双端可带电水下插拔的连接器，其特征在于：其中所述的顶杆通过其外周沿周向间隔分布的凸起实现与插孔接触件之间的轴向限位，在连接器未插合时，顶杆位于插孔接触件内的部分具有收缩的直径，使得插孔接触件内充有油液。

3.根据权利要求1所述的双端可带电水下插拔的连接器，其特征在于：其中所述的绝缘体空腔前端内壁上嵌设有用于实现与绝缘套筒或绝缘套之间密封的第一密封圈；所述绝缘套筒内嵌设有用于与顶杆前端外周密封的第二密封圈；所述绝缘套前后端内壁上分别设有用于实现与插针接触件外周绝缘体密封的第三密封圈和第四密封圈。

4.根据权利要求3所述的双端可带电水下插拔的连接器，其特征在于：在连接器未插合时，其中所述的第一密封圈和第二密封圈在绝缘套筒内外对应分布。

5.根据权利要求1所述的双端可带电水下插拔的连接器，其特征在于：其中所述的油囊包括能够在内部油液体积变化时展开或伸缩的褶皱部。

6.根据权利要求1所述的双端可带电水下插拔的连接器，其特征在于：其中所述的插座壳体内还设有金属套筒，所述第三弹簧和插针接触件后端均位于该金属套筒内，且该金属套筒和插座壳体上均设有用于实现液体流通的排水孔。

7.根据权利要求6所述的双端可带电水下插拔的连接器，其特征在于：其中所述的插座壳体通过其内装配的第一插座绝缘体将内部空前分为干湿两部分，且该第一插座绝缘体与插座壳体和插针接触件之间均通过密封圈密封。

8.根据权利要求7所述的双端可带电水下插拔的连接器，其特征在于：其中所述的插座壳体和插针接触件之间还设有第二插座绝缘体，所述金属套筒固定在第一插座绝缘体和第二插座绝缘体之间。

9.一种可带电水下插拔的插头，其特征在于：其为权利要求1-8任一所述的插头。

10.一种可带电水下插拔的插座，其特征在于：其为权利要求1-8任一所述的插座。

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