CN114696153A - 一种水下连接器光电复合防泥沙结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水下连接器光电复合防泥沙结构，包括公头和母头，公头和母头相互插接，母头包括母头内芯，母头内芯靠近公头的一侧设置有至少一个油腔，油腔靠近公头的一端设置出液口，出液口内密封滑动设置有油液活塞；公头包括公头内芯，公头内芯靠近母头的一端设置有用于抵接并推动油液活塞的油液顶针，本发明内部设置油腔，当公头与母头相互插接时，油腔内的油液在油液顶针的作用下从出液口喷出，对公头和母头的对接端面进行冲洗，将海水和泥沙全部排出，即能够防止海水使本线路短路，又可以将公头和母头端面混杂的泥沙颗粒冲洗干净，延长水下连接器的插拔次数和使用寿命。

Description

一种水下连接器光电复合防泥沙结构

技术领域

本发明关于一种水下连接器，尤其是一种水下连接器光电复合防泥沙结构。

背景技术

水下连接器用于将公头和母头两端的光纤接头或电接头在水下湿式环境中进行连接并导通，并通过密封的方式隔绝海水，以进行电力传输、数据传输，是海底设备能够进行智能控制的核心设备。目前我国的水下连接器大多依赖进口，然而海洋环境复杂，在中国近海，如渤海、黄海、东海中泥沙成分较多，海水非常浑浊，国外类似的连接器在这种工况下进行水下插接作业的过程中，泥沙残留在公头和母头相接处的密封件处，导致插接过程中密封件磨损，插接不严密，插合几次就失效，如何增加插合次数变成了核心技术难题。另一方面，在对接完成后若连接器中残留有海水还会导致一系列的问题：例如光纤在水下对接过程中，由于光纤的折射角与海水折射角不同，若不把对接时流入连接器中的海水排干净，将造成光纤对接后的较大的传输损耗而无法使用。

发明内容

为解决现有的水下连接器使用寿命短，难以适用于多泥沙的复杂海域环境的问题，本发明提供一种水下连接器光电复合防泥沙结构。

本发明全文所述方向性或其近似用语，例如前、后、左、右、上（顶）、下（底）、内、外、侧面等，主要是参考附加图式的方向，各方向性或其近似用语仅用以辅助说明及理解本发明的各实施例，并非用以限制本发明。

一种水下连接器光电复合防泥沙结构，包括公头和母头，所述公头内设置有电连接公接头，所述母头内设置有电连接母接头，所述公头和所述母头相互插接，所述电连接公接头和所述电连接母接头相互插接，所述母头包括母头内芯，所述母头内芯外侧设置有母头光纤结构，所述母头内芯靠近所述公头一端的圆周边缘设置有第一密封圈，所述母头内芯靠近所述公头的一侧设置有至少一个油腔，所述油腔位于所述第一密封圈内圆周所在的曲面与所述母头内芯外侧面之间，所述油腔内部设置有弹性气压腔体，所述油腔靠近所述公头的一端设置出液口，所述出液口位于所述母头内芯靠近所述公头一端的端面上，所述出液口内密封滑动设置有油液活塞；

所述公头包括公头内芯，所述公头内芯外侧设置有公头光纤结构，所述公头内芯靠近所述母头的一端设置有用于抵接并推动油液活塞的油液顶针，所述油液顶针的直径小于所述出液口的口径。

进一步地，所述油腔内部还固定设置有挡板，所述挡板的截面小于所述油腔的截面，所述挡板与所述油液活塞之间设置有油液弹簧，所述油液活塞的位于所述油腔内侧的一端直径大于所述出液口的直径。

进一步地，所述油腔通过管路连接有储油体，所述储油体为耐压弹性材料制成并与所述母头外界接触。

进一步地，所述公头光纤结构包括：

公头移动壳体，滑动套设在所述公头内芯外侧，所述公头移动壳体与所述公头内芯之间构成公头光纤腔体，所述公头移动壳体的靠近所述母头的一端与所述公头内芯密封抵接；

至少一个光纤公接头，设置于所述公头光纤腔体内；

所述母头光纤结构包括：

母头外壳体，用于与所述公头移动壳体密封抵接，滑动套设于所述母头内芯外侧，所述母头外壳体与所述母头内芯之间构成母头光纤腔体，所述母头内芯的靠近所述公头的一端与所述母头外壳体密封抵接；

所述母头光纤腔体内部设置有光纤母接头，所述光纤母接头与所述光纤公接头的位置对应，设置于所述母头光纤腔体内，与所述母头外壳体固定连接。

进一步地，所述公头内芯内部开设有油液通道，所述油腔内的油液从所述出液口排出后，经所述油液通道进入所述公头光纤腔体。

进一步地，所述母头外壳体外侧面设置有导向块，所述公头移动壳体的外侧设置有与所述公头内芯固定连接的公头内壳体，所述公头内壳体与所述公头移动壳体之间设置有壳体密封圈，所述公头内壳体上开设有排水孔，所述公头内壳体上还开设有与所述导向块滑动配合的导向槽，所述导向槽的方向与所述公头内芯的中心轴线方向平行。

进一步地，所述公头内壳体的外侧固定设置有公头外壳体，所述母头外壳体的外侧固定设置有固定壳体，所述固定壳体的靠近所述公头内壳体的一侧开设有用于所述公头外壳体插入的插接槽。

本发明的有益效果在于：

本发明内部设置油腔，当公头与母头相互插接时，油腔内的油液在油液顶针的作用下从出液口喷出，对公头和母头的对接端面进行冲洗，将海水和泥沙排出，即能够防止海水使线路短路，又可以将公头和母头端面混杂的泥沙颗粒冲洗干净，延长水下连接器的插拔次数和使用寿命；

油腔外接储油体，储油体与母头外界接触，有效地平衡油腔内部与外界的压力平衡，使本发明可以实现1000米水深下的插拔连接；

公头内芯内部开设有油液通道，油液从油腔内喷出后，可以通过油液通道进入公头光纤腔体，本发明的油液介质的折射角与光纤相同，能够最大限度的降低光在光纤对接后的传播损失。

附图说明

图1：本发明的公头和母头的剖面结构示意图；

图2：本发明的母头的剖面结构示意图；

图3：本发明的公头的剖面结构示意图；

图4：本发明的第一密封圈与第二密封圈接触时的剖面结构示意图；

图5：本发明的光纤公接头与光纤母接头对接过程的剖面结构示意图；

图6：本发明的公头和母头对接完成后的剖面结构示意图；

图7：本发明图1的A部分的放大示意图；

图8：本发明图4的B部分的放大示意图。

附图标记说明

1、固定壳体；101、插接槽；2、光纤母接头；3、弹性气压腔体；4、油液活塞；5、电连接母接头；6、公头外壳体；7、油液顶针；8、电连接公接头；9、公头内壳体；91、导向槽；92、排水孔；93、壳体密封圈；10、公头移动壳体；11、光纤公接头；13、光纤复位棒；14、公头内芯；141、油液通道；16、母头外壳体；161、导向块； 18、母头内芯；21、母头弹簧；22、限位环；221、滑道；23、第一密封圈；24、油腔；241、挡板；242、油液弹簧；25、第二密封圈；26、公头光纤腔体；27、母头光纤腔体；28、公头弹簧。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。

现有的水下连接器包括公头和母头，在使用过程中公头和母头相互插接，从而实现电力传输、数据传输等，本实施例中，一种水下连接器光电复合防泥沙结构，如图1、图7和图8所示，公头包括圆柱形的公头内芯14，公头内芯14外侧设置有公头光纤结构，公头内芯14的左端边缘突设有四个油液顶针7，油液顶针7沿公头内芯14的圆周方向均匀分布（图1为剖视图，只画出上下两个油液顶针7），母头包括圆柱形的母头内芯18，母头内芯18外侧设置有母头光纤结构，母头内芯18内部设置有四个油腔24，四个油腔24沿母头内芯的圆周方向均匀分布，并且与油液顶针7一一对应，油腔24的右端侧壁贯穿开设有出液口，出液口内密封滑动设置有油液活塞4，当公头内芯14与母头内芯18对接时，油液顶针7与油液活塞4抵接，并向内推动油液活塞4，油液顶针7的直径比出液口的口径小，油液从出液口排出，对公头和母头的对接端面以及公头和母头上的密封圈进行冲洗，并将海水以及海水中的泥沙排出连接器，保证对接过程中密封可靠，延长使用寿命。

如图7及图8所示，油腔24内部固定设置有挡板241，挡板241的截面小于油腔24的空间截面，挡板241与油液活塞4之间设置有油液弹簧242，油液活塞4的左端直径大于出液口的口径，防止油液弹簧242和油腔24内部的油液压力将油液活塞4从出液口推出，油腔24内部设置有弹性气压腔体3，当向油腔24内填充油液后，弹性气压腔体3受到油液压缩储存弹力，当油液顶针7推动油液活塞4时，油腔24内的油液在弹性气压腔体3的作用下，从油腔内部喷出，进一步的，母头外部还设置有由耐压弹性材料制成的储油体（图中未示出），储油体与母头的外壁固定连接，储油体上连接有管路，该管路穿过母头内芯18延伸至油腔24内部，即储油体通过管路与油腔24相通，储油体与海水直接接触，即油腔24内部通过管路和储油体与海水压力相互平衡，可以保证油腔24内部压力与外部压力平衡。

如图1及图2所示，母头光纤结构包括滑动套设在母头内芯18外侧的母头外壳体16，母头外壳体16的右部套设有第一密封圈23，母头内芯18位于第一密封圈23的左侧，母头内芯18的右端圆周边缘设置有凸出挡圈，凸出挡圈与第一密封圈23密封抵接，第一密封圈23的内径大于凸出挡圈的内径，小于凸出挡圈的外径，母头内芯18的外侧套设有母头弹簧21，母头弹簧21的右端与凸出挡圈抵接，母头外壳体16的内侧面左部设置有台阶，母头弹簧21的左端与母头外壳体16的台阶抵接，母头外壳体16与母头内芯18之间形成的母头光纤腔体27，母头光纤腔体27内部设置有光纤母接头2，母头外壳体16内侧壁固定设置有限位环22，限位环22将光纤母接头2固定，限位环22的内壁为圆锥面，从左往右朝向母头内芯18的中心轴线倾斜，沿该圆锥面的母线方向设置有滑道221，光纤母接头2的倾斜方向与滑道221的方向相同，母头外壳体16右部的外侧面设置有导向块161，当公头和母头对接时，导向块161沿导向槽91滑动，使对接过程更加顺畅，母头外壳体16的外侧固定设置有固定壳体1，固定外壳体的右部开设有插接槽101，公头和母头的对接之后，公头外壳体6进入插接槽101内，便于之后的固定，母头内芯18内部设置有电连接母接头5。

如图1及图3所示，公头光纤结构包括滑动套设在公头内芯14外侧的公头移动壳体10，公头移动壳体10呈圆柱筒状，公头内芯14的左部外侧固定设置有第二密封圈25，公头移动壳体10位于第二密封圈25右部，并与其密封抵接，第二密封圈25的外径小于公头移动壳体10的外径，大于公头移动壳体10的内径，公头移动壳体10与公头内芯14之间形成公头光纤腔体26，公头光纤腔体26内部设置有光纤公接头11，光纤公接头11的右部设置有光纤复位棒13，光纤复位棒13为弹性材料，连接器断开的情况下，光纤复位棒13被公头移动壳体10和公头内芯14限制在公头光纤腔体26内，公头内芯14外侧套设有公头弹簧28，公头弹簧28的一端抵接公头内芯14，另一端抵接公头移动壳体10，即公头内芯14的外侧面右部设置台阶，公头移动壳体10的内侧面左部设置台阶，公头弹簧28的左端与公头移动壳体10的台阶抵接，公头弹簧28的右端与公头内芯14的台阶抵接，从而使公头移动壳体10的左端在公头弹簧28的挤压下与第二密封圈25密封抵接，公头内芯14内部沿径向开设有油液通道141，如图5所示，当油液从油腔24内喷出后，公头光纤腔体26在对接过程中与母头光纤腔体27合并，油液可以经过油液通道141进入公头光纤腔体26内部，即油腔24与母头光纤腔体27连通，公头移动壳体10外侧滑动套设有公头内壳体9，公头内壳体9与公头内芯14固定连接，公头内壳体9与公头移动壳体10之间设置有壳体密封圈93，公头内壳体9上沿母头和公头的插接方向设置有导向槽91，公头内壳体9上还开设有排水孔92，公头内壳体9外侧固定设置有公头外壳体6，公头内芯14左部还设置有电连接公接头8，电连接母接头5和电连接公接头8的具体结构为现有技术，在此不再赘述。

本实施例的具体工作原理如下：

如图1所示，公头和母头准备对接，对接过程中，电连接公接头8首先接入电连接母接头5内，同时油液顶针7与油液活塞4抵接并推动其向油腔24内部移动，当油液活塞4推入油腔24内部时，油腔24内的油液在弹性气压腔体3的作用下从出液口喷出，对公头和母头的对接端面进行冲刷清洗，同时将公头和母头之间的海水从排水孔92排出，当公头和母头移动至图4所示位置时，电连接公接头8和电连接母接头5完成对接，第一密封圈23的内侧面和第二密封圈25的外侧面抵接，第一密封圈23右端与公头移动壳体10密封抵接，将公头和母头内部与海水隔绝，第二密封圈25与凸出挡圈密封抵接，此时继续推动母头外壳体16向右移动，移动过程中，公头光纤腔体26和母头光纤腔体27相通，油液经过油液通道141进入公头光纤腔体26和母头光纤腔体27内，本实施例中的油液折射角与光纤折射角相同，待油液将公头光纤腔体26和母头光纤腔体27内的海水排出后，可以减小光纤母接头2和光纤公接头11对接后的传播损失，移动至图5所示位置时，光纤公接头11在光纤复位棒13的作用下向上倾斜并与滑道221接触，在滑道221的导向作用下平行进入光纤母接头2内，最终移动至图6所示位置，完成对接，对接完成后将公头和母头的相对位置固定，固定件可选用卡簧等，固定之后即可通电。

需要断开公头和母头时，断电后，将上述固定件取下，母头外壳体16在母头弹簧21的作用下复位，公头移动壳体10在公头弹簧28的作用下复位，复位到图1所示位置时，油液活塞4在油液弹簧242的作用下复位，将出液口堵住。

本实施例中的储油体可重复充油，可以直接在储油体上设置充油口，也可以直接通过油腔24上的出液口进行充油，公头和母头重复插拔多次后，储油体内油量会减少，向储油体内充油后可继续使用。

尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。

Claims (7)

1.一种水下连接器光电复合防泥沙结构，包括公头和母头，所述公头内设置有电连接公接头，所述母头内设置有电连接母接头，所述公头和所述母头相互插接，所述电连接公接头和所述电连接母接头相互插接，其特征在于：所述母头包括母头内芯，所述母头内芯外侧设置有母头光纤结构，所述母头内芯靠近所述公头一端的圆周边缘设置有第一密封圈，所述母头内芯靠近所述公头的一侧设置有至少一个油腔，所述油腔位于所述第一密封圈内圆周所在的曲面与所述母头内芯外侧面之间，所述油腔内部设置有弹性气压腔体，所述油腔靠近所述公头的一端设置出液口，所述出液口位于所述母头内芯靠近所述公头一端的端面上，所述出液口内密封滑动设置有油液活塞；

所述公头包括公头内芯，所述公头内芯外侧设置有公头光纤结构，所述公头内芯靠近所述母头的一端设置有用于抵接并推动油液活塞的油液顶针，所述油液顶针的直径小于所述出液口的口径。

2.根据权利要求1所述的一种水下连接器光电复合防泥沙结构，其特征在于：所述油腔内部还固定设置有挡板，所述挡板的截面小于所述油腔的截面，所述挡板与所述油液活塞之间设置有油液弹簧，所述油液活塞的位于所述油腔内侧的一端直径大于所述出液口的直径。

3.根据权利要求2所述的一种水下连接器光电复合防泥沙结构，其特征在于：所述油腔通过管路连接有储油体，所述储油体为耐压弹性材料制成并与所述母头外界接触。

4.根据权利要求3所述的一种水下连接器光电复合防泥沙结构，其特征在于：所述公头光纤结构包括：

公头移动壳体，滑动套设在所述公头内芯外侧，所述公头移动壳体与所述公头内芯之间构成公头光纤腔体，所述公头移动壳体的靠近所述母头的一端与所述公头内芯密封抵接；

至少一个光纤公接头，设置于所述公头光纤腔体内；

所述母头光纤结构包括：

母头外壳体，用于与所述公头移动壳体密封抵接，滑动套设于所述母头内芯外侧，所述母头外壳体与所述母头内芯之间构成母头光纤腔体，所述母头内芯的靠近所述公头的一端与所述母头外壳体密封抵接；

所述母头光纤腔体内部设置有光纤母接头，所述光纤母接头与所述光纤公接头的位置对应，设置于所述母头光纤腔体内，与所述母头外壳体固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种水下连接器光电复合防泥沙结构，其特征在于：所述公头内芯内部开设有油液通道，所述油腔内的油液从所述出液口排出后，经所述油液通道进入所述公头光纤腔体。

6.根据权利要求5所述的一种水下连接器光电复合防泥沙结构，其特征在于：所述母头外壳体外侧面设置有导向块，所述公头移动壳体的外侧设置有与所述公头内芯固定连接的公头内壳体，所述公头内壳体与所述公头移动壳体之间设置有壳体密封圈，所述公头内壳体上开设有排水孔，所述公头内壳体上还开设有与所述导向块滑动配合的导向槽，所述导向槽的方向与所述公头内芯的中心轴线方向平行。

7.根据权利要求6所述的一种水下连接器光电复合防泥沙结构，其特征在于：所述公头内壳体的外侧固定设置有公头外壳体，所述母头外壳体的外侧固定设置有固定壳体，所述固定壳体的靠近所述公头内壳体的一侧开设有用于所述公头外壳体插入的插接槽。

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