CN208078290U - 一种可实现压力平衡的水下电缆连接器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可实现压力平衡的水下电缆连接器，该水下电缆连接器包括能相互配合连接的公头和母头，其中，公头包括其上设置有相互平行的多根金属插针的插头，插针的端部暴露作为接触体、其余部分外部设置包覆橡胶；母头包括橡胶制的插座，插座上开设多个与插针相匹配的插孔，插孔内底部设置金属接触件，插针插入插孔后与接触件相连接，从而实现电信号的传输；插座内部靠近外围部分设置有油囊，油囊内盛装不具有导电性能的油液，油囊内侧设置多个分别与各插孔相连通的连接通道，连接通道内设置单向阀，油囊外侧与连接通道相对应的位置设置压力平衡孔。本实用新型的结构简单，使用方便，适用于500m水深的电缆、水下用电设备等的连接。

Description

一种可实现压力平衡的水下电缆连接器

技术领域

本实用新型涉及一种水下电缆连接器，尤其涉及一种可实现压力平衡的水下电缆连接器。

背景技术

海洋油气开采作为当今世界石油开采的一大趋势，在促进新兴油气开采技术和装备出现的同时，也间接推动了水下电缆连接器的不断创新。水下电缆连接器是一种暴露于苛刻外部环境，如海水、油液、钻井液等中，用来连接电缆和水下用电设备的水上插拔、水下使用的连接装置，其广泛应用于水下能量分配系统、泥浆泵系统及流体加热系统，与采油树、脐带缆等重要部件都有直接联系。近年来，我国加大了对海洋技术领域的投入，其中海底供电和通讯是各个技术实现的基本条件，而海用电缆和深海水密连接器起到了信号传输和连接的关键作用。

水下电缆连接器作为信号和动力传输的节点，不仅要实现电信号的传输，同时要起到机械连接的作用，因此对节点的要求非常高。节点连接不仅要起到水下密封功能，同时本身要具有压力平衡的效果，以便在任意深度的海洋环境下便捷、安全、可靠使用，但目前还很少有水下电缆连接器能偶达到，是现今各国都在努力研究的关键技术。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种可实现压力平衡的水下电缆连接器，可以耐高压，能够实现水下密封连接和压力平衡，克服深海环境带来的密封、压力、材料等问题。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种可实现压力平衡的水下电缆连接器，其特征在于，该水下电缆连接器包括能相互配合连接的公头和母头，其中，所述公头包括其上设置有相互平行的多根金属插针的插头，所述插针的端部暴露作为接触体、其余部分外部设置包覆橡胶；所述母头包括橡胶制的插座，所述插座上开设多个与所述插针相匹配的插孔，所述插孔内底部设置金属接触件，所述插针插入所述插孔后与所述接触件相连接，从而实现电信号的传输；所述插座内部靠近外围部分设置有油囊，所述油囊内盛装不具有导电性能的油液，所述油囊内侧设置多个分别与各所述插孔相连通的连接通道，所述连接通道内设置单向阀，所述油囊外侧与所述连接通道相对应的位置设置压力平衡孔。

所述插孔内还设置有多道唇缘密封环，所述插针插入所述插孔后，所述包覆橡胶与所述唇缘密封环之间为过盈配合。

所述唇缘密封环包括三道。

所述公头还包括设置在所述插头外部的公头壳体和设置在所述公头壳体外部的公锁紧套，所述母头还包括设置在所述插座外部的母头壳体和设置在所述母头壳体外部的母锁紧套，所述公锁紧套能与所述母锁紧套相配合连接。

所述公锁紧套和母锁紧套采用聚甲醛材料注塑加工成型。

所述插头上还设置有与所述插针相平行的导向柱，所述插座上对应设置有导向柱插孔，所述油囊的横向截面外形呈C形。

每个所述插孔的外围分别设置三个所述压力平衡孔、连接通道和单向阀。

所述插针采用铍青铜或铅黄铜材料制成，并电镀Ep.Ni3Au0.5hd。

所述单向阀为氟硅橡胶材料制成，所述单向阀采用正中十字开口。

所述插头和插座上所用橡胶为氯丁橡胶品种，并调节氯丁橡胶中添加剂的比例，加入增塑剂。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型的一种可实现压力平衡的水下电缆连接器，通过在插座内部靠近外围部分设置油囊结构，并开设压力平衡孔和单向阀，使油液仅在外部压力达到一定程度时将油液压入插针与插孔接触面，从而实现连接器内外的压力平衡。2、本实用新型的一种可实现压力平衡的水下电缆连接器，通过在插孔中设计多道唇缘密封环，并在插针的插合长度上设置一部分包覆橡胶，通过包覆橡胶与插孔唇缘密封环的过盈配合实现连接器的密封作用。3、本实用新型的一种可实现压力平衡的水下电缆连接器，单向阀采用氟硅橡胶材料制成，使油液仅在外部压力达到1MPa以上时才能进入插针与插孔接触面，使得水下电缆连接器在500m水深工作环境中具有可靠的水密性，同时实现压力平衡功能。4、本实用新型的一种可实现压力平衡的水下电缆连接器，结构简单，使用方便，适用于500m水深的电缆、水下用电设备等的连接。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的分解结构示意图；

图3是本实用新型的连接状态示意图；

图4是本实用新型的插头的主视图；

图5是本实用新型的插头的左视图；

图6是本实用新型的插座的主视图；

图7是本实用新型的插座的横向剖视结构示意图；

图8是本实用新型的插座的纵向剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

考虑到水下电缆连接器的使用环境和功能要求，应着重考虑以下几个方面：1、接触对满足密封要求是首要目标：水下电缆连接器工作在水下500m处，在高水压力环境下，确保接触对之间、接触对与外界海水之间的可靠密封绝缘，防止漏水导致接触对间电导通引起的水下电缆连接器失效是至关重要的。为确保高压环境下接触对之间、接触对与外部海水之间的可靠密封绝缘，可以在插针、插孔以及插头与插座之间增加密封结构。2、对于密封材料的选择主要考虑到材料的强度、耐温性、耐光照性、耐候性、耐老化、耐海水腐蚀性、阻燃性、电绝缘性等性能，是实现有效可靠密封的关键所在；材料领域在过去的几十年内有飞跃式的发展，腐蚀问题是自从水下电缆连接器出现起便一直存在的关键问题之一，在选择水下电缆连接器各个部件材料时应着重考虑工作水深、温度、水流动情况、部件寿命等因素。3、在深水环境下，海水压力会影响水下电缆连接器的密封性能；同时，由于压差造成的对连接器性能和寿命的影响也不可估拟，因此应使插孔内部压力与外部海水压力平衡。

基于上述原理，如图1、图2和图3所示，本实用新型提供的一种可实现压力平衡的水下电缆连接器，其包括能够相互配合连接的公头1和母头2，其中，公头1包括插头11、设置在插头11外部的公头壳体12和设置在公头壳体12外部的公锁紧套13；母头2包括插座21、设置在插座21外部的母头壳体22和设置在母头壳体22外部的母锁紧套23；插头11与插座21相配合连接，实现接触对之间的连接；公头壳体12和母头壳体22可以承受足够的压力，保持密封结构的机械强度，保障密封作用；公锁紧套13与母锁紧套23相配合连接，保证插头11与插座21的对接牢靠，防止插头11与插座21因受拉脱出。如图4和图5所示，插头11上设置有相互平行的多根金属插针111，插针111的对接插合长度的中部和根部外侧设置包覆橡胶112，插针111端部暴露作为接触体；如图6和图7所示，插座21由橡胶制作而成，插座21上开设多个插孔211，插孔211内底部设置金属接触件212，插孔211的尺寸和排列位置与插针111的尺寸和排列位置相匹配，通过插针111与插孔211内接触件212的连接实现电信号的传输；插针111为刚性，插孔211为弹性插孔，通过设计包覆橡胶结构的复合插针结构，保证产品在使用过程中的可靠性；插座21内部靠近外围部分设置橡胶油囊213结构，油囊213内盛装不具有导电性能的油液，油囊213内侧设置有多个分别与各插孔211相连通的连接通道214，连接通道214中设置有单向阀215，油囊213外侧与连接通道214相对应的位置设置压力平衡孔216。采用油囊213结构将水下电缆连接器的插孔211与外界海水环境隔离，并在连接通道214中设置单向阀215，使油囊211中的油液只有在外界深水压力达到一定程度才能被释放，流入插针111与插孔211的接触面，油液的不导电性对水下电缆连接器性能不构成影响；同时由于橡胶油囊213的可伸缩性，橡胶插孔211内部压力会被调整到与外部海水压力相等，从而能够应对外部环境变化而引起的压力变化，实现水下电缆连接器内外工作环境的压力平衡，保证水下电缆连接器能够在深水环境中可靠持续工作。

上述实施例中，公锁紧套13与母锁紧套23之间通过螺纹连接锁紧的方式连接，防止插头插座因受拉脱出，保证对接牢靠。

上述实施例中，公锁紧套13和母锁紧套23选用聚甲醛材料，通过注塑加工成型，具有类似金属的硬度、强度和刚性，有较好的耐温、耐化学腐蚀性，富有弹性、有良好的耐疲劳性，满足海水使用环境。

上述实施例中，如图4、图5、图6和图7所示，为了确保水下电缆连接器的公头1与母头2准确定位连接，插头11上还设置有与插针111平行的金属导向柱113，插座21上对应设置有导向柱插孔217；由于导向柱113与插针111相比偏往圆心外围，导向柱插孔217与插孔211相比也偏往圆心外围，为避免油囊213将导向柱插孔217的结构破坏，故将油囊213外形设置为C形而非环形。

上述实施例中，插头11采用四芯结构，即包括四根插针111，对应的插座21上设置有四个插孔211；如图8所示，每个插孔211的外围分别设置三个压力平衡孔216，对应的单向阀215也包括三个，分别对应油囊213，则四个插孔211共计十二个压力平衡孔216，以及十二个单向阀215。

上述实施例中，插针111采用铍青铜或者铅黄铜材料制成，电镀Ep.Ni3Au0.5hd(此处为专业术语，表示在插针111上电镀镍3μm以上，硬金0.5μm以上)，铅黄铜具有优异的切削性能、耐磨性、高强度、耐腐蚀性优秀等优点。

上述实施例中，单向阀215为氟硅橡胶材料，氟硅橡胶具有耐寒性、耐老化、耐油等性能；单向阀215采用正中十字开口，使油液只有在深水压力达到1MPa以上时才能从油囊213流入插孔211，而压力小于1MPa时则不能流入，从而可以在500m水深下自动平衡外部环境变化引起的压力变化，实现水下电缆连接器内外工作环境的压力平衡，保证水下电缆连接器能够在深水环境中可靠持续工作。

上述实施例中，如图6和图8所示，插孔211内设置多道唇缘密封环218，插针111插入插孔211后，通过包覆橡胶112与唇缘密封环218之间的过盈配合，实现接触对之间、接触对与外部海水之间的隔绝密封。

上述实施例中，具体地，插孔211内包括三道唇缘密封环218。

上述实施例中，考虑到水下电缆连接器的工作水深、温度、水流动情况、不同金属之间的电化学保护等，插头11和插座21均选择耐寒和综合性能较好的氯丁橡胶品种，并调节氯丁橡胶中添加剂的比例，加入增塑剂，降低橡胶的结晶能力，降低橡胶结晶温度，同时提高和改善其它物理化学性能；插头11中的插针111、导向柱113和插座21中的接触件212以及电缆、安装壳体等不同材料的金属件与橡胶通过硫化成为一体。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、设置位置及其连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种可实现压力平衡的水下电缆连接器，其特征在于，该水下电缆连接器包括能相互配合连接的公头和母头，其中，所述公头包括其上设置有相互平行的多根金属插针的插头，所述插针的端部暴露作为接触体、其余部分外部设置包覆橡胶；所述母头包括橡胶制的插座，所述插座上开设多个与所述插针相匹配的插孔，所述插孔内底部设置金属接触件，所述插针插入所述插孔后与所述接触件相连接，从而实现电信号的传输；所述插座内部靠近外围部分设置有油囊，所述油囊内盛装不具有导电性能的油液，所述油囊内侧设置多个分别与各所述插孔相连通的连接通道，所述连接通道内设置单向阀，所述油囊外侧与所述连接通道相对应的位置设置压力平衡孔。

2.如权利要求1所述的一种可实现压力平衡的水下电缆连接器，其特征在于，所述插孔内还设置有多道唇缘密封环，所述插针插入所述插孔后，所述包覆橡胶与所述唇缘密封环之间为过盈配合。

3.如权利要求2所述的一种可实现压力平衡的水下电缆连接器，其特征在于，所述唇缘密封环包括三道。

4.如权利要求1或2或3所述的一种可实现压力平衡的水下电缆连接器，其特征在于，所述公头还包括设置在所述插头外部的公头壳体和设置在所述公头壳体外部的公锁紧套，所述母头还包括设置在所述插座外部的母头壳体和设置在所述母头壳体外部的母锁紧套，所述公锁紧套能与所述母锁紧套相配合连接。

5.如权利要求4所述的一种可实现压力平衡的水下电缆连接器，其特征在于，所述公锁紧套和母锁紧套采用聚甲醛材料注塑加工成型。

6.如权利要求1或2或3或5所述的一种可实现压力平衡的水下电缆连接器，其特征在于，所述插头上还设置有与所述插针相平行的导向柱，所述插座上对应设置有导向柱插孔，所述油囊的横向截面外形呈C形。

7.如权利要求1或2或3或5所述的一种可实现压力平衡的水下电缆连接器，其特征在于，每个所述插孔的外围分别设置三个所述压力平衡孔、连接通道和单向阀。

8.如权利要求1或2或3或5所述的一种可实现压力平衡的水下电缆连接器，其特征在于，所述插针采用铍青铜或铅黄铜材料制成，并电镀Ep.Ni3Au0.5hd。

9.如权利要求1或2或3或5所述的一种可实现压力平衡的水下电缆连接器，其特征在于，所述单向阀为氟硅橡胶材料制成，所述单向阀采用正中十字开口。

10.如权利要求1或2或3或5所述的一种可实现压力平衡的水下电缆连接器，其特征在于，所述插头和插座上所用橡胶为氯丁橡胶品种，并调节氯丁橡胶中添加剂的比例，加入增塑剂。