CN208522164U - 水下湿插拔变换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水下湿插拔变换装置，包括：母头件：包括母头壳体，以及布置在母头壳体一端并与其围成充满绝缘油的密封空腔的母头隔断阀芯，母头隔断阀芯与母头壳体旋转配合，并形成可向内打开的阀门，在母头壳体的密封空腔内放置干式母头；公头件：包括公头壳体、公头球阀件和公头弹簧，公头球阀件内滑动密封安装在公头壳体的开口端，并与公头壳体组合围成充满绝缘油的密封空腔，在公头壳体的密封空腔内放置有干式公头；母头隔断阀芯的外端面与公头球阀件的外端面相吻合。与现有技术相比，本实用新型可实现在水深0到6000米的范围内工作，可以适应河流、湖泊、海洋等工作环境，能够达到1000VDC耐压等级，具有结构简单、成本低廉、适用性强等特点。

Description

水下湿插拔变换装置

技术领域

本实用新型属于海洋工程技术领域，涉及水下湿插拔变换装置。

背景技术

在海洋水下工程及装备技术领域，随着水下电气设备和装置的广泛使用，用来联系水下电气与水面终端设备或电源的重要元器件——水密连接器也逐步发展起来。随着水下工程及装配技术领域的迅猛发展，用来联系水下电气与设备终端的要求越来越高。人们经常需要对液体压力环境下的情况进行检测，同时将信号传输给地面或水下终端，从而进行科学技术研究，水密连接器的使用，不仅有效的解决了上述问题，同时增加了电气连接的灵活性和可靠性，通过密封元件的更换，可有效保证产品在深水中的长期使用。

目前所知的水下湿插拔连接器基本上是采用大油液排出方式，即在插拔过程中让油液补充原本水体的位置，一般没有插接时这些被连接的导体的针脚都是接触水体的。上述传统水下湿插拔连接器基本上有三点不足，首先，如果这种插接是在这些连接器放入水体后很久之后进行，往往需要在针脚上附着仿生物保证插拔可靠性，又由于这种水下湿插拔连接器的针脚放置在水里，仿生物附着措施很难实施。其次，传统水下湿插拔连接器采用排油方式确保绝缘，但排油路径和机理受到加工精度的限制，其稳定性往往难以保证。第三，传统水下湿插拔连接器的结构往往复杂，加工精度要求很高，导致造价往往很高。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种水下湿插拔变换装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

本实用新型的目的在于提出水下湿插拔变换装置，主要包括：

母头件：包括母头壳体，以及布置在母头壳体一端并与其围成充满绝缘油的密封空腔的母头隔断阀芯，所述母头隔断阀芯与母头壳体旋转配合，并形成可向内打开的阀门，在母头壳体的密封空腔内放置有由绝缘油包裹的干式母头；

公头件：包括一端开口的公头壳体、公头球阀件和公头弹簧，所述的公头球阀件内滑动密封安装在公头壳体的开口端，并与公头壳体组合围成充满绝缘油的密封空腔，在公头壳体的密封空腔内放置有由绝缘油包裹的干式公头，所述的公头弹簧的一端固定在公头壳体内，另一端抵住所述公头球阀件，并使其外端面凸出公头壳体端面，所述的公头球阀件内还设有可连通其内外两端空间并供所述干式公头和干式母头通过实现对接的对接通孔；

所述的母头隔断阀芯的外端面与公头球阀件的外端面相吻合。

进一步的，干式母头和干式公头均采用常用的可对接的干式连接器，其被广泛应用于水下工程的电气及光学连接，这种连接必须在无水环境下先建立，即所谓“干式”，其不具备在有水环境下建立连接的能力。其分别安装在母头壳体与公头壳体内时，一般还会采用一定的转换机构可以将外部操作器的操作转换为干式母头或干式公头沿壳体内壁的轴向运动。

进一步的，所述的母头壳体和公头壳体上分别另设开口，在开口处分别密封布置有母头油压补偿隔膜和公头油压补偿隔膜。此处的母头油压补偿隔膜和公头油压补偿隔膜一般都是借助压环结构与母头壳体(或公头壳体)连接密封，两者的结合面不得有液体通过，且干式母头或干式公头与隔膜的交界面也应该密封不得有液体通过。更进一步的，在公头壳体上另设的开口处先装配弹簧座，经弹簧座设置所述公头弹簧，然后再在开口处密封安装所述公头油压补偿隔膜等。

更进一步的，所述的干式母头和干式公头的尾端分别密封穿过所述母头油压补偿隔膜和公头油压补偿隔膜，并与外部线缆连接。

进一步的，所述的公头球阀件包括球阀前密封件、密封球和球阀后密封件，其中，所述球阀前密封件间隙密封设置在公头壳体的开口端，并可沿公头壳体内壁移动，所述球阀后密封件的外侧与公头壳体内壁之间通过导向滚珠滚动配合，所述密封球旋转夹设于球阀前密封件和球阀后密封件之间，且密封球的球面分别部分超出球阀前密封件外端面和球阀后密封件内端面，在密封球内设置有所述对接通孔，且当密封球旋转到位时，所述对接通孔即接通球阀前密封件外端和球阀后密封件内端的空间，所述的公头弹簧抵住所述球阀后密封件，并使得在无其他外力下时，球阀前密封件被顶住凸出公头壳体外端。

更进一步的，在球阀后密封件的外侧面设有外侧凸缘，在公头壳体内侧设有内侧凸缘，所述外侧凸缘和内侧凸缘配合抵住，以限制公头球阀件向外端方向的轴向移动位置。

更进一步优选的，外侧凸缘与内侧凸缘的设置位置满足：当外侧凸缘与内侧凸缘相互抵住时，球阀前密封件仅部分超出公头壳体外端。

更进一步的，所述的球阀前密封件上设有贯通的并与密封球滑动密封配合的球形凹面孔，所述母头隔断阀芯的中间部位还设有排水凹面，并与密封球探出球阀前密封件外端面的球面部分吻合，以形成排水配合。

进一步的，所述的公头壳体与母头壳体的端面相互匹配，在公头壳体的外端端面上还粘合有公头前端轴向密封件，其粘合方式可以采用热熔工艺等，材质可以选用丁腈橡胶等。

进一步的，所述的公头弹簧始终位于压缩状态。

进一步的，所述的母头隔断阀芯是通过垂直于母头壳体中心轴的隔断阀芯转轴与母头壳体旋转配合的。母头隔断阀芯的外侧周面与母头壳体内壁的连接界面采用旋转密封处理，优选采用活塞径向密封方式。优选地，水下湿插拔变换装置的隔断阀芯转轴采用的材质为钛合金TC4。母头隔断阀芯在安装时，可在垂直于中心轴的偏心位置设置圆柱孔，用以与隔断阀芯转轴形成旋转配合。

与现有技术相比，本实用新型具有以下特点：

(1)、本实用新型的目的是提供水下湿插拔变换装置，目的是使得原本只能在常规环境中插拔的接插件具备水下插拔的能力。

(2)、本实用新型的水下湿插拔变换装置，保证接插件的插拔都在油液环境中进行，保证接插件全程不接触水体，提高连接的可靠性。

(3)、本实用新型的水下湿插拔变换装置舍弃了原有的排油方式，使得结构简单，降低了制作成本。

附图说明

图1为本实用新型的分体式的结构示意图；

图2为本实用新型组装后的结构示意图；

图3为本实用新型内部连通后的示意图；

图4为本实用新型的干式公头和干式母头连接时的示意图；

图中标记说明：

1-母头件，101-母头油压补偿隔膜，102-母头壳体，103-干式母头，104-隔断阀芯转轴，105-母头隔断阀芯，2-公头件，201-球阀前密封件，202-公头前端轴向密封件，203-密封球，204-公头壳体，205-导向滚珠，206-球阀后密封件，207-公头弹簧，208-干式公头，209-弹簧座，210-公头油压补偿隔膜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

水下湿插拔变换装置，其结构参见图1所示，主要包括：

母头件1：包括母头壳体102，以及布置在母头壳体102一端并与其围成充满绝缘油的密封空腔的母头隔断阀芯105，所述母头隔断阀芯105与母头壳体102旋转配合，并形成可向内打开的阀门，在母头壳体102的密封空腔内放置有由绝缘油包裹的干式母头103；

公头件2：包括一端开口的公头壳体204、公头球阀件和公头弹簧207，所述的公头球阀件内滑动密封安装在公头壳体204的开口端，并与公头壳体204组合围成充满绝缘油的密封空腔，在公头壳体204的密封空腔内放置有由绝缘油包裹的干式公头208，所述的公头弹簧207的一端固定在公头壳体204内，另一端抵住所述公头球阀件，并使其外端面凸出公头壳体204端面，所述的公头球阀件内还设有可连通其内外两端空间并供所述干式公头208和干式母头103通过实现对接的对接通孔；

所述的母头隔断阀芯105的外端面与公头球阀件的外端面相吻合。

一般而言，干式母头103和干式公头208均采用常用的可对接的干式连接器，其被广泛应用于水下工程的电气及光学连接，这种连接必须在无水环境下先建立，即所谓“干式”，其不具备在有水环境下建立连接的能力。其分别安装在母头壳体102与公头壳体204内时，一般还会采用一定的转换机构可以将外部操作器的操作转换为干式母头103或干式公头208沿壳体内壁的轴向运动。

此外，为了平衡壳体内部的油压与外部的水压等，参见图1所示，所述的母头壳体102和公头壳体204上分别另设开口，在开口处分别密封布置有母头油压补偿隔膜101和公头油压补偿隔膜210。此处的母头油压补偿隔膜101和公头油压补偿隔膜210一般都是借助压环结构与母头壳体102(或公头壳体204)连接密封，两者的结合面不得有液体通过，且干式母头103或干式公头208与隔膜的交界面也应该密封不得有液体通过。更进一步的，在公头壳体204上另设的开口处先装配弹簧座209，经弹簧座209设置所述公头弹簧207，然后再在开口处密封安装所述公头油压补偿隔膜210等。所述的干式母头103和干式公头208的尾端分别密封穿过所述母头油压补偿隔膜101和公头油压补偿隔膜210，并与外部线缆连接。

进一步的，所述的公头球阀件包括球阀前密封件201、密封球203和球阀后密封件206，其中，所述球阀前密封件201间隙密封设置在公头壳体204的开口端，并可沿公头壳体204内壁移动，所述球阀后密封件206的外侧与公头壳体204内壁之间通过导向滚珠205滚动配合，所述密封球203旋转夹设于球阀前密封件201和球阀后密封件206之间，且密封球203的球面分别部分超出球阀前密封件201外端面和球阀后密封件206内端面，在密封球203内设置有所述对接通孔，且当密封球203旋转到位时，所述对接通孔即接通球阀前密封件201外端和球阀后密封件206内端的空间，所述的公头弹簧207抵住所述球阀后密封件206，并使得在无其他外力下时，球阀前密封件201被顶住凸出公头壳体204外端。

更进一步的，在球阀后密封件206的外侧面设有外侧凸缘，在公头壳体204内侧设有内侧凸缘，所述外侧凸缘和内侧凸缘配合抵住，以限制公头球阀件向外端方向的轴向移动位置。优选的，外侧凸缘与内侧凸缘的设置位置满足：当外侧凸缘与内侧凸缘相互抵住时，球阀前密封件201仅部分超出公头壳体204外端。

更进一步的，所述的球阀前密封件201上设有贯通的并与密封球203滑动密封配合的球形凹面孔，所述母头隔断阀芯105的中间部位还设有排水凹面，并与密封球203探出球阀前密封件201外端面的球面部分吻合，以形成排水配合。

进一步的，所述的公头壳体204与母头壳体102的端面相互匹配，在公头壳体204的外端端面上还粘合有公头前端轴向密封件202，其粘合方式可以采用热熔工艺等，材质可以选用丁腈橡胶等。

进一步的，所述的公头弹簧207始终位于压缩状态。

进一步的，所述的母头隔断阀芯105是通过垂直于母头壳体102中心轴的隔断阀芯转轴104与母头壳体102旋转配合的。母头隔断阀芯105的外侧周面与母头壳体102内壁的连接界面采用旋转密封处理，优选采用活塞径向密封方式。优选地，水下湿插拔变换装置的隔断阀芯转轴104采用的材质为钛合金TC4。母头隔断阀芯105在安装时，可在垂直于中心轴的偏心位置设置圆柱孔，用以与隔断阀芯转轴104形成旋转配合。

以下采用更为具体的实施例对上述各实施方式进行进一步说明。

实施例1

参见图1所示，

如图1所示，水下湿插拔变换装置由母头件1与公头件2组成，其功能是在水下环境中可靠地建立干式母头103与干式公头208之间的连接。

具体的，母头件1包括母头油压补偿隔膜101、母头壳体102、干式母头103、隔断阀芯转轴104及母头隔断阀芯105。其中，母头壳体102与母头油压补偿隔膜101及母头隔断阀芯105围成圆柱体内部空间，这个空间是充入绝缘油的，母头油压补偿隔膜101是为了保持内部的绝缘油压力始终与外界环境压力保持一致，母头隔断阀芯105的外圆柱面与母头壳体102的前部内圆柱面形成碟阀密封配合，而隔断阀芯转轴104作为母头隔断阀芯105的旋转轴，以此实现母头隔断阀芯105对母头壳体102前部空间的开闭控制，干式母头103是作为保护对象，防止整个插拔过程中有水侵入其插孔内部。

公头件2包括球阀前密封件201、公头前端轴向密封件202、密封球203、公头壳体204、导向滚珠205、球阀后密封件206、公头弹簧207、干式公头208、弹簧座209及公头油压补偿隔膜210。其中，球阀前密封件201、密封球203、公头壳体204、弹簧座209及公头油压补偿隔膜210围成圆柱体内部空间，这个空间是充入绝缘油的，公头油压补偿隔膜210是为了保持内部的绝缘油压力始终与外界环境压力保持一致；密封球203与球阀前密封件201、球阀后密封件206之间形成球面滑动密封；导向滚珠205保证球阀后密封件206能可靠地轴向移动；公头前端轴向密封件202是与公头壳体204的前端(即外端面)热熔为一体的；公头弹簧207保证球阀前密封件201能突出公头壳体204前端面。

干式母头103和干式公头208整个连接分为4个步骤，分别由图1、图2、图3及图4表示。

图1表示的是水下湿插拔变换装置的准备状态，这时母头件1和公头件2分别置于海底环境。

图2为水下操作过程，此时分别将母头件1与公头件2轴向对齐，这里应该还可以采用导向对中机构进行辅助。母头件1与公头件2刚接触时，由于球阀前密封件201是突出公头壳体204前端面的，所以这个突出面与相应母头隔断阀芯105的配合面之间是最先接触的，所以此结合面的水体将被挤出。随后，母头件1与公头件2继续相向移动，直到公头前端轴向密封件202与母头壳体102相应配合端面形成轴向挤压配合，此时，内部空间与外部水体已经隔离。在整个过程中，球阀前密封件201、密封球203、导向滚珠205、球阀后密封件206都相对与公头壳体204朝箭头方向移动。

图3为第3步，此时水下湿插拔变换装置的母头隔断阀芯105绕着隔断阀芯转轴104旋转90°至开启，而密封球203也旋转90°。此时母头件1与公头件2的内部空间已经联通，整个联通的内部空间充满绝缘油。

图4为最后一步，分别推动干式公头208和干式母头103靠近并连接，连接的位置确定在水下湿插拔变换装置的公头壳体204内部空腔，以保证绝缘的可靠性。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.水下湿插拔变换装置，其特征在于，包括：

母头件(1)：包括母头壳体(102)，以及布置在母头壳体(102)一端并与其围成充满绝缘油的密封空腔的母头隔断阀芯(105)，所述母头隔断阀芯(105)与母头壳体(102)旋转配合，并形成可向内打开的阀门，在母头壳体(102)的密封空腔内放置有由绝缘油包裹的干式母头(103)；

公头件(2)：包括一端开口的公头壳体(204)、公头球阀件和公头弹簧(207)，所述的公头球阀件内滑动密封安装在公头壳体(204)的开口端，并与公头壳体(204)组合围成充满绝缘油的密封空腔，在公头壳体(204)的密封空腔内放置有由绝缘油包裹的干式公头(208)，所述的公头弹簧(207)的一端固定在公头壳体(204)内，另一端抵住所述公头球阀件，并使其外端面凸出公头壳体(204)端面，所述的公头球阀件内还设有可连通其内外两端空间并供所述干式公头(208)和干式母头(103)通过实现对接的对接通孔；

所述的母头隔断阀芯(105)的外端面与公头球阀件的外端面相吻合。

2.根据权利要求1所述的水下湿插拔变换装置，其特征在于，所述的母头壳体(102)和公头壳体(204)上分别另设开口，在开口处分别密封布置有母头油压补偿隔膜(101)和公头油压补偿隔膜(210)。

3.根据权利要求2所述的水下湿插拔变换装置，其特征在于，所述的干式母头(103)和干式公头(208)的尾端分别密封穿过所述母头油压补偿隔膜(101)和公头油压补偿隔膜(210)，并与外部线缆连接。

4.根据权利要求1所述的水下湿插拔变换装置，其特征在于，所述的公头球阀件包括球阀前密封件(201)、密封球(203)和球阀后密封件(206)，其中，所述球阀前密封件(201)间隙密封设置在公头壳体(204)的开口端，并可沿公头壳体(204)内壁移动，所述球阀后密封件(206)的外侧与公头壳体(204)内壁之间通过导向滚珠(205)滚动配合，所述密封球(203)旋转夹设于球阀前密封件(201)和球阀后密封件(206)之间，且密封球(203)的球面分别部分超出球阀前密封件(201)外端面和球阀后密封件(206)内端面，在密封球(203)内设置有所述对接通孔，且当密封球(203)旋转到位时，所述对接通孔即接通球阀前密封件(201)外端和球阀后密封件(206)内端的空间，

所述的公头弹簧(207)抵住所述球阀后密封件(206)，并使得在无其他外力下时，球阀前密封件(201)被顶住凸出公头壳体(204)外端。

5.根据权利要求4所述的水下湿插拔变换装置，其特征在于，在球阀后密封件(206)的外侧面设有外侧凸缘，在公头壳体(204)内侧设有内侧凸缘，所述外侧凸缘和内侧凸缘配合抵住，以限制公头球阀件向外端方向的轴向移动位置。

6.根据权利要求5所述的水下湿插拔变换装置，其特征在于，外侧凸缘与内侧凸缘的设置位置满足：当外侧凸缘与内侧凸缘相互抵住时，球阀前密封件(201)仅部分超出公头壳体(204)外端。

7.根据权利要求4所述的水下湿插拔变换装置，其特征在于，所述的球阀前密封件(201)上设有贯通的并与密封球(203)滑动密封配合的球形凹面孔，所述母头隔断阀芯(105)的中间部位还设有排水凹面，并与密封球(203)探出球阀前密封件(201)外端面的球面部分吻合。

8.根据权利要求1所述的水下湿插拔变换装置，其特征在于，所述的公头壳体(204)与母头壳体(102)的端面相互匹配，在公头壳体(204)的外端端面上还粘合有公头前端轴向密封件(202)。

9.根据权利要求1所述的水下湿插拔变换装置，其特征在于，所述的公头弹簧(207)始终位于压缩状态。

10.根据权利要求1所述的水下湿插拔变换装置，其特征在于，所述的母头隔断阀芯(105)是通过垂直于母头壳体(102)中心轴的隔断阀芯转轴(104)与母头壳体(102)旋转配合的。