CN212277457U - 一种简易的耐高温差分式连接器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种简易的耐高温差分式连接器，属于电气传输技术领域，包括连接外壳、陶瓷基座、陶瓷盖板、插针、护套、尾罩和双芯铠装电缆，其中，护套、尾罩和连接外壳的材质均为Inconel600合金，陶瓷盖板和陶瓷基座的材质均为高纯氧化铝陶瓷。本实用新型采用过盈配合的方式来组装插针和绝缘陶瓷，插针的材料为可伐合金，该合金材料在高温下，其热膨胀系数与高纯氧化铝陶瓷的热膨胀系数基本一致，且都为线性，可以确保在高温下连接器的气密性；本实用新型采用在高温下阻抗高，膨胀系数为线性的高纯氧化铝陶瓷作为绝缘材料，耐温高达1000℃，并可在高达600℃的极端环境下长时间服役。

Description

一种简易的耐高温差分式连接器

技术领域

本实用新型涉及一种简易的耐高温差分式连接器，可用于高温传感器领域的电气信号传输，可用于航空航天、智能船舶、轨道列车、汽车工业、核电能源等行业，属于电气传输技术领域。

背景技术

高温下(＞300℃)，电信号特别是弱电信号传输(例如，监测发动机健康状态的高温振动传感器的压电信号传输)，一直以来都是个技术难点，既要保证信号传输时的低损耗，又要保证连接器的抗电磁干扰能力。这就要求高温连接器在高温下既要保证有很高的阻抗，也要保证连接器的耐高温和抗腐蚀能力。

如中国专利文献CN 108321643A公开了“一种耐高温辐照的双同轴连接器”，此连接器是同轴连接器，为了提高信号传输的抗干扰能力，使用了双金属外壳屏蔽，这使得整个连接器的结构变得复杂，且在超过300℃的环境中，因为热膨胀系数的不匹配导致各连接器件之间容易产生缝隙，从而造成连接器内导线因为氧化而失效。

在提高抗干扰能力的同时需要考虑其耐高温和抗腐蚀能力，目前，国内市场上并没有满足此类条件需求的连接器，为了实现高温连接器国产化的目标，因此，设计生产一款耐高温、耐腐蚀、抗老化、高阻抗、低传输损耗的连接器就成为了必要需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种简易的耐高温差分式连接器，该连接器结构简单、耐高温、抗腐蚀，且该连接器耐温高达1000℃，并可在高达600℃的极端环境下长时间服役。

术语解释：

1、连接器：是一种具有机械结构的电力传输系统。

2、差分式：是相对于同轴连接器而言的，所谓同轴连接器即为屏蔽外壳作为地线，差分式连接器为信号线、地线和屏蔽外壳彼此电气分离，本实用新型中表现为连接器内的两根插针与金属外壳(包括尾罩、护套、连接外壳)绝缘。

3、高纯氧化铝陶瓷：是材料成分中Al₂O₃含量≥99.5％的陶瓷材料。

本实用新型采用以下技术方案：

一种简易的耐高温差分式连接器，包括连接外壳、陶瓷基座、陶瓷盖板、插针、护套、尾罩和双芯铠装电缆；

所述连接外壳为一个两端均开口的筒状金属件，所述陶瓷基座和陶瓷盖板均插入到连接外壳内，陶瓷盖板与陶瓷基座紧密接触无缝隙，所述插针数量为两个，每个插针均包括大径端和小径端，陶瓷基座设置有两个插入孔，两个插针的大径端通过过盈配合的方式分别插入两个插入孔内，所述陶瓷盖板设置有两个通孔，两个插针的小径端以过盈配合的方式穿过两个通孔，小径端与陶瓷基座紧密接触无缝隙；

所述陶瓷盖板为筒状结构，一端为大径端一端为小径端，陶瓷盖板的小径端与连接外壳之间有缝隙，所述护套插入该缝隙中，护套与连接外壳之间激光焊接；

所述护套与尾罩利用激光焊接到一起，所述尾罩上设置有通孔，双芯铠装电缆穿过该通孔，且双芯铠装电缆的外壳与尾罩的末端通过激光焊接固定到一起；

所述插针的小径端设置有插入孔，所述双芯铠装电缆一端的双芯在护套内分别插入两个插针的插入孔内，并采用点焊固定；

所述护套、尾罩和连接外壳的材质均为Inconel600合金，陶瓷盖板和陶瓷基座的材质均为高纯氧化铝陶瓷(Al₂O₃含量为99.5％)。

本实用新型通过结构的紧密配合，使连接器的气密性得到保证，确保连接器内部双芯铠装电缆的双芯不会氧化失效。

优选的，所述连接外壳的内外径均呈阶梯状，陶瓷基座的外壁也呈阶梯状，并与连接外壳的阶梯状外径相配合。

优选的，所述连接外壳的内壁敞口处设置有一字定位筋，该一字定位筋沿连接外壳的径向分布，且一字定位筋底部优选与连接外壳的端部平齐；

所述陶瓷基座的底部沿其直径方向设置有一字型凹槽，该一字型凹槽的深度与一字定位筋的高度相同。一字定位筋与一字型凹槽配合作用，起到定位的作用，一字定位筋尺寸均可调，可按需要设定。

优选的，所述护套上还套接有螺套，用于固定连接器与需要连接的电器装置。

优选的，所述插针的材质为可伐合金(4J33)，表面镀有一层铂金薄膜。

优选的，所述双芯铠装电缆由内到外依次包括双芯、绝缘材料层和铠装外壳，双芯为镍导线，绝缘材料层材质为高纯氧化镁(99.5％)，铠装外壳材质为Inconel600合金。上述双芯铠装电缆结构为一种优选方式，也可采用其他结构的电缆。

本实用新型的连接器的外壳(包括护套、尾罩和连接外壳)均为Inconel600合金，该合金在高温下具有优异的抗腐蚀性能，可以确保连接器的气密性以及在高温下信号传输过程中的抗干扰能力，大大延长连接器的服役寿命。

本实用新型为了确保连接器内部的气密性，采用了以下措施：

1、插针材质为可伐合金4J33，该合金与高纯氧化铝陶瓷在600℃下的热膨胀系数基本匹配；

2、插针与陶瓷基座和陶瓷盖板都为过盈配；

3、陶瓷盖板的通孔尺寸小于陶瓷基座的插入孔尺寸，陶瓷基座与陶瓷盖板紧密接触无缝隙；

4、护套、陶瓷基座、陶瓷盖板和连接外壳直接形成阶梯式配合结构，可以有效保证器件的气密性。

本实用新型结构简单、耐高温、抗腐蚀、抗电磁干扰，且该连接器耐温高达1000℃，并可在高达600℃的极端环境下长时间服役。

一种上述的简易的耐高温差分式连接器的装配方法，包括以下步骤：

(1)首先在两个插针表面电镀一层铂金薄膜，插针的大径端与陶瓷基座过盈配合到一起，插针小径端与陶瓷盖板过盈配合到一起；

(2)将装配好的陶瓷基座、插针和陶瓷盖板套接入连接外壳中，并通过连接外壳的一字定位筋和陶瓷基座的一字型凹槽的配合作用，具体为可将一字定位筋卡入一字型凹槽内，将两者固定，至此前置连接器装配完成；

(3)利用剥线钳把双芯铠装电缆的双芯(即信号传输线)剥离出合适的长度(该长度优选与插针的插入孔长度相同)，螺套套接入护套中，尾罩、护套先后套接入双芯铠装电缆上；

(4)将前置连接器、套接入尾罩和护套的双芯铠装电缆置入惰性气体气氛箱中，气氛箱中气体压力略大于一个大气压，利用夹具将双芯铠装电缆和前置连接器固定，并处于一个水平高度，将双芯铠装电缆内的双芯分别插入到两个插针的插入孔中，激光点焊固定；

(5)将护套通过结构配合的方式插入到陶瓷盖板和连接外壳的缝隙中，通过激光焊接机将紧密接触无缝隙的护套和连接外壳焊接到一起，最后将紧密接触的尾罩和护套、尾罩和双芯铠装电缆焊接到一起；

(6)将焊接好的连接器置入到高温箱中进行退火处理，消除器件之间的应力残留。

优选的，步骤(1)中，插针电镀的铂金薄膜厚度为100nm。

优选的，步骤(6)中，退火处理的温度为550～600℃。

本实用新型未详尽之处，均可采用现有技术进行。

本实用新型的有益效果为：

1)针对连接器在高温(＞300℃)下稳定服役的需求，本实用新型的采用在高温下阻抗高，膨胀系数为线性的高纯氧化铝陶瓷(99.5％)作为绝缘材料(陶瓷盖板、陶瓷基座)，使得高温连接器的阻抗在600℃时仍有很高的阻抗(100MΩ)，1000℃时较高的阻抗(50KΩ)，耐温高达1000℃，并可在高达600℃的极端环境下长时间服役；

2)本实用新型的连接器主要用于高温下的复杂电磁环境中，因此为保证信号传输的抗干扰能力，采用差分式，相对于同轴连接器而言，差分式的地线与外壳是电气绝缘的，因此有更优秀的抗干扰能力，连接器外壳整体材料和铠装外壳均采用Inconel600合金，该材料在高温下(＜1100℃)耐腐蚀、抗氧化能力，可以确保连接器的气密性及抗干扰能力，同时大大延长连接器在高温下的寿命；

3)本实用新型采用过盈配合的方式来组装插针和绝缘陶瓷，插针的材料为可伐合金(4J33)，该合金材料在高温下，其热膨胀系数与高纯氧化铝陶瓷的热膨胀系数基本一致，且都为线性，可以确保在高温下连接器的气密性；

4)本实用新型的连接外壳、陶瓷基座、陶瓷盖板和护套都为结构配合，整体上看为上下阶梯状结构配合，这种装配方式在结构上确保了连接器的气密性，有效保护了连接器内部电器件。

本实用新型为航空航天发动机、核能等领域健康预警系统前端弱电信号采集的稳定性，提供了有效保证，该连接器便于生产安装，工艺简单，便于规模化生产。

附图说明

图1为本实用新型的一种简易的耐高温差分式连接器的剖视结构示意图；

图2为本实用新型的尾罩结构示意图；

图3为本实用新型的护套结构示意图；

图4为本实用新型的螺套结构示意图；

图5为本实用新型的插针结构示意图；

图6为本实用新型的陶瓷盖板结构示意图；

图7为本实用新型的陶瓷基座结构示意图；

图8为本实用新型的连接外壳结构示意图；

图9为本实用新型某一实施例在高温下的阻抗；

其中，1-尾罩，2-护套，3-螺套，4-螺套内螺纹，5-插针，6-陶瓷盖板，7-陶瓷基座，8-连接外壳，9-双芯铠装电缆，10-激光焊接点，11-双芯，12-一字定位筋，13-一字型凹槽。

具体实施方式：

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但不仅限于此，本实用新型未详尽说明的，均按本领域常规技术。

实施例1：

一种简易的耐高温差分式连接器，如图1-8所示，包括连接外壳8、陶瓷基座7、陶瓷盖板6、插针5、护套2、尾罩1和双芯铠装电缆9；

连接外壳8为一个两端均开口的筒状金属件，陶瓷基座7和陶瓷盖板6均插入到连接外壳8内，陶瓷盖板6与陶瓷基座7紧密接触无缝隙，插针5数量为两个，如图5所示，每个插针5均包括大径端和小径端，陶瓷基座7设置有两个插入孔，两个插针的大径端通过过盈配合的方式分别插入两个插入孔内，陶瓷盖板6设置有两个通孔，两个插针的小径端以过盈配合的方式穿过两个通孔，小径端与陶瓷基座紧密接触无缝隙；

陶瓷盖板6为筒状结构，一端为大径端一端为小径端，陶瓷盖板6的小径端与连接外壳8之间有缝隙，护套2插入该缝隙中，护套2与连接外壳8之间激光焊接；

护套2与尾罩1利用激光焊接到一起，激光焊接点10如图1所示，分别将护套与尾罩，以及护套与连接外壳激光焊接，尾罩1上设置有通孔，双芯铠装电缆9穿过该通孔，且双芯铠装电缆9的外壳与尾罩1的末端通过激光焊接固定到一起；

插针5的小径端设置有插入孔，双芯铠装电缆9一端的双芯11在护套2内分别插入两个插针4的插入孔内，并采用点焊固定；

护套2、尾罩1和连接外壳8的材质均为Inconel600合金，陶瓷盖板6和陶瓷基座7的材质均为高纯氧化铝陶瓷(99.5％)。

本实用新型通过结构的紧密配合，使连接器的气密性得到保证，确保连接器内部双芯铠装电缆的双芯不会氧化失效。

实施例2：

一种简易的耐高温差分式连接器，如实施例1所示，所不同的是，连接外壳8的内外径均呈阶梯状，陶瓷基座7的外壁也呈阶梯状，并与连接外壳8的阶梯状外径相配合。

实施例3：

一种简易的耐高温差分式连接器，如实施例2所示，所不同的是，连接外壳8的内壁敞口处设置有一字定位筋12，该一字定位筋12沿连接外壳的径向分布，即其长度沿连接外壳底部的直径方向，且一字定位筋12底部优选与连接外壳的端部平齐；

陶瓷基座7的底部沿其直径方向设置有一字型凹槽13，该一字型凹槽13的深度与一字定位筋的高度H相同，如图8所示。

实施例4：

一种简易的耐高温差分式连接器，如实施例3所示，所不同的是，护套2上还套接有螺套3，用于固定连接器与需要连接的电器装置，螺套3通过螺套内螺纹4与护套2连接。

插针5的材质为可伐合金4J33，表面镀有一层铂金薄膜。

实施例5：

一种简易的耐高温差分式连接器，如实施例4所示，所不同的是，双芯铠装电缆9由内到外依次包括双芯、绝缘材料层和铠装外壳，双芯为镍导线，绝缘材料层材质为高纯氧化镁(99.5％)，铠装外壳材质为Inconel600合金。上述双芯铠装电缆结构为一种优选方式，也可采用其他结构的电缆。

实施例6：

一种简易的耐高温差分式连接器的装配方法，包括以下步骤：

(1)首先在两个插针表面电镀一层铂金薄膜，插针电镀的铂金薄膜厚度为100nm，插针5的大径端与陶瓷基座7过盈配合到一起，插针5小径端与陶瓷盖板6过盈配合到一起；

(2)将装配好的陶瓷基座7、插针5和陶瓷盖板6套接入连接外壳8中，并通过连接外壳8的一字定位筋12和陶瓷基座7的一字型凹槽13的配合作用，具体为可将一字定位筋卡入一字型凹槽内，将两者固定，至此前置连接器装配完成；

(3)利用剥线钳把双芯铠装电缆的双芯(即信号传输线)剥离出合适的长度(该长度与插针的插入孔长度相同)，螺套3套接入护套中，尾罩、护套先后套接入双芯铠装电缆9上；

(4)将前置连接器、套接入尾罩1和护套2的双芯铠装电缆9置入惰性气体气氛箱中，气氛箱中气体压力略大于一个大气压，利用夹具将双芯铠装电缆和前置连接器固定，并处于一个水平高度，将双芯铠装电缆9内的双芯分别插入到两个插针5的插入孔中，激光点焊固定；

(5)将护套通过结构配合的方式插入到陶瓷盖板6和连接外壳8的缝隙中，通过激光焊接机将紧密接触无缝隙的护套2和连接外壳8焊接到一起，最后将紧密接触的尾罩1和护套2、尾罩1和双芯铠装电缆9焊接到一起；

(6)将焊接好的连接器置入到高温箱中进行退火处理，退火处理的温度为550～600℃，消除器件之间的应力残留。

实验例：

如图9所示，为本实用新型实施例5的连接器在高温下的阻抗，横坐标表示温度，纵坐标表示两个插针之间的电阻，两个插针之间的阻抗越高，表示电信号传输过程中的电损耗越低，在600℃时，插针之间的阻抗为100MΩ，表示连接器仍有优异的电信号传输性能，1000℃时，阻抗为50KΩ，表示连接器仍有较好的弱电信号传输能力。

Claims (7)

1.一种简易的耐高温差分式连接器，其特征在于，包括连接外壳、陶瓷基座、陶瓷盖板、插针、护套、尾罩和双芯铠装电缆；

所述连接外壳为一个两端均开口的筒状金属件，所述陶瓷基座和陶瓷盖板均插入到连接外壳内，陶瓷盖板与陶瓷基座紧密接触无缝隙，所述插针数量为两个，每个插针均包括大径端和小径端，陶瓷基座设置有两个插入孔，两个插针的大径端通过过盈配合的方式分别插入两个插入孔内，所述陶瓷盖板设置有两个通孔，两个插针的小径端以过盈配合的方式穿过两个通孔；

所述陶瓷盖板为筒状结构，一端为大径端一端为小径端，陶瓷盖板的小径端与连接外壳之间有缝隙，所述护套插入该缝隙中，护套与连接外壳之间激光焊接；

所述护套与尾罩利用激光焊接到一起，所述尾罩上设置有通孔，双芯铠装电缆穿过该通孔，且双芯铠装电缆的外壳与尾罩的末端通过激光焊接固定到一起；

所述插针的小径端设置有插入孔，所述双芯铠装电缆一端的双芯在护套内分别插入两个插针的插入孔内，并采用点焊固定；

所述护套、尾罩和连接外壳的材质均为Inconel600合金，陶瓷盖板和陶瓷基座的材质均为高纯氧化铝陶瓷。

2.根据权利要求1所述的简易的耐高温差分式连接器，其特征在于，所述连接外壳的内外径均呈阶梯状，陶瓷基座的外壁也呈阶梯状，并与连接外壳的阶梯状外径相配合。

3.根据权利要求2所述的简易的耐高温差分式连接器，其特征在于，所述连接外壳的内壁敞口处设置有一字定位筋，该一字定位筋沿连接外壳的径向分布，且一字定位筋底部与连接外壳的端部平齐；

所述陶瓷基座的底部沿其直径方向设置有一字型凹槽，该一字型凹槽的深度与一字定位筋的高度相同。

4.根据权利要求1所述的简易的耐高温差分式连接器，其特征在于，所述护套上还套接有螺套，用于固定连接器与需要连接的电器装置。

5.根据权利要求1所述的简易的耐高温差分式连接器，其特征在于，所述插针的材质为可伐合金，表面镀有一层铂金薄膜。

6.根据权利要求1所述的简易的耐高温差分式连接器，其特征在于，所述双芯铠装电缆由内到外依次包括双芯、绝缘材料层和铠装外壳，双芯为镍导线，绝缘材料层材质为高纯氧化镁，铠装外壳材质为Inconel600合金。

7.根据权利要求5所述的简易的耐高温差分式连接器，其特征在于，铂金薄膜的厚度为100nm。

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