一種適用于極端嚴酷環(huán)境的連接器線纜組件

技術領域

本發(fā)明涉及一種適用于極端嚴酷環(huán)境的連接器線纜組件。

背景技術

隨著科學技術迅猛發(fā)展，各行各業(yè)自動化、集成化程度日益提高，單個孤立儀器、 儀表控制設備已無法滿足當代工業(yè)的發(fā)展需求，普遍需要利用大量儀控設備相互集成、組 網，以建立整個系統(tǒng)。而連接器組件作為最基礎的電氣元器件之一，是整個自動化控制系統(tǒng) 中各個設備間相互溝通的紐帶和橋梁，起到承接傳輸系統(tǒng)中所有信號、能量的作用。連接器 組件一般包括相互插接配合的兩個連接器和與連接器相連的線纜，其中，兩個連接器分別 為插頭和插座，隨著兩個連接器的插接、斷開，控制回路接通或斷開。

據不完全統(tǒng)計，全年約有56%的電氣系統(tǒng)故障發(fā)生在設備之間相互連接的連接器 組件上，該部位一旦發(fā)生故障，勢必將對局部系統(tǒng)造成影響，引起短路、斷路、信號故障、功 能喪失等電氣故障，甚至某些關鍵設備處的連接器組件失效后，將對整個系統(tǒng)產生致命影 響，使系統(tǒng)崩潰。尤其是在一些工作環(huán)境異常惡劣的領域，例如核電站、武器裝備、石油化 工、深海密封、航空航天等領域內關鍵設備所配套的連接器組件需要能夠耐高溫、耐高壓、 抗強核輻射、抗強電磁脈沖干擾、抗強振動、長壽命、具備高可靠性等，對連接器組件的性能 要求非常高。在這些極端嚴酷的工作環(huán)境中，非金屬材料容易受到熱、輻照、潮氣、振動等因 素影響，加速其老化進程，進而使材料本身的綜合性能減弱，最終導致連接器組件喪失應有 的功能，發(fā)生電氣故障。

授權公告號為CN207320436U的中國實用新型專利公開了一種耐高溫核工業(yè)電連 接器，該電連接器包括插頭和插座，其中，插座為玻璃燒結氣密封插座，但是插頭采用有機 絕緣體，且插頭和插座之間的密封結構為有機密封圈，采用有機材料的密封結構，當連接器 應用在極端嚴酷的工作環(huán)境如核電站中時，有機材料容易受到熱、輻照、潮氣、振動等因素 影響，加速其老化進程，進而使材料本身的綜合性能減弱，影響連接器正常工作，最終使得 連接器喪失應有的功能，發(fā)生故障。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于極端嚴酷環(huán)境的連接器線纜組件，以解決現有 技術中用于核工業(yè)的連接器中采用有機材料作為絕緣體和密封體導致在極端環(huán)境下有機 材料易出現老化進而影響連接器正常工作的技術問題。

為實現上述目的，本發(fā)明適用于極端嚴酷環(huán)境的連接器線纜組件的技術方案是： 連接器線纜組件，包括插頭線纜組件和插座線纜組件，插頭線纜組件包括插頭絕緣線纜和 連接在插頭絕緣線纜前端的插頭，插座線纜組件包括插座絕緣線纜和連接在插座絕緣線纜 前端的插座，連接器線纜組件還包括用于在插頭和插座插接時將兩者將緊固裝配的連接螺 帽，插頭和插座以各自的前端為插接端，插頭和插座分別包括連接器殼體，連接器殼體為金 屬殼體，連接器殼體中通過玻璃餅燒結固定有針接觸件；在插頭或插座的連接器殼體的前 端防脫裝配有雙頭轉接部件，雙頭轉接部件包括陶瓷絕緣體和其內設有的雙頭插孔接觸 件，雙頭插孔接觸件的兩端用于對應于插頭和插座中的針接觸件插配；在插頭的連接器殼 體和插座的連接器殼體之間設置有金屬密封圈以實現插頭和插座的插接密封；所述插頭絕 緣線纜和插座絕緣線纜均為具有芯線、中間絕緣體和外護套的礦物絕緣線纜，插頭和插座 中的針接觸件對應與相應礦物絕緣線纜的芯線導電連接，插頭和插座的連接器殼體與相應 礦物絕緣線纜的外護套焊接固連，插頭和插座的連接器殼體中于相應玻璃餅后方布置有密 封填料腔，密封填料腔中灌注有無機膠以形成密封包裹相應芯線和針接觸件的灌封膠體。

本發(fā)明的有益效果是：連接器線纜組件中，采用金屬殼體、玻璃燒結固定接觸件、 陶瓷絕緣體、由無機膠灌注形成的灌封膠體以及礦物絕緣線纜，所有的材料中不包含有機 材料，整體提高連接器線纜組件的性能，適用于深海密封等高壓工況環(huán)境，能夠避免有機材 料所帶來的老化影響。而且，本發(fā)明中，插頭和插座中的接觸件均為針接觸件，兩針接觸件 之間通過帶有雙頭插孔接觸件的雙頭轉接部件進行轉接，應用于深海環(huán)境時，即使發(fā)生滲 水的情況，也不會流入設備內部。

進一步地，插頭和插座中的灌封膠體的后部具有包裹相應礦物絕緣線纜前端外護 套的護套包裹段。通過設置護套包裹段，能夠將礦物絕緣線纜前端外護套包裹在內，防止水 等進入外護套中。

進一步地，所述連接器殼體包括套筒狀的主殼體和轉接套體，所述針接觸件固定 在主殼體中，所述轉接套體吻合地插套布置在主殼體和外護套之間，轉接套體與外護套的 鄰接處以及轉接套體與主殼體的鄰接處分別進行周向焊接以實現密封連接。通過將連接器 殼體分為主殼體和轉接套體，能夠方便進行加工以及與外護套的相連，主殼體和連接器接 觸件可以實現預裝，方便后續(xù)組裝。

進一步地，所述主殼體的后端設有朝后布置的擋止臺階，擋止臺階用于與所述轉 接套體的前端沿前后方向擋止配合。通過設置擋止臺階能夠對轉接套體的向前移動的極限 進行限制，方便對轉接套體進行限位。

進一步地，所述主殼體包括焊接連接在一起的前殼體部分和后殼體部分，前殼體 部分中固設有所述的針接觸件，后殼體部分外周設有外螺紋段。前殼體部分與連接器接觸 件之間可以實現預裝形成模塊，組裝時更加方便。

進一步地，前殼體部分和后殼體部分的鄰接處通過周向焊接以實現密封連接。鄰 接處進行周向焊接，能夠保證金屬殼體內的密封性，具有抗強核輻射、抗強電磁脈沖干擾的 優(yōu)點。

進一步地，前殼體部分和后殼體部分具有相向布置的對接端，前殼體部分和后殼 體部分中的兩對接端中，其中一個對接端的端面上設有環(huán)槽，另一個對接端的端面上設有 與所述環(huán)槽吻合插配的環(huán)形凸起。通過在前殼體部分和后殼體部分的對接端端面上設置環(huán) 槽和環(huán)形凸起，能夠方便兩者之間的定位插接配合。

進一步地，前殼體部分的對接端的內周面、外周面對應的與后殼體部分的對接端 的內周面、外周面平齊布置。前殼體部分和后殼體部分的對接端尺寸適配，在灌注無機膠時 能夠避免死角的出現。

進一步地，礦物絕緣線纜的后端焊接連接有填料函，芯線從填料函中引出，填料函 中設有將各芯線分隔布置并密封礦物絕緣線纜后端的玻璃燒結體。填料函中設置玻璃燒結 體，能夠對礦物絕緣線纜的后端進行密封固定，防止外部的水分進入中間絕緣體中。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的適用于極端嚴酷環(huán)境的連接器線纜組件的剖視圖；

圖2為圖1中插頭、礦物絕緣線纜和連接螺帽組件的裝配示意圖；

圖3為圖2中插頭與連接螺帽組件的裝配示意圖；

圖4為圖3中雙頭轉接部件的示意圖；

圖5為圖3中金屬密封圈的示意圖；

圖6為圖3的分解示意圖；

圖7為本發(fā)明提供的適用于極端嚴酷環(huán)境的連接器線纜組件中連接螺帽組件的剖視 圖；

圖8為圖6的分解示意圖；

圖9為本發(fā)明提供的插座和礦物絕緣線纜的裝配示意圖；

圖10為圖9中插座的示意圖；

圖11為圖10的分解示意圖；

圖12為本發(fā)明提供的處于鎖止狀態(tài)下的適用于極端嚴酷環(huán)境的連接器線纜組件的示 意圖；

圖13為本發(fā)明提供的處于鎖止狀態(tài)下的適用于極端嚴酷環(huán)境的連接器線纜組件中滾 珠與軌跡槽的配合示意圖；

圖14為本發(fā)明提供的處于解鎖狀態(tài)下的適用于極端嚴酷環(huán)境的連接器線纜組件的示 意圖；

圖15為本發(fā)明提供的處于解鎖狀態(tài)下的適用于極端嚴酷環(huán)境的連接器線纜組件中滾 珠與軌跡槽的配合示意圖；

附圖標記說明：100-插頭；11-插頭殼體；12-插頭轉接套體；13-插頭無機膠；14-插頭玻 璃餅；15-插頭接觸件；16-插頭后殼體部分；17-插頭前殼體部分；18-插頭環(huán)形凸起；19-插 頭外螺紋段；110-雙頭轉接部件；111-插頭卡簧；112-陶瓷絕緣件；113-插孔接觸件；114-波 紋彈簧；115-金屬密封圈；116-C形護套；117-環(huán)形彈簧；200-插座；21-插座殼體；22-插座轉 接套體；23-插座無機膠；24-插座玻璃餅；25-插座接觸件；26-插座后殼體部分；27-插座前 殼體部分；28-插座環(huán)形凸起；29-插座外螺紋段；210-螺旋卡槽；211-凸鍵；300-連接螺帽組 件；31-連接螺帽；32-止轉套；33-壓簧；34-螺紋擋圈；35-軌跡槽；36-鉚釘；37-滾珠；38-凹 槽；39-卡釘；310-鎖止槽；311-解鎖槽；312-止轉槽；400-礦物絕緣線纜；41-外護套；42-中 間絕緣體；43-芯線；51-填料函；52-玻璃燒結體。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步說明。

本發(fā)明的適用于極端嚴酷環(huán)境的連接器線纜組件的具體實施例，如圖1至圖15所 示，本實施例中的連接器線纜組件適用于極端嚴酷環(huán)境，具有耐高溫、防火、抗強核輻射、抗 振、壽命長、可靠性較高、防潮的優(yōu)點。

如圖1所示，適用于極端嚴酷環(huán)境的連接器線纜組件包括相互插套配合的插頭線 纜組件和插座線纜組件，插頭線纜組件包括插頭100和礦物絕緣線纜400，插座線纜組件包 括插座200和礦物絕緣線纜400。適用于極端嚴酷環(huán)境的連接器線纜組件還包括在插頭100 和插座200插接到位時鎖止兩者的連接螺帽組件300，定義插頭100和插座200的前端為插接 配合的插接端，具體使用時，在插頭100和插座200的后端均連接有礦物絕緣線纜400。

插頭100的結構如圖2至圖6所示，插頭100包括套筒狀的插頭殼體11，插頭殼體11 為金屬殼體，插頭殼體11包括前后對插裝配在一起的插頭前殼體部分17和插頭后殼體部分 16，為了方便兩部分的插套配合，在插頭前殼體部分17的后端開設有環(huán)槽，在插頭后殼體部 分16的前端開設有插頭環(huán)形凸起18，通過插頭環(huán)形凸起18和環(huán)槽的定位插套方便插頭殼體 11兩部分的插合，為了保證插頭殼體11內部的密封性，插頭前殼體部分17和插頭后殼體部 分16的鄰接處進行激光焊接。在插頭前殼體部分17內通過插頭玻璃餅14燒結固定有插頭接 觸件15，插頭接觸件15為針接觸件。即使出現漏水等現象，也能夠避免流入設備中。在插頭 玻璃餅14的前方安裝有雙頭轉接部件110，雙頭轉接部件110被前后限位固定在插頭前殼體 部分17中，雙頭轉接部件110的后端被插頭前殼體部分17中設置的擋止臺階限位擋止，前端 被插頭前殼體部分17中設置的插頭卡簧111擋止。

雙頭轉接部件110的結構如圖4所示，雙頭轉接部件110包括兩個陶瓷絕緣件112， 陶瓷絕緣件112為耐1400℃高溫的陶瓷材料。陶瓷絕緣件112中開設有穿孔，穿孔中固定穿 裝有插孔接觸件113，插孔接觸件113為雙頭插孔接觸件。組裝時，插孔接觸件113的一端與 插頭接觸件15相連，另一端供插座200中的插座接觸件25插入，實現插頭100和插座200的電 路或者信號導通。

在插頭前殼體部分17上開設有外翻沿，插頭前殼體部分17上于外翻沿的后方套裝 有波紋彈簧114，前方套裝有金屬密封圈115，使用時，波紋彈簧114被彈性壓裝在外翻沿與 連接螺帽31之間。

金屬密封圈115的結構如圖5所示，金屬密封圈115包括C形護套116和容納在C形護 套116中的環(huán)形彈簧117，當然，在其他實施例中，也可以采用如授權公告號為CN207584012U 和授權公告號為CN204420104U的兩篇中國實用新型專利中所公開的金屬密封圈。金屬密封 圈115最大可承受500MPa超高壓力。

如圖3所示，插頭后殼體部分16的后端開設有外螺紋而形成了插頭外螺紋段19，組 裝時便于安裝在設備殼體上。

礦物絕緣線纜400的結構如圖2和圖9所示，礦物絕緣線纜400包括金屬材質的外護 套41以及中間的中間絕緣體42以及內部的芯線43，其中，中間絕緣體42是由無機粉末形成。 礦物絕緣線纜400中與插頭100或者插座200相連的一端為前端，礦物絕緣線纜400的后端焊 接固定有填料函51，填料函51中填充由玻璃粉末燒結而成的玻璃燒結體52，芯線43的后端 由玻璃燒結體52中穿出，通過玻璃燒結體52對礦物絕緣線纜400的后端進行密封，有效防 潮。

如圖2所示，礦物絕緣線纜400的前端伸至插頭殼體11中，芯線43與插頭接觸件15 對應焊接相連，在插頭殼體11中灌封有插頭無機膠13，以對芯線43、插頭接觸件15進行固 定，使各芯線43物理隔絕，防止振動環(huán)境下芯線43之間接觸短路，提高了抗振動性能。插頭 100還包括適配插裝在插頭殼體11與外護套41之間的插頭轉接套體12，插頭轉接套體12分 別與插頭殼體11以及外護套41焊接相連。組裝時，先將芯線43與插頭接觸件15焊接相連，之 后在插頭殼體11中灌封插頭無機膠13，待插頭無機膠13凝結后，再將插頭轉接套體12焊接 在插頭殼體11與外護套41之間，插頭無機膠13凝結后形成灌封膠體。灌封膠體的一端包裹 住外護套41而形成了護套包裹段。

如圖9、圖10和圖11所示為插座200的結構，插座200的結構與插頭100的結構相似， 其中的部件，如插座殼體21、插座轉接套體22、插座無機膠23、插座玻璃餅24、插座接觸件 25、插座后殼體部分26、插座前殼體部分27、插座環(huán)形凸起28、插座外螺紋段29的結構均與 插頭100中的各部件相同，插座200與礦物絕緣線纜400的連接方式也與插頭100與礦物絕緣 線纜400的連接方式相同，在此不再贅述，插座接觸件25為針接觸件，用來與插頭100內雙頭 轉接部件110內的插孔接觸件113對應相連。

在插座殼體21的前端開設有三處螺旋卡槽210，螺旋卡槽210供連接螺帽31上的卡 釘39伸入，在插頭100和插座200相互插接時，卡釘39在螺旋卡槽210內螺旋轉動，直至到達 螺旋卡槽210的最末端，最后在波紋彈簧114的作用下保持在該末端位置處。在插座殼體21 的前端還沿周向均勻間隔布置有三個凸鍵211，三個凸鍵211用來卡入止轉套32上的凹槽38 中，實現插座殼體21與止轉套32的周向止轉裝配。其他實施例中，可以將凹槽布置在插座殼 體的前端，而將凸鍵布置在止轉套上。

在插頭100和插座200插接到位后，需要通過連接螺帽組件300進行鎖止。連接螺帽 組件300的結構如圖2、圖3、圖7和圖8所示，連接螺帽組件300包括套裝在插頭殼體11上的連 接螺帽31。定義連接螺帽31中朝向插座200的一端為前端，朝向插頭100的一端為后端。連接 螺帽31的前端沿周向均布有三處卡釘孔和三處軌跡槽35，組裝時，將卡釘39通過鉚接的方 式固定在卡釘孔中，卡釘39的徑向內端伸至連接螺帽31中。連接螺帽31為軸向階梯結構，前 端內、外徑較大，后端為六方結構，可借助工具旋轉連接螺帽31，使卡釘39沿插座200上的三 處螺旋卡槽210螺旋運動，進而實現插頭100和插座200之間的插合和分離。在連接螺帽31的 后端開設有外螺紋，供螺紋擋圈34螺紋裝配。

如圖13和圖15所示，軌跡槽35整體為T形，軌跡槽35包括周向延伸的兩處解鎖槽 311，兩處解鎖槽311相連通，在兩處解鎖槽311的相交處設置有鎖止槽310，鎖止槽310沿前 后方向延伸，鎖止槽310與解鎖槽311相連通，在各處解鎖槽311的周向外側還設置有止轉槽 312，止轉槽312與解鎖槽311相連通。軌跡槽35能夠供滾珠37嵌入。

連接螺帽組件300還包括止轉套32，止轉套32套裝在連接螺帽31的外部，止轉套32 可以相對于連接螺帽31前后移動。在止轉套32的前端對應于三處軌跡槽35開設有三處通 孔，三處通孔用來對應放置滾珠37，如圖7所示，在通孔內放置有滾珠37，并通過鉚釘36封 裝，防止?jié)L珠37脫出，滾珠37一部分位于軌跡槽35中，另一部分位于止轉套32的通孔中，通 過滾珠37可以實現止轉套32和連接螺帽31的止轉配合。本實施例中，滾珠37構成了徑向凸 部，即螺帽止轉插接結構和解鎖插接結構。滾珠37的存在能夠保證止轉套32和連接螺帽31 在相對活動時，兩者之間的摩擦為滾動摩擦，減輕磨損。滾珠37可以與軌跡槽35的內壁擋止 配合，其他實施例中，螺帽止轉插接結構和解鎖插接結構可以為銷釘、卡釘、凸鍵等結構。

如圖7所示，止轉套32的后端具有朝后的內翻沿，裝配時，在該內翻沿的后方布置 有壓簧33，并通過旋擰在連接螺帽31上的螺紋擋圈34實現防脫。在止轉套32的前端內壁上 沿周向均布有三處凹槽38，凹槽38用來與插座200中的凸鍵211在軸向上插接配合，以實現 插座殼體21與止轉套32之間的止轉裝配。本實施例中，凹槽38構成了殼體止轉插接結構。而 止轉套32構成了套裝于連接螺帽31外部的止轉套，即止轉套。

本發(fā)明的使用過程如下：插頭100和插座200插合時，插座殼體21伸至連接螺帽31 中，連接螺帽31中的卡釘39在插座200上的螺旋卡槽210中螺旋運動，插座200的插座殼體21 頂壓在插頭殼體11上，插頭殼體11和連接螺帽31相向移動并壓縮波紋彈簧114，當卡釘39移 動至螺旋卡槽210的末端時，卡釘39以及連接螺帽31在波紋彈簧114的彈性作用下沿前后方 向（即軸向）頂緊在螺旋卡槽210的槽壁上，達到了軸向固定。如圖11和圖12所示，當卡釘39 移動至螺旋卡槽210的末端時，滾珠37置于鎖止槽310中，實現了連接螺帽31和止轉套32之 間的周向止轉裝配，而止轉套32在壓簧33的彈性作用力下將滾珠37頂緊在鎖止槽310的前 側末端處。此時，插座殼體21上設置的三個凸鍵211對應軸向插入凹槽38內，實現了插座殼 體21與止轉套32之間的止轉裝配，而且，由于止轉套32與連接螺帽31之間已經實現了周向 止轉，使得插座殼體21和止轉套32整體實現了周向止轉。連接螺帽31不會發(fā)生轉動，卡釘39 不會由螺旋卡槽210中周向轉動脫出，將插頭100和插座200的位置進行鎖止。此時，只要不 對止轉套32施加前后方向的外力，止轉套32不會發(fā)生周向轉動，插頭100和插座200保持在 插合的位置不變。此時，止轉套32所處的位置為鎖止位。止轉套32被壓簧33驅動向前移動的 行程為前行程，鎖止位為前行程的極限位置。

如圖14和圖15所示，解鎖時，向后拉動止轉套32，止轉套32帶動滾珠37沿鎖止槽 310向后移動至與解鎖槽311相接的位置處，滾珠37和鎖止槽310脫離周向擋止，凸鍵211和 凹槽38也脫離周向擋止，此時，轉動止轉套32，使?jié)L珠37沿其中一個解鎖槽311運動，并最終 在壓簧33的彈性作用力下將滾珠37推至止轉槽312中，使?jié)L珠37保持在止轉槽312中。凸鍵 211和凹槽38脫離周向擋止，滾珠37和鎖止槽310脫離周向擋止后，可以轉動連接螺帽31，克 服波紋彈簧114的彈性作用力，使連接螺帽31上的卡釘39由螺旋卡槽210中螺旋轉出，插頭 100和插座200實現解鎖。當滾珠37移動至鎖止槽310和解鎖槽311相接處時，止轉套32所處 的位置為解鎖位，此刻的位置為止轉套32向后移動的極限位置。

本實施例中，插頭殼體11和插座殼體21均為連接器殼體，插頭接觸件15和插座接 觸件25均為針接觸件。

本實施例中，連接在插頭100上的礦物絕緣線纜構成了插頭絕緣線纜，連接在插座 200上的礦物絕緣線纜構成了插座絕緣線纜。