一种电连接器的制作方法

本实用新型涉及一种与普通的电连接器一样包括插座固定端与插头自由端的电连接器，尤其是一种插座部分整合了真空法兰密封技术应用于对真空度有要求的真空腔体的电连接器。

背景技术：

电连接器，俗称航空插头或简称航插，主要包括固定安装的插座和连接线缆的插头两个部分，主要用于器件和组件、组件和机柜、系统和子系统之间的连接和信号传递的作用，应用十分广泛，常用于航空航天、军事装备、汽车和工业等各个领域，电连接器的主要作用是为被阻断或孤立的不同电路之间架起沟通桥梁，确保电流或信号传输流通，是电子设备中不可或缺的部件。如图1至图3所示的一种典型的市售电连接器包括插座1固定端和插头2自由端两部分，所述插座1依靠其外围带螺钉孔的法兰紧固安装于诸如电气柜之类电气装置外壁的孔洞上，插座1和插头2具有使插座1上的公头插针与插头2上的母头插孔精确对准的键与键槽结构。目前大多数电气连接器采用螺纹副将插头2与插座1紧固连接为一体，如图1至图3所示，所述市售电连接器的插头2的前端套筒3具有三道均匀分布的长节距内螺纹，三道所述长节距内螺纹的终点都具有销钉孔，所述市售电连接器的插座1上具有与三道所述长节距螺纹配合的起外螺纹作用的三个凸起的销钉4，所述销钉4与所述长节距内螺纹内壁之间具有少许的过盈量，使用时首先将插头2通过与插座1之间的键与键槽配合对准插在插座1之上，然后旋转套筒3使其内壁上的三道长节距内螺纹开口套住三个所述销钉4，然后再继续旋紧套筒3使插座1的公头插针进一步深入插头1的母头插孔确保可靠的电连接，直至所述销钉4达到所述长节距内螺纹终点的销钉孔并因其与内螺纹内壁之间的少许过盈配合深入套筒的销钉孔内实现所述插头2与插座1之间的螺纹副的锁固。

上述这种典型的电连接器可以适用于大多数普通的场合，但不能直接应用于有高真空度要求的真空腔体柜壁上，因为即便在所述插座1的外围法兰与柜壁之间填塞橡胶密封垫，也会因为紧固螺钉与螺母之间的普通螺纹副做不到完全密封而破坏真空腔体内的真空度。目前对于有高真空度要求的管道系统普遍采用CF、KF和ISO三种类型的真空法兰来实现管道的对接，这三种类型的真空法兰技术目前已经非常成熟，可以满足包括超高真空度在内的各种真空度要求，因此完全可以将这三种真空法兰的成熟技术应用于电连接器从而制造出可以应用于真空腔体柜壁的电连接器。

CF、KF和ISO这三种类型的真空法兰技术的共同之处都是将法兰片密封焊接于接管的端面，再用螺栓、卡箍或者大口径螺母将两片法兰片连同其中的O形橡胶密封圈或者铜密封垫圈夹紧，从而实现两根接管连接处的完全密封，保证接管内高真空度的要求。CF型真空法兰的英文名是Conflat Flange，其特征是采用可以耐受高温烘烤的金属静密封，通常采用无氧铜密封垫圈，CF型真空法兰的内侧有凸起的密封刀口，通过挤压无氧铜密封垫圈使其变形来达到密封的目的，被广泛应用于超高真空系统当中。需要注意的是铜密封垫圈在使用一次以后密封效果会很差，如果对真空度要求较高的系统，法兰每拆卸一次，就需要更换新的密封垫圈。而且由于无氧铜或其他软金属密封垫圈在被密封刀口挤压后会发生不可逆的塑性变形，因此在对CF型真空法兰的夹紧过程中用均等力量拧紧法兰夹紧螺栓非常重要，如果 法兰周边的夹紧螺栓的拧紧过程用力不均等就会使对角的法兰翘起导致漏气。此外，CF型真空法兰是以环形密封刀口切入金属密封垫圈来实现真空密封效果的，长期使用后密封刀口会逐渐变钝，而且在受到硬物碰撞后密封刀口也容易受损。名为“超真空法兰”的中国国家标准GB/T6071-2003就是我国关于CF型真空法兰的型式、尺寸以及技术要求的指导性标准。与CF型真空法兰相比，KF型真空法兰和ISO型真空法兰的特征在于其采用夹在两块法兰片之间的O形橡胶密封圈来实现密封，且通常采用卡箍、大口径螺母来实现对两块法兰片的快速夹紧和快速拆卸。ISO型真空法兰与KF型真空法兰之间的区别也就是ISO型真空法兰比KF型真空法兰多了一个箍在O型橡胶密封圈的外围的一个铝制弹簧外圈，该铝制弹簧外圈的主要作用也就是固定O形橡胶密封圈的位置而已。名为“真空技术快卸连接器尺寸第1部分：夹紧型”和“真空技术快卸连接器尺寸第2部分：拧紧型”的中国国家标准GB/T4982-2003和GB/T4983-2003就是我国关于KF型真空法兰的卡箍夹紧型和大口径螺母拧紧型的尺寸的指导性标准，也可以从这两份标准当中获得KF型真空法兰标准件的型式参考。

综上所述，考虑到目前电连接器的插座固定端的插针是采用玻璃或陶瓷熔封技术封装于插座之中已经实现了完全密封，所以与之匹配的插头自由端就无需考虑真空度要求，只要将电连接器的插座固定端与CF、KF或者ISO型真空法兰整合为一体密封安装于对真空度有要求的真空腔体的柜壁上，就可以利用目前已经成熟了的真空法兰技术和现成的诸如无氧铜密封垫圈、O形密封圈、中心定位环等真空法兰标准件来使得电连接器可以应用于对真空度有要求的真空腔体，既可以将真空腔体内部与外部大气隔离密封保证真空度要求，又能通过电连接器的插座进行真空腔体内部与外部的电信号传导。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题也就是上文所述的将现有成熟的真空法兰技术应用于电连接器领域，尤其是将KF型真空法兰技术整合到电连接器当中并做出相应改良使之可以被方便直接的应用于对真空度有要求的场合，譬如真空腔体的柜壁。

本实用新型提供的一种电连接器，与普通电连接器一样，也包括插座和插头两部分，如上所述，其与普通电连接器不同的技术特征在于其整合了目前已经成熟的KF型真空法兰技术。

具体地说，本实用新型提供的一种电连接器还包括通过夹紧一个O形密封圈以实现真空密封要求的两个圆盘形法兰片，其中一个中空的法兰片套装并满焊于一根接管的一端，所述接管的另一端的端面的外沿满焊于真空腔体柜壁的插座安装孔洞边缘；所述电连接器的插座与另一个法兰片为一体，所述插座的系列导电插针熔封于所述法兰片的正中央位置；两片所述法兰片中间夹持着一个以外沿环形凹槽套装所述O形密封圈的中心定位环；两片所述法兰片通过各自的外部侧壁与一个卡箍的内壁之间形成的斜楔机构对所述O形密封圈实施挤迫夹紧来达到真空密封效果。

如上所述，参考GB/T4982-2003，本实用新型提供的一种电连接器，与KF型真空法兰技术方案一样，也是通过两片法兰片，即GB/T4982-2003当中所述的“连接器”夹持O形密封圈来实现真空密封的。所述接管以端面外沿满焊的方式紧固安装于真空腔体柜壁上以及两片法兰片当中的一片法兰片套装并满焊于接管的一端就是为了确保本实用新型提供的电连接器的安装部位不至于漏气而影响真空腔体内的真空度。本实用新型巧妙的利用KF型真 空法兰技术方案当中的法兰片，也即GB/T4982-2003当中所述的“连接器”的中空形状，将传统电连接器的插座整合进位于外侧的一片法兰片的中央中空部位，由于目前电连接器插座的插针都是通过玻璃或陶瓷熔封技术紧固安装于插座当中的，鉴于玻璃或陶瓷熔封技术良好的密封性能，因此无需担忧整合了插座的法兰片本身的密封性能。此外，本实用新型沿用了GB/T4982-2003的附录A所示的卡箍，可以方便的利用斜楔机构实现对两片法兰片和其间的O形密封圈进行挤迫夹紧的密封操作，而且也便于拆解，只需拧松卡箍的蝶形螺母即可轻松的卸下卡箍。

由于电连接器的插头与插座在进行插接操作时需要避免插座发生不必要的旋转，为此，相比于KF型真空法兰技术方案，在本实用新型提供的电连接器当中还具有可以防止所述插座发生旋转的功能。具体地说，所述接管朝向所述真空腔体外部的端面具有至少一个轴向的开口键槽，所述套装并满焊于所述接管的法兰片以及所述接管内套装有一个塑料套筒，所述插座的所有插针位于所述塑料套筒之内；所述塑料套筒具有与其自身为一体的插入所述开口键槽的键结构，所述塑料套筒朝向所述真空腔体外部的端面具有至少一个与所述塑料套筒自身为一体的销钉结构，所述销钉插入所述和插座为一体的法兰片与所述塑料套筒接触面上的对应销钉孔当中。由于所述接管是紧固焊接于真空腔体柜壁之上无法旋转的，所述塑料套筒以其上的键插入所述接管的键槽形成键与键槽配合之后所述塑料套筒即无法发生旋转，而所述塑料套筒与整合了插座的外部法兰片之间的销钉与销钉孔配合则通过被所述接管固定了的塑料套筒进一步将整合了插座的外部法兰片的周向方位固定，使其乃至其上的插座不能发生旋转。所述塑料套筒与接管之间的键与键槽配合不仅可以实现所述塑料套筒的止转功能，所述键槽的深度亦可以起到对所述塑料套筒的轴向限位作用。所述塑料套筒之所以采用塑料绝缘材质是为了将所述插座的导电插针与金属材质的法兰片、中心定位环、接管乃至真空腔体柜壁隔开，避免插针以及与之形成电气连接的信号线被剥去绝缘外皮的部分与所述法兰片、中心定位环、接管和真空腔体柜壁触碰。

考虑到所述O形密封圈将会被两片所述法兰片永久的挤迫夹紧直至丧失弹性而失效，本实用新型也采取了有利于所述O形密封圈保持其弹性的措施。具体地说，与普通的真空法兰片挤迫O形密封圈的内侧表面为两个平行平面不同，本实用新型当中的两片所述法兰片挤迫夹紧所述O形密封圈的内壁表面为内部向外凸出的环状圆锥面，如此则两片法兰片之间挤迫O形密封圈的两边内壁形成了相当于开口朝向法兰片外缘逐渐增大的两个斜面，O形密封圈因其具有弹性具有向法兰片外缘张开的趋势，这样O形密封圈外围被挤压的程度会小于其内部被挤压的程度，延长其具有弹性的寿命。当真空腔体工作在真空状态时，由于外部大气压力高于真空腔体内部的气压，所述O形密封圈会自然的被更深入的挤入两片法兰片之间空隙的中央，换句话说，也就是O形密封圈会顺势收缩实现比平时真空腔体没有工作时更高的密封效果。而在真空腔体没有处于高真空度的工作状态时，所述O形密封圈就会稍微张大一些，并减少弹性形变量，从而延长其使用寿命；此外，两片所述法兰片内壁表面上位于所述O形密封圈外侧的部分都各具有一道环形凸缘，两道所述环形凸缘上套装有一个环形橡胶密封带，该环形橡胶密封带本身除了可以协助所述O形密封圈达到真空密封效果之外，也可以将外部的一块法兰片乃至两片所述法兰片之间的中心定位环和O形密封圈临时紧固于所述接管之上，便于接下去利用卡箍进行对两片所述法兰片的挤迫夹紧的紧固操作。当然，所述环形凸缘不能太高，不能妨碍两片所述法兰片最大程度的接近，参考GB/T4982-2003，两片所述法兰片最大程度的接近极限就是两片法兰片夹持所述中心定位环的凹槽的内部端面与所述 中心定位环的相应端面相抵时达到的接近程度。注意在GB/T4982-2003所述中心定位环称为“支架”，所述法兰片被称为“连接器”。

作为一种优化的技术方案，为了能够在本实用新型当中延续KF型真空法兰技术方案可以耐受高温的性质，所述O形密封圈采用可耐高温的弹性氟橡胶材质，所述塑料套筒亦采用可耐高温且机械强度好于橡胶材质的聚四氟乙烯材质。

作为一种进一步优化的技术方案，为了达到加工成本和使用效果之间的一个性价比相对较好的平衡，所述接管朝向所述真空腔体外部的端面具有的轴向开口键槽的数量为一个。因为一对键与键槽配合即可实现周向止转，而且键与键槽的宽度可以稍微加工的宽大一些使之具备较大的止转力度；所述塑料套筒朝向所述真空腔体外部的端面具有的与所述塑料套筒自身为一体的销钉的数量为三个，三个所述销钉围绕所述塑料套筒的轴心线均匀分布。之所以采用多个销钉与销钉孔配合是鉴于塑料套筒的壁厚一般不大，且塑料材质的机械强度性能不高，一般无法与钢件相媲美。采用本实用新型提供的技术方案，在加工所述接管时只需以铣床铣一道键槽，加工所述整合了插座的中心定位环时只需用台式钻床或在加工中心加工所述中心定位环时多钻三个销钉孔即可，而塑料套筒由于几何形状简单只需注塑机一次注塑成形即可，因而本实用新型的技术方案的相关零部件生产制造工序简单方便，成本低廉。

如上所述，本实用新型提供的电连接器整合了KF型真空法兰的技术，并使电连接器的插座与法兰片合为一体，因此本实用新型能取得的有益效果是显而易见的，利用目前已经成熟的KF型真空法兰技术以及诸如O形密封圈等的相应标准件可以使本实用新型提供的电连接器可以方便直接的应用于对真空度有要求的诸如真空腔体外壁的场合，既可以确保真空腔体对其内部空间的高真空度要求，又可以通过本实用新型提供的电连接器进行真空腔体内外的电信号传导。

附图说明

图1：常规电气连接器的整体外形示意图和插头插座分离示意图；

图2：另一个视角的常规电气连接器的整体外形示意图和插头插座分离示意图；

图3：常规电气连接器的通过轴心线的纵向剖切示意图；

图4：第一实施例的外形与零部件初步分步拆解示意图；

图5：第一实施例的零部件进一步拆解示意图；

图6：第一实施例的零部件两个视角的完全拆解示意图；

图7：第一实施例的通过轴心线的剖切示意图；

图8：第二实施例的外形与零部件初步分步拆解示意图；

图9：第二实施例的通过轴心线的剖切示意图；

图10：第二实施例的外观示意图；

[附图标记]

1：插座；2：插头；3：套筒；4：销钉；5：真空腔体柜壁；6：接管；7：中心定位环；8：法兰片；9：插座；10：O形密封圈；11：塑料套筒；12：卡箍；13：键；14：键槽；15：销钉；16：橡胶密封带；17：凸缘。

具体实施方式

下面结合两个具体的实施例对本实用新型进行进一步的详细描述。

本实用新型提供的一种电连接器的两个典型实施例，与普通电连接器一样，也包括插座和插头两部分，其与普通电连接器不同的技术特征就在于其整合了目前已经成熟的KF型真空法兰技术。如前所述，考虑到目前电连接器的插座固定端的插针是采用玻璃或陶瓷熔封技术封装于插座之中已经实现了完全密封，所以与之匹配的插头自由端就无需考虑真空度要求，只要将电连接器的插座固定端与KF型真空法兰整合为一体密封安装于对真空度有要求的真空腔体的柜壁上，就可以利用目前已经成熟了的真空法兰技术和现成的诸如氟橡胶材质的O形密封圈等真空法兰标准件来使得电连接器可以应用于对真空度有要求的真空腔体。也就是说只需确保插座与插头插接的部分外露即可，参考图4、图7以及图8至图10，由于本实用新型提供的电连接器的插座的插针和其与插头之间紧固连接的外螺纹均外露，与普通插座别无二致，所以使用者完全可以使用普通的插头与其进行正常插接。为了突显本实用新型的关键技术特征，在本实用新型的所有附图当中都省略显示了电连接器的插头。

[第一实施例]

具体地说，如图4至图7所示，本实用新型提供的一种电连接器的一个典型实施例还包括通过夹紧一个O形密封圈10以实现真空密封要求的两个圆盘形法兰片8，其中一个中空的法兰片8套装并满焊于一根接管6的一端，所述接管6的另一端的端面的外沿满焊于真空腔体柜壁5的插座安装孔洞边缘；所述电连接器的插座9与另一个法兰片8为一体，所述插座9的系列导电插针熔封于所述法兰片8的正中央位置；两片所述法兰片8中间夹持着一个以外沿环形凹槽套装所述O形密封圈10的中心定位环7；两片所述法兰片8通过各自的外部侧壁与一个卡箍12的内壁之间形成的斜楔机构对所述O形密封圈10实施挤迫夹紧来达到真空密封效果。

如上所述，参考GB/T4982-2003，本实用新型提供的一种电连接器，与KF型真空法兰技术方案一样，也是通过两片法兰片，即GB/T4982-2003当中所述的“连接器”夹持O形密封圈来实现真空密封的。所述接管6以端面外沿满焊的方式紧固安装于真空腔体柜壁5上以及两片法兰片8当中的一片法兰片8套装并满焊于接管6的一端就是为了确保本实用新型提供的电连接器的安装部位不至于漏气而影响真空腔体内的真空度。如图7所示，并参考图4至图6，在本实施例中，为了便于将套装于所述接管6上的那个法兰片8满焊于所述接管6之上，所述接管6的外壁具有与其自身为一体便于和所述法兰片8端面对接并进行圆周满焊的轴环结构。本实用新型巧妙的利用KF型真空法兰技术方案当中的法兰片，也即GB/T4982-2003当中所述的“连接器”的中空形状，将传统电连接器的插座整合进位于外侧的一片法兰片8的中央中空部位，由于目前电连接器插座的插针都是通过玻璃或陶瓷熔封技术紧固安装于插座当中的，鉴于玻璃或陶瓷熔封技术良好的密封性能，因此无需担忧整合了插座9的法兰片8本身的密封性能。此外，本实用新型沿用了GB/T4982-2003的附录A所示的卡箍，可以方便的利用斜楔机构实现对两片法兰片8和其间的O形密封圈10进行挤迫夹紧的密封操作，而且也便于拆解，只需拧松卡箍12的蝶形螺母即可轻松的卸下卡箍12。

由于电连接器的插头与插座在进行插接操作时需要避免插座发生不必要的旋转，为此，相比于KF型真空法兰技术方案，在本实用新型提供的电连接器当中还具有可以防止所述插座发生旋转的功能。具体地说，如图5至图7所示，并参考图4，所述接管6朝向所述真空腔体外部的端面具有至少一个轴向的开口键槽14，所述套装并满焊于所述接管6的法兰片8 以及所述接管内6套装有一个塑料套筒11，所述插座9的所有插针位于所述塑料套筒11之内；所述塑料套筒11具有与其自身为一体的插入所述开口键槽14的键13结构，所述塑料套筒11朝向所述真空腔体外部的端面具有至少一个与所述塑料套筒11自身为一体的销钉15结构，所述销钉15插入所述和插座9为一体的法兰片8与所述塑料套筒11接触面上的对应销钉孔当中。由于所述接管6是紧固焊接于真空腔体柜壁5之上无法旋转的，所述塑料套筒11以其上的键13插入所述接管6的键槽14形成键与键槽配合之后所述塑料套筒11即无法发生旋转，而所述塑料套筒11与整合了插座9的外部法兰片8之间的销钉与销钉孔配合则通过被所述接管6固定了的塑料套筒11进一步将整合了插座9的外部法兰片8的周向方位固定，使其乃至其上的插座9不能发生旋转。所述塑料套筒11与接管6之间的键与键槽配合不仅可以实现所述塑料套筒11的止转功能，所述键槽14的深度亦可以起到对所述塑料套筒11的轴向限位作用。所述塑料套筒11之所以采用塑料绝缘材质是为了将所述插座9的导电插针与金属材质的法兰片8、中心定位环7、接管6乃至真空腔体柜壁5隔开，避免插针以及与之形成电气连接的信号线被剥去绝缘外皮的部分与所述法兰片8、中心定位环7、接管6和真空腔体柜壁5触碰。

作为一种优化的技术方案，为了能够在本实用新型当中延续KF型真空法兰技术方案可以耐受高温的性质，所述O形密封圈10采用可耐高温的弹性氟橡胶材质，所述塑料套筒11亦采用可耐高温且机械强度好于橡胶材质的聚四氟乙烯材质。

作为一种进一步优化的技术方案，为了达到加工成本和使用效果之间的一个性价比相对较好的平衡，如图4至图6所示，所述接管6朝向所述真空腔体外部的端面具有的轴向开口键槽14的数量为一个。因为一对键与键槽配合即可实现周向止转，而且键与键槽的宽度可以稍微加工的宽大一些使之具备较大的止转力度；所述塑料套筒11朝向所述真空腔体外部的端面具有的与所述塑料套筒11自身为一体的销钉15的数量为三个，三个所述销钉15围绕所述塑料套筒11的轴心线均匀分布。之所以采用多个销钉与销钉孔配合是鉴于塑料套筒11的壁厚一般不大，且塑料材质的机械强度性能不高，一般无法与钢件相媲美。采用本实用新型提供的技术方案，在加工所述接管6时只需以铣床铣一道键槽，加工所述整合了插座9的法兰片8时只需用台式钻床或在加工中心加工所述法兰片8时多钻三个销钉孔即可，而塑料套筒11由于几何形状简单只需注塑机一次注塑成形即可，因而本实用新型的技术方案的相关零部件生产制造工序简单方便，成本低廉。

[第二实施例]

图8至图10所示的本实用新型的第二实施例与图4至图7所示第一实施例相比，只是优化了两块所述法兰片8对所述O形密封圈的挤迫夹紧面的设计，其余机构完全相同。具体地说，考虑到所述O形密封圈10将会被两片所述法兰片8永久的挤迫夹紧直至丧失弹性而失效，本实施例采取了有利于所述O形密封圈10保持其弹性的措施。如图9所示，并参考图8和图10，与普通的真空法兰片挤迫O形密封圈的内侧表面为两个平行平面不同，本实施例当中的两片所述法兰片8挤迫央紧所述O形密封圈10的内壁表面为内部向外凸出的环状圆锥面，如此则两片法兰片8之间挤迫O形密封圈10的两边内壁形成了相当于开口朝向所述法兰片8外缘逐渐增大的两个斜面，O形密封圈10因其具有弹性具有向所述法兰片8外缘张开的趋势，这样O形密封圈10外围被挤压的程度会小于其内部被挤压的程度，延长其具有弹性的寿命。当真空腔体工作在真空状态时，由于外部大气压力高于真空腔体内部的气压，所述O 形密封圈10会自然的被更深入的挤入两片法兰片8之间空隙的中央，换句话说，也就是O形密封圈10会顺势收缩实现比平时真空腔体没有工作时更高的密封效果。而在真空腔体没有处于高真空度的工作状态时，所述O形密封圈10就会稍微张大一些，并减少弹性形变量，从而延长其使用寿命；此外，如图9和图8所示，两片所述法兰片8内壁表面上位于所述O形密封圈10外侧的部分都各具有一道环形凸缘17，两道所述环形凸缘17上套装有一个环形橡胶密封带16，该环形橡胶密封带16本身除了可以协助所述O形密封圈10达到真空密封效果之外，也可以将外部的一块法兰片8乃至两片所述法兰片8之间的中心定位环7和O形密封圈10临时紧固于所述接管6之上，便于接下去利用卡箍12进行对两片所述法兰片8的挤迫夹紧的紧固操作。当然，所述环形凸缘17不能太高，不能妨碍两片所述法兰片8最大程度的接近，参考GB/T4982-2003并对照图9，两片所述法兰片8最大程度的接近极限就是两片法兰片8夹持所述中心定位环7的凹槽的内部端面与所述中心定位环7的相应端面相抵时达到的接近程度。注意在GB/T4982-2003所述中心定位环7被称为“支架”，所述法兰片8是被称为“连接器”的。

与第一实施例类似，为了延续KF型真空法兰的耐高温性能，本实用新型的第二实施例同样亦可以采用氟橡胶材质的O形密封圈10和聚四氟乙烯材质的塑料套筒11作为优化措施。亦同样可以如第一实施例一样采纳一对键与键槽配合和三对均匀分布的销钉与销钉孔配合的进一步优化的技术措施。

以上的具体实施方式并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。