一种电缆连接器及其组装方法与流程

本发明涉及电缆连接器领域,尤其是一种电缆连接器及其组装方法。

背景技术：

随着核电技术的发展，第三代核电技术和华龙一号对核设备的安全性能提出更高的要求，目前市场上能满足ap1000堆型、cap1000堆型、cap1400堆型、中核华龙一号堆型、广核华龙一号堆型等第三代核电技术安全要求的电缆连接器尚处于“空白”状态，同类产品无法同时满足新核电技术下事故辐照、抗震试验、loca试验、浸没试验等性能参数的要求。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种电缆连接器及其组装方法。

本发明通过以下技术方案实现的：

一种电缆连接器，所述电缆连接器包括插头和插座，所述插头与电缆连接，所述插座对外安装，所述插头可以连接在所述插座上；所述插头与电缆连接处包括适配器，所述适配器包括输入端口和输出端口；所述输入端口与所述输出端口联通，电缆插入所述输入端口并位于所述输出端口与所述插头进行连接，所述插头安装在所述输出端口与电缆进行连接；电缆安装在所述输入端口时，电缆与所述输入端口截面垂直；所述输出端口和所述输入端口联通处包括呈环形的挡壁，所述挡壁限制所述插头或电缆安装在所述适配器内的长度；所述插头和电缆位于所述挡壁环中连接；所述输出端口包括焊接点，所述插头与所述输出端口通过焊接点进行焊接固定；所述电缆与所述输入端口通过灌胶后胶体固化进行固定。

进一步的，所述电缆与所述输入端口安装处外围可以套设热缩套管，加热所述热缩套管使所述热缩套管收缩箍紧所述电缆与所述适配器。

进一步的，所述热缩套管外围可以套设波纹管。

进一步的，所述插头包括插头外壳、插头插针、两个插头安装板、插头密封垫和插头压套；所述插头插针、所述插头安装板、所述插头密封垫和所述插头压套安装在所述插头外壳中；所述插头密封垫位于两个所述插头安装板之间；所述插头插针依次贯穿所述插头安装板、所述插头密封垫和所述插头安装板并固定在所述插头安装板和所述插头密封垫之中；所述插头压套安装在所述插头顶部，所述插头压套安装在所述插头顶部时，所述插头压套压设并固定所述插头内部组件。

进一步的，所述插座包括插座外壳、与所述插头插针数量相等的插座插针、两个插座安装板、插座中密封垫、插座前密封垫和插座压套；所述插座插针、所述插座安装板、所述插座中密封垫、所述插座前密封垫和所述插座压套安装在所述插座外壳中；所述插座中密封垫位于两个所述插座安装板之间，所述插座前密封垫位于所述插座顶部；所述插座插针依次贯穿所述插座安装板、所述插座中密封垫、所述插座安装板和所述插座前密封垫并固定在所述插座安装板、所述插座前密封垫和所述插座中密封垫之中；所述插座压套安装在插座前密封垫之上，所述插座压套安装在所述插座顶部时，所述插座压套压设并固定所述插座内部组件。

一种电缆连接器的组装方法，所述电缆连接器的组装方法包括以下步骤：

步骤一：清洗插头及插座组件并烘干；

步骤二：将电缆和导线剥皮，并将电缆插入适配器的输入端口中；

步骤三：将电缆和导线分别与插头插针和插座插针进行连接；

步骤四：将所述插头插针和插座插针分别与插头和插座的安装板、密封垫进行固定安装；

步骤五：将所述插头和插座的安装板、密封垫安装在所述插头外壳和插座外壳内，并分别压设插头压套和插座压套；

步骤六：锁紧插头压套和插座压套，并用螺纹胶将插头压套和插座压套固定；

步骤七：将插头与插座连接电缆或导线的连接处进行灌胶，灌胶后将所述插头和所述插座进行胶体固化密封；将插头与适配器进行焊接。

进一步的，所述电缆连接器的组装方法对于插头与电缆连接还可以包括如下步骤：

步骤八：将热缩套管套设在适配器和电缆上并进行加热，使热缩套管收缩以固定及封闭所述电缆与所述适配器；

步骤九：将波纹管套装在电缆线和热缩套管外部。

进一步的，所述步骤一具体为：将插头外壳、插头安装板、插头插针、插头压套、插座外壳、插座安装板、插座插针和插座压套采用清洁水进行超声波清洗，清洗后放入热烘箱中在80℃下烘烤15-30分钟，将插头外壳、插头安装板、插头插针、插头压套、插座外壳、插座安装板、插座插针和插座压套干燥；

所述步骤七的具体为：将胶体进行真空脱泡1-2次，真空脱泡后将胶体灌入所述插头外壳后端或所述插座外壳后端，将插头外壳或插座外壳与导线或电缆接触处进行胶体灌封；胶体灌注后再次对胶体进行真空脱泡；胶体真空脱泡后将所述插头及电缆或所述插座及导线依次在70℃～90℃温度范围环境下放置0.5小时～1.5小时、110℃～130℃温度范围环境下放置2.5小时～3.5小时、140℃至160℃的温度范围环境下放置4.5小时～5.5小时，将灌注胶体升温固化。

本发明的有益效果在于：

本发明的电缆与插头之间通过适配器进行连接，适配器的输出端口直径和输入端口直径可以依照安装插头和电缆的型号的不同分别进行制作，适配器适配不同直径的插头与电缆可以使插头与电缆的连接结构更加紧密，也方便用户将插头与不同型号的电缆进行切换安装；

适配器在输出端口和输入端口联通出设计有环形的挡壁可以让使用者明确电缆或插头在适配器中安装的位置，防止因电缆或插头安装位置过深或过浅导致密封性差或安装过程中出现连接不畅的问题；

当电缆安装在适配器中时，电缆安装处至适配器的部分应与输入端口的截面垂直，可以确保电缆与插头连接的各个线路受力均匀且相同，在适配器内部能够保证电缆与插头连接的稳定性，同时方便使用者位于适配器外部观察电缆是否正确安装在适配器10中；

本发明对组成部件进行清洗可以有效去除部件上的杂质及灰尘，保证插头及插座部件的绝缘性能和导电性能不受影响；同时去除部件灰尘及杂质可以使插头与插座之间的连接更加紧密，使连接器的稳定性增加，使连接器能够适用于更加恶劣的使用环境；去除杂质的另一目的是延长连接器的使用寿命，使本发明的连接器具有更长的使用时间；

本发明通过采用胶体灌注固化的方式增强电缆与连接器的连接稳固性，在减少连接器插头和插座之间的连接故障时，能够使电缆稳固地与插头和插座进行连接，防止电缆与插头或插座连接处产生连接不畅的问题。

附图说明

图1为本发明插座与插头的连接结构示意图；

图2为本发明插头的内部结构示意图；

图3为本发明插座的分解结构图；

图4为本发明适配器的剖面图；

图5为本发明的事故辐射试验中，温度随时间变化示意图；

图6为本发明的事故辐射试验中，大气压强随时间变化示意图；

图7为本发明在抗震试验中水平方向的反应谱曲线；

图8为本发明在抗震试验中垂直防线的反应谱曲线。

具体实施方式

为了更加清楚、完整的说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步说明。

请参考图1至图4，本发明提出电缆连接器包括插头1和插座2，插头1与电缆连接，插座2对外安装，插头1可以连接在插座2上；插头1与电缆连接处包括适配器10，适配器10包括输入端口10a和输出端口10b；输入端口10a与输出端口10b联通，电缆插入输入端口10a与插头1进行连接，插头1安装在输出端口10b与电缆进行连接；电缆安装在输入端口10a时，电缆与输入端口10a截面垂直；

输出端口10b和输入端口10a联通处包括呈环形的挡壁10d，挡壁10d限制插头1或电缆安装在适配器10内的长度；插头1和电缆位于挡壁10d环中连接；

输出端口10b包括焊接点10c，插头1与输出端口10b通过焊接点10c进行焊接固定；电缆与输入端口10a通过灌胶后胶体固化进行固定。

本发明的电缆与插头1之间通过适配器10进行连接，适配器10的输出端口10b直径和输入端口10a直径可以依照安装插头1和电缆型号的不同分别进行制作，适配器10适配不同直径的插头1与电缆可以使插头1与电缆的连接结构更加紧密，也方便用户将插头1与不同型号的电缆进行切换安装。

同时，适配器10在输出端口10b和输入端口10a联通出设计有环形的挡壁10d可以让使用者明确电缆或插头1在适配器中安装的位置，防止因电缆或插头1安装位置过深或过浅导致密封性差或安装过程中出现连接不畅的问题。

适配器10的挡壁10d设置于输出端口10b底端或输入端口10a底端取决于输出端口10b与输入端口10a的直径差，当需适配电缆直径大于插头1直径时，输入端口10a直径大于输出端口10b直径，挡壁10d位于输入端口10a底部；当需适配电缆直径小于插头1直径时，输出端口10b直径大于输入端口10a直径，挡壁10d位于输出端口10b底部。

当电缆安装在适配器10中时，电缆安装处至适配器10的部分应与输入端口10a的截面垂直，可以确保电缆与插头1连接的各个线路受力均匀且相同，在适配器10内部能够保证电缆与插头1连接的稳定性，同时方便使用者位于适配器外部观察电缆是否正确安装在适配器10中。

电缆与输入端口10a安装处外围可以套设热缩套管3，加热热缩套管3使热缩套管3收缩箍紧电缆与适配器10。热缩套管3外围可以套设波纹管4。

本实施例中，本发明的中的热缩套管3用于使适配器10与电缆连接位置具有更好的密封效果，本发明依靠热缩套管3的加热收缩性能特性，当适配器10连接电缆后，将热缩套管3套设在输入端口10a处，加热热缩套管3使热缩套管3收缩以箍紧电缆与适配器10，将电缆与适配器10连接处进行密封。

本发明也可以在热缩套管3外侧套设波纹管4，波纹管4的波状管壁具有水平方向的延展性和竖直方向的抗形变能力，其中水平方向的延展性可以使波纹管4可以适用于不同长度的电缆，而波纹管4垂直方向的抗形变能力可以减少外部作用力对波纹管4内部电缆的影响，保护电缆能够正常工作。

本发明提出的插头1包括：插头外壳12以及安装在插头外壳12内的插头插针11、两个插头安装板13、插头密封垫14和插头压套15；插头密封垫14位于两个插头安装板13之间。

插头插针11的固定方式为：插头插针11依次贯穿插头安装板13、插头密封垫14和插头安装板13并固定在插头安装板13和插头密封垫14之中。

插头压套15安装在插头1顶部，插头压套15安装在插头1顶部时，插头压套15压设并固定插头1内部组件。

与插头1相安装的插座2包括插座外壳22与安装在插座外壳22内的与插头插针11数量相等的插座插针21、两个插座安装板23、插座中密封垫24a、插座前密封垫24b和插座压套25；插座中密封垫24a位于两个插座安装板23之间，插座前密封垫24b位于插座2顶部。

插座插针21依次贯穿插座安装板23、插座中密封垫24a、插座安装板23和插座前密封垫24b并固定在插座安装板23、插座前密封垫24b和插座中密封垫24a之中；插座压套25安装在插座前密封垫24b之上，插座压套25安装在插座2顶部时，插座压套25压设并固定插座2内部组件。

在本实施例中，本发明中的插头密封垫14、插座中密封垫24a均旨在为插头1及插座2本身提供防尘、防水的效果，而插座前密封垫24b的设置是目的是为插头1与插座2连接时，在插座2的连接侧设置一种密封保护。在插头1和插座2安装连接时，插头密封垫14、插座中密封垫24a和插座前密封垫24b为电缆连接器提供三重密封保护，能够有效避免外部粉尘或液体对本发明提出的电缆连接器产生影响。

本发明提出的电缆连接器的组装方法主要是对于插头1和插头2的组装方法，本发明的提出的电缆连接器的组装方法具体包括插头1的组装方法和插座2的组装方法，本发明中的安装步骤的安装环境条件要求在：0℃至40℃之间，湿度值范围为：0％至100％。其中插头1和插座2的步骤一至步骤七均相同，具体实施方式如下：

步骤一：清洗插头1及插座2组件并烘干；

步骤一的方法具体为：将适配器10、插头外壳12、插头安装板13、插头插针11、插头压套15、插座外壳22、插座安装板23、插座插针21和插座压套25采用清洁水并在超声波环境下进行清洗，清洗后放入热烘箱中在80℃下烘烤15-30分钟，将适配器10、插头外壳12、插头安装板13、插头插针11、插头压套15、插座外壳22、插座安装板23、插座插针21和插座压套25干燥；

本发明通过使用清洁水超声清洗法可以有效去除部件上的杂质及灰尘，防止因杂质灰尘造成插头1及插座2部件的连接效果不佳而导致的电缆连接器故障，使插头与插座之间的连接更加紧密，使电缆连接器的稳定性增加，使电缆连接器能够适用于核电和缓和严酷环境的使用。

清洁水超声清洗去除杂质的另一目的是延长电缆连接器的使用寿命，使本发明的电缆连接器具有更长的使用时间。

步骤二：将电缆和导线剥皮，并将电缆1插入适配器10的输入端口10a中；

在本实施例中，为方便电缆或导线与插头1或插座2进行连接，剥线皮的距离在20-30mm范围内。

步骤三：将电缆和导线分别与插头插针11和插座插针21进行连接；

步骤四：将所述插头插针11和插座插针21分别与插头1和插座2的安装板、密封垫进行固定安装；

步骤五：将所述插头1和插座2的安装板、密封垫安装在所述插头外壳12和插座外壳22内，并分别压设插头压套15和插座压套25；

在本步骤中，将插头插针11和插座插针21安装在插头外壳12和插座外壳22内之后，应核查插头插针11顶端距插头外壳12边沿的长度，插座插针21顶端距插座外壳22边沿的长度，以确保插头插针11或插座插针21的安装位置是否正确，避免插头插针11或插座插针21的安装未到位造成运行事故。

步骤六：锁紧插头压套15和插座压套25，并用螺纹胶将插头压套15和插座压套25固定；

在本实施例中，插头压套15和插座压套25分别压设在插头外壳12和插座外壳22中，插头压套15和插座压套25用于将插头1内部组件和插座2内部组件压紧并固定，防止插头1内部组件或插座2内部组件因组件间结构松散。

步骤七：将插头2与插座1连接电缆或导线的连接处进行灌胶固化密封；将插头1与适配器10进行焊接。

在步骤中，本发明灌封时所用的胶体材质为环氧树脂胶，作为本发明的一个实施例，本发明采用的环氧树脂胶为有机硅改性环氧树脂胶，进一步的，本发明也可以其它采用具有耐高温耐辐照特性的环氧树脂胶对有机硅改性环氧树脂胶进行替代。为配合环氧树脂胶体凝固，本发明还采用了硬化剂添加至环氧树脂胶体中进行催化凝固。其中步骤七具体过程为：将环氧树脂胶和硬化剂的质量比1：1.25的比例取用，其中环氧树脂胶的在称量前需加热至80℃加热30分钟以降低粘度，再将环氧树脂胶和硬化剂混合，在80℃下真空脱泡1至2次至无泡，胶体灌封后再次进行真空脱泡。真空脱泡后将插头1或插座2依次放置在80摄氏度下5小时、120℃下3小时和150℃下1小时。

本发明通过采用胶体灌注固化的方式增强电缆与电缆连接器的连接稳固性，在减少电缆连接器插头1和插座2之间的连接故障时，能够使电缆稳固地与插头1和插座2进行连接，防止电缆与插头1或插座2连接处产生连接不畅的问题。

本发明采用胶体灌注的固定方式及配合插头密封垫14、插座中密封垫24a和插座前密封垫24b，使本发明提出的电缆连接器的总泄漏率在1.0×10^-8bar·cm³/s以内。

在进行上述步骤后，对于插头1与电缆线连接还包括如下步骤：

步骤八：将热缩套管3热敷在电缆线和适配器10连接处；

步骤九：将波纹管4套装在电缆线和热缩套管3外部。

本发明中的热缩套管3和波纹管4均为额外设置管道，当工作环境稳定，电缆外部干扰少时，本发明中的电缆与插头1连接时可以不用套设热缩套管3与波纹管4以节约安装成本、简化安装流程。

请参考图5至图8，为进一步说明本发明的有益效果，本发明执行了以下实验及记录实验相关数据：

1.电气性能：

根据jb/t9472-2013第4.4节要求，试验方法为：普通实验室环境，测量试验样件接触对之间的接触电阻，使用毫欧表进行测量。

测试结果为：本发明插头插针11或插座插针21的电阻在10mω以内。

根据jb/t9472-2017第4.7节要求，试验方法为：普通实验室环境，测量试验样件针芯与针芯之间、针芯与外壳之间的绝缘电阻，使用绝缘电阻测试仪进行测量，该测试仪应能完成10⁹ω绝缘电阻的测量。测量电压为直流电压500v，测量时应使测试仪读数保持至少10s后进行记录。

插头插针11之间与插座插针21之间的电阻，及插针与外壳之间的电阻在10⁹ω以上。

根据rcc-emc3100试验方法，本在本发明插头1及插座2上施加500v交流电压，1分钟后未发现放电、飞弧或击穿现象，漏电电流在10ma以内。

2.密封性试验

根据gb/t2423.23试验qk:用质谱仪的示踪气体法的标准和验收方法，本发明提出的电缆连接器的泄漏率在1.0×10^-8bar·cm³/s以内，符合1e安全级别的标准。

3.安全壳压力试验测试

根据app-gw-g1-002试验标准及方法，将试验样件放置在压力容器中，在0.47mpa压力环境下放置24小时，试验过程中样件不通电。实验结果为：试验后目视检查，无锈蚀、裂纹、涂覆层剥落、紧固部位松动、绝缘体起泡、开裂、变形等现象；且试验后，测量插头插针11之间与插座插针21之间的电阻及插针与外壳之间的电阻在10⁹ω以上。

4.机械强度试验

热老化试验：根据ej/t1197第5.4.2.1节的试验方法，试验条件为将插头1及插座2部件在130℃下放置1000小时，试验后目视检查，无松动、裂缝等现象，结构完整；且试验后，测量插头插针11之间与插座插针21之间的电阻及插针与外壳之间的电阻在10⁹ω以上。

本发明提出的电缆连接器设计寿命：≥60年(55℃)；密封垫片设计使用寿命≥3年(55℃)。电缆连接器在设计寿命期间可通过更换必要的配件以继续工作。

热循环试验：根据ieee572、gb/t2423.22的试验方法，实验条件为在绝对湿度不大于20g/m³水汽环境下，将样品在低温10℃±2℃和高温：122℃±2℃环境下交替放置循环放置20次；每次暴露试验时间为2小时。试验后目视检查，无锈蚀、裂纹、涂覆层剥落、紧固部位松动、绝缘体起泡、开裂、变形等现象；且试验后，测量插头插针11之间与插座插针21之间的电阻及插针与外壳之间的电阻在10⁹ω以上。

低温试验：根据ej/t1197，gb/t2423.1的试验方法，实验条件为将试验样件放置在高低温湿热试验箱中，将插头1及插座2样品放在-5℃±2℃环境下16小时，试验过程中样件不通电。试验后目视检查，无锈蚀、裂纹、涂覆层剥落、紧固部位松动、绝缘体起泡、开裂、变形等现象；且试验后，测量插头插针11之间与插座插针21之间的电阻及插针与外壳之间的电阻在10⁹ω以上。

高温试验：根据ej/t1197，gb/t2423.2的试验方法，实验条件为将试验样件放置在高低温湿热试验箱中，将插头1及插座2样品放在70℃±2℃环境下16小时，试验过程中样件不通电。试验后目视检查，无锈蚀、裂纹、涂覆层剥落、紧固部位松动、绝缘体起泡、开裂、变形等现象；且试验后，测量插头插针11之间与插座插针21之间的电阻及插针与外壳之间的电阻在10⁹ω以上。

电气通断试验：根据ieee572第6.2.6.4节的试验方法，实验条件为将试验样件放置在高低温湿热试验箱中，将插头1及插座2样品连接并使电缆连接器中通有2a大小的电流，将通过继电器模拟电缆连接器25000次电气通断。试验后目视检查，无锈蚀、裂纹、涂覆层剥落、紧固部位松动、绝缘体起泡、开裂、变形等现象；且试验后，测量插头插针11之间与插座插针21之间的电阻及插针与外壳之间的电阻在10⁹ω以上。

5.浸没试验：

根据app-gw-g1-002、规格书第4.1.4节的试验方法，将本发明提出的电缆连接器放置在温度为139℃、压强为400.7kpa的环境下浸泡于2428ppm硼酸溶解物(主要成分为h3po4)和7.53g/l的十二水磷酸三钠溶液中，溶液ph在7.8-7.85之间(ph值为溶液在25℃的温度条件下测量值)进行浸润。试验后目视检查，无锈蚀、裂纹、涂覆层剥落、紧固部位松动、绝缘体起泡、开裂、变形等现象；且试验后，测量插头插针11之间与插座插针21之间的电阻及插针与外壳之间的电阻在10⁹ω以上。

缓慢降温至97℃、降压至276.7kpa环境，

6.事故辐照试验：

根据ej/t1197第8.2节的试验方法，本发明提出的电缆连接器用钴60γ源在辐射剂量不小于2200kgy且辐照速率范围为8kgy/h±0.5kgy/h的环境下进行喷淋试验，喷淋成分要求喷淋液ph值为9.0(ph值为25℃时测量值)；硼酸的重量含量为1.65％；naoh的重量含量为0.6％，实验环境温度和环境大气压强如图5及图6所示，其中喷淋时间从第15小时开始、持续时间84小时。

试验后测得结果为：

本发明提出的电缆连接器的最大γ吸收剂量率：2.12×10⁴gy/h；

本发明提出的电缆连接器的最大β吸收剂量率：5.63×10⁴gy/h；

本发明提出的电缆连接器的γ累积剂量：1.40×10⁵gy；

本发明提出的电缆连接器的β累积剂量：8.85×10⁵gy。

试验样件的布置使各样件的电缆连接器主体结构受辐照有效剂量率不低于7.5kgy/h，试验后目视检查，无锈蚀、裂纹、涂覆层剥落、紧固部位松动、绝缘体起泡、开裂、变形等现象；且试验后，测量插头插针11之间与插座插针21之间的电阻及插针与外壳之间的电阻在10⁹ω以上。本发明通过上述数据充分说明本发明提出的电缆连接器可以在事故辐照环境作用后已然满足工作要求。

7.震动试验：

根据gb/t13625、ej/t1197、rcc-e、haf·j0053的试验方法，本发明将试验样件放置在振动试验台上，试验过程中样件通电，通电电压不小于5v。

试验条件具体为：振动响应检查试验：在震动幅值为0.2g(其中g表示试验地点的重力加速度值)的加速度下以1hz至60hz的频率进行扫频。试验分别在水平轴和垂直轴向上进行，每次操作基准地震试验时间为30s，安全停堆地震试验时间为30s；

其中本发明提出的电缆连接器在震动实验中的实验数据如图7和图8所示。

试验过程中未发现时间大于1μs的误开断，试验后目视检查，无松动、裂缝等现象，结构完整；试验后，测量插头插针11之间与插座插针21之间的电阻及插针与外壳之间的电阻在10⁹ω以上。

上述1至7的试验测试结果说明本发明提出的电缆连接器及所述电缆连接器的组装方法已经可以适用于能满足安全分级为1e级的工作环境，同时满足质保等级为qa1的要求，可以适用于严酷级别的鉴定环境下工作。

当然，本发明还可有其它多种实施方式，基于本实施方式，本领域的普通技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所获得其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。