一种适用于极端严酷环境的连接器线缆组件的制作方法

本发明涉及一种适用于极端严酷环境的连接器线缆组件。

背景技术：

随着科学技术迅猛发展，各行各业自动化、集成化程度日益提高，单个孤立仪器、仪表控制设备已无法满足当代工业的发展需求，普遍需要利用大量仪控设备相互集成、组网，以建立整个系统。而连接器组件作为最基础的电气元器件之一，是整个自动化控制系统中各个设备间相互沟通的纽带和桥梁，起到承接传输系统中所有信号、能量的作用。连接器组件一般包括相互插接配合的两个连接器和与连接器相连的线缆，其中，两个连接器分别为插头和插座，随着两个连接器的插接、断开，控制回路接通或断开。

据不完全统计，全年约有56%的电气系统故障发生在设备之间相互连接的连接器组件上，该部位一旦发生故障，势必将对局部系统造成影响，引起短路、断路、信号故障、功能丧失等电气故障，甚至某些关键设备处的连接器组件失效后，将对整个系统产生致命影响，使系统崩溃。尤其是在一些工作环境异常恶劣的领域，例如核电站、武器装备、石油化工、深海密封、航空航天等领域内关键设备所配套的连接器组件需要能够耐高温、耐高压、抗强核辐射、抗强电磁脉冲干扰、抗强振动、长寿命、具备高可靠性等，对连接器组件的性能要求非常高。在这些极端严酷的工作环境中，非金属材料容易受到热、辐照、潮气、振动等因素影响，加速其老化进程，进而使材料本身的综合性能减弱，最终导致连接器组件丧失应有的功能，发生电气故障。

授权公告号为cn207320436u的中国实用新型专利公开了一种耐高温核工业电连接器，该电连接器包括插头和插座，其中，插座为玻璃烧结气密封插座，但是插头采用有机绝缘体，且插头和插座之间的密封结构为有机密封圈，采用有机材料的密封结构，当连接器应用在极端严酷的工作环境如核电站中时，有机材料容易受到热、辐照、潮气、振动等因素影响，加速其老化进程，进而使材料本身的综合性能减弱，影响连接器正常工作，最终使得连接器丧失应有的功能，发生故障。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种适用于极端严酷环境的连接器线缆组件，以解决现有技术中用于核工业的连接器中采用有机材料作为绝缘体和密封体导致在极端环境下有机材料易出现老化进而影响连接器正常工作的技术问题。

为实现上述目的，本发明适用于极端严酷环境的连接器线缆组件的技术方案是：连接器线缆组件，包括插头线缆组件和插座线缆组件，插头线缆组件包括插头绝缘线缆和连接在插头绝缘线缆前端的插头，插座线缆组件包括插座绝缘线缆和连接在插座绝缘线缆前端的插座，连接器线缆组件还包括用于在插头和插座插接时将两者将紧固装配的连接螺帽，插头和插座以各自的前端为插接端，插头和插座分别包括连接器壳体，连接器壳体为金属壳体，连接器壳体中通过玻璃饼烧结固定有针接触件；在插头或插座的连接器壳体的前端防脱装配有双头转接部件，双头转接部件包括陶瓷绝缘体和其内设有的双头插孔接触件，双头插孔接触件的两端用于对应于插头和插座中的针接触件插配；在插头的连接器壳体和插座的连接器壳体之间设置有金属密封圈以实现插头和插座的插接密封；所述插头绝缘线缆和插座绝缘线缆均为具有芯线、中间绝缘体和外护套的矿物绝缘线缆，插头和插座中的针接触件对应与相应矿物绝缘线缆的芯线导电连接，插头和插座的连接器壳体与相应矿物绝缘线缆的外护套焊接固连，插头和插座的连接器壳体中于相应玻璃饼后方布置有密封填料腔，密封填料腔中灌注有无机胶以形成密封包裹相应芯线和针接触件的灌封胶体。

本发明的有益效果是：连接器线缆组件中，采用金属壳体、玻璃烧结固定接触件、陶瓷绝缘体、由无机胶灌注形成的灌封胶体以及矿物绝缘线缆，所有的材料中不包含有机材料，整体提高连接器线缆组件的性能，适用于深海密封等高压工况环境，能够避免有机材料所带来的老化影响。而且，本发明中，插头和插座中的接触件均为针接触件，两针接触件之间通过带有双头插孔接触件的双头转接部件进行转接，应用于深海环境时，即使发生渗水的情况，也不会流入设备内部。

进一步地，插头和插座中的灌封胶体的后部具有包裹相应矿物绝缘线缆前端外护套的护套包裹段。通过设置护套包裹段，能够将矿物绝缘线缆前端外护套包裹在内，防止水等进入外护套中。

进一步地，所述连接器壳体包括套筒状的主壳体和转接套体，所述针接触件固定在主壳体中，所述转接套体吻合地插套布置在主壳体和外护套之间，转接套体与外护套的邻接处以及转接套体与主壳体的邻接处分别进行周向焊接以实现密封连接。通过将连接器壳体分为主壳体和转接套体，能够方便进行加工以及与外护套的相连，主壳体和连接器接触件可以实现预装，方便后续组装。

进一步地，所述主壳体的后端设有朝后布置的挡止台阶，挡止台阶用于与所述转接套体的前端沿前后方向挡止配合。通过设置挡止台阶能够对转接套体的向前移动的极限进行限制，方便对转接套体进行限位。

进一步地，所述主壳体包括焊接连接在一起的前壳体部分和后壳体部分，前壳体部分中固设有所述的针接触件，后壳体部分外周设有外螺纹段。前壳体部分与连接器接触件之间可以实现预装形成模块，组装时更加方便。

进一步地，前壳体部分和后壳体部分的邻接处通过周向焊接以实现密封连接。邻接处进行周向焊接，能够保证金属壳体内的密封性，具有抗强核辐射、抗强电磁脉冲干扰的优点。

进一步地，前壳体部分和后壳体部分具有相向布置的对接端，前壳体部分和后壳体部分中的两对接端中，其中一个对接端的端面上设有环槽，另一个对接端的端面上设有与所述环槽吻合插配的环形凸起。通过在前壳体部分和后壳体部分的对接端端面上设置环槽和环形凸起，能够方便两者之间的定位插接配合。

进一步地，前壳体部分的对接端的内周面、外周面对应的与后壳体部分的对接端的内周面、外周面平齐布置。前壳体部分和后壳体部分的对接端尺寸适配，在灌注无机胶时能够避免死角的出现。

进一步地，矿物绝缘线缆的后端焊接连接有填料函，芯线从填料函中引出，填料函中设有将各芯线分隔布置并密封矿物绝缘线缆后端的玻璃烧结体。填料函中设置玻璃烧结体，能够对矿物绝缘线缆的后端进行密封固定，防止外部的水分进入中间绝缘体中。

附图说明

图1为本发明提供的适用于极端严酷环境的连接器线缆组件的剖视图；

图2为图1中插头、矿物绝缘线缆和连接螺帽组件的装配示意图；

图3为图2中插头与连接螺帽组件的装配示意图；

图4为图3中双头转接部件的示意图；

图5为图3中金属密封圈的示意图；

图6为图3的分解示意图；

图7为本发明提供的适用于极端严酷环境的连接器线缆组件中连接螺帽组件的剖视图；

图8为图6的分解示意图；

图9为本发明提供的插座和矿物绝缘线缆的装配示意图；

图10为图9中插座的示意图；

图11为图10的分解示意图；

图12为本发明提供的处于锁止状态下的适用于极端严酷环境的连接器线缆组件的示意图；

图13为本发明提供的处于锁止状态下的适用于极端严酷环境的连接器线缆组件中滚珠与轨迹槽的配合示意图；

图14为本发明提供的处于解锁状态下的适用于极端严酷环境的连接器线缆组件的示意图；

图15为本发明提供的处于解锁状态下的适用于极端严酷环境的连接器线缆组件中滚珠与轨迹槽的配合示意图；

附图标记说明：100-插头；11-插头壳体；12-插头转接套体；13-插头无机胶；14-插头玻璃饼；15-插头接触件；16-插头后壳体部分；17-插头前壳体部分；18-插头环形凸起；19-插头外螺纹段；110-双头转接部件；111-插头卡簧；112-陶瓷绝缘件；113-插孔接触件；114-波纹弹簧；115-金属密封圈；116-c形护套；117-环形弹簧；200-插座；21-插座壳体；22-插座转接套体；23-插座无机胶；24-插座玻璃饼；25-插座接触件；26-插座后壳体部分；27-插座前壳体部分；28-插座环形凸起；29-插座外螺纹段；210-螺旋卡槽；211-凸键；300-连接螺帽组件；31-连接螺帽；32-止转套；33-压簧；34-螺纹挡圈；35-轨迹槽；36-铆钉；37-滚珠；38-凹槽；39-卡钉；310-锁止槽；311-解锁槽；312-止转槽；400-矿物绝缘线缆；41-外护套；42-中间绝缘体；43-芯线；51-填料函；52-玻璃烧结体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的适用于极端严酷环境的连接器线缆组件的具体实施例，如图1至图15所示，本实施例中的连接器线缆组件适用于极端严酷环境，具有耐高温、防火、抗强核辐射、抗振、寿命长、可靠性较高、防潮的优点。

如图1所示，适用于极端严酷环境的连接器线缆组件包括相互插套配合的插头线缆组件和插座线缆组件，插头线缆组件包括插头100和矿物绝缘线缆400，插座线缆组件包括插座200和矿物绝缘线缆400。适用于极端严酷环境的连接器线缆组件还包括在插头100和插座200插接到位时锁止两者的连接螺帽组件300，定义插头100和插座200的前端为插接配合的插接端，具体使用时，在插头100和插座200的后端均连接有矿物绝缘线缆400。

插头100的结构如图2至图6所示，插头100包括套筒状的插头壳体11，插头壳体11为金属壳体，插头壳体11包括前后对插装配在一起的插头前壳体部分17和插头后壳体部分16，为了方便两部分的插套配合，在插头前壳体部分17的后端开设有环槽，在插头后壳体部分16的前端开设有插头环形凸起18，通过插头环形凸起18和环槽的定位插套方便插头壳体11两部分的插合，为了保证插头壳体11内部的密封性，插头前壳体部分17和插头后壳体部分16的邻接处进行激光焊接。在插头前壳体部分17内通过插头玻璃饼14烧结固定有插头接触件15，插头接触件15为针接触件。即使出现漏水等现象，也能够避免流入设备中。在插头玻璃饼14的前方安装有双头转接部件110，双头转接部件110被前后限位固定在插头前壳体部分17中，双头转接部件110的后端被插头前壳体部分17中设置的挡止台阶限位挡止，前端被插头前壳体部分17中设置的插头卡簧111挡止。

双头转接部件110的结构如图4所示，双头转接部件110包括两个陶瓷绝缘件112，陶瓷绝缘件112为耐1400℃高温的陶瓷材料。陶瓷绝缘件112中开设有穿孔，穿孔中固定穿装有插孔接触件113，插孔接触件113为双头插孔接触件。组装时，插孔接触件113的一端与插头接触件15相连，另一端供插座200中的插座接触件25插入，实现插头100和插座200的电路或者信号导通。

在插头前壳体部分17上开设有外翻沿，插头前壳体部分17上于外翻沿的后方套装有波纹弹簧114，前方套装有金属密封圈115，使用时，波纹弹簧114被弹性压装在外翻沿与连接螺帽31之间。

金属密封圈115的结构如图5所示，金属密封圈115包括c形护套116和容纳在c形护套116中的环形弹簧117，当然，在其他实施例中，也可以采用如授权公告号为cn207584012u和授权公告号为cn204420104u的两篇中国实用新型专利中所公开的金属密封圈。金属密封圈115最大可承受500mpa超高压力。

如图3所示，插头后壳体部分16的后端开设有外螺纹而形成了插头外螺纹段19，组装时便于安装在设备壳体上。

矿物绝缘线缆400的结构如图2和图9所示，矿物绝缘线缆400包括金属材质的外护套41以及中间的中间绝缘体42以及内部的芯线43，其中，中间绝缘体42是由无机粉末形成。矿物绝缘线缆400中与插头100或者插座200相连的一端为前端，矿物绝缘线缆400的后端焊接固定有填料函51，填料函51中填充由玻璃粉末烧结而成的玻璃烧结体52，芯线43的后端由玻璃烧结体52中穿出，通过玻璃烧结体52对矿物绝缘线缆400的后端进行密封，有效防潮。

如图2所示，矿物绝缘线缆400的前端伸至插头壳体11中，芯线43与插头接触件15对应焊接相连，在插头壳体11中灌封有插头无机胶13，以对芯线43、插头接触件15进行固定，使各芯线43物理隔绝，防止振动环境下芯线43之间接触短路，提高了抗振动性能。插头100还包括适配插装在插头壳体11与外护套41之间的插头转接套体12，插头转接套体12分别与插头壳体11以及外护套41焊接相连。组装时，先将芯线43与插头接触件15焊接相连，之后在插头壳体11中灌封插头无机胶13，待插头无机胶13凝结后，再将插头转接套体12焊接在插头壳体11与外护套41之间，插头无机胶13凝结后形成灌封胶体。灌封胶体的一端包裹住外护套41而形成了护套包裹段。

如图9、图10和图11所示为插座200的结构，插座200的结构与插头100的结构相似，其中的部件，如插座壳体21、插座转接套体22、插座无机胶23、插座玻璃饼24、插座接触件25、插座后壳体部分26、插座前壳体部分27、插座环形凸起28、插座外螺纹段29的结构均与插头100中的各部件相同，插座200与矿物绝缘线缆400的连接方式也与插头100与矿物绝缘线缆400的连接方式相同，在此不再赘述，插座接触件25为针接触件，用来与插头100内双头转接部件110内的插孔接触件113对应相连。

在插座壳体21的前端开设有三处螺旋卡槽210，螺旋卡槽210供连接螺帽31上的卡钉39伸入，在插头100和插座200相互插接时，卡钉39在螺旋卡槽210内螺旋转动，直至到达螺旋卡槽210的最末端，最后在波纹弹簧114的作用下保持在该末端位置处。在插座壳体21的前端还沿周向均匀间隔布置有三个凸键211，三个凸键211用来卡入止转套32上的凹槽38中，实现插座壳体21与止转套32的周向止转装配。其他实施例中，可以将凹槽布置在插座壳体的前端，而将凸键布置在止转套上。

在插头100和插座200插接到位后，需要通过连接螺帽组件300进行锁止。连接螺帽组件300的结构如图2、图3、图7和图8所示，连接螺帽组件300包括套装在插头壳体11上的连接螺帽31。定义连接螺帽31中朝向插座200的一端为前端，朝向插头100的一端为后端。连接螺帽31的前端沿周向均布有三处卡钉孔和三处轨迹槽35，组装时，将卡钉39通过铆接的方式固定在卡钉孔中，卡钉39的径向内端伸至连接螺帽31中。连接螺帽31为轴向阶梯结构，前端内、外径较大，后端为六方结构，可借助工具旋转连接螺帽31，使卡钉39沿插座200上的三处螺旋卡槽210螺旋运动，进而实现插头100和插座200之间的插合和分离。在连接螺帽31的后端开设有外螺纹，供螺纹挡圈34螺纹装配。

如图13和图15所示，轨迹槽35整体为t形，轨迹槽35包括周向延伸的两处解锁槽311，两处解锁槽311相连通，在两处解锁槽311的相交处设置有锁止槽310，锁止槽310沿前后方向延伸，锁止槽310与解锁槽311相连通，在各处解锁槽311的周向外侧还设置有止转槽312，止转槽312与解锁槽311相连通。轨迹槽35能够供滚珠37嵌入。

连接螺帽组件300还包括止转套32，止转套32套装在连接螺帽31的外部，止转套32可以相对于连接螺帽31前后移动。在止转套32的前端对应于三处轨迹槽35开设有三处通孔，三处通孔用来对应放置滚珠37，如图7所示，在通孔内放置有滚珠37，并通过铆钉36封装，防止滚珠37脱出，滚珠37一部分位于轨迹槽35中，另一部分位于止转套32的通孔中，通过滚珠37可以实现止转套32和连接螺帽31的止转配合。本实施例中，滚珠37构成了径向凸部，即螺帽止转插接结构和解锁插接结构。滚珠37的存在能够保证止转套32和连接螺帽31在相对活动时，两者之间的摩擦为滚动摩擦，减轻磨损。滚珠37可以与轨迹槽35的内壁挡止配合，其他实施例中，螺帽止转插接结构和解锁插接结构可以为销钉、卡钉、凸键等结构。

如图7所示，止转套32的后端具有朝后的内翻沿，装配时，在该内翻沿的后方布置有压簧33，并通过旋拧在连接螺帽31上的螺纹挡圈34实现防脱。在止转套32的前端内壁上沿周向均布有三处凹槽38，凹槽38用来与插座200中的凸键211在轴向上插接配合，以实现插座壳体21与止转套32之间的止转装配。本实施例中，凹槽38构成了壳体止转插接结构。而止转套32构成了套装于连接螺帽31外部的止转套，即止转套。

本发明的使用过程如下：插头100和插座200插合时，插座壳体21伸至连接螺帽31中，连接螺帽31中的卡钉39在插座200上的螺旋卡槽210中螺旋运动，插座200的插座壳体21顶压在插头壳体11上，插头壳体11和连接螺帽31相向移动并压缩波纹弹簧114，当卡钉39移动至螺旋卡槽210的末端时，卡钉39以及连接螺帽31在波纹弹簧114的弹性作用下沿前后方向（即轴向）顶紧在螺旋卡槽210的槽壁上，达到了轴向固定。如图11和图12所示，当卡钉39移动至螺旋卡槽210的末端时，滚珠37置于锁止槽310中，实现了连接螺帽31和止转套32之间的周向止转装配，而止转套32在压簧33的弹性作用力下将滚珠37顶紧在锁止槽310的前侧末端处。此时，插座壳体21上设置的三个凸键211对应轴向插入凹槽38内，实现了插座壳体21与止转套32之间的止转装配，而且，由于止转套32与连接螺帽31之间已经实现了周向止转，使得插座壳体21和止转套32整体实现了周向止转。连接螺帽31不会发生转动，卡钉39不会由螺旋卡槽210中周向转动脱出，将插头100和插座200的位置进行锁止。此时，只要不对止转套32施加前后方向的外力，止转套32不会发生周向转动，插头100和插座200保持在插合的位置不变。此时，止转套32所处的位置为锁止位。止转套32被压簧33驱动向前移动的行程为前行程，锁止位为前行程的极限位置。

如图14和图15所示，解锁时，向后拉动止转套32，止转套32带动滚珠37沿锁止槽310向后移动至与解锁槽311相接的位置处，滚珠37和锁止槽310脱离周向挡止，凸键211和凹槽38也脱离周向挡止，此时，转动止转套32，使滚珠37沿其中一个解锁槽311运动，并最终在压簧33的弹性作用力下将滚珠37推至止转槽312中，使滚珠37保持在止转槽312中。凸键211和凹槽38脱离周向挡止，滚珠37和锁止槽310脱离周向挡止后，可以转动连接螺帽31，克服波纹弹簧114的弹性作用力，使连接螺帽31上的卡钉39由螺旋卡槽210中螺旋转出，插头100和插座200实现解锁。当滚珠37移动至锁止槽310和解锁槽311相接处时，止转套32所处的位置为解锁位，此刻的位置为止转套32向后移动的极限位置。

本实施例中，插头壳体11和插座壳体21均为连接器壳体，插头接触件15和插座接触件25均为针接触件。

本实施例中，连接在插头100上的矿物绝缘线缆构成了插头绝缘线缆，连接在插座200上的矿物绝缘线缆构成了插座绝缘线缆。