一种金属密封结构电连接器的制作方法

本发明涉及电气连接技术领域，尤其涉及一种金属密封结构电连接器。

背景技术：

在核电厂中，仪表信号的送出需要连接信号电缆，从仪表与信号电缆之间的拆卸、更换等方面考虑，需要用到二种电气连接器来完成连接。如果仪表是安全级的，相应的电缆、连接器也必须是安全级的。所以，有必要开发能够满足核电厂事故情况下以及事故后工况要求的安全级电气连接器。

传统的安全级电气连接器多采用接线箱或单一密封形式的连接器。接线箱占用空间较大，不利于安装、更换。单一密封形式的连接器采用特制硅橡胶等密封垫圈，每次拆卸回装时需要更换垫圈。因此，为了克服上述电气连接器存在占用空间较大，不利于安装、更换，且安装质量不易控制、使用性能较差的问题，已经进行了相关的研究。

然而，现有的电连接器尽管克服了占用空间较大，不利于安装、更换，且安装质量不易控制、使用性能较差的问题，但是并不适用于核电厂新型复杂环境下的不同应用场景。例如，申请号为201720191226.3，名称为一种用于核电厂安全级仪表的直角型电气连接器的实用新型专利，该专利提供的产品为直角型产品，只适用于特定应用场景，但是无法适用于复杂的核电厂仪表连接电缆安装应用场景；又如，申请号为201720183893.7，名称为一种用于核电厂安全级仪表的直通型电气连接器的实用新型专利，该专利提供的产品为着重考虑事故工况/地震条件下应用场景的电连接器性能，依然使用有机密封圈作为密封结构，其内部插针的固定结构采用peek材料为生产材料，但是由于固定装置不够牢固，如外部密封出现泄漏时，外部水汽会直接渗透到仪器内部，从而导致内部元件失效，同时采用的密封锁紧结构为外壳和台阶销组成，安装较为费力费时；又如，申请号为201520410778.x，名称为一种圆柱形金属密封结构电连接器的实用新型专利，该专利提供的产品为圆柱形产品，着重考虑了耐压性、气密性、抗拉强度及温度适应性等问题，未考虑核电厂内超高温等恶劣环境的应用场景下的技术要求，且该专利产品只有插座，未考虑插座与插头之间的连接，以及插头与插座之间的密封性能，其无法适应核电厂事故工况下的信号传递应用场景。

因此，亟需一种能兼顾插头和插座二者之间密封性能的电连接器，适用于核电厂内高温、高压及强辐照等恶劣环境的应用场景，并考虑须解决电连接器与电缆焊点易断裂的问题而引入的尾盖结构；用来提高核电站安全壳内仪表监测信号传递的可靠性与稳定性，充分考虑核电站一般运行情况、严重事故工况下或地震条件下的信号传输安全，确保核电站的安全运行或及时为处理核事故提供可靠的信号支持，解决现有技术中使用时气密封性能差、绝缘屏蔽差、吸潮率高、耐环境性差、电缆与电连接器焊点易断裂及装配费时费力等问题。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种金属密封结构电连接器，能兼顾插头和插座二者之间的密封性能，通过采用适合于超高温环境中使用的密封技术和绝缘技术来提高耐超高温、耐高压及耐强辐照性能，提高了核电站安全壳内仪表监测信号传递的可靠性与稳定性，并充分考虑核电站一般运行情况、严重事故工况下或地震条件下的信号传输安全，确保了核电站的安全运行或及时为处理核事故提供可靠的信号支持，解决了现有技术中使用时气密封性能差、绝缘屏蔽差、吸潮率高、耐环境性差及装配费时费力等问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种金属密封结构电连接器，用于核电厂安全壳内严重事故工况下高温、高压及强辐照环境下，包括插头、插座和尾盖；其中，

所述插头包括插头壳体；其中，所述插头壳体的外部固定有用于线缆连接保护的连接螺帽，其内部固定有高温、高压及强辐照环境下保持绝缘效果的孔前绝缘体和孔后绝缘体；所述孔前绝缘体与所述孔后绝缘体沿所述插头壳体轴向设置并固定在一起，且二者内部形成有同时被贯穿的多个插孔组件；每一个所述插孔组件均呈中空管状，且均在靠近所述孔后绝缘体的一侧内固定有相应的一个第一插针；每一个所述第一插针朝向所述孔后绝缘体的一端均穿出相应的插孔组件并位于所述尾盖的内部；

所述插座包括固定在一起的插座前壳体和插座后壳体；其中，所述插座前壳体的内部设有高温、高压及强辐照环境下保持绝缘效果的界面封严体、玻璃绝缘体和多个第二插针，且所述插座前壳体与所述界面封严体、玻璃绝缘体及多个第二插针通过玻璃烧结工艺一体成型，用以增强气密封性；所述插座后壳体的内部内嵌有多个第一金属密封圈；每一个所述第二插针的一端均位于所述插座前壳体的外部，另一端均沿所述插座前壳体轴向依次穿入所述玻璃绝缘体及所述界面封严体中并穿过所述插座后壳体内的多个所述第一金属密封圈；

所述尾盖包括尾盖壳体；其中，所述尾盖壳体在朝向所述插头的一端的外部套设有尾螺帽，在远离所述插头的一端的内部设有线夹，并在两端之间设有内嵌于所述尾盖壳体内部的屏蔽环；所述尾螺帽与所述插头的插头壳体形成螺纹连接；所述屏蔽环套设于所述插头中每一个穿入所述尾盖壳体内的第一插针的外部并形成密封连接；所述线夹对与穿过所述屏蔽环的第一插针形成电连接的外部多芯电缆进行固定；

其中，待所述插座的多个第二插针位于所述插座前壳体外部的一端同时穿入所述插头的多个插孔组件中并均与相应的一个第一插针上朝向所述孔前绝缘体的一端实现电连接，以及待所述插头的多个第一插针远离所述孔前绝缘体的一端穿入所述尾盖后，通过所述插头上的连接螺帽将所述插头与所述插座固定在一起，以及通过所述尾盖上的尾螺帽将所述尾盖与所述插头固定在一起，形成为耐高温、高压及强辐照的金属密封结构电连接器。

其中，所述界面封严体内还内嵌有至少一个第二金属密封圈。

其中，所述插头中的孔前绝缘体和孔后绝缘体均采用可在500℃以上高温、高压及强辐照环境下正常工作的氧化铝陶瓷制作而成；所述孔前绝缘体和所述孔后绝缘体的外表面上均涂抹有一层釉形成保护层，用以防潮。

其中，所述插头中的孔前绝缘体通过第一定位销与所述插头壳体内部的第一定位槽相配合的方式固定在一起；所述插头中的孔后绝缘体的一端与所述孔前绝缘体通过焊接方式固定在一起，另一端焊接有第一卡簧并通过所述第一卡簧卡持固定在所述插头壳体内部开设的第一卡槽中，实现所述孔后绝缘体固定在所述插头壳体内。

其中，所述插头壳体和所述连接螺帽均由不锈钢材料制作而成，且所述插头壳体通过外部的第二定位槽与所述连接螺帽上的第二定位销相配合的方式固定在一起。

其中，所述插头壳体和所述连接螺帽之间还设有用于限制移动的限位机构；其中，

所述限位机构由不锈钢材料制作而成，包括依序焊接在一起的第二卡簧、垫片和限位弹簧；其中，所述第二卡簧卡持固定在所述插头壳体外部开设的第二卡槽中；所述限位弹簧远离所述垫片的一端穿入所述第二定位槽并与所述连接螺帽上的第二定位销相抵靠。

其中，所述插头壳体与所述尾盖壳体之间设有垫片；其中，

待所述尾盖上的尾螺帽将所述尾盖与所述插头固定在一起时，所述垫片位于所述尾螺帽的内部。

其中，所述插座后壳体内壁上还铆接有多个带有复位弹簧的钢球。

其中，所述插座前壳体和所述插座后壳体均采用不锈钢材料制作而成。

其中，所述第一插针和所述第二插针为热电偶插针时，采用镍铬或镍铝制作而成；所述第一插针和所述第二插针为普通插针时，采用镍基高温合金制作而成。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、在本发明实施例中，插座中使用多个第一金属密封圈作为本电连接器的密封圈，与界面封严体及其内部的第二金属密封圈共同构成插座的密封结构，提高了电连接器的气密封与耐高温、耐高压及耐强辐照性能，解决了当前核电站安全壳内电连接器的气密封性差的问题；

2、在本发明实施例中，插座中的插座前壳体与界面封严体、玻璃绝缘体及多个第二插针通过玻璃烧结工艺一体成型，解决因外部密封失效/取下电连接器的插头或插座时电连接器内部结构入尘受潮的问题，同时由于减少了有机材料的使用量，进一步提高了电连接器的耐高温、耐高压、耐强辐照、耐老化性能，延长了电连接器的使用寿命，提高了电连接器的经济效益；

3、在本发明实施例中，通过采用各零部件分体制造、整体埋入、再焊接的整体成型制造工艺，并在产品内部采用玻璃烧结的方式进行各部件的固定，提高了电连接器的整体强度，保证其在振动及地震条件下不会损坏，提高了电连接器的环境适应性；

4、在本发明实施例中，插头中的孔前绝缘体和孔后绝缘体均采用可在500℃以上高温、高压及强辐照环境下正常工作的氧化铝陶瓷制作而成，使电连接器在极端高温条件下工作时，依然具有良好的绝缘性能，同时二者的外表面上均涂抹有一层釉形成保护层，用以防潮；

5、在本发明实施例中，在插头尾部设计了尾盖结构，可以对与电连接器连接后的电缆进行固定，以保护电连接器插针与电缆之间的焊接部位，避免出现焊点断裂情况，且该结构与插座中的钢球快插式结构结合使用，可以有效吸收振动及地震条件下的载荷，以达到保护电连接器及保证监测信号的准确传输等功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例提供的金属密封结构电连接器中插头和尾盖连接时的局部剖视图；

图2为本发明实施例提供的金属密封结构电连接器中插座的局部剖视图；

图中，1-插头，11-插头壳体，12-连接螺帽，13-孔前绝缘体，14-孔后绝缘体，15-插孔组件，17-第二卡簧，18-第一垫片，19-弹簧，t1-第一插针，2-插座，21-插座前壳体，22-插座后壳体，23-界面封严体，24-第一金属密封圈，25-玻璃绝缘体，26-钢球，27-第二金属密封圈，t2-第二插针，3-尾盖，31-尾盖壳体，32-尾螺帽，33-线夹，34-屏蔽环，4-第二垫片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1和图2所示，为本发明实施例中，提供的一种金属密封结构电连接器，用于核电厂安全壳内严重事故工况下高温、高压及强辐照等恶劣环境下，包括插头1、插座2和尾盖3，该插头1的一端和插座2配合连接，另一端与尾盖3配合连接后，该尾盖3远离插头1的一端与连接电缆相连，插座2远离插头1的一端与核电站安全壳内监测仪表相连；其中，

插头1包括由不锈钢材料制作而成的插头壳体11；其中，插头壳体11的外部固定有用于线缆连接保护且由不锈钢材料制作而成的连接螺帽12，其内部固定有高温、高压及强辐照环境下保持绝缘效果的孔前绝缘体13和孔后绝缘体14；其中，

孔前绝缘体13与孔后绝缘体14沿插头壳体11轴向设置并固定在一起，且二者内部形成有同时被贯穿的多个插孔组件15；每一个插孔组件15均采用导电金属材料（如铜合金材料等）制作而成并呈中空管状，且均在靠近孔后绝缘体14的一侧内固定有相应的一个具有导电性的第一插针t1；每一个第一插针t1朝向孔后绝缘体14的一端均穿出相应的插孔组件15并位于尾盖3的内部，用于与尾盖3的外部连接电缆相连；应当说明的是，孔前绝缘体13与孔后绝缘体14具有良好稳定的绝缘屏蔽性能，为第一插针t1提供良好的电气绝缘保障，实现核电厂安全壳内仪表监测信号的稳定可靠传输；插孔组件15均匀分布于孔前绝缘体13与孔后绝缘体14中，由孔前绝缘体13与孔后绝缘体14提供限位固定，以实现电连接器在核电厂任何运行情况下，各插孔组件15间不会因振动而出现相接情况，杜绝短路情况，保护电连接器及核电厂安全壳内监测仪表；

插座2包括固定在一起的插座前壳体21和插座后壳体22；其中，

插座前壳体21的内部设有高温、高压及强辐照环境下保持绝缘效果的界面封严体23、玻璃绝缘体25和多个第二插针t2，且插座前壳体21与界面封严体23、玻璃绝缘体25及多个第二插针t2通过玻璃烧结工艺一体成型，用以增强气密封性；插座后壳体22的内部内嵌有多个第一金属密封圈24，用以与界面封严体23组成插座2的气密封组件，确保插座2气密封的完整性，且可以有效防止振动情况下出现的微小泄漏，实现电连接器的防尘、防潮功能；每一个第二插针t2的一端均位于插座前壳体21的外部，另一端均沿插座前壳体21轴向依次穿入玻璃绝缘体25及界面封严体23中并穿过插座后壳体22内的多个第一金属密封圈24；应当说明的是，为了提高第二插针t2的绝缘性，一般会在第二插针t2的外部套设有具有绝缘效果的插芯组件，该插芯组件等同于插座1中的插孔组件15；界面封严体23为第二插针t2提供绝缘屏蔽，并限定第二插针t2在插座2内部的位置，以避免因第二插针t2相互接触而导致线路短路，并实现插座2的气密封，从电连接器内部杜绝灰尘、水汽进入电缆，以达到保护核电站安全壳内仪表的目的；插座前壳体21与界面封严体23、玻璃绝缘体25及多个第二插针t2通过玻璃烧结工艺一体成型，使电连接器的插座2具有优秀的气密封性能；

尾盖3包括尾盖壳体31；其中，

尾盖壳体31在朝向插头1的一端的外部套设有尾螺帽32，在远离插头1的一端的内部设有线夹33，并在两端之间设有内嵌于尾盖壳体31内部的屏蔽环34；尾螺帽32与插头1的插头壳体11形成螺纹连接，可以有效吸收振动及地震条件下的载荷，以达到同时保护电缆及电连接器的目的，确保核电站安全壳内监测仪表信号的可以稳定可靠地传输；屏蔽环34套设于插头1中每一个穿入尾盖壳体31内的第一插针t1的外部并形成密封连接，用以屏蔽外界的灰尘及水汽进入插头1内部；线夹33对与穿过屏蔽环34的第一插针t1形成电连接的外部多芯电缆进行固定；

其中，待插座2的多个第二插针t2位于插座前壳体21外部的一端同时穿入插头1的多个插孔组件15中并均与相应的一个第一插针t1上朝向孔前绝缘体13的一端实现电连接（如图1和图2中箭头a所示），以及待插头1的多个第一插针t1远离孔前绝缘体13的一端穿入尾盖3后，通过插头1上的连接螺帽12将插头1与插座2固定在一起，以及通过尾盖3上的尾螺帽32将尾盖3与插头1固定在一起，形成为耐高温、高压及强辐照的金属密封结构电连接器，即完成电连接器的快速组装，从而提高了操作人员的安装及维修效率。

在本发明实施例中，对于插头1的具体设计如下：

（1）插头1中的孔前绝缘体13和孔后绝缘体14均采用可在500℃以上高温、高压及强辐照环境环境下正常工作的氧化铝陶瓷制作而成，且二者的外表面上均涂抹有一层釉形成保护层，用以防潮，使电连接器具备防潮性能，延长了电连接器的寿命。其中，孔前绝缘体13通过第一定位销（未图示）与插头壳体11内部的第一定位槽（未图示）相配合的方式固定在一起，通过第一定位销和第一定位槽相互咬合，实现二者间的轴向防转；孔后绝缘体14的一端与孔前绝缘体13通过焊接方式固定在一起，另一端焊接有第一卡簧（未图示）并通过第一卡簧卡持固定在插头壳体11内部开设的第一卡槽（未图示）中，实现孔后绝缘体14固定在插头壳体11内。

（2）插头壳体11通过外部的第二定位槽（未图示）与连接螺帽12上的第二定位销（未图示）相配合的方式固定在一起，实现二者间的周向防转。当然，用以实现插头1内部各部件的限位，防止因振动而出现部件移位情况，杜绝内部组件在振动情况下可能出现的短路情况，保证核电厂安全壳内仪表监测信号的安全可靠传输，因此在插头壳体11和连接螺帽12之间还设有用于限制移动的限位机构；其中，该限位机构由不锈钢材料制作而成，包括依序焊接在一起的第二卡簧17、第一垫片18和限位弹簧19；第二卡簧17卡持固定在插头壳体11外部开设的第二卡槽（未图示）中；限位弹簧19远离第一垫片18的一端穿入第二定位槽并与连接螺帽12上的第二定位销（未图示）相抵靠。

（3）若第一插针t1为热电偶插针时，采用镍铬或镍铝制作而成；若第一插针t1为普通插针时，采用镍基高温合金制作而成。其中，镍铬与镍铝作为材料的热电偶插针用来传输堆芯水位及温度测量信号；镍基高温合金材料的普通插针用于传输堆芯中子注量率信号。

在本发明实施例中，对于插头1的具体设计如下：

（i）插座2中界面封严体23内还内嵌有至少一个第二金属密封圈27，进一步增强从电连接器内部杜绝灰尘、水汽进入电缆的性能，以达到保护核电站安全壳内仪表的目的，同时通过与插座后壳体22内部的多个（如两个以上）第一金属密封圈24配合，共同保障电连接器气密封的完整性，并延长电连接器的使用寿命，提高了电连接器的经济性，从而使得多层金属的密封结构不仅具有优良的耐高温、耐高压及耐强辐照环境性能，可在高温、高压及强辐照工作环境中，保持良好的密封性能，还能保障插座2密封性能的完整性，保护电连接器及核电厂安全壳内的仪表；

（ii）插座后壳体22内部的多个（如两个以上）第一金属密封圈24是通过在插座后壳体22内部开设相应的定位槽来进行固定的；

（iii）插座后壳体22内壁上还铆接有多个带有复位弹簧的钢球26，例如钢球26采用三个φ3钢球，用于识别仪表电缆连接的有效性。

（iv）若第二插针t2为热电偶插针时，采用镍铬或镍铝制作而成；若第二插针t2为普通插针时，采用镍基高温合金制作而成。应当说明的是，第二插针t2和第一插针t1应采用相同的材料制作而成；

（v）插座2采用圆形无法兰外型设计，通过玻璃烧结方式整体成型，以实现整个插座2产品的气密封，各部件间采用圆盘焊接方式实现连接，以保证插座产品机械密封的完整性。

在本发明实施例中，对于尾盖3的具体设计如下：

（a）尾盖壳体31须选用硬性材料进行制造，具备一定的耐压性，并起保护电缆的作用，同时在尾盖壳体31外部添加网纹滚花，以增加表面摩擦力，方便电连接器的安装、维修等作业操作。

在本发明实施例中，还在插头1和尾盖3之间设置第二垫片4，用以确保电连接器的气密封性与机械密封性，以实现电连接器的防尘、防潮等功能，保护电连接器及核安全级仪表。在一个例子中，第二垫片4设置于插头壳体11与尾盖壳体31之间；待尾盖3上的尾螺帽32将尾盖3与插头1固定在一起时，垫片4位于尾螺帽32的内部。该第二垫片4须选用可形成完全吸附作用的材料制造而成，该第二垫片4能在电缆与电连接器连接后，使得二者间形成密闭空间。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、在本发明实施例中，插座中使用多个第一金属密封圈作为本电连接器的密封圈，与界面封严体及其内部的第二金属密封圈共同构成插座的密封结构，提高了电连接器的气密封与耐高温、耐高压及耐强辐照性能，解决了当前核电站安全壳内电连接器的气密封性差的问题；

2、在本发明实施例中，插座中的插座前壳体与界面封严体、玻璃绝缘体及多个第二插针通过玻璃烧结工艺一体成型，解决因外部密封失效/取下电连接器的插头或插座时电连接器内部结构入尘受潮的问题，同时由于减少了有机材料的使用量，进一步提高了电连接器的耐高温、耐强辐照、耐老化性能，延长了电连接器的使用寿命，提高了电连接器的经济效益；

3、在本发明实施例中，通过采用各零部件分体制造、整体埋入、再焊接的整体成型制造工艺，并在产品内部采用玻璃烧结的方式进行各部件的固定，提高了电连接器的整体强度，保证其在振动及地震条件下不会损坏，提高了电连接器的环境适应性；

4、在本发明实施例中，插头中的孔前绝缘体和孔后绝缘体均采用可在500℃以上高温、高压及强辐照环境下正常工作的氧化铝陶瓷制作而成，使电连接器在极端高温条件下工作时，依然具有良好的绝缘性能，同时二者的外表面上均涂抹有一层釉形成保护层，用以防潮；

5、在本发明实施例中，在插头尾部设计了尾盖结构，可以对与电连接器连接后的电缆进行固定，以保护电连接器插针与电缆之间的焊接部位，避免出现焊点断裂情况，且该结构与插座中的钢球快插式结构结合使用，可以有效吸收振动及地震条件下的载荷，以达到保护电连接器及保证监测信号的准确传输等功能。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。