水下电缆连接器的制作方法

1.本实用新型涉及一种水下电缆连接器；更具体地说，是涉及一种充油式水下电缆连接器。


背景技术：

2.水下电缆连接器用于水下电缆的电性连接，由于在水环境下使用，因此对水下电缆连接器的防水、密封、绝缘均有很高的要求。一般地，要求水下电缆连接器的公头和母头最好能够在水下环境中进行插接组装。
3.现有技术已公开了多种能够实现水下插接的电缆连接器，对此可参阅例如中国专利文献cn111641074a和cn211530228u等的公开。诸如前述专利文献公开的现有水下电缆连接器，虽然可以做到水下环境的插接组装，但存在的突出问题是插接后连接器内部都不能避免的有一定空气和水分存在，这不仅导致电缆连接器使用一定时间后密封性能急剧降低甚至失效，也会影响其电气性能。
4.首先，水下电缆连接器密封性的破坏，其内部有空气存在是一个非常重要的原因：在温度较高时，内部空气受热膨胀，内部水汽也会蒸发，对密封部位产生的是由内向外的力，而在温度较低时，内部空气又会收缩，内部水汽凝结，密封部位承受的是由外向内的力。特别是当电缆连接器使用在温度变化较大的水域，例如浅水或沟渠内，其密封部位就会常年遭受反复变化的压力冲击，这种反复变化的压力冲击对密封部位的破坏力非常大，极易导致破损失效。
5.其次，电缆连接器内部有空气、水蒸气、水分的存在，还极易导致电缆连接器内部的金属部件，尤其是电缆插接端子部分发生锈蚀，这一方面会导致接触面电阻增大，电流通过发热量增大，甚至短路，另一方面对于多芯线的锈蚀，也容易导致各芯之间出现短路。
6.因此，存在对现有水下电缆连接器加以改进的需求，以使其在插接组装后保持优异的密封和电气性能。


技术实现要素：

7.针对现有技术的不足，本实用新型的主要目的是提供一种能够在水下环境中进行插接且插接后具有优异密封和电气性能的水下电缆连接器。
8.为了实现上述的主要目的，本实用新型实施例提供了一种水下电缆连接器，包括公头、母头和锁紧机构，所述锁紧机构用于将所述公头和所述母头相互锁紧；其中：
9.所述公头包括公头外壳以及分别设置在所述公头外壳相对两端的公头对接面板和缓冲囊，所述公头外壳、所述公头对接面板和所述缓冲囊围成填满绝缘油的公头腔体，所述公头腔体内设有推杆、活动支架和导电插头，所述导电插头固定在所述活动支架上；所述推杆的一端与所述活动支架连接，所述推杆的另一端延伸至所述缓冲囊内；
10.所述母头包括母头外壳和母头对接面板，所述母头外壳和所述母头对接面板围成填满绝缘油的母头腔体，所述母头腔体内设有导电插槽；
11.所述公头对接面板和所述母头对接面板均包括开有插接孔的底板，所述底板的外表面设有密封所述插接孔的密封材料层；所述推杆用于推动所述活动支架，使所述导电插头刺穿所述密封材料层，并从所述插接孔插接到所述导电插槽内。
12.本实用新型实施例的水下电缆连接器，组装时母头对接面板和公头对接面板紧密贴合，在插接过程中只有插接孔表面的微量水分会进入电缆连接器内部，对电气性能没有影响。进一步地，由于连接器内部充满了绝缘油，使用时也在水下，内部不会暴露在空气中，因此不会有空气进入，也就不会有随之而来的各种问题。
13.特别地，缓冲囊的存在，一方面便于进行导电插头和导电插槽的插接连接，另一方面使得连接器插接组装完成后，只要在工作温度和工作水深范围内，连接器内部绝缘油压力都会保持稍大于外部水的压力，不会对密封部件产生反复冲击的压力，保证了长期使用环境下的密封可靠性。
14.根据本实用新型的一种具体实施方式，所述密封材料层为弹性材料。具有弹性的密封材料层能够更好地实现母头对接面板和公头对接面板之间的密封连接，进一步提升电缆连接器的密封和电气性能。
15.根据本实用新型的一种具体实施方式，所述导电插头包括与所述导电插槽连接的插接段，所述插接段的前端形成穿刺头，以便于刺穿插接孔部位的密封材料层。
16.更具体的，所述插接段为中空铜管，所述中空铜管的后端管壁上形成有开孔。中空铜管进入导电插槽的插接过程中，铜管内部的绝缘油可以通过其管壁的开孔排出，保证铜管内外压力平衡。
17.更具体的，所述插接段和所述导电插槽之间形成条状的第一凹凸配合结构，所述第一凹凸配合结构沿所述导电插头的移动方向延伸。第一凹凸配合结构可以增大导电插头和导电插槽之间的电接触面积，减小接触电阻。
18.根据本实用新型的一种具体实施方式，所述公头还包括固定设置在公头腔体内的导电滑槽，所述导电滑槽与公头电缆电连接，所述导电插头的后端形成与所述导电滑槽滑动连接的滑动连接段。导电滑槽的设置，使得导电插头移动过程中公头电缆的位置保持不变，保证了公头电缆连接的可靠性。
19.更具体的，所述导电滑槽和所述滑动连接段之间形成条状的第二凹凸配合结构，所述第二凹凸配合结构沿所述导电插头的移动方向延伸。第二凹凸配合结构可以增大导电插头和导电滑槽之间的电接触面积，减小接触电阻。
20.本实用新型的实施例中，对锁紧机构的具体结构可以不作限制，例如可以是卡扣式锁紧机构、螺纹锁紧机构、棘轮锁紧机构等。其中，可拆卸的卡扣式锁紧机构是特别优选的，其不仅结构简单，也有利于电缆连接器的组装及后续维修。
21.根据本实用新型的一种具体实施方式，所述卡扣式锁紧机构包括设置在所述母头外壳上的多个卡扣和设置在所述公头外壳上的卡槽，所述卡扣与所述卡槽接合而将所述母头和所述公头相互锁紧。
22.根据本实用新型的一种具体实施方式，所述导电插头与所述公头外壳之间、所述导电插槽与所述母头外壳之间均间隔设置。这样，假使在连接器长期使用过程中，有少量水分进入连接器内部，由于水与绝缘油不相容，只能以小液滴的形态停留在连接器腔体的最底部(即接触连接器外壳)，因此不会接触到连接器内部的电缆、导电插头和导电插槽等带
电部件，对电气性能同样没有影响。
23.为了更清楚地说明本实用新型的目的、技术方案和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
附图说明
24.图1是本实用新型水下电缆连接器母头部分的结构示意图；
25.图2是本实用新型水下电缆连接器公头部分的结构示意图。
26.附图标记：101
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缓冲囊，102
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公头外壳，103
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导电插头，1031
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中空铜管，1032
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滑动连接段，1033
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斜面(穿刺头)，1034
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开孔，104
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导电滑槽，105
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推杆，106
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活动支架，107
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公头电缆，108
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公头对接面板，109
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插接孔，110
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公头腔体；201
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母头外壳，202
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卡扣，203
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导电插槽，204
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固定支架，205
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母头电缆，206
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母头对接面板，207
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插接孔，208
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母头腔体。
具体实施方式
27.本实用新型图示的实施例为一种可以在水环境中进行插接并实现优异密封和电气性能的双芯电缆连接器，该连接器包括公头和母头，其中母头的结构如图1所示，公头的结构如图2所示。需说明的是，虽然在此以双芯水下电缆连接器为例对本实用新型的技术方案进行描述，但显然只需简单更改电缆和相对应的其他部件设计数量和位置，易得单芯、三芯或更多芯电缆的连接器设计方案。
28.请参阅图1，电缆连接器的母头包括母头外壳201、导电插槽203、固定支架204和母头对接面板206。母头外壳201和母头对接面板206密封连接而形成密闭的母头腔体208，母头腔体208内填满绝缘油。本实用新型使用的绝缘油在设计工作温度下为液体，具有电绝缘特性，不溶于水，也不与铜、橡胶、塑料等所有其他部件发生化学反应。
29.导电插槽203和固定支架204设置在母头腔体208内。具体的，固定支架204与母头外壳201连接，安装在固定支架204上的导电插槽203与母头外壳201间隔设置，并与延伸到母头腔体208内的母头电缆205电连接。
30.母头对接面板206包括例如塑料材质的绝缘底板和设置该底板外表面的密封材料层，底板上对应于导电插槽203的位置开有插接孔207，密封材料层密封插接孔207。母头对接面板206的密封材料层可以是乳胶、塑料、橡胶等具有电绝缘特性的膜状或片状材料，特别优选采用例如橡胶片等具有弹性的密封材料。
31.请参阅图2，电缆连接器的公头包括缓冲囊101、公头外壳102和公头对接面板108，缓冲囊101和公头对接面板108分别设置在公头外壳102的相对两端。公头外壳102与缓冲囊101和公头对接面板108之间密封连接而形成密闭的公头腔体110，公头腔体110内填满绝缘油。
32.电缆连接器的公头还包括设置在公头腔体110内的导电插头103、导电滑槽104、推杆105和活动支架106，导电插头103和导电滑槽104均与公头外壳102间隔设置。其中，导电滑槽104与公头外壳102固定连接，且导电滑槽104的后端与公头电缆107焊接连接；活动支架106可移动地连接至公头外壳102，导电插头103安装在活动支架106上；推杆105的一端与活动支架106连接，另一端延伸至缓冲囊101内部。
33.导电插头103的前端是作为插接段示例的中空铜管1031。其中，铜管1031的前缘被
斜向切割而形成作为穿刺头的锋利斜面1033，铜管1031的后端管壁可以具有开孔1034，铜管1031内外的绝缘油可经由开孔1034流通。使用状态下，铜管1031插接到导电插槽203内；为增大接触面积，减小接触电阻，铜管1031的外壁可以加工成沿导电插头103移动方向延伸的条状凹凸结构，并与导电插槽203内壁的条状凹凸结构恰好吻合，从而在二者之间形成第一凹凸配合结构。
34.导电插头103的后端是滑动连接段1032，滑动连接段1032与导电滑槽104连接，并可在导电滑槽104内滑动。为增大接触面积，减小接触电阻，滑动连接段1032的外壁可以加工成沿导电插头103移动方向延伸的条状凹凸结构，并与导电滑槽104内壁的条状凹凸结构恰好吻合，从而在二者之间形成第二凹凸配合结构。
35.公头对接面板108包括例如塑料材质的绝缘底板和设置该底板外表面的密封材料层，底板上对应于导电插头103的位置开有插接孔109，密封材料层密封插接孔109。公头对接面板108的密封材料层可以是乳胶、塑料、橡胶等具有电绝缘特性的膜状或片状材料，特别优选采用例如橡胶片等具有弹性的密封材料。
36.缓冲囊101可以由如硅胶、乳胶、橡胶等电绝缘的弹性材料制成，其可以靠弹性改变连接器内部腔体的容积，在外部压力变化(例如水深变化)时以及插接过程中内部压力变化后，仍可以保证内部压力略大于外部压力的平衡状态。公头外壳102、推杆105、活动支架106、母头外壳201和固定支架204均可以采用例如塑料材质的易成型绝缘材料制造，导电滑槽104、滑动连接段1032和导电插槽203优选使用导电良好易加工成型的铜质材料。
37.公头和母头之间还设有锁紧机构，该锁紧机构用于将公头和母头锁紧在一起。优选的，锁紧机构为可拆卸的卡扣式锁紧结构，包括与母头外壳201一体成型的多个卡扣202(见图1)和设置在公头外壳102上的多个卡槽(图2中未示出)，卡扣202与母头对接面板206大致垂直设置，并延伸到母头对接面板206的外侧。容易理解，其他实施例中，锁紧机构也可以使用螺纹锁紧机构、棘轮锁紧机构等，只要有相应的对准装置保证导电插头103对准导电插槽203即可。
38.本实用新型实施例的水下电缆连接器可以在水中进行插接组装，具有方便使用的优点。组装时，先将公头对接面板108和母头对接面板206相互对准，然后用力压紧，使卡扣202恰好卡入公头外壳102上相应的卡槽内，保证了公头对接面板108和母头对接面板206的加压密封，同时也自动将导电插头103对准导电插槽203。
39.待锁紧机构锁死后，从缓冲囊101的外部推动推杆105，使导电插头103向前移动，铜管1031前缘的锋利斜面1033依次刺破插接孔109和插接孔207上面覆盖的密封材料层，直至铜管1031进入导电插槽203并建立电连接，保证了电路的导通。在该过程中，铜管1031内部的绝缘油可以通过其管壁的开孔1034排出，保证铜管1031内外压力平衡。同时，导电插头103的滑动连接段1032并没有脱出导电滑槽104，还有一部分在导电滑槽104内部，保证了两者间电路的导通。
40.插接过程完成后，推杆105和导电插头103保持不动，受内部绝缘油的压力作用，缓冲囊101会有一定的回弹，最终保持比外界水的压力稍大的平衡。这样，连接器插接完成后，只要在工作温度和工作水深范围内，连接器内部绝缘油压力都会保持稍大于外部水的压力，不会对密封部件产生反复冲击的压力，保证了长期使用环境下的密封可靠性。
41.在锁紧机构的作用下，公头对接面板和母头对接面板之间紧密贴合而实现密封，
插接组装过程中只有插接孔表面的微量水分会进入连接器内部，由于与绝缘油不相容，进入连接器内的水分只会以小液滴的形态停留在连接器最底部，不会接触到电缆、导电插头等带电部件，对电气性能没有影响。另外，由于连接器内部充满了绝缘油，使用时也在水下，内部不会暴露在空气中，因此不会有空气进入，也就不会有随之而来的各种难题。
42.本实用新型实施例的水下电缆连接器可以打开进行维修，但需在水上操作，或使用专用工具在水下制造一个无水空间后，重新灌油后用密封材料封死对接面板上的插接孔即可再次使用，能够显著降低使用和维护成本。
43.虽然以上通过优选实施例描绘了本实用新型，但应当理解的是，本领域普通技术人员在不脱离本实用新型的发明范围内，凡依照本实用新型所作的同等改进，应为本实用新型的保护范围所涵盖。