一种海底陶瓷绝缘穿舱件的制作方法

1.本实用新型涉及一种海底陶瓷绝缘穿舱件，应用于海底通信及海底观测网领域，尤其是海底有源光通信领域。


背景技术：

2.海底通信网及海底观测网中，内部传输的光信号会随着传输距离的增加而衰减，所以需要用海底中继器进行光信号的放大，海底分支器进行系统光信号路由，海底接驳盒进行电压变换、数据汇聚以及控制等功能。
3.在上述应用于海底通信网及海底观测网的海底设备使用场景中，海底设备于海底光缆的可靠性连接是技术难点，在实现海底设备与海底光缆的光电连接的同时，需保证连接具备高等级的密封性。
4.海底通信及海底观测网领域，由于海底通信系统长度一般较长，海缆及海底设备通常带有较高的电压，需要穿舱件的绝缘等级不低于海底光缆的绝缘等级。
5.海底通信及海底观测网领域，由于海底设备维修难度大，成本高，需要保证海底设备的可靠性，以降低其在使用周期内的故障几率，所以海底设备与海底光缆的穿舱件需要结构简单，可靠性高。
6.为保证穿舱件的高可靠性，设计时需要对其性能做冗余设计，其绝缘密封性能需要远高于系统设计要求。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的提供一种能够适用于海底通信设备与海底光缆连接的陶瓷穿舱件，能够在保证优异的绝缘性能、气密水密性能的同时保证内部光电传输。
8.本实用新型的目的通过以下技术方案实现的：
9.一种海底陶瓷绝缘穿舱件，其特征是，包括：
10.陶瓷绝缘体，其中心设有供海缆部件穿过的通道，其外壁具有波纹形状，以便与注塑体连接；
11.密封螺栓，安装于陶瓷绝缘体的引入端，以保证海缆、陶瓷绝缘体之间的密封性；
12.金属法兰，安装于陶瓷绝缘体的引出端，以便与其他结构相连。
13.内部连接组件，穿过陶瓷绝缘体的通道，该内部连接组件用于连通海缆以及舱内结构。
14.采用上述方案，海缆经内部连接组件、密封螺栓、陶瓷绝缘体，进入舱内，并进行密封处理，陶瓷绝缘体用于与外部注塑体连接；上述结构的陶瓷绝缘穿舱件，其结构、装配工艺简单，能同时具备优异密封性以及绝缘性能。
15.进一步的，所述陶瓷绝缘体的外壁由引入端的锥面、中部的波纹面、引出端的锥面构成。所述波纹面由若干外凸的圆弧面、内凹的圆弧面首尾相连构成，外凸的圆弧面、内凹的圆弧面均匀且交替分布。
16.采用上述方案，陶瓷体采用波纹面结构，以保证后续进行注塑时与注塑体连接的可靠性；波纹面的均匀交替布置，有利于陶瓷绝缘体的受力均匀，提高整体抗压强度。
17.进一步的，所述内部连接组件为导电结构，用于连接海缆导电层以及舱内电路；所述内部连接组件内部具有供海缆光纤穿过的通道，便于海缆光纤与舱内结构的光纤相连。
18.采用上述方案，海缆内部光纤通过内部连接组件内的通道，与舱内光纤进行连接，通过此结构实现海缆与舱内结构的光纤连接；内部连接组件材质为导电材料制成，通过内部连接组件一端直接与海缆导电层连接，另一端与舱内电路进行连接，通过此结构实现海缆与舱内结构的电连接。
19.进一步的，所述密封螺栓包括：
20.前端密封螺栓，其中心具有通孔；
21.后端密封螺栓，与陶瓷绝缘体引入端相连，其中心具有通孔；
22.前卡套，其中心具有通孔，该通孔内具有内锥面；所述前卡套外部具有外锥面；
23.后卡套，其中心具有通孔，为弹性金属合金。
24.前端密封螺栓设有内螺纹结构，后端密封螺栓具有外螺纹结构，前端密封螺栓与后端密封螺栓通过螺纹旋接。所述前端密封螺栓的通孔具有与后卡套端面匹配的台阶面，所述后端密封螺栓的通孔具有与前卡套外锥面匹配的内锥面，后卡套与前卡套的内锥面配合。拧动前端密封螺栓，后卡套与前卡套内锥面接触，前卡套外锥面与后端密封螺栓内锥面接触，前端密封螺栓的台阶面带动后卡套顺着螺纹旋接方向变形，后卡套沿着内部连接组件方向的变形带动前卡套的外锥面与后端密封螺栓的内锥面紧贴，从而实现穿舱件与内部连接组件之间的密封性，后卡套垂直内部连接组件方向的变形，从而实现与内部连接组件的紧密连接。
25.采用上述方案，前、后端密封螺栓作为陶瓷绝缘件与内部连接组件进行连接时，通过拧紧前端密封螺栓，挤压后卡套变形，使前卡套外锥面与后端密封螺栓内锥面紧密接触，同时将后卡套与内部连接组件紧密连接，可以保证海底绝缘陶瓷穿舱件与内部连接组件的密封性能。
26.进一步的，所述后端密封螺栓与陶瓷绝缘体之间通过前端金属套管相连；所述陶瓷绝缘体与金属法兰之间通过主金属套管相连。
27.采用上述方案，前端金属套管作为后端密封螺栓与陶瓷绝缘体之间的过渡结构，保证后端密封螺栓与陶瓷绝缘体连接的稳定性；主金属套管作为陶瓷绝缘体与金属法兰之间的过渡结构，保证金属法兰与陶瓷绝缘体连接的稳定性。
28.进一步的，所述金属法兰的端面设有安装金属密封圈的密封槽。
29.采用上述方案，金属法兰上设有密封槽，用以金属法兰与其它结构连接时采用金属密封圈进行密封，金属法兰上设有6个m6的螺钉孔，用以保证金属法兰与其他结构连接时的连接可靠性。
30.本实用新型公开了一种能同时具备优异密封性以及绝缘性能的陶瓷绝缘穿舱件结构，通过前端密封螺栓的拧紧，带动密封螺栓内部前、后卡套结构压缩变形，与后端密封螺栓以及内部连接组件之间实现密封功能；陶瓷绝缘体的内部设有供连接组件穿过的通道；金属主体上设有密封槽，通过金属密封圈保证与其他结构连接位置的密封性能；此实用新型可实现超高等级的密封、高等级的绝缘性能、高等级的水密性、以及耐高电压能力，在
海底通信及海底观测网领域设备与海底光缆连接时能在保证高绝缘性能以及高密封性能的同时保护内部光纤传输。
附图说明
31.图1为本实用新型陶瓷绝缘穿舱件的结构示意图；
32.图2为本实用新型陶瓷绝缘穿舱件的内部结构示意图；
33.图3(1)、3(2)为本实用新型陶瓷绝缘穿舱件的金属法兰结构示意图；
34.图4为前卡套、后卡套、前端密封螺栓、后端密封螺栓之间的连接关系图；
35.图中：前端密封螺栓1、后端密封螺栓2、后卡套3、前卡套4、前端金属套管5、陶瓷绝缘体6、主金属套管7、金属法兰8、内部连接组件9、密封槽10、密封圈11、螺钉孔12。
具体实施方式
36.实施例1
37.如图1、2所示，一种海底绝缘陶瓷穿舱件，包含前端密封螺栓1、后端密封螺栓2、后卡套3、前卡套4、前端金属套管5、陶瓷绝缘体6、主金属套管7、金属法兰8、内部连接组件9。
38.后端密封螺栓2与前端金属套管5采用金属焊接方式进行连接，前端金属套管5与陶瓷绝缘体6之间通过陶瓷与金属焊接的方式进行连接。陶瓷绝缘体6与主金属套管7之间通过金属与陶瓷焊接的方式进行连接，主金属套管7与金属法兰8之间采用金属焊接的方式进行连接。
39.陶瓷绝缘体6设为螺纹形状(陶瓷绝缘体外壁由若干外凸的圆弧面、内凹的圆弧面首尾相连构成，外凸的圆弧面、内凹的圆弧面均匀且交替分布)，以保证与其他结构连接后进行注塑的注塑紧密性。
40.陶瓷绝缘体6内部设有均匀的连接通道，可供内部连接组件9从陶瓷体内部穿过。内部连接组件9一端与海缆进行连接，另一端在舱内与其他结构进行连接。内部连接组件9为铜管，用于连接海缆导电层以及舱内电路；内部连接组件内部具有供海缆光纤穿过的通道，便于海缆光纤与舱内结构的光纤相连。通过内部连接组件9实现光电分离以及穿舱件两侧光电连接。
41.前端密封螺栓1为内螺纹结构，后端密封螺栓2为外螺纹结构，前端密封螺栓与后端密封螺栓通过螺纹旋接。后端密封螺栓2通孔设有内锥面，后卡套3为弹性金属合金，前卡套4设有内锥面、外锥面，与内部连接组件9进行连接时，后卡套与前卡套内锥面接触，前卡套外锥面与后端密封螺栓内锥面接触，拧紧前端密封螺栓，压缩后卡套变形，后卡套的径向形变使前卡套与后端密封螺栓内锥面紧密接触，后卡套的轴向形变使其与内部连接组件紧密连接，从而保证内部连接组件与陶瓷绝缘穿舱件本体的密封性。
42.金属法兰8设有密封槽10，通过配合金属密封圈11与其他结构实现高密封性连接，实现陶瓷绝缘穿舱件与其它结构之间的密封。金属法兰8上设有螺钉孔12，用以将金属法兰与其他结构的连接。
43.实施例2
44.在实施例1基础上，后端密封螺栓2与前端金属套管5采用金属焊接方式进行连接，前端金属套管5与陶瓷绝缘体6之间通过陶瓷与金属焊接的方式进行连接。前端金属套管采
用热膨胀系数介于后端密封螺栓材质与陶瓷绝缘体材质之间的因瓦合金材料，以保证三者连接时的热稳定性和结构稳定性。陶瓷绝缘体6与主金属套管7之间通过金属与陶瓷焊接的方式进行连接，主金属套管7与金属法兰8之间采用金属焊接的方式进行连接，主金属套管采用热膨胀系数介于金属法兰材质与陶瓷体材质之间的因瓦合金材料，以保证三者连接时的热稳定性和结构稳定性。
45.本实施例优选因瓦合金材质的前端金属套管以及主金属套管，作为密封螺栓与陶瓷绝缘体之间、金属法兰与陶瓷绝缘体之间连接的过度材料，可以实现避免在烧结时由于金属与陶瓷热膨胀系数不一致而影响整体的密封性能。
46.金属法兰采用钛合金材料制备，在确保其强度的同时保证耐腐蚀性，以保证此结构在海底特殊环境能够长时间工作。
47.本实施例所述陶瓷体采用波纹形，以增强在其外部进行注塑后注塑体的结合强度，本实施例优选三层波纹形状，以φ3mm波纹作为本实施例波纹尺寸。本实施例陶瓷绝缘体采用高强度氧化铝陶瓷制成，以保证穿舱件陶瓷体具有良好的硬度、耐蚀性以及耐磨性。
48.通过上述结构，本陶瓷绝缘穿舱件可实现超高等级的密封(氦气漏率≤1x10-9
mba.l/s)，高等级的绝缘性能(≥2000mω)，高等级的水密性(轴向可承受最大80mpa水压)，与海缆系统连接后可以实现最大35kv的高压传输能力。
49.以上所述结构仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。