一种水下橡胶连接器的插头构件及其制作方法

文档序号:1924508 发布日期:2021-12-03 浏览:11次 >En<

阅读说明:本技术 一种水下橡胶连接器的插头构件及其制作方法 (Plug component of underwater rubber connector and manufacturing method thereof ) 是由 陈四清 王飞 徐强 于 2021-08-05 设计创作,主要内容包括:本申请涉及一种水下橡胶连接器的插头构件及其制作方法,涉及电缆水下连接技术领域。本制作方法包括首先对铜零件的表面进行粗糙化处理,并在所述粗糙化处理结束后在所述铜零件的表面涂覆一层粘合剂,然后将外壳体、垫座和所述铜零件依次置于模具内,并对所述模具进行加热,根据插头构件的体积参数确定注胶参数,在所述外壳体、垫座和铜零件构成的区域内进行注胶,以形成橡胶连接件,对注胶完成后的所述模具进行加压,在加压的同时在第一预设时间范围内将所述模具加热升温至125~130℃,并对加热后的所述模具保温第二预设时间。本申请提供的制作方法,解决了相关技术中的水下橡胶连接器的插头构件耐压性能较差而导致在深海作业时安全保障低的问题。(The application relates to a plug component of an underwater rubber connector and a manufacturing method thereof, and relates to the technical field of underwater connection of cables. The manufacturing method comprises the steps of firstly conducting roughening treatment on the surface of a copper part, coating a layer of adhesive on the surface of the copper part after the roughening treatment is finished, then sequentially placing an outer shell, a cushion seat and the copper part in a mold, heating the mold, determining glue injection parameters according to volume parameters of a plug component, injecting glue into an area formed by the outer shell, the cushion seat and the copper part to form a rubber connecting piece, pressurizing the mold after glue injection is finished, heating the mold to 125-130 ℃ within a first preset time range while pressurizing, and keeping the heated mold warm for a second preset time. The manufacturing method solves the problem that the plug component of the underwater rubber connector in the related technology is poor in pressure resistance and low in safety guarantee during deep sea operation.)

一种水下橡胶连接器的插头构件及其制作方法

技术领域

本申请涉及电缆水下连接技术领域,特别涉及一种水下橡胶连接器的插头构件及其制作方法。

背景技术

随着人类对海洋、湖泊及河流等水下环境的探索,也逐渐加大了对于适应水下智能化装备的需求,水下环境存在两个比较显著的特性,第一个为水介质本身随处的存在,第二个为随着探索深度的增加水下的压力相应会越大,因此,对于大部分水下智能化装备的基本要求为具有较好的密封性和较优异的抗压性。

水下智能装备在水下工作的过程中,其能源和信号传输必须以线缆为基体,而线缆需要从装备的舱内穿出至舱外,在接出的过程中,就需要用到水密接插件。水密接插件技术作为深海技术的重要组成部分,凡是带有电传输及信号控制的水下设备均离不开水密接插件,目前,水密接插件已经在海洋科考、海洋工程、救助打捞、港湾工程、水利建设及海上油气资源开发等行业得到广泛应用,其潜在市场大,有广泛的发展前景。

水密插接件又称为水密连接器,其可以分为干插拔水密连接器和湿插拔水密连接器两类,干插拔连接器的技术相对容易,其插拔操作是在陆上完成的,然后被放入水下使用。根据结构形式,干插拔水密连接器又可分为橡胶体水密连接器和金属壳体水密连接器,橡胶体水密连接器一般指电连接器例如传输电能、电信号,金属壳体水密连接器既可以是电连接器,也可以是光连接器例如传输光学通讯信号等。其中,在两种干插拔连接器中,橡胶体水密电连接器是深潜器选型最多、应用最广的水密连接器,同时也是世界范围内应用广泛、性能可靠的主要水密连接器产品系列之一。

但是,目前的橡胶体水密电连接器依然存在较多需要改进的地方,其中最凸显的一个为目前的橡胶体水密电连接器的使用深度有限,不能满足目前深海环境的使用,部分可以在深海环境中使用时,往往稳定性较差,经常发生由于耐压不够而导致泄露,严重会导致外界高水压的海水通过连接器进入设备舱内,这将引发很严重的安全事故。

发明内容

本申请实施例提供一种水下橡胶连接器的插头构件及其制作方法,以解决相关技术中的水下橡胶连接器的插头构件耐压性能较差而导致在深海作业时安全保障低的问题。

第一方面,提供了一种水下橡胶连接器的插头构件的制作方法,其步骤包括:

对铜零件的表面进行粗糙化处理,并在所述粗糙化处理结束后在所述铜零件的表面涂覆一层粘合剂;

将外壳体、垫座和所述铜零件依次置于模具内,并对所述模具进行加热;

根据插头构件的体积参数确定注胶参数,在所述外壳体、垫座和铜零件构成的区域内进行注胶,以形成橡胶连接件;

对注胶完成后的所述模具进行加压,在加压的同时在第一预设时间范围内将所述模具加热升温至125~130℃,并对加热后的所述模具保温第二预设时间。

一些实施例中,所述根据插头构件的体积参数确定注胶参数,包括:

若插头构件的体积不大于第一预设体积,则注胶压力的取值范围为2000~2500KG,注胶时间的取值范围为5~8min,注胶单位为 13.5~20g;

若插头构件的体积位于第一预设体积与第二预设体积之间,则注胶压力的取值范围为2500~3500KG,注胶时间的取值范围为10~18min,注胶单位为25~124g。

一些实施例中,在注胶前对所述模具进行加热,使得所述模具的温度达到80℃,并在进行注胶前在所述模具外侧设置保温件,以使在注胶过程中所述模具的温度可以保持80℃。

一些实施例中,在对加热后的所述模具保温所述第二预设时间后,拆除模具得到成型后的所述插头构件,将所述插头构件在空气中冷却至常温后,在所述垫座远离所述橡胶连接件的一端与所述外壳体构成的区域内注入环氧树脂胶,以形成端部密封件。

一些实施例中,在往所述插头构件内注入所述环氧树脂胶前,控制所述插头构件所处环境的空气湿度不大于60%。

一些实施例中,所述第一预设时间为3~5min,所述第二预设时间为45~50min。

一些实施例中,所述对铜零件的表面进行粗糙化处理,并在所述粗糙化处理结束后在所述铜零件的表面涂覆一层粘合剂,包括:

采用直径不小于150目的细沙喷涂在所述铜零件的表面,以对所述铜零件进行粗糙化处理;

在所述粗糙化处理结束后,采用丙酮对其表面进行清洁;

在所述铜零件的表面干燥后,在其表面涂覆一层所述粘合剂,并使所述粘合剂的厚度不大于0.1mm。

第二方面,提供了一种水下橡胶连接器的插头构件,其包括:

外壳体,其包括一收容腔;

以及从上至下收容于所述收容腔内的铜零件、橡胶连接件和垫座,所述铜零件嵌设于所述橡胶连接件内且至少部分伸出所述橡胶连接件,所述垫座沿远离所述橡胶连接件的方向依次包括第一台阶结构和第二台阶结构,所述第一台阶结构的直径与所述第二台阶结构的直径的比值为2:1,与所述橡胶连接件的直径的比值为1:2.5。

一些实施例中,所述收容腔内还设置有端部密封件,所述端部密封件设于所述垫座远离所述橡胶连接件的一端,所述端部密封件为环氧树脂胶,所述垫座为PEEK材料。

一些实施例中,所述铜零件的表面喷涂有一层直径不小于150目的细沙形成的涂层。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括:

本申请实施例提供了一种水下橡胶连接器的插头构件的制作方法,其在制作过程中通过根据插头构件的体积参数来确定具体的注胶参数,在外壳体、垫座和铜零件构成的区域内进行注胶形成橡胶连接件,随后对注胶完成后的模具进行加压,在加压的同时在第一预设时间范围内将模具加热升温,并对加热后的模具在进行保温,通过对着期间的参数的控制,保证成型后的插头构件可以在70Mpa甚至更深的水下仍可以处于密封状态,具有优异的抗压性能和密封性能,保证水下橡胶连接器整体的工作性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例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申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的水下橡胶连接器的插头构件的结构示意图。

图中:1-铜零件,2-外壳体,20-收容腔,3-垫座,30-第一台阶结构,31-第二台阶结构,4-橡胶连接件,5-端部密封件。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种水下橡胶连接器的插头构件的制作方法,其能解决相关技术中的水下橡胶连接器的插头构件耐压性能较差而导致在深海作业时安全保障低的问题。

本插头构件的制作方法主要包括以下制作步骤:

对铜零件1的表面进行粗糙化处理,并在粗糙化处理结束后在铜零件1的表面涂覆一层粘合剂;

将外壳体2、垫座3和铜零件1依次置于模具内,并对模具进行加热;

根据插头构件的体积参数确定注胶参数,在外壳体2、垫座3和铜零件1构成的区域内进行注胶,以形成橡胶连接件4;

对注胶完成后的模具进行加压,在加压的同时在第一预设时间范围内将模具加热升温至125~130℃,并对加热后的模具保温第二预设时间。

具体的,为了保证插头构件整体的密封性能,除了铜零件1的表面需要进行粗糙化处理,也需要对外壳体2需要注胶的内壁进行粗糙化处理,其工艺与铜零件1表面的粗糙化处理类似,且粗糙化处理结束后也需要在其表面涂覆一层粘合剂,以保证注胶后形成的橡胶连接件4与外壳体2之间连接紧密,保证密封性能。

进一步的,由于插头构件存在多种不同的型号,用以适配不同的产品,因此具有不同型号的插头构件的外壳体2、垫座3和铜零件1 构成的注胶区域的大小不同,所需注胶的量也不同。而对于大小不同的注胶区域,需要采用合适的注浇压力,若注胶压力过小,则注胶过程中容易出现缺口和气泡等,若注胶压力过大,则会直接导致产品的密度太高,无法从模具内顺利取出,产生取出损坏,甚至对模具造成一定程度的破坏,另外还可能由于压力过高使得产品其他零件内部会进胶,导致产品不合格。因此,根据插头构件的体积参数确定注胶参数的具体步骤包括:若插头构件的体积不大于第一预设体积,则注胶压力的取值范围为2000~2500KG,注胶时间的取值范围为5~8min,注胶单位为13.5~20g;若插头构件的体积位于第一预设体积与第二预设体积之间,则注胶压力的取值范围为2500~3500KG,注胶时间的取值范围为10~18min,注胶单位为25~124g。其中,第一预设体积的取值范围为9.2~21cm3,第二预设体积的取值范围为31.5~71.3cm3

进一步的,在注胶前对模具进行加热,使得模具的温度达到80℃,并在进行注胶前在模具外侧设置保温件,以使在注胶过程中模具的温度可以保持80℃。具体的,在注胶前,为了保证胶体具有较好的流动性及保证注胶的质量,对模具和其他与胶体接触的零件均进行加热,加热的温度优选为80℃,并可上下波动5℃,以保证胶体不会由于温度过低而无法顺利注入模具内部,也不会由于模具和零件的温度过高,而使得胶体流动性太强后存在进入零件内部的风险,导致产品不合格。

具体的,在模具和零件在加热保温的过程中,将胶体放入烘箱内烘约3分钟,将胶体软化,再将胶体注入特制的注胶筒内,其中不同的注胶量对应不同大小的注胶筒,注入完毕后,则开始向模具内注胶。将注胶筒的出胶口对准模具的注胶开口,利用注压机的压力推动注胶筒,胶体在合适的温度下由于具有良好的流动性,因此顺利进入模具内,实现注胶,整个注胶过程中,保温件持续为模具本身提供热量,使其温度始终可以保持在80℃左右,保证注胶质量。

进一步的,注胶完成后,将注胶完成的模具快速搬运至平板硫化机上,利用机器平面,压住模具平面,夹紧模具,给模具持续加温,让模具在第一预设时间内稳定升温至125~130℃,并对加热后的模具保温第二预设时间,保证模具在机器上能持续硫化,此时,模具内部的零件和胶体,由于长时间高温高压,产生化学反应,成型后的胶体变成橡胶连接件4,并会与焊接了线缆的金属零件牢牢的粘接在一起。

进一步的,第一预设时间的取值范围为3~5min,第二预设时间的取值范围为45~50min,这里,在硫化过程中加热的温度以及保温的时间对成型后的橡胶连接件4的耐压性能及硫化性能等有着至关重要的影响,基于此,进行了多组实验,实验结果如下:

注胶完成后,若对模具持续传递100℃的温度进行加热,实验结果显示无论保温多长时间,显示橡胶完全未发生硫化反应,粘合剂也未反应,无法打压70mPa。

注胶完成后,若对模具持续传递110℃的温度进行加热,若保温 20分钟,显示橡胶完全未发生硫化反应,粘合剂也未反应,无法打压 70mPa;当保温时间增加至30~45分钟时,部分橡胶开始硫化,对于体积较小的产品,橡胶可能可以实现完全硫化,但是对于体积较大的产品橡胶硫化则不充分,另外,粘合剂也开始发生化学反应,但是化学反应不充分,依然无法打压70mPa;当保温时间增加至60分钟时,显示无论是何种体积的产品橡胶硫化均完成,但是粘合剂的化学反应依然不充分,无法打压70mPa。

注胶完成后,若对模具持续传递120℃的温度进行加热,保温时间控制在30~45分钟,显示此时橡胶均可以完成硫化,且粘合剂也均可以产生化学反应,打压70mPa,显示24小时的橡胶连接件4与外壳体 2之间发生了开裂。

注胶完成后,若对模具持续传递125℃的温度进行加热,保温时间控制在30~45分钟,显示此时橡胶均可以完成硫化,且粘合剂也均可以产生化学反应,打压70mPa,显示24小时的绝大部分的橡胶连接件 4与外壳体2之间发生了开裂。将保温时间提升至45~55分钟后,橡胶均可以完成硫化,且粘合剂也均可以产生化学反应,打压70mPa,显示24小时的橡胶连接件4与外壳体2之间基本上没有发生开裂。进一步将保温时长提升至60分钟后,橡胶出现过度硫化的问题,且产品整体出现了烧焦现象,很大程度上影响了产品外观质量,打压70mPa,显示24小时的橡胶连接件4与外壳体2之间基本上没有发生开裂。

注胶完成后,若对模具持续传递130℃的温度进行加热,保温时间控制在30~40分钟,显示此时橡胶均可以完成硫化,且粘合剂也均可以产生化学反应,打压70mPa,显示24小时的绝大部分的橡胶连接件 4与外壳体2之间发生了开裂。将保温时间提升至40~50分钟后,橡胶均可以完成硫化,且粘合剂也均可以产生化学反应,打压70mPa,显示24小时的橡胶连接件4与外壳体2之间基本上没有发生开裂。进一步将保温进一步将保温时长提升至50~55分钟后,橡胶出现了过度硫化的问题,且产品整体出现了烧焦现象,很大程度上影响了产品外观质量,打压70mPa,显示24小时的橡胶连接件4与外壳体2之间基本上没有发生开裂。

因此,模具的加热合适温度区间范围为125~130℃,合适的保温时间范围为45~50分钟,上述参数可以很好的保证橡胶可以实现完全的硫化,但是不会发生过度硫化,也能保证粘合剂完全实现化学反应,并可以在70mPa甚至更高压力的水下压力环境下橡胶连接件4与外壳体2之间24小时内均不发生开裂,具有很好的耐压性能和密封性能。

进一步的,在对加热后的模具保温第二预设时间后,拆除模具得到成型后的插头构件,将插头构件在空气中冷却至常温后,在垫座3 远离橡胶连接件4的一端与外壳体2构成的区域内注入环氧树脂胶,以形成端部密封件5。端部密封件5能与垫座3和橡胶连接件4共同以保证产品的耐压性能和密封性能。

进一步的,在往插头构件内注入环氧树脂胶前,控制插头构件所处环境的空气湿度不大于60%。具体的,若空气湿度不低于60%,则树脂凝固时间会变长,会出现微小气泡,同时如果出现气泡,需要利用真空设备将产品抽真空,使产品树脂气泡破裂这一过程对端部密封件5的性能有一定的影响。

进一步的,对铜零件1的表面进行粗糙化处理,并在粗糙化处理结束后在铜零件1的表面涂覆一层粘合剂,其步骤具体包括:

采用直径不小于150目的细沙喷涂在铜零件1的表面,以对铜零件1进行粗糙化处理;

在粗糙化处理结束后,采用丙酮对其表面进行清洁;

在铜零件1的表面干燥后,在其表面涂覆一层粘合剂,并使粘合剂的厚度不大于0.1mm。

具体的,采用丙酮进行清洁后需要将铜零件1放置烘箱在80℃的环境下干燥10分钟,在铜零件1的表面干燥后,在其表面涂覆一层粘合剂,随后再放置烘箱在80℃的环境下干燥20分钟。

本申请还提供了一种水下橡胶连接器的插头构件,参见图1所示,其包括外壳体2,且外壳体2包括一收容腔20,还包括从上至下收容于收容腔20内的铜零件1、橡胶连接件4和垫座3,铜零件1嵌设于橡胶连接件4内且至少部分伸出橡胶连接件4,垫座3沿远离橡胶连接件4的方向依次包括第一台阶结构30和第二台阶结构31,第一台阶结构30的直径与第二台阶结构31的直径的比值为2:1,与橡胶连接件 4的直径的比值为1:2.5。

具体的,外壳体2采用不锈钢材质,其主要起到保护外壳的作用,外壳体2的收容腔20内从上至下包括铜零件1、橡胶连接件4和垫座 3,电缆的芯线通过依次穿过垫座3、橡胶连接件4后与铜零件1埋设于橡胶连接件4内的端部相接,以用于信号的传输。第一台阶结构30 用于辅助橡胶连接件4共同实现密封,第二台阶结构31用于起到支撑的作用,保证端部的耐压性能和密封性。

进一步的,收容腔20内还设置有端部密封件5,端部密封件5设于垫座3远离橡胶连接件4的一端,端部密封件5为环氧树脂胶,垫座3为PEEK材料。

进一步的,铜零件1的表面喷涂有一层直径不小于150目的细沙形成的涂层,优选的,细沙的直径为200目。其中,为了保证插头构件整体的密封性能,除了铜零件1的表面需要进行粗糙化处理,也需要对外壳体2需要注胶的内壁进行粗糙化处理,其工艺与铜零件1表面的粗糙化处理类似,且粗糙化处理结束后也需要在其表面涂覆一层粘合剂,以保证注胶后形成的橡胶连接件4与外壳体2之间连接紧密,保证密封性能。

在本申请的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是,在本申请中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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