浅谈水下电连接器的密封设计
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连接器密封圈设计方法连接器密封圈是连接器中的重要组成部分,用于防止水、尘等外界物质进入连接器内部,确保连接器的可靠性和稳定性。
以下是关于连接器密封圈设计方法的十条详细描述:1. 选择合适的密封材料:密封圈常用的材料有橡胶、硅胶、聚氨酯等。
根据连接器的工作环境和使用要求,选择合适的材料,比如耐油、耐高温等。
2. 密封圈尺寸设计:密封圈的尺寸应与连接器的尺寸相匹配,保证密封圈能够紧密嵌合在连接器的密封槽内,并确保有足够的压缩余量。
3. 密封圈剖面设计:密封圈的剖面设计应满足连接器的密封要求,通常为O形、X形、U形等。
密封圈的剖面设计应考虑受力均匀、易于安装等因素。
4. 考虑外界环境因素:在密封圈设计中,需要考虑连接器所处的外界环境因素,如温度变化、湿度等,确保密封圈能够稳定工作。
5. 考虑连接器的接口形式:不同的连接器接口形式对密封圈的设计有不同的要求。
如圆形连接器、方形连接器等,需要根据其接口形式设计相应的密封圈。
6. 密封圈的安装方式:密封圈的安装方式通常有固定安装和自由安装两种。
固定安装要求密封圈与连接器紧密贴合,而自由安装则要求密封圈具有一定的拉伸能力。
7. 密封圈的压缩度设计:密封圈的压缩度设计应考虑连接器在使用过程中的压力变化,确保密封圈的压缩度能够适应不同的压力环境。
8. 密封圈的密封性能测试:在设计密封圈时,需要进行密封性能测试,如水压测试、气密性测试等,以确保密封圈的密封性能符合要求。
9. 密封圈的使用寿命设计:密封圈的使用寿命设计应考虑连接器的使用寿命。
通过合理的材料选择和密封圈结构设计,延长密封圈的使用寿命。
10. 密封圈的易于维护性设计:连接器密封圈在使用过程中可能需要维护和更换。
在设计密封圈时应考虑其易于拆卸和更换的性能,以便进行维护和维修工作。
水下连接器密封性能分析及实验研究李志刚;运飞宏;姜瑛;刘军;弓海霞;王立权【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》【年(卷),期】2015(000)003【摘要】针对水下连接器需要具有良好可靠性的问题,对连接器的密封性能进行了研究。
通过对卡爪式连接器的密封圈进行弹性力学分析,用数学模型揭示了金属密封机理,并根据其受力形式计算了密封比压;根据密封比压公式对密封圈密封面的角度进行了改进,提出了一种新型复合式内外压密封结构。
经过有限元仿真分析及样机试验研究,验证了新型密封圈所需的预紧力载荷只有82 t,比原始的标准透镜式密封圈预紧力载荷小了将近30 t,证明了新型复合式内外压密封结构的优越性。
【总页数】5页(P389-393)【作者】李志刚;运飞宏;姜瑛;刘军;弓海霞;王立权【作者单位】天津大学建筑工程学院,天津300072; 海洋石油工程股份有限公司,天津300456;哈尔滨工程大学机电工程学院,黑龙江哈尔滨150001;海洋石油工程股份有限公司,天津300456;哈尔滨工程大学机电工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学机电工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学机电工程学院,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TE54【相关文献】1.水下湿式电连接器密封组件密封性能模拟与分析 [J], 赵宏林;胡栋;赵东伟;安晨;戚圣好2.基于Gamma过程的水下连接器密封性能退化随机模型 [J], 曾威;宋红;任涛;魏柳兴3.水下连接器试压帽结构动态仿真及密封性分析 [J], 蔡志杰;赵天奉;曹博;石中玉;张玉龙;段梦兰4.基于ABAQUS的水下干式电连接器密封性能分析 [J], 李博;马国印;辛建航;郭江艳;张玉5.水下连接器金属密封圈裂纹故障对密封性能的影响 [J], 安维峥;王莹莹;刘国恒;汪聪;段梦兰;刘云迪因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
一种水下电缆穿舱件及止水密封方法与流程水下电缆的穿舱件及止水密封是确保水下电缆运行安全和稳定的重要环节。
本文将介绍一种常见的水下电缆穿舱件及止水密封方法与流程。
一、水下电缆穿舱件的选择在进行水下电缆穿舱件的选择时,需要考虑以下因素:1. 电缆类型和规格:根据电缆的类型和规格确定穿舱件的尺寸和形状,以确保电缆能够顺利通过。
2. 穿舱环境:考虑水下环境的水深、水流和海底地质条件等因素,选择适应环境的穿舱件材料和结构。
3. 安装方式:根据实际情况选择合适的穿舱件安装方式,如直埋、浮式或固定式等。
二、水下电缆穿舱件安装流程1. 穿舱前的准备工作:(1)确定电缆敷设线路和穿舱点,测量水深和海底地质条件。
(2)选择合适的穿舱件材料和规格,并进行检查和确认。
(3)准备穿舱设备和工具,如穿舱机、吊索、挖泥船等。
2. 水下电缆穿舱的具体步骤:(1)将穿舱机和吊索等设备安装到挖泥船上,根据穿舱点的位置和水深进行定位。
(2)利用挖泥船的挖泥装置,将海底的泥沙或障碍物清理干净,确保穿舱点的平整。
(3)通过船上的起重设备,将预先制作好的穿舱件降入水中,将其准确放置于穿舱点上。
(4)使用穿舱机将穿舱件沿着穿舱点进行旋转和下沉,直至穿舱件完全进入海底。
三、水下电缆止水密封方法与流程1. 密封材料的选择:根据水下环境的要求和电缆规格,选择合适的止水密封材料,如橡胶密封圈、聚氨酯密封胶等。
2. 水下电缆止水密封的具体步骤:(1)将密封材料安装在穿舱件的密封槽内,确保密封材料与电缆之间紧密贴合。
(2)使用专用工具将密封材料进行固定和压实,以确保止水效果。
(3)进行密封效果测试,检查是否存在泄漏情况。
(4)如发现泄漏,及时采取补救措施,如更换密封材料或重新安装。
四、总结水下电缆穿舱件及止水密封是保障电缆运行安全和稳定的关键环节。
正确选择合适的穿舱件和密封材料,并按照规范的流程进行安装和密封,能够有效防止水下环境对电缆的侵蚀和损坏,确保电缆的正常运行。
水下封底方案引言概述:水下封底方案是一种用于保护水下设备的技术,它能够有效地防止水下设备受到水侵蚀和损坏。
本文将介绍水下封底方案的原理和应用,并详细阐述其优势和适合范围。
一、水下封底方案的原理1.1 密封材料的选择水下封底方案的关键在于选择合适的密封材料。
常见的密封材料有橡胶、硅胶和聚氨酯等。
这些材料具有良好的耐水性和密封性能,能够有效地阻挠水分进入设备内部。
1.2 密封结构的设计水下封底方案需要设计合理的密封结构,以确保设备的彻底封闭。
常见的密封结构包括O型密封圈、密封胶条和密封胶水等。
这些密封结构能够密切贴合设备表面,形成有效的封闭层,防止水分渗入。
1.3 防水测试和验证水下封底方案在设计完成后需要进行防水测试和验证。
通过摹拟水下环境,测试密封材料和密封结构的性能。
惟独通过了严格的测试和验证,才干确保水下设备的安全运行。
二、水下封底方案的应用2.1 海底电缆保护水下封底方案广泛应用于海底电缆的保护。
海底电缆承载着重要的通信和能源传输任务,因此需要采取有效的措施防止水侵蚀。
水下封底方案能够保护电缆的连接接口和绝缘层,延长电缆的使用寿命。
2.2 水下设备维护水下封底方案还可用于水下设备的维护。
水下设备通常面临着恶劣的水下环境,容易受到水侵蚀和损坏。
采用水下封底方案可以有效地保护设备的内部元件,减少维护和更换的频率。
2.3 深海探测器防护水下封底方案在深海探测器中的应用越来越广泛。
深海探测器需要长期在水下工作,面临着高压、低温和高湿等极端环境。
水下封底方案能够保护探测器的电子元件和传感器,确保设备的正常运行。
三、水下封底方案的优势3.1 高效的防水性能水下封底方案采用高性能密封材料和密封结构,能够有效地防止水分进入设备内部。
它具有优异的防水性能,能够在恶劣的水下环境中保持设备的正常运行。
3.2 长寿命和稳定性水下封底方案能够延长水下设备的使用寿命。
它能够有效地保护设备的内部元件,减少水侵蚀和损坏的风险。
连接器的防水结构引言:连接器是电子设备中起到连接电路的重要组成部分,而连接器的防水结构在保护电子设备免受水分侵害方面起到至关重要的作用。
本文将探讨连接器防水结构的重要性、不同类型的防水结构以及常见的防水技术。
一、连接器防水结构的重要性连接器是电子设备中电路连接的关键部分。
在各种使用场景下,无论是户外环境还是工业环境,水分都是可能对电子设备造成伤害的主要因素之一。
连接器的防水结构可以有效地防止水分渗入连接器内部,保护设备电路的可靠工作。
防水结构的良好设计可以提高设备的可靠性和耐用性,延长设备的使用寿命。
二、不同类型的连接器防水结构1. 密封式防水结构密封式防水结构是最常见和常用的连接器防水结构。
它通常采用橡胶密封圈或硅胶密封圈来阻止水分进入连接器内部。
密封式防水结构可以有效地隔离水分和其他外部环境因素,确保连接器的电气性能和机械性能。
在安装连接器时,需要适当应用密封胶等物质来增强连接器的密封性能。
2. 连接器壳体结构连接器的壳体结构也是防水的关键部分。
通常采用金属或塑料材料制成,具有一定的防水性能。
壳体结构设计的合理与否直接影响到连接器的密封性能。
一些连接器采用螺纹结构或螺旋锁结构,使连接器的壳体与外部环境紧密连接,防止水分渗入。
3. 导线端子的防水处理连接器中的导线端子通常是水分渗入的薄弱环节。
为了增加连接器的防水性能,需要进行导线端子的专门防水处理。
常见的防水处理方式包括使用绝缘胶套、收缩管或涂覆专门的防水涂料等。
这些防水处理措施能够有效隔离水分,保护导线端子不受损害。
三、常见的连接器防水技术1. 线性密封技术线性密封技术是一种常见的连接器防水技术,通过使用橡胶密封条或硅胶密封条,在连接器和设备之间形成密封。
线性密封技术具有良好的密封性能和可靠性。
2. 灌封技术灌封技术是一种将连接器内部空腔完全灌封的防水技术。
通过使用特殊的防水胶进行灌封,可以有效地隔离水分和其他外部环境因素。
该技术在高要求的防水场景中使用广泛,但对连接器的维修和更换带来一定的困难。
水下电缆密封方案引言水下电缆作为现代通信和电力传输的重要组成部分,在海洋工程和海洋资源开发中扮演着重要角色。
然而,水下电缆长期处于恶劣的海洋环境中,容易受到水流、海浪、盐水腐蚀等因素的影响,从而导致电缆故障,影响其正常工作。
因此,设计一个可靠的水下电缆密封方案至关重要。
本文将介绍水下电缆密封的意义和目标,并提出一种可行的密封方案。
水下电缆密封的意义和目标水下电缆需要在水下环境中长时间工作,其重要性不言而喻。
一个好的密封方案能够保护电缆内部组件,防止水分、盐碱等有害物质进入电缆内部,从而延长电缆的使用寿命,降低维护成本。
因此,一个水下电缆密封方案需要满足以下目标:1.高效密封:方案需要确保水下电缆的严密封闭,不受外界环境的影响。
2.耐腐蚀性:方案需要能够有效抵抗海洋环境中的盐水腐蚀和化学物质腐蚀。
3.长期耐久性:方案需要具备长期稳定性,可以在恶劣的海洋环境中持续工作。
4.易于安装和维护:方案需要具备简单、便捷的安装和维护过程,降低操作风险和工作难度。
密封方案设计及实施密封材料的选择在设计水下电缆密封方案时,密封材料的选择是至关重要的。
常见的密封材料包括橡胶,硫化硅和氟橡胶等。
根据密封要求和成本方面的考虑,可以选择适当的材料。
密封接头设计密封接头是水下电缆密封方案中的关键组成部分。
合理设计和制造密封接头对于确保电缆的密封性至关重要。
密封接头需要具备以下特点:•刚性结构:密封接头需要具备足够的刚性,能够抵抗水流、海浪和机械冲击等外界力量。
•高密封性:密封接头的连接部分需要具备高密封性,确保电缆内部的密封环境。
•耐腐蚀性:密封接头需要能够抵抗海洋环境中的腐蚀和氧化。
密封测试和质量控制为了确保水下电缆密封方案的可靠性,需要进行密封测试和质量控制。
密封测试可以采用压力测试、水淹测试和防水测试等方法,检测密封方案的有效性。
质量控制包括选择优质的密封材料,严格执行设计和制造标准,进行严格的质检等。
只有经过密封测试和质量控制,才能确保水下电缆密封方案的可靠性和稳定性。
海底电缆故障检测设备连接器的封装密封性能分析改进随着近年来全球通信技术的迅速发展,海底光电缆作为国际通信的主要中转介质之一,其重要性与日俱增。
然而,由于长期处于恶劣的海洋环境下,海底电缆连接器存在严峻的挑战,封装密封性能的改进成为优化连接器质量的关键一步。
海底电缆故障检测设备连接器的封装密封性能分析改进旨在优化连接器的密封性,提高系统的可靠性和稳定性,减少因水分侵入而引起的故障。
本文将针对目前存在的挑战和问题,提出一些可能的改进方向,并探讨其可行性与实施效果。
首先,我们需要了解目前连接器封装密封性能存在的问题。
在海底环境下,潮湿和高压等因素造成的水分侵入是电缆连接器故障的主要原因之一。
由于连接器封装密封性能不足或不合适,水分能够渗透到连接器内部,导致电缆故障。
因此,改进连接器的封装密封性能具有重要意义。
一种改进的方法是采用新型的密封材料和设计理念。
传统的连接器防水密封一般采用硅橡胶密封圈等材料,但在海洋环境中,这些材料可能受到腐蚀或疲劳等因素的影响而失效。
因此,研发新一代耐腐蚀、耐疲劳的密封材料至关重要,例如氟橡胶、氟塑料或特殊涂层材料。
此外,改进连接器的设计,加强连接器的密封性能也是一个重要的方向。
例如,优化连接器的结构,增加密封垫或O形密封圈的数量和密实性,使用防水胶等新型结构材料,都有可能有效提高连接器的封装密封性能。
其次,我们可以从材料的角度考虑改进方案。
例如,封装材料的膨胀系数与连接器的材质应匹配,这样可以在温度变化时减少水分渗入的机会。
此外,应选择具有良好密封性能的材料,如高温胶、硅酮胶等,以提高连接器的密封性。
另外,连接器的封装工艺也是关键因素之一。
首先,在连接器的制造过程中,需要进行严格的工艺控制和质量检验,确保连接器的各个部分能够完全密封。
其次,连接器的封装工艺应考虑海洋环境的特殊性。
例如,连接器的封装过程可以采取密封胶灌注或热熔胶封装等方式,以增强连接器的密封性能。
此外,连接器安装时,应采取密封接口的连接方式,并对连接器进行相应的防水处理。
体用螺钉连接起来,两者之间采用O 型密封圈进行密封,O 型密封圈是经典的密封方式,密封可靠性强,插头前端壳体与后端壳体对接处密封的可靠性得以保障。
1—外护套;2—绕包层;3—填充物;4—绝缘;5—铜芯导体。
图1 电缆结构示意图电连接器后端电缆线密封采用硫化密封是较为常见的密封方式。
本文研究的电连接器电缆端密封方式为非硫化密封。
由于电连接器长期工作在水下恶劣的环境中,为了保证电连接器的水密性,如图2所示,电连接器采用二级密封。
第一级密封第二级密封图2 二级密封位置示意图如图3所示,第一级密封为电缆后端壳体1与密封环载体3之间均为金属采用O 型密封圈4密封。
因密封环载体3与电缆2之间为金属和刚度较弱的非金属,所以在水深1 500 m 的工况下此处采用O 型密封圈是不可能密封住的。
因此密封环载体与电缆之间的密封是否可靠是电连接器水密封的关键技术,0 引言近几十年由于经济全球化,全球经济得到高速发展,在这个发展过程中石油、天然气的消耗也是巨大的,这就促使石油、天然气开采由陆地走向海洋,由浅海走向深海。
水下电连接器(以下简称电连接器)是水下采油气装备中关键部件,目前国内市场上的电连接器基本被国外SEACON 、SOURIAU 、GISMA 、BEDIX 等公司产品所垄断[1-3]。
电连接器广泛使用在石油天然气、军事等领域[4],而且其密封技术是保密的。
电连接器国产化是必然趋势。
电连接器在国内近十年来早有公司及科研单位进行研究,性能稳定可靠的产品极少。
电连接器应用在非常恶劣的深水环境,水密性是急需解决的关键技术,其中胡晓东等[5]针对O 型密封圈应用在电连接器上的静态密封进行了研究,但胡晓东等未针对电连接器插合工况下的密封进行研究。
赵宏林等针对电连接器插合工况下进行了研究[6],得出在理想环境电连接器插合过程中密封是可靠的。
以上研究未针对电连接器电缆端密封进行研究。
电缆端常规的密封方法为硫化,但这种密封对硫化要求较高,一旦硫化过程出现瑕疵,就导致密封或电绝缘失效,而且采用硫化密封电连接器维修不方便,一旦出现短路或水密性问题查找根源较为困难。
- 20 -工艺设备科学大众·Popular Science 2019年2月浅谈电连接器密封技术国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心 刘鑫摘 要:电连接器作为导电连接部件,在使用中需要防止水、尘土等物质接触到电连接部件。
因此,电连接器就需要做好密封措施保证电连接器导电的可靠性。
关键词:电连接器;密封;防水;端子电连接器是为了实现带电部件之间连接的一种电气部件,广泛应用于各个领域。
为了防止电连接器中的电接触部件因为环境因素受损,通常都会对电连接器进行密封处理,进而保证电连接器在使用中的可靠电连接。
1 电连接器密封概述电连接器的密封可以根据电连接器具体使用要求以及自身性能,采取不同的密封措施,目的都是保护电接触部件,防止电连接器损坏。
对于要求比较高的连接器,可以在使用前就对电连接器进行密封处理,防止在运输、安装等环节对电连接器内部造成损坏。
在电连接器对接后,为了防止外界环境对电连接后的电接触部件造成损坏,需要对连接后的电连接器进行密封处理。
2 常见的电连接器密封措施2.1 密封盖、密封帽密封密封帽、密封盖一般是在连接器使用前对电连接器进行密封处理,在电连接器使用前将电连接器接口密封,使用时去掉密封部件。
密封帽或密封盖形成的密封结构能有效防止水或尘埃进入电连接器接口,密封盖或密封帽一般采用塑料、树脂等材料,也可以在电连接器接口覆盖一层薄膜,形成简易的密封盖,使用时揭掉密封薄膜,或者连接时直接捅破密封薄膜来实现电连接。
如图1所示的电连接器,电连接器壳体1、设置在壳体1内的端子,为了防止电连接器壳体1内的端子在运输过程中受损,在电连接器壳体1上设置了由橡胶制成密封盖41,使用前将电连接器的接口通过密封盖密封,进而达到防尘防水的效果。
图1 电连接器2.2 灌胶、玻璃、陶瓷密封使用灌胶、玻璃或陶瓷密封一般是将电连接器的端子与电连接器的壳体进行密封,防止水或其他物质沿端子进入电连接器壳体内或电连接器所应用的主体内部(如防止水通过手机的充电接口流入手机内部)。
专利名称:一种水下湿式电气通用连接头的密封结构专利类型:发明专利
发明人:许根南,林恒清,王行顺,刘冠杉,朱敏,潘琦
申请号:CN201711228876.1
申请日:20171129
公开号:CN108075329A
公开日:
20180525
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明涉及一种水下湿式电气通用连接头的密封结构,该密封结构包括:密封腔、密封圈;密封腔设置在连接头的连接插座内,连接插座的插孔设置在密封腔内;密封圈设置在连接头的连接插头的插针上,并能够沿插针运动;插孔内设有活塞,连接头连接时,插针将活塞顶入插孔内,与插孔内的导电套筒连接。
本发明可以使插针在插拔的过程中不会有液体混入连接头的电连接部位,防止放生断路损坏连接头,进而延长了连接头的使用寿命。
申请人:苏州优杰电器有限公司,中国船舶工业系统工程研究院
地址:215000 江苏省苏州市苏州工业园区娄葑镇扬清路48号
国籍:CN
代理机构:北京天达知识产权代理事务所(普通合伙)
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柔直输电液体连接器密封结构柔直输电是现代电力传输的重要方式之一,它使用柔性输电线路和液体传输介质,利用较小的直径和适当的加工工艺可以实现高效的电力传输和降低传输损耗。
柔直输电液体连接器是柔直输电系统中最为重要的组成部分,它能够连接输电线路和液体传输管道,实现能量的传递和控制。
然而,在实际应用中,柔直输电液体连接器常常存在着密封不良、泄漏等问题,严重影响了柔直输电系统的稳定性和安全性。
为了解决这些问题,本文提出了一种新型的柔直输电液体连接器密封结构,该结构可以提高柔直输电液体连接器的密封性能和可靠性,更好地适应柔直输电系统的要求。
1. 现有柔直输电液体连接器的问题柔直输电液体连接器通常由连接头、密封垫片、密封环等部分组成,如图1所示。
在连接过程中,将一个连接头插入另一个连接头的密封部分,然后用紧固螺栓固定即可。
然而,在实际使用中,常常会出现以下问题:(1)密封不良。
由于连接头和密封环之间存在缝隙,液体易于渗透,导致连接部分泄漏。
(2)泄漏。
在柔直输电系统中,液体传输介质通常是高压液体,一旦发生泄漏,不仅会导致能量损失,还可能对环境和人身造成危害。
(3)耐腐蚀性差。
柔直输电液体连接器在使用过程中,经常受到腐蚀和磨损,特别是在海洋等恶劣环境下更为严重,这会导致部件的老化和失效。
(4)不可靠性高。
由于柔直输电液体连接器的结构复杂,不同部件之间的接触面积小,容易出现接触不良、松动等问题,从而影响整个柔直输电系统的工作稳定性。
2. 新型密封结构设计为了解决上述问题,本文提出了一种新型的柔直输电液体连接器密封结构,该结构主要由连接头、密封环、密封套管和弹性密封垫板等组成,如图2所示。
其具体设计要点如下:(1)密封环。
新型柔直输电液体连接器的密封环采用硬质合金材料制成,具有耐磨损、耐腐蚀、密封性好的特点。
该密封环的内部光滑度高,可有效防止液体在连接过程中泄漏。
(2)密封套管。
为了增加密封性能,新型柔直输电液体连接器采用了密封套管,并在套管内部设置了弹性密封垫板。
新能源液体连接器密封结构
新能源液体连接器是一种用于连接能源存储和转换设备的组件,其密封结构对于保障设备运行的稳定性和安全性至关重要。
现有的液体连接器密封结构存在着许多问题,例如密封不严、易泄漏、使用寿命短等。
因此,我们提出了一种新型的密封结构,可以有效解决这些问题。
该密封结构采用了双层密封设计,即内层密封采用弹性材料,外层密封采用耐高温、耐腐蚀性能好的材料。
在连接时,内层密封可以有效地防止液体渗漏,而外层密封可以保护内层密封不受外部环境的影响。
此外,该密封结构还采用了预紧力设计,可以在连接时自动施加一定的压力,确保密封性能更加稳定可靠。
同时,该设计还具有耐久性好、使用寿命长等优点。
通过实验验证,该新型密封结构在液体连接器中的应用效果非常显著,可以提高设备的运行效率和安全性,为新能源领域的发展提供了有力的支持。
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水下湿式电连接器密封组件密封性能模拟与分析赵宏林;胡栋;赵东伟;安晨;戚圣好【期刊名称】《中国海上油气》【年(卷),期】2017(029)006【摘要】利用ANSYS有限元软件建立了水下湿式电连接器橡胶密封组件在工作工况下(最大水深500 m,往复插拔运动)的二维有限元简化模型,模拟分析了不同表面摩擦系数、不同径向压缩量及动静密封状态下密封区域的接触应力分布情况,分别利用经验公式法和雷诺方程分析法计算了泄漏量,对密封组件密封性能进行了定量分析.结果表明:密封区域的接触应力随表面摩擦系数增大而增大,但当表面摩擦系数为0.20时密封区域局部失效;不同径向压缩量情况下瞬时动密封的接触应力均高于静态密封的接触应力;密封组件径向压缩量增大,接触应力也随之增大,但当径向压缩量为1.0 mm时密封区域局部失效.经验公式法和雷诺方程分析法计算的泄漏量均小于规范的最大泄漏量标尺,表明水下湿式电连接器密封组件具有良好的密封性能,但经验公式法比雷诺方程计算的结果相对偏小,主要原因是雷诺方程计算侧重的是接触面的湿摩擦,而经验公式侧重的是接触面的干摩擦.本文研究结果对水下湿式电连接器密封结构设计和相关参数选取有一定的指导意义.【总页数】7页(P143-149)【作者】赵宏林;胡栋;赵东伟;安晨;戚圣好【作者单位】中国石油大学(北京) 北京 102249;中国石油大学(北京) 北京 102249;中国石油大学(北京) 北京 102249;中国石油大学(北京) 北京 102249;中国石油大学(北京) 北京 102249【正文语种】中文【中图分类】TE953【相关文献】1.水下采油树油管悬挂器K形金属密封环密封性能模拟分析 [J], 秦桦;安晨;徐健;段梦兰;叶天源;李华2.水下湿式电连接器密封件寿命预测 [J], 胡栋;赵宏林;安晨;伍能;戚圣好3.一种拉脱式水下密封分离电连接器的设计 [J], 李华锋4.基于ABAQUS的水下干式电连接器密封性能分析 [J], 李博;马国印;辛建航;郭江艳;张玉5.水下跨接电缆湿式接头多级密封结构设计 [J], 朱麟杰;程锐;许淑峰因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
浅谈水下电连接器的密封设计
摘要:在水下工程及装备技术领域,随着水下电气设备和装置的广泛使用,用来联系水下电气与水面终端设备或电源的重要元器件,水下连接器也逐步发展起来,并对其要求日益提高,从 1MPa 静水压力要求逐步扩展到 5MPa、10MPa,甚至更高的静水压力要求。
水密连接器插头与插座的插配处具有径向或轴向密封结构,保证插配端的密封;插座纵向具有单头防水功能,可防止水通过连接器进入装备内部而使之破坏;连接器与尾部电缆的可采用密封橡胶保护套、硫化、灌封等方式实现密封,用户可根据在不同场合的使用要求选择相应结构的连接器。
本文介绍了水下电连接器的密封机理,对水下电连接器的横向密封、纵向密封及
尾部与线缆的密封结构设计进行了论述。
关键词:水下电连接器;密封;设计
水下电连接器是一种暴露于苛刻外部环境,用来连接电缆、水下用电设备的
水下可插拔连接装置,与采油树、脐带缆等重要部件都有直接联系。
当其通电时,电连接器公头插入到母头腔体,防止海水进入和液压油流出以保护腔内电器设备,其腔口位置处设有密封装置。
水下电连接器采用橡胶密封,利用橡胶的高弹性和
低硬度特性,在压力作用下橡胶密封件将密封区域的间隙填满,与插针外表面紧
密接触,压力越高,其密封效果越好,且密封件不会因机械作用而损坏。
传统的
O型、唇型等密封圈因其密封过程中密封区域面积较小,不能达到良好的密封效果,因此水下湿式电连接器须采用接触区域面积较大的橡胶密封形式,但由于其
密封接触区域面积大,且存在静密封和动密封工况,密封性能受密封面上的摩擦
系数、动静密封状态、径向压缩量、外界约束载荷等影响,因此,对水下湿式电
连接器的密封分析尤为重要。
一、水下电连接器密封结构
水下电连接器按照接触密封处采用套筒结构的橡胶密封组件形式,该橡胶密
封组件内壁与插针外表面紧密接触形成大面积的密封区域,具有更好的密封效果。
当水下湿式电连接器在工作工况下插入通电时,公头插入母头壳体内,梭针随公
头一起向母头壳体内运动直至梭针与插针接触,此后梭针与插针静止,公头继续
向母头腔内运动;拔出过程则相反。
插针、梭针与母头腔壁接触位置处设有密封
组件,橡胶密封组件上端与柔性隔膜接触,右端与导体套筒连接,腔内充满液压油,只有左侧与海水接触。
当介质压差和预紧力综合作用时,密封组件被径向压缩,由于其上边沿被径向约束,因此密封组件内壁会与插针外表面压合紧密,从
而实现密封。
如图。
二、水下电连接器的密封机理
水下电连接器实现密封的方法主要是在零件配合间隙之间设置一道有足够强
度的密封件。
密封件必须有足够的弹性,并能嵌入和填满被密封面上的任一凹凸
不平处,同时还要保持足够的刚度以防止在介质的高压作用下被挤入表面间隙内。
弹性密封体经压缩加载而变形,维持接触应力,紧贴在被密封面上,并挤入密封
面的所有微观凹坑。
密封介质压力小于弹性体对表面的接触压力,泄漏就不能形成。
密封使用的橡胶密封圈靠装时与被密封面的配合有一个过盈量而获得变形和
接触压力。
接触压力与密封圈的变形量和材料的弹性模量有关。
对于静密封来说,只要密封材料本身不因过度受压损坏而丧失工作能力,就可以实现绝对的密封。
水下电连接器的设计主要是密封结构的设计,而水下电连接器的密封主要采
用 O 形密封圈来实现。
橡胶密封圈可以被想象成为不可压缩,具有很高表面张
力的“高粘度流体”。
不论是受周围机械结构的机械压力作用,还是受液压流体
传递的压力作用,这种“高粘度流体”在沟槽内“流动”,形成“零间隙”,或
者说阻止了被其密封的流体的流动。
橡胶的弹性补偿了制造和配合公差,其材料
内部的弹性记忆是维持密封的重要条件。
三、水下电连接器密封结构设计
1、横向水密结构设计。
水下连接器的横向水密,即插头、插座插配处的密
封是依靠 O 形密封圈来保证的。
O 形密封圈安装在插头壳体的沟槽内,在插头
与插座对接后,两壳体对密封圈适量的压缩来实现水密。
产品设计过程中,根据
环境温度、工作压力、介质材料等合理选择密封圈的材料、硬度和耐温等级,并
对 O 形圈的压缩率、O 形圈的挤出极限及间隙进行计算,确保密封结构的合理。
1、密封圈结构及工艺设计。
水下电连接器所采用的密封圈密封大多为径向
密封,为保证配合面的密封良好,推荐密封圈成型模具设计时应明确密封圈的分
型面为45°,为保证毛边不会影响应用。
2、密封圈压缩率的确定。
水下电连接器所采用的 O 形密封圈大多安装在沟
槽内,而 O 形圈在沟槽内的初始变形的合理确定对于实现密封起着至关重要的
作用。
密封圈初始变形量与密封圈截面直径 d2 的比例应为 15% ~30% 。
3、密封圈挤出极限与间隙的确定。
O 形圈在沟槽中受介质压力的作用下,
会发生变形,“流”向间隙位置,达到密封效果。
也就是说,随着压力的增加,
O 形圈发生更大的变形,其应力也增加,从而获得更紧的密封。
在 O 形圈在承
受高压的情况下被挤入到间隙中,造成密封失效,所以在设计时应使间隙尽可能小。
挤出间隙的大小取决于 O 形圈的硬度、工作压力及沟槽间隙大小。
4、沟槽设计
导入倒角设计,正确的沟槽设计可以从一开始就消除可能的损坏和密封失效,由于密封圈安装时受到拉伸或挤压,为避免配合处的锋利尖边对 O 形圈造成损伤,设计 O 形圈导入过程中接触到的零件时,必须要规定倒角和倒圆。
导入倒
角的表面粗糙度为: Rz≤0.4μm ,Ra≤0.8μm。
b) 沟槽设计沟槽设计
是密封圈实现有效密封的关键,推荐数值见表。
表面粗糙度设计,在压力作用下,弹性体将贴紧不规则的密封表面,被密封
的表面应满足一些基本的要求。
密封表面上不得有开槽、划痕、凹坑、同心或螺
旋状的加工痕迹。
纵向水密结构及工艺设计,连接器的纵向水密即单头防水性能,该项性能是
保证在横向水密失效时水不能通过连接器进入装备内部而对其造成损坏。
纵向水
密结构设计包括绝缘体与壳体之间的密封及绝缘体与接触件之间的密封,绝缘体
与壳体之间的密封依靠在壳体内加装密封圈来实现,接触件与绝缘体之间采用镶
嵌塑压的方式结合在一起来实现密封性能。
5、连接器与线缆连接处的密封结构设计。
连接器与线缆连接处的密封是防
止海水沿线缆防护层渗入。
目前,常采用的密封方式为硫化形式或橡胶保护套和
密封压塞的形式。
硫化密封形式即连接器与线缆连接后,用合适的橡胶将连接器
尾部与线缆硫化在一起,以实现连接处的密封性能。
橡胶保护套和密封压塞密封,电缆夹紧用卡簧把线缆夹紧固定的同时,将绝缘体组件固定在插头中,密封压圈
受到通过夹线套筒施加的力产生变形而实现对线缆的密封作用; 同时将橡胶保护
套管通过夹线套筒套在插头壳体上,依靠橡胶保护套对插头壳体、夹线套筒及线
缆的包覆作用实现对连接器尾部与线缆连接部位的密封。
结论
在水下连接器设计过程中,利用三维绘图软件进行仿真设计,对密封圈安装
部位的粗糙度、O 形圈导入过程中接触零件的倒角等进行严格要求,并进行详细
的尺寸链计算,尤其是根据工作压力对 O 形圈的挤出极限及间隙、密封圈的压
缩率计算。
目前,采用该密封结构的水下连接器已通过相应标准规定的鉴定试验,各项技术指标均达到要求。
参考文献:
[1]陈庆,陈利强,康博.往复运动橡胶O形密封圈密封机制及其特性的研究[J].润滑与密封,2018.08.
[2]梁慧敏,崔浩,张荣岭,翟国富.磁钢内部磁通测量装置的研制[J].机电元件,2018,28 ( 2) : 3 - 5。