一种可承受100MPa压力的光纤穿壁装置及其制作方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及水下机器人技术领域，具体地说是一种可承受100MPa压力的光纤穿壁装置及其制作方法。包括穿壁件本体，所述穿壁件本体的一端设有用于与耐压舱壁面螺纹连接的外螺纹，另一端设有用于与耐压舱壁面的外表面密封连接的轴肩，所述穿壁件本体上沿轴向设有穿线孔，所述穿壁件本体的轴肩端和螺纹端分别设有与穿线孔连通的灌胶槽I和灌胶槽II，光纤穿过穿线孔、并且通过在灌胶槽I、穿线孔及灌胶槽II内灌胶环氧树脂固定。本发明专利技术利用环氧在压力下的收缩特性进行密封，并为环氧提供骨架提高承压能力，保证耐压仓的密封性。

An optical fiber wall device which can withstand the pressure of 100MPa and its fabrication method

The invention relates to the technical field of underwater robot, in particular an optical fiber wall device which can withstand the pressure of 100MPa and a making method. \u5305\u62ec\u7a7f\u58c1\u4ef6\u672c\u4f53\uff0c\u6240\u8ff0\u7a7f\u58c1\u4ef6\u672c\u4f53\u7684\u4e00\u7aef\u8bbe\u6709\u7528\u4e8e\u4e0e\u8010\u538b\u8231\u58c1\u9762\u87ba\u7eb9\u8fde\u63a5\u7684\u5916\u87ba\u7eb9\uff0c\u53e6\u4e00\u7aef\u8bbe\u6709\u7528\u4e8e\u4e0e\u8010\u538b\u8231\u58c1\u9762\u7684\u5916\u8868\u9762\u5bc6\u5c01\u8fde\u63a5\u7684\u8f74\u80a9\uff0c\u6240\u8ff0\u7a7f\u58c1\u4ef6\u672c\u4f53\u4e0a\u6cbf\u8f74\u5411\u8bbe\u6709\u7a7f\u7ebf\u5b54\uff0c\u6240\u8ff0\u7a7f\u58c1\u4ef6\u672c\u4f53\u7684\u8f74\u80a9\u7aef\u548c\u87ba\u7eb9\u7aef\u5206\u522b\u8bbe\u6709\u4e0e\u7a7f\u7ebf\u5b54\u8fde\u901a\u7684\u704c\u80f6\u69fdI\u548c\u704c\u80f6\u69fdII\uff0c\u5149\u7ea4\u7a7f\u8fc7\u7a7f\u7ebf\u5b54\u3001\u5e76\u4e14\u901a\u8fc7\u5728\u704c\u80f6\u69fdI\u3001\u7a7f\u7ebf\u5b54\u53ca\u704c\u80f6\u69fdII\u5185\u704c\u80f6\u73af\u6c27\u6811\u8102\u56fa\u5b9a\u3002 The invention uses the epoxy to seal the shrinkage characteristic under pressure, and provides the epoxy framework to improve the pressure bearing capacity and ensure the sealing of the pressure resistant barn.

【技术实现步骤摘要】
一种可承受100MPa压力的光纤穿壁装置及其制作方法
本专利技术涉及水下机器人
，具体地说是一种可承受100MPa压力的光纤穿壁装置及其制作方法。
技术介绍
光纤通信技术已成为现代通信的主要支柱之一，光纤通信作为一门新兴技术，可以用于深水与地面通信。光纤具有频带宽、损耗低、重量轻、抗干扰能力强等优点，不仅在民用市场收到用户追捧，而且在军事、海洋科考、太空探索等领域应用越来越广泛。光纤由内芯和包层组成，内芯一般为几十微米或几微米；外面层称为包层，包层的作用就是保护光纤，光纤的聚合物图层一般为环氧丙烯酸酯或者丙烯酸酯。内涂层弹性模量较低，约为白兆帕级，材质软，用于避免光纤收到机械损伤。外图层弹性模量较高，可达几万兆帕，材质坚硬，有利于光纤受压特性和耐磨特性。现有光纤穿壁密封技术通常采用O圈挤压密封，多数适用场合为无压差舱体穿壁，例如民用光端机盒与航空航天飞行器密封舱体。在水下应用中，国内目前采用光纤穿壁可用于1000米水深工作的ARV，即内外压差仅为10MPa，而且为单光纤穿壁密封。当潜器在深海工作时，需要耐压仓内部与外部的通讯，其中的关键问题就是光纤穿壁连接，而且要保证耐压仓的密封性。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种可承受100MPa压力的光纤穿壁装置及其制作方法。该装置及其制作方法保证了耐压仓的密封性。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种可承受100MPa压力的光纤穿壁装置，包括穿壁件本体，所述穿壁件本体的一端设有用于与耐压舱壁面螺纹连接的外螺纹，另一端设有用于与耐压舱壁面的外表面密封连接的轴肩，所述穿壁件本体上沿轴向设有穿线孔，所述穿壁件本体的轴肩端和螺纹端分别设有与穿线孔连通的灌胶槽I和灌胶槽II，光纤穿过穿线孔、并且通过在灌胶槽I、穿线孔及灌胶槽II内灌胶环氧树脂固定。在所述灌胶槽I的底部，所述穿线孔的端部边缘设有沿轴向凸起的唇型结构。在所述灌胶槽I的底部设有圆柱形凸起，在所述圆柱形凸起上沿轴向设有与穿线孔连通的锥形孔，所述锥形孔的外侧开口大于内侧开口，并且外侧开口的边缘为圆弧过渡，形成所述唇型结构。所述灌胶槽II的内壁设有螺旋槽结构。所述光纤位于所述灌胶槽II内的部分盘旋布设。所述环氧树脂外露于灌胶槽I和灌胶槽II的部分均为锥面。一种可承受100MPa压力的光纤穿壁装置的制作方法，该方法包括以下几个步骤：1)加工穿壁件本体，所述穿壁件本体的一端设有用于与耐压舱壁面螺纹连接的外螺纹，另一端设有用于与耐压舱壁面的外表面密封连接的轴肩，所述穿壁件本体上沿轴向设有穿线孔，所述穿壁件本体的轴肩端和螺纹端分别设有与穿线孔连通的灌胶槽I和灌胶槽II，在所述灌胶槽I的底部，所述穿线孔的端部边缘设有沿轴向凸起的唇型结构；2)对所述穿壁件本体进行阳极氧化处理，处理完后及时入袋封存；3)将两根或两根以上光纤通过酒精浸泡来处理表面；4)两根或两根以上光纤的一端端部分别通过玻璃胶粘接，将各光纤的另一端从所述穿壁件本体的灌胶槽I一侧插入，各光纤的另一端在所述穿壁件本体的灌胶槽II内盘旋后伸出，通过光纤的一端端部的玻璃胶将灌胶槽I的槽口封住；5)在所述穿壁件本体的灌胶槽II上扣上下端工艺支架，将各光纤的另一端由下端工艺支架底部设有的孔引出，使各光纤不与灌胶槽II的内壁接触，在所述穿壁件本体的灌胶槽II内灌胶环氧树脂；6)去除各光纤一端端部的玻璃胶，在所述穿壁件本体的灌胶槽I上扣上上端工艺支架，并将各光纤的一端端部由上端工艺支架底部设有的孔引出，使各光纤的一端在灌胶槽I内盘旋、并且不与唇型结构接触；7)在所述穿壁件本体的灌胶槽I内灌胶环氧树脂；8)为两根或两根以上光纤的两端增加熔接光纤头，然后进行打压测试。所述穿壁件本体的灌胶槽II内壁上设有螺旋槽结构。第5)、第7)步骤中，首先将环氧树脂预热60-80℃，再将预热的环氧树脂灌胶到与壁口约1mm处停止，并给配好的环氧树脂抽真空，然后送入烤箱完成固化。所述穿壁件本体的材质采用7075铝合金。本专利技术的优点及积极效果为：1.本专利技术的穿壁件使用唇型结构，利用环氧在压力下的收缩特性进行密封，并为环氧提供骨架提高承压能力。2.本专利技术在细微光缆外部为硬性胶水，与灌封环氧粘接紧密。3.本专利技术使光纤在穿壁件内轻微盘旋以增加光纤与环氧的粘接面积。4.本专利技术穿壁件内部采用螺旋槽结构提高抽真空阶段的消泡能力。5.本专利技术穿壁件使用阳极化处理表面，提高粘接力，方便批量生产并可以将灌封限制期限提高到30天。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术未灌胶处理前的剖面示意图；图3为本专利技术中工艺支架的结构示意图。其中，1为光纤，2为环氧树脂，3为穿壁件本体，301为灌胶槽I，302为唇型结构，303为穿线孔，304为灌胶槽II，305为螺旋槽结构，4为密封圈，5为耐压舱壁面，6为工艺支架。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。如图1、图2所示，本专利技术提供的一种可承受100MPa压力的光纤穿壁装置，包括穿壁件本体3，所述穿壁件本体3的一端设有用于与耐压舱壁面5螺纹连接的外螺纹，另一端设有用于与耐压舱壁面5的外表面密封连接的轴肩。所述穿壁件本体3上沿轴向设有穿线孔303，所述穿壁件本体3的轴肩端和螺纹端分别设有与穿线孔303连通的灌胶槽I301和灌胶槽II304，光纤1穿过穿线孔303、并且通过在灌胶槽I301、穿线孔303及灌胶槽II304内灌胶环氧树脂2固定。在所述灌胶槽I301的底部，所述穿线孔303的端部边缘设有沿轴向凸起的唇型结构302，所述唇型结构302利用环氧树脂在压力下的收缩特性进行密封，并为环氧环氧树脂提供骨架提高承压能力。在所述灌胶槽I301的底部设有圆柱形凸起，在所述圆柱形凸起上沿轴向设有与穿线孔303连通的锥形孔，所述锥形孔的外侧开口大于内侧开口，并且外侧开口的边缘为圆弧过渡，形成所述唇型结构302。所述唇型结构302的锥形孔方便光纤1引出，同时不至于在灌封过程中压坏光纤1。所述唇型结构302需要保证表面弧度足够，以分散应力。所述灌胶槽II304的内壁设有螺旋槽结构305，如图2所示。该螺旋槽结构305增强环氧树脂的粘接力和提高抽真空阶段的消泡能力。所述光纤1位于所述灌胶槽II304内的部分盘旋布设，以增加光纤与环氧的粘接面积。所述穿壁件本体3使用阳极化处理表面，提高粘接力，方便批量生产并可以将灌封限制期限提高到30天。所述环氧树脂2外露于灌胶槽I301和灌胶槽II304的部分均为锥面。在外部受压工况，灌胶槽I301的结构能使得内部环氧树脂与灌胶槽I301越来越紧密，而且锥心圆角能减少应力集中。灌胶槽II304的特点在于内部的螺旋槽，能增加环氧树脂的抗剪切能力。一种可承受100MPa压力的光纤穿壁装置的制作方法，其特征在于，该方法包括以下几个步骤：1)加工穿壁件本体3和两个工艺支架6，所述穿壁件本体3的一端设有用于与耐压舱壁面5螺纹连接的外螺纹，另一端设有用于与耐压舱壁面5的外表面密封连接的轴肩，所述穿壁件本体3上沿轴向设有穿线孔303，所述穿壁件本体3的轴肩端和螺纹端分别设有与穿线孔303连通的灌胶槽I301和灌胶槽II304，在所述灌胶槽I301的底部，所述穿线孔303的端部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可承受100MPa压力的光纤穿壁装置，其特征在于，包括穿壁件本体(3)，所述穿壁件本体(3)的一端设有用于与耐压舱壁面(5)螺纹连接的外螺纹，另一端设有用于与耐压舱壁面(5)的外表面密封连接的轴肩，所述穿壁件本体(3)上沿轴向设有穿线孔(303)，所述穿壁件本体(3)的轴肩端和螺纹端分别设有与穿线孔(303)连通的灌胶槽I(301)和灌胶槽II(304)，光纤(1)穿过穿线孔(303)、并且通过在灌胶槽I(301)、穿线孔(303)及灌胶槽II(304)内灌胶环氧树脂(2)固定。

【技术特征摘要】
1.一种可承受100MPa压力的光纤穿壁装置，其特征在于，包括穿壁件本体(3)，所述穿壁件本体(3)的一端设有用于与耐压舱壁面(5)螺纹连接的外螺纹，另一端设有用于与耐压舱壁面(5)的外表面密封连接的轴肩，所述穿壁件本体(3)上沿轴向设有穿线孔(303)，所述穿壁件本体(3)的轴肩端和螺纹端分别设有与穿线孔(303)连通的灌胶槽I(301)和灌胶槽II(304)，光纤(1)穿过穿线孔(303)、并且通过在灌胶槽I(301)、穿线孔(303)及灌胶槽II(304)内灌胶环氧树脂(2)固定。2.根据权利要求1所述的可承受100MPa压力的光纤穿壁装置，其特征在于，在所述灌胶槽I(301)的底部，所述穿线孔(303)的端部边缘设有沿轴向凸起的唇型结构(302)。3.根据权利要求2所述的可承受100MPa压力的光纤穿壁装置，其特征在于，在所述灌胶槽I(301)的底部设有圆柱形凸起，在所述圆柱形凸起上沿轴向设有与穿线孔(303)连通的锥形孔，所述锥形孔的外侧开口大于内侧开口，并且外侧开口的边缘为圆弧过渡，形成所述唇型结构(302)。4.根据权利要求1所述的可承受100MPa压力的光纤穿壁装置，其特征在于，所述灌胶槽II(304)的内壁设有螺旋槽结构(305)。5.根据权利要求4所述的可承受100MPa压力的光纤穿壁装置，其特征在于，所述光纤(1)位于所述灌胶槽II(304)内的部分盘旋布设。6.根据权利要求1所述的可承受100MPa压力的光纤穿壁装置，其特征在于，所述环氧树脂(2)外露于灌胶槽I(301)和灌胶槽II(304)的部分均为锥面。7.一种可承受100MPa压力的光纤穿壁装置的制作方法，其特征在于，该方法包括以下几个步骤：1)加工穿壁件本体(3)，所述穿壁件本体(3)的一端设有用于与耐压舱壁面(5)螺纹连接的外螺纹，另一端设有用于与耐压舱壁面(5)的外表面密封连接的轴肩，所述穿壁件本体(3)上沿轴向设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆洋，刘鑫宇，李一平，李硕，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21