《高氣密性多芯多徑光纖穿壁密封連線器》是北京衛星環境工程研究所於2014年8月22日申請的專利，該專利的申請號為2014104191879，公布號為CN104155725A，授權公布日為2014年11月19日，發明人是錢北行、張景川、謝吉慧、張麗娜、關來水、裴一飛、田園、仲健維。
《高氣密性多芯多徑光纖穿壁密封連線器》公開了一種高氣密性多芯多種直徑光纖穿壁密封的連線器，包括膠囊狀殼體、空心密封套管，殼體內部密封圈，空心螺栓型金屬壓塊，以及殼體外部密封圈，膠囊狀殼體穿設在太空飛行器艙體壁上或空間環境模擬器壁上並通過殼體外部密封圈進行密封，膠囊狀殼體包括首端尾罩、末端尾罩以及首尾分別與兩尾罩相互螺接固定的內部密封體，膠囊狀殼體的內部密封體為中空結構，可供多根多直徑光纖並排穿過，該發明的連線器具有高氣密性、零部件可互換性、機械結構簡單、低損耗、多直徑光纖適用等優點，解決了光纖連線器的高氣密性（泄漏率＜1.0×10帕·升/秒）低損耗多種類多直徑多芯光纖密封連線問題。
2018年12月20日，《高氣密性多芯多徑光纖穿壁密封連線器》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《高氣密性多芯多徑光纖穿壁密封連線器》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：高氣密性多芯多徑光纖穿壁密封連線器
- 公布號：CN104155725A
- 授權日：2014年11月19日
- 申請號：2014104191879
- 申請日：2014年8月22日
- 申請人：北京衛星環境工程研究所
- 地址：北京市海淀區友誼路104號
- 發明人：錢北行、張景川、謝吉慧、張麗娜、關來水、裴一飛、田園、仲健維
- Int.Cl.：G02B6/38(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
隨著中國太空飛行器型號研製要求不斷提高，對在地面模擬空間環境下測量太空飛行器的溫度與應變，實時監測太空飛行器結構熱變形程度、材料損傷程度與在軌進行太空飛行器健康狀態診斷的需求已經非常迫切。光纖多參量複合感測技術可以滿足大型複雜衛星及大型結構件（如網狀天線、桁架結構、太陽翼、機械臂等）地面空間環境試驗與在軌健康狀態診斷方面的套用需求。
太空飛行器需要在地面空間環境模擬器中完成真空熱試驗，空間環境模擬器可以模擬太空的高真空熱環境。高氣密性多芯光纖穿壁密封連線器是解決光纖多參量複合感測技術與光纖通信技術在高真空環境下套用的一大技術難題，主要目的是在保證光纖信號無損傳輸的同時保持空間環境模擬器內部的高真空度（小於1.0×10帕）與太空飛行器內部的真空度，尤其是載人太空飛行器與空間站內部的大氣壓力。
因此，設計和發明一種能夠適應高真空（小於1.0×10帕）環境的高氣密性低損耗多芯多種直徑光纖穿壁密封連線器具有積極的現實意義。
發明內容
專利目的
《高氣密性多芯多徑光纖穿壁密封連線器》要解決的技術問題是要提供一種能夠適應高真空環境的高氣密性低損耗多芯多種直徑光纖穿壁密封連線器，旨在保證光纖信號無損傳輸的同時保持空間環境模擬器內部的高真空度與太空飛行器內部的真空度。
技術方案
《高氣密性多芯多徑光纖穿壁密封連線器》採用的技術方案如下：
高氣密性多芯多種直徑光纖穿壁密封連線器，包括膠囊狀殼體、空心密封套管，殼體內部密封圈，空心螺栓型金屬壓塊，以及殼體外部密封圈，膠囊狀殼體穿設在太空飛行器艙體壁上或空間環境模擬器壁上並通過殼體外部密封圈進行密封，膠囊狀殼體包括首端尾罩、末端尾罩以及首尾分別與兩尾罩相互螺接固定的內部密封體，膠囊狀殼體的內部密封體為中空結構，可供多根多直徑光纖並排穿過，在膠囊狀殼體內部，每根光纖依次穿過空心密封套管，殼體內部密封圈，內部密封體一側上的安裝槽底部穿孔，將多根多直徑光纖並排穿過空心密封套管、在空心密封套管內灌裝粘性密封材料，形成氣密性光纖密封套管，將空心密封套管、殼體內部密封圈放入內部密封體的安裝槽內設定的安裝凹腔中，並進行固定；所有光纖的尾端穿過空心螺栓型金屬壓塊，金屬壓塊穿過空心密封套管放入安裝凹腔中，置於殼體內部密封圈的上方端面，通過工具旋轉擠壓金屬壓塊，壓縮內部密封圈，完成空心密封套管與內部密封體的氣密封，實現光纖在穿艙密封連線器殼體內部的密封。
其中，內部密封體的安裝槽內設定有反凸字形的安裝凹腔，將空心密封套管、殼體內部密封圈放入安裝凹腔中並進行固定。
其中，空心密封套管的直徑小於殼體內部密封圈的直徑和安裝凹腔底部穿孔的直徑，空心密封套管穿過殼體內部密封圈和內部密封體安裝凹腔底部穿孔，殼體內部密封圈的直徑小於內部密封體安裝凹腔的直徑，大於安裝凹腔底部穿孔的直徑，以使其卡設在安裝凹腔的內壁上。
其中，空心密封套管的直徑小於空心螺栓型金屬壓塊直徑，金屬壓塊穿過空心密封套管放入殼體內部安裝凹腔中，置於殼體內部密封圈上方端面，通過工具旋轉擠壓空心螺栓型金屬壓塊，壓縮內部密封圈，完成密封套管與內部密封體的氣密封。
其中，膠囊狀殼體通過螺母，機械固定到艙體壁法蘭上。
其中，尾罩側壁上均設定有鏤空觀察窗，所述鏤空觀察窗用於觀察殼體內部光纖緊固形態防止光纜線間彎曲纏繞。
其中，首端尾罩、末端尾罩的外部分別設定突出的頭端鎖定機構和尾端鎖定機構以分別固定光纜頭端和光纜尾端。
改善效果
《高氣密性多芯多徑光纖穿壁密封連線器》的連線器具有高氣密性、零部件可互換性、機械結構簡單、低損耗、多直徑光纖適用等優點，解決了光纖連線器的高氣密性（泄漏率＜1.0×10帕·升/秒）低損耗多種類多直徑多芯光纖密封連線技術難題。利用該連線器可以實現只有光纖感測系統無電器件（光纖感測器與傳輸光纖）放置於容器內，帶電器件放置於容器外，免受容器內部高真空度與超低溫（溫度＜-190℃）環境影響。該連線器尺寸適配空間環境模擬器壁法蘭電接口尺寸，可實現光纖連線器與電連線器互換，無需為光纖連線器單獨製作模擬器壁法蘭，實現試件上感測器端到模擬器外光纖鏈路的接口標準化，並不損傷光纖的插入損耗和回波損耗光學性能指標，實現光學信號的無損傳輸，機械性能穩定，並且，該光纖連線器也可套用太空飛行器在軌運行階段，既保證光纖信號無損傳輸的同時保證太空飛行器內部真空度。
附圖說明
圖1是示出根據《高氣密性多芯多徑光纖穿壁密封連線器》的一個示例性實施例的高氣密性低損耗多芯多種直徑光纖穿壁密封連線器殼體組件立體示意圖，其中首端尾罩100、末端尾罩300和內部密封體200處於分離的狀態。其中，10為頭端鎖定機構、11，31均為鏤空觀察窗、30為尾部鎖定機構；
圖2是示出根據《高氣密性多芯多徑光纖穿壁密封連線器》的一個示例性實施例的高氣密性低損耗多芯多種直徑光纖穿壁密封連線器內部密封體200、空心密封套管22、殼體內部密封圈23、空心螺栓型金屬壓塊21組件立體示意圖，其中內部密封體200、空心密封套管22、殼體內部密封圈23、空心螺栓型金屬壓塊21處於連線的狀態。其中，24為定位螺孔，26、安裝槽底部穿孔；
圖3是圖2的另一個視角立體示意圖。其中，25、殼體外部密封圈。
圖4是示出圖2所示的內部密封體立體示意圖。其中，27、安裝凹腔。
技術領域
《高氣密性多芯多徑光纖穿壁密封連線器》屬於太空飛行器光纖通信連線設備技術領域，具體涉及一種用於太空飛行器地面模擬空間環境試驗與太空飛行器在軌運行階段的高氣密性低損耗多芯多種直徑光纖穿壁密封連線器。
權利要求
1.高氣密性多芯多種直徑光纖穿壁密封的連線器，包括膠囊狀殼體、空心密封套管，殼體內部密封圈，空心螺栓型金屬壓塊，以及殼體外部密封圈，膠囊狀殼體穿設在太空飛行器艙體壁上或空間環境模擬器壁上並通過殼體外部密封圈進行密封，膠囊狀殼體包括首端尾罩、末端尾罩以及首尾分別與兩尾罩相互螺接固定的內部密封體，膠囊狀殼體的內部密封體為中空結構，可供多根多直徑光纖並排穿過，在膠囊狀殼體內部，每根光纖依次穿過空心密封套管、殼體內部密封圈；其中，內部密封體一側上的安裝槽底部設定穿孔，以將多根多直徑光纖並排穿過空心密封套管，在空心密封套管內灌裝粘性密封材料，形成氣密性光纖密封套管，將空心密封套管、殼體內部密封圈放入內部密封體的安裝槽內設定的安裝凹腔中，並進行固定；所有光纖的尾端穿過空心螺栓型金屬壓塊，金屬壓塊穿過空心密封套管放入安裝凹腔中，置於殼體內部密封圈的上方端面，通過工具旋轉擠壓金屬壓塊，壓縮內部密封圈，完成空心密封套管與內部密封體的氣密封，實現光纖在穿艙密封連線器殼體內部的密封；膠囊狀殼體通過螺母，機械固定到艙體壁法蘭上。
2.如權利要求1所述的連線器，其中，內部密封體的安裝槽內設定有反凸字形的安裝凹腔，將空心密封套管、殼體內部密封圈放入安裝凹腔中並進行固定。
3.如權利要求1所述的連線器，其中，空心密封套管的直徑小於殼體內部密封圈的直徑和安裝凹腔底部穿孔的直徑，空心密封套管穿過殼體內部密封圈和內部密封體安裝凹腔底部穿孔，殼體內部密封圈的直徑小於內部密封體安裝凹腔的直徑，大於安裝凹腔底部穿孔的直徑，以使其卡設在安裝凹腔的內壁上。
4.如權利要求3所述的連線器，其中，空心密封套管的直徑小於空心螺栓型金屬壓塊直徑，金屬壓塊穿過空心密封套管放入殼體內部安裝凹腔中，置於殼體內部密封圈上方端面，通過工具旋轉擠壓空心螺栓型金屬壓塊，壓縮內部密封圈，完成密封套管與內部密封體的氣密封。
5.如權利要求1-4任一項所述的連線器，其中，尾罩側壁上均設定有鏤空觀察窗，所述鏤空觀察窗用於觀察殼體內部光纖緊固形態防止光纜線間彎曲纏繞。
6.如權利要求1-4任一項所述的連線器，其中，首端尾罩、末端尾罩的外部分別設定突出的頭端鎖定機構和尾端鎖定機構以分別固定光纜頭端和光纜尾端。
實施方式
如圖1至圖3所示，高氣密性低損耗多芯多種直徑光纖穿壁密封連線器，包括膠囊狀殼體、空心密封套管22，殼體內部密封圈23，空心螺栓型金屬壓塊21，以及殼體外部密封圈25，膠囊狀殼體穿設在太空飛行器艙體壁上或空間環境模擬器壁上並通過殼體外部密封圈25進行密封，膠囊狀殼體包括首端尾罩100、末端尾罩300以及首尾分別與兩尾罩相互螺接固定的內部密封體200，膠囊狀殼體的內部密封體200為中空結構，可供多根多直徑光纖並排穿過，在膠囊狀殼體內部，每根光纖依次穿過空心密封套管22，殼體內部密封圈23，內部密封體200一側上的安裝槽底部穿孔，將多根多直徑光纖並排穿過空心密封套管22、在空心密封套管22內灌裝粘性密封材料，形成氣密性光纖密封套管，將空心密封套管22、殼體內部密封圈23放入內部密封體200的安裝槽內設定的安裝凹腔27中，並進行固定；所有光纖的尾端穿過空心螺栓型金屬壓塊，金屬壓塊穿過空心密封套管放入安裝凹腔27中，置於殼體內部密封圈的上方端面，通過工具旋轉擠壓金屬壓塊，壓縮內部密封圈，完成空心密封套管22與內部密封體200的氣密封，實現光纖在穿艙密封連線器殼體內部的密封。
在一具體的實施方式中，如圖1所示，優選在膠囊狀殼體的首端尾罩100、末端尾罩300的外部設定突出的頭端鎖定機構10固定光纜頭端，突出的尾部鎖定機構30固定光纜尾端。在固定過程中，優選通過圖1所示的鎖定機構兩側的鏤空觀察窗11和31可以觀察殼體頭端與尾端內部光纖緊固形態防止線纜間彎曲纏繞，避免光纖彎曲曲率和彎曲所導致的信號損耗，
圖2是示出根據《高氣密性多芯多徑光纖穿壁密封連線器》的一個示例性實施例的高氣密性低損耗多芯多種直徑光纖穿壁密封連線器內部密封體200、空心密封套管22、殼體內部密封圈23、空心螺栓型金屬壓塊21組件立體示意圖，其中內部密封體200、空心密封套管22、殼體內部密封圈23、空心螺栓型金屬壓塊21處於連線的狀態。其中光纜內部每根光纖依次穿過空心密封套管22，殼體內部密封圈23，內部密封體安裝槽底部穿孔26（參見圖1），將多根多直徑光纖並排穿過空心密封套管22、在空心密封管內灌裝粘性密封材料，形成氣密性光纖密封套管。然後，光纖依次穿過殼體內部密封圈23和膠囊狀殼體的內部密封體200，將空心密封套管22、殼體內部密封圈23放入內部密封體200的安裝凹腔27中並進行固定。
所有光纖的尾端穿過空心螺栓型金屬壓塊21，金屬壓塊21穿過空心密封套管22放入殼體內部安裝凹腔27中，置於殼體內部密封圈23的上方端面，通過工具旋轉擠壓空心螺栓型金屬壓塊21，壓縮內部密封圈23，完成密封套管22與內部密封體200的氣密封，實現光纖在穿艙密封連線器殼體內部的密封。
然後，將光纖穿過首端尾罩100、末端尾罩300，將光纖與膠囊狀殼體組合為高氣密性低損耗多芯多種直徑光纖穿壁密封連線器。
最後將光纜穿過器壁法蘭，將連線器殼體用螺母和圖2所示的定位螺孔24固定在法蘭上，通過殼體外部密封圈25（參見圖3）實現光纖穿艙密封連線器殼體與太空飛行器艙體之間的艙體壁法蘭進行密封。
在一具體實施方式中，內部密封體200的安裝槽內設定有反凸字形的安裝凹腔27（參見圖3），將空心密封套管22、殼體內部密封圈23放入安裝凹腔27中並進行固定。空心密封套管22的直徑小於殼體內部密封圈23的直徑和安裝凹腔27底部穿孔的直徑，空心密封套管22穿過殼體內部密封圈23和內部密封體安裝凹腔27底部穿孔，殼體內部密封圈23的直徑小於內部密封體安裝凹腔27的直徑，大於安裝凹腔27底部穿孔的直徑，以使其卡設在安裝凹腔27的內壁上。
優選地，空心密封套管22的直徑小於空心螺栓型金屬壓塊21直徑，金屬壓塊21穿過空心密封套管放入殼體內部安裝凹腔27中，置於殼體內部密封圈23上方端面，通過工具旋轉擠壓空心螺栓型金屬壓塊21，壓縮內部密封圈23，完成密封套管與內部密封體的氣密封。
《高氣密性多芯多徑光纖穿壁密封連線器》解決了光纖連線器的高氣密性（泄漏率＜1.0×10帕·升/秒）密封連線技術難題，實現了光纖感測系統電器件放置於容器外部免受容器內部高真空度與超低溫（溫度＜-190℃）環境影響而無法正常工作，只有無電器件（光纖感測器與傳輸光纖）放置於容器內部，並且該連線器可工作在真空（＜1.0×10帕）熱環境（-200℃～200℃），已經在多個型號真空熱試驗中使用，結果表明：該光纖連線器實現了保證光纖信號無損傳輸的同時保持空間環境模擬器內部的高真空度與太空飛行器內部的真空度，並且機械性能穩定，保障了太空飛行器地面光纖力熱測試綜合試驗24小時連續可靠運行，滿足型號需求。
榮譽表彰
2018年12月20日，《高氣密性多芯多徑光纖穿壁密封連線器》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
