[發明專利]一種可承受100MPa壓力的光纖穿壁裝置及其制作方法

有效

• 申請號: 201610701633.4
• 申請日: 2016-08-22
• 公開（公告）號: CN107765377B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 陸洋;劉鑫宇;李一平;李碩
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G02B6/44
• 分類號: G02B6/44
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 何麗英

本發明涉及水下機器人技術領域，具體地說是一種可承受100MPa壓力的光纖穿壁裝置及其制作方法。包括穿壁件本體，所述穿壁件本體的一端設有用于與耐壓艙壁面螺紋連接的外螺紋，另一端設有用于與耐壓艙壁面的外表面密封連接的軸肩，所述穿壁件本體上沿軸向設有穿線孔，所述穿壁件本體的軸肩端和螺紋端分別設有與穿線孔連通的灌膠槽I和灌膠槽II，光纖穿過穿線孔、并且通過在灌膠槽I、穿線孔及灌膠槽II內灌膠環氧樹脂固定。本發明利用環氧在壓力下的收縮特性進行密封，并為環氧提供骨架提高承壓能力，保證耐壓倉的密封性。

技術領域

本發明涉及水下機器人技術領域，具體地說是一種可承受100MPa壓力的光纖穿壁裝置及其制作方法。

背景技術

光纖通信技術已成為現代通信的主要支柱之一，光纖通信作為一門新興技術，可以用于深水與地面通信。光纖具有頻帶寬、損耗低、重量輕、抗干擾能力強等優點，不僅在民用市場收到用戶追捧，而且在軍事、海洋科考、太空探索等領域應用越來越廣泛。

光纖由內芯和包層組成，內芯一般為幾十微米或幾微米；外面層稱為包層，包層的作用就是保護光纖，光纖的聚合物圖層一般為環氧丙烯酸酯或者丙烯酸酯。內涂層彈性模量較低，約為白兆帕級，材質軟，用于避免光纖收到機械損傷。外圖層彈性模量較高，可達幾萬兆帕，材質堅硬，有利于光纖受壓特性和耐磨特性。

現有光纖穿壁密封技術通常采用O圈擠壓密封，多數適用場合為無壓差艙體穿壁，例如民用光端機盒與航空航天飛行器密封艙體。在水下應用中，國內目前采用光纖穿壁可用于1000米水深工作的ARV，即內外壓差僅為10MPa，而且為單光纖穿壁密封。當潛器在深海工作時，需要耐壓倉內部與外部的通訊，其中的關鍵問題就是光纖穿壁連接，而且要保證耐壓倉的密封性。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種可承受100MPa壓力的光纖穿壁裝置及其制作方法。該裝置及其制作方法保證了耐壓倉的密封性。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種可承受100MPa壓力的光纖穿壁裝置，包括穿壁件本體，所述穿壁件本體的一端設有用于與耐壓艙壁面螺紋連接的外螺紋，另一端設有用于與耐壓艙壁面的外表面密封連接的軸肩，所述穿壁件本體上沿軸向設有穿線孔，所述穿壁件本體的軸肩端和螺紋端分別設有與穿線孔連通的灌膠槽I和灌膠槽II，光纖穿過穿線孔、并且通過在灌膠槽I、穿線孔及灌膠槽II內灌膠環氧樹脂固定。

在所述灌膠槽I的底部，所述穿線孔的端部邊緣設有沿軸向凸起的唇型結構。

在所述灌膠槽I的底部設有圓柱形凸起，在所述圓柱形凸起上沿軸向設有與穿線孔連通的錐形孔，所述錐形孔的外側開口大于內側開口，并且外側開口的邊緣為圓弧過渡，形成所述唇型結構。

所述灌膠槽II的內壁設有螺旋槽結構。所述光纖位于所述灌膠槽II內的部分盤旋布設。

所述環氧樹脂外露于灌膠槽I和灌膠槽II的部分均為錐面。

一種可承受100MPa壓力的光纖穿壁裝置的制作方法，該方法包括以下幾個步驟：

1)加工穿壁件本體，所述穿壁件本體的一端設有用于與耐壓艙壁面螺紋連接的外螺紋，另一端設有用于與耐壓艙壁面的外表面密封連接的軸肩，所述穿壁件本體上沿軸向設有穿線孔，所述穿壁件本體的軸肩端和螺紋端分別設有與穿線孔連通的灌膠槽I和灌膠槽II，在所述灌膠槽I的底部，所述穿線孔的端部邊緣設有沿軸向凸起的唇型結構；

2)對所述穿壁件本體進行陽極氧化處理，處理完后及時入袋封存；

3)將兩根或兩根以上光纖通過酒精浸泡來處理表面；

4)兩根或兩根以上光纖的一端端部分別通過玻璃膠粘接，將各光纖的另一端從所述穿壁件本體的灌膠槽I一側插入，各光纖的另一端在所述穿壁件本體的灌膠槽II內盤旋后伸出，通過光纖的一端端部的玻璃膠將灌膠槽I的槽口封住；