CN103490206B - 一种玻璃烧结密封穿墙电连接器 - Google Patents
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Abstract
一种玻璃烧结密封穿墙电连接器，包括导体插针（11）、第一陶瓷绝缘体（13）、玻璃绝缘体（12）、第二陶瓷绝缘体（14）和外壳（15），所述的第一陶瓷绝缘体（13）的后端面（132）上设置有外凸的凸台（131），第二陶瓷绝缘体（14）的前端面（142）上设置有内凹的空腔（141），凸台（131）在轴向上伸入空腔（141）内部，导体插针（11）上任何一点到外壳（15）的最短路径上都有第一陶瓷绝缘体（13）或第二陶瓷绝缘体（14）。所述的电连接器，增大了导体插针（11）上任何一点到外壳（15）的玻璃界面上的爬电距离。因此，提高连接器的绝缘电阻与耐压性能。
Description
技术领域
本发明涉及密封连接器技术领域，尤其涉及一种可安装于隔离壁上实现壁一端承受高温高压和另一端常压的玻璃烧结密封穿墙电连接器。
背景技术
一般在石油钻井和测井领域以及海底水下探测作业中，电子设备往往是必不可少的，以实现电子信号的传输和分析等功能。而以上电子设备在井下或海底均会遇到比地面高得多的压力，或压力和温度，即高压或高温高压等恶劣环境。在这种环境中，为了保证电子设备的可靠运行，必须将其放置于密闭容器中，并在容器隔离壁上安装有穿墙连接器，以便将上述高压环境隔开，同时实现与地面电子设备进行电气连接。
图1为一种典型烧结类穿墙连接器，包含一只可传输电流的导体插针11，其上包围有玻璃绝缘体12和第一陶瓷绝缘体13、第二陶瓷绝缘体14，并在以上绝缘体外围设置有金属外壳15，其上的环形槽151处放置有密封圈16。玻璃烧结实现了连接器内部密封，密封圈16与容器隔离壁过盈配合实现连接器外部密封，阻止外来物进入到密闭容器内部。据称该连接器高温高压指标可达到300℉（148.9℃）和20000psi（137.9MPa）。该连接器在玻璃烧结过程中对玻璃坯的重量控制要求较高，玻璃量较多时玻璃容易沿着第一陶瓷绝缘体13与外壳15之间的间隙爬升并溢出，影响产品外部结构尺寸；玻璃量较小时，在第一陶瓷绝缘体13后端面132与玻璃接触面上会形成小气泡（图2），甚至第一陶瓷绝缘体13后端面132与玻璃前界面122未接触，形成一层空气层17（图3），严重影响产品的绝缘电阻等电性能。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种玻璃烧结密封穿墙电连接器，通过改进陶瓷绝缘体结构，即在两端陶瓷绝缘体上分别增加了相互嵌入的凸台和空腔，延长了插针和外壳之间的爬电距离，从而提高了上述连接器绝缘电阻、耐压等电气性能。
本发明的一个目的是提供一种玻璃烧结密封穿墙电连接器，使得外壳的内孔孔壁和导体插针之间通过玻璃烧结工艺紧密填充有连续的玻璃绝缘体，从而实现连接器具有一定的密封性能。
本发明的一个目的是提供一种玻璃烧结密封穿墙电连接器，设置更多的型腔，容纳烧结的玻璃绝缘体，增大了玻璃绝缘体的重复密封长度，提高连接器的内部密封性能。
本发明的另一目的是提供一种玻璃烧结密封穿墙电连接器，实现了连接器在生产过程中给玻璃粉的用量提供一个可以浮动的范围，以提高生产效率。
为了达到上述目的，采用如下技术方案：
一种玻璃烧结密封穿墙电连接器，包括导体插针（11）、第一陶瓷绝缘体（13）、玻璃绝缘体（12）、第二陶瓷绝缘体（14）和外壳（15），导体插针（11）依次贯穿于第一陶瓷绝缘体（13）、玻璃绝缘体（12）和第二陶瓷绝缘体（14）的内孔，外壳（15）设置于第一陶瓷绝缘体（13）、玻璃绝缘体（12）和第二陶瓷绝缘体（14）的外周，导体插针（11）设置有锥形台阶（111），第一陶瓷绝缘体（13）的前端位于锥形台阶（111）和外壳（15）的前端之间，其特征在于：所述的第一陶瓷绝缘体（13）的后端面（132）上设置有外凸的凸台（131），第二陶瓷绝缘体（14）的前端面（142）上设置有内凹的空腔（141），后端面（132）和前端面（142）之间以及凸台（131）与空腔（141）之间共同围成容纳玻璃绝缘体（12）的连续的第一型腔（127），并且凸台（131）在轴向上伸入空腔（141）内部，导体插针（11）上任何一点到外壳（15）的最短路径上都有第一陶瓷绝缘体（13）或第二陶瓷绝缘体（14）。
优选地，所述的第一型腔（127）容纳的玻璃绝缘体（12）与外壳（15）的内孔孔壁之间周向紧密地玻璃烧结连接，所述的第一型腔（127）容纳的玻璃绝缘体（12）与导体插针（11）的周向紧密地玻璃烧结连接。
优选地，在外壳（15）的内孔孔壁与第二陶瓷绝缘体（14）之间设置有容纳玻璃绝缘体（12）的第二型腔（126），在导体插针（11）与第二陶瓷绝缘体（14）的内孔孔壁之间设置有容纳玻璃绝缘体（12）的第三型腔（125），所述的第二型腔(126)、第三型腔(125)与第一型腔(127)连续贯通。
优选地，在在外壳(15)的内孔孔壁与第一陶瓷绝缘体(13)之间设置有容纳玻璃绝缘体(12)的第四型腔(124)，在导体插针(11)与第一陶瓷绝缘体(13)的内孔孔壁之间设置有容纳玻璃绝缘体(12)的第五型腔(123)，所述的第四型腔(124)、第五型腔(123)与第一型腔(127)连续贯通。
有益效果：
由于凸台（131）在轴向上伸入空腔（141）内部，导体插针（11）上任何一点到外壳（15）的最短路径上都有第一陶瓷绝缘体（13）或第二陶瓷绝缘体（14）。从而增大了导体插针11上任何一点到到外壳15的玻璃界面上的爬电距离。因此，提高连接器的绝缘电阻与耐压性能。
外壳（15）的内孔孔壁与导体插针（11）之间通过玻璃烧结工艺紧密填充有连续的玻璃绝缘体（12），实现了连接器具有密封性能。
设置了第二型腔（126）和第三型腔（125），容纳了烧结的玻璃绝缘体（12），增大了玻璃绝缘体（12）与外壳（15）的内孔孔壁的接触面，增大了玻璃绝缘体（12）与导体插针（11）的接触面，因而提高了连接器的内部密封性能。
当连接器在进行玻璃烧结工艺的生产过程中，连接器的后端（高温高压环境的低压端）朝下放置，软化后的玻璃粉在第一陶瓷绝缘体（13）、第二陶瓷绝缘体（14）和外壳（15）的内孔孔壁围成的型腔之间被挤压，向第四型腔（124）和第五型腔（123）延伸。从而实现了连接器在生产过程中给玻璃粉的用量提供一个可以浮动的范围，以提高生产效率。
附图说明
图1所示为现有技术的一种玻璃烧结密封穿墙电连接器结构剖视图
图2所示为现有技术的一种玻璃烧结密封穿墙电连接器结构的局部放大示意玻璃气泡图
图3所示为现有技术的一种玻璃烧结密封穿墙电连接器结构的局部放大示意玻璃未填充满图
图4所示为根据本发明的一种玻璃烧结密封穿墙电连接器实施例剖视图
图5所示为根据本发明的一种玻璃烧结密封穿墙电连接器实施例的局部放大图
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明所述的一种玻璃烧结密封穿墙电连接器做进一步的详细说明：
对于玻璃烧结密封穿墙电连接器，在现有技术中有各式各样的密封和承压结构，图1所示为现有技术的一种玻璃烧结密封穿墙电连接器结构剖视图。图中所示，包含一只可传输电流的导体插针11，其上包围有玻璃绝缘体12、第一陶瓷绝缘体13和第二陶瓷绝缘体14，并在上述绝缘体（12，13，14）外围设置有金属外壳15，其上的环形槽151处设置有密封圈16。内部密封通过玻璃烧结结构实现；外部密封通过常用的密封圈16压缩变形来实现，该密封圈16由弹性材料制成，通常为耐高温的氟橡胶。
导体插针11采用玻璃烧结技术中经常用到的可伐合金等镍合金或不锈钢等其他金属材料，玻璃绝缘体12采用DM-305等钼组玻璃粉，外壳15则采用镍合金以及不锈钢，尤以GH4145为典型材料。上述材料除要求满足强度和电性能等指标外，一个重要的选择依据便是热膨胀系数彼此协调。
图2所示为现有技术的一种玻璃烧结密封穿墙电连接器结构的局部放大图。烧结时为了获得致密性较高的玻璃，烧结过程中将尽可能地挤压玻璃，而玻璃坯过量时会从第一陶瓷绝缘体13和外壳15之间间隙溢出，而玻璃坯过少时如图2中所示，在第一陶瓷绝缘体13的后端面132和玻璃绝缘体12的接触端面上会形成气泡121，甚至是出现如图3所示的第一陶瓷绝缘体13的后端面132和玻璃绝缘体12的前界面122之间的空气层17，严重影响连接器绝缘电阻性能。
图4和图5所示为根据本发明的一种玻璃烧结密封穿墙电连接器实施例的剖视图和局部放大图。图中所示，所述的电连接器包括导体插针11、第一陶瓷绝缘体13、玻璃绝缘体12、第二陶瓷绝缘体14和外壳15，导体插针11依次贯穿于第一陶瓷绝缘体13、玻璃绝缘体12和第二陶瓷绝缘体14的内孔，外壳15设置于第一陶瓷绝缘体13、玻璃绝缘体12和第二陶瓷绝缘体14的外周，导体插针11设置有锥形台阶111，第一陶瓷绝缘体13的前端位于锥形台阶111和外壳15的前端之间。所述的第一陶瓷绝缘体13的后端面132上设置有外凸的凸台131，第二陶瓷绝缘体14的前端面142上设置有内凹的空腔141，后端面132和前端面142之间以及凸台131与空腔141之间共同围成容纳玻璃绝缘体12的连续的第一型腔127，并且凸台131在轴向上伸入空腔141内部，导体插针11上任何一点到外壳15的最短路径上都有第一陶瓷绝缘体13或第二陶瓷绝缘体14。从而增大了导体插针11上任何一点到到外壳15的玻璃界面上的爬电距离。因此，提高连接器的绝缘电阻与耐压性能。
为了实现连接器的内部密封性能，通过下述技术手段实现：通过将所述的第一型腔127容纳的玻璃绝缘体12与外壳15的内孔孔壁周向紧密玻璃烧结连接，同时将所述的第一型腔127容纳的玻璃绝缘体12与导体插针11的周向紧密玻璃烧结连接，使得外壳15的内孔孔壁与导体插针11之间通过玻璃烧结工艺紧密填充有连续的玻璃绝缘体12。
为了进一步提高连接器的内部密封性能，在外壳15的内孔孔壁与第二陶瓷绝缘体14之间设置有容纳玻璃绝缘体12的第二型腔126，在导体插针11与第二陶瓷绝缘体14的内孔孔壁之间设置有容纳玻璃绝缘体12的第三型腔125，所述的第二型腔126、第三型腔125与第一型腔127连续贯通。由于设置了第二型腔126和第三型腔125，容纳了烧结的玻璃绝缘体12，增大了玻璃绝缘体12与外壳15的内孔孔壁的接触面，增大了玻璃绝缘体12与导体插针11的接触面，因而提高了连接器的内部密封性能。
所述的连接器，通过在第一陶瓷绝缘体13和第二陶瓷绝缘体14之间烧结玻璃绝缘体12以实现连接器的密封性能，玻璃绝缘体12限制在确定的型腔内，存在如何控制用于烧结的玻璃粉的用量的问题，如果控制用量很精密，必然影响连接器的生产效率。为了快速提供一定量的玻璃粉，给玻璃粉的用量提供一个可以浮动的范围。在在外壳15的内孔孔壁与第一陶瓷绝缘体13之间设置有容纳玻璃绝缘体12的第四型腔124，在导体插针11与第一陶瓷绝缘体13的内孔孔壁之间设置有容纳玻璃绝缘体12的第五型腔123，所述的第四型腔124、第五型腔123与第一型腔127连续贯通。如图5所示，当连接器在进行玻璃烧结工艺的生产过程中，连接器的后端（高温高压环境的低压端）朝下放置，软化后的玻璃粉在第一陶瓷绝缘体13、第二陶瓷绝缘体14和外壳15的内孔孔壁围成的型腔之间被挤压，向第四型腔124和第五型腔123延伸。从而实现了连接器在生产过程中给玻璃粉的用量提供一个可以浮动的范围，以提高生产效率。
Claims (4)
1.一种玻璃烧结密封穿墙电连接器，包括导体插针(11)、第一陶瓷绝缘体(13)、玻璃绝缘体(12)、第二陶瓷绝缘体(14)和外壳(15)，导体插针(11)依次贯穿于第一陶瓷绝缘体(13)、玻璃绝缘体(12)和第二陶瓷绝缘体(14)的内孔，外壳(15)设置于第一陶瓷绝缘体(13)、玻璃绝缘体(12)和第二陶瓷绝缘体(14)的外周，导体插针(11)设置有锥形台阶(111)，第一陶瓷绝缘体(13)的前端位于锥形台阶(111)和外壳(15)的前端之间，其特征在于：所述的第一陶瓷绝缘体(13)的后端面(132)上设置有外凸的凸台(131)，第二陶瓷绝缘体(14)的前端面(142)上设置有内凹的空腔(141)，后端面(132)和前端面(142)之间以及凸台(131)与空腔(141)之间共同围成容纳玻璃绝缘体(12)的连续的第一型腔(127)，并且凸台(131)在轴向上伸入空腔(141)内部，导体插针(11)上任何一点到外壳(15)的最短路径上都有第一陶瓷绝缘体(13)或第二陶瓷绝缘体(14)。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃烧结密封穿墙电连接器，其特征在于：所述的第一型腔(127)容纳的玻璃绝缘体(12)与外壳(15)的内孔孔壁之间周向紧密地玻璃烧结连接，所述的第一型腔(127)容纳的玻璃绝缘体(12)与导体插针(11)的周向紧密地玻璃烧结连接。
3.根据权利要求2所述的一种玻璃烧结密封穿墙电连接器，其特征在于：在外壳(15)的内孔孔壁与第二陶瓷绝缘体(14)之间设置有容纳玻璃绝缘体(12)的第二型腔(126)，在导体插针(11)与第二陶瓷绝缘体(14)的内孔孔壁之间设置有容纳玻璃绝缘体(12)的第三型腔(125)，所述的第二型腔(126)、第三型腔(125)与第一型腔(127)连续贯通。
4.根据权利要求2所述的一种玻璃烧结密封穿墙电连接器，其特征在于：在外壳(15)的内孔孔壁与第一陶瓷绝缘体(13)之间设置有容纳玻璃绝缘体(12)的第四型腔(124)，在导体插针(11)与第一陶瓷绝缘体(13)的内孔孔壁之间设置有容纳玻璃绝缘体(12)的第五型腔(123)，所述的第四型腔(124)、第五型腔(123)与第一型腔(127)连续贯通。
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