CN103647179B - 一种密封穿墙电连接器 - Google Patents

Abstract

一种密封穿墙电连接器，包括可传输电流的导体插针（11）、玻璃绝缘体（12）、陶瓷绝缘体（13）、外壳（14）、密封圈（15），导体插针（11）上包围有玻璃绝缘体（12）和陶瓷绝缘体（13），并在玻璃绝缘体（12）和陶瓷绝缘体（13）外围设置有金属外壳（14），在所述的玻璃绝缘体（12）的前端紧密粘接陶瓷绝缘片（16），陶瓷绝缘片（16）与外壳（14）的内孔之间为间隙配合，陶瓷绝缘片（16）的内孔和导体插针（11）之间也为间隙配合。所述的密封穿墙电连接器，在玻璃承压面上粘接固定一定厚度的承压绝缘体，可防止玻璃由于直接受压而发生破裂，从而提高了连接器高温高压下工作的可靠性，同时提高了电性能的稳定性。

Description

一种密封穿墙电连接器

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为常压的密封穿墙电连接器。

背景技术

一般在石油钻井和测井领域以及海底水下探测装置中，为了实现电子信号的分析和传输等功能，电子设备往往是必不可少的。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，必须设置有密闭容器将上述高压环境隔开，同时应在容器隔离壁上安装有穿墙连接器以便与地面电子设备进行电气连接。

在国内外的先有技术和专利中，有很多有关该类连接器的设计和制造技术，包括全塑料注塑穿墙连接器以及玻璃烧结密封连接器。其中玻璃烧结连接器便是一种应用较为普遍的传统密封穿墙连接器，且已成为现有技术。图1则为其中一种典型烧结类穿墙连接器电连接器1，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和陶瓷绝缘体13，并在绝缘体外围包裹有金属外壳14，其上的环形槽141处放置有密封圈15。玻璃烧结不仅实现了密封，连同陶瓷绝缘体13一起还可进一步增加承压性能。据称该电连接器高温高压指标可达到450℉（232℃）和20000psi（137.9MPa）。但上述电连接器在使用过程中，由于本身烧结后玻璃表面或内部会不可避免地存在或多或少的微小气泡122（图2），当玻璃承压面121直接暴露在高温高压环境时，上述气泡122处强度较低，可能会产生裂纹，尽管有时裂纹较小，但也可能造成电性能和密封性能降低甚至失效，这就对玻璃材料的选择及其烧结工艺的控制提出了极大的挑战。

由于上述绝缘体13与插针11之间以及绝缘体13与外壳14之间存在间隙，一旦湿气进入则容易导致电连接器绝缘电阻不合格。

如上所述，由于上述密封穿墙连接器电连接器的玻璃承压强度不高，高温高压下容易被压碎，从而出现密封或电性能失效，导致所密闭的电气设备出现损坏，进而造成极大的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种密封穿墙电连接器，在玻璃承压面上粘接固定一定厚度的承压绝缘体，可防止玻璃由于直接受压而发生破裂。

本发明的具体的一个目的是提供一种密封穿墙电连接器，在承压绝缘体与导体插针以及承压绝缘体和外壳之间的间隙处分别进行灌胶或填充玻璃，从而提高了上述连接器高温高压下工作的可靠性，同时提高了电性能的稳定性。

为了达到该目的，所述的密封穿墙电连接器可采用如下技术方案：

方案一：一种密封穿墙电连接器，包括可传输电流的导体插针（11）、玻璃绝缘体（12）、陶瓷绝缘体（13）、外壳（14）、密封圈（15），导体插针（11）上包围有玻璃绝缘体（12）和陶瓷绝缘体（13），并在玻璃绝缘体（12）和陶瓷绝缘体（13）外围设置有金属外壳（14），在所述的玻璃绝缘体（12）的前端紧密粘接陶瓷绝缘片（16），陶瓷绝缘片（16）与外壳（14）的内孔之间为间隙配合，陶瓷绝缘片（16）的内孔和导体插针（11）之间也为间隙配合。

优选地，在导体插针（11）与陶瓷绝缘体（13）之间以及陶瓷绝缘体（13）与外壳（14）之间的间隙处填充有环氧树脂、热固性树脂或硅橡胶。

方案二：一种密封穿墙电连接器，包括可传输电流的导体插针（11）、玻璃绝缘体（12）、陶瓷绝缘体（13）、外壳（14）、密封圈（15），导体插针（11）上包围有玻璃绝缘体（12）和陶瓷绝缘体（13），并在玻璃绝缘体（12）和陶瓷绝缘体（13）外围设置有金属外壳（14），在所述的玻璃绝缘体（12）的前端紧密粘接塑料绝缘体（18），即是在承压端一侧外壳（14）内部通道和玻璃绝缘体（12）所组成的内腔中灌封有耐高温的且具有一定强度的塑料绝缘体（18）。

优选地，在导体插针（11）与陶瓷绝缘体（13）之间以及陶瓷绝缘体（13）与外壳（14）之间的间隙处填充有环氧树脂、热固性树脂或硅橡胶。

对比现有技术，上述方案通过在承压玻璃面上增加具有一定强度的陶瓷绝缘片（16）或塑料绝缘体（18），从而将可能存在气泡的玻璃绝缘体（12）与高压力的物质隔开，即压力主要作用于陶瓷绝缘片（16）或塑料绝缘体（18），从而降低玻璃破裂以及产品失效的风险，避免玻璃承受直接的压力冲击而造成玻璃裂纹或其他损坏的发生。

附图说明

图1所示为现有技术的一种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密封穿墙电连接器结构的局部放大图

图3所示为根据本发明的一种密封穿墙电连接器实施例一剖视图

图4所示为根据本发明的一种密封穿墙电连接器实施例一的局部放大图

图5所示为根据本发明的一种密封穿墙电连接器实施例二剖视图

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密封穿墙电连接器做进一步的详细说明：

对于密封穿墙电连接器，在现有技术和专利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密封穿墙电连接器结构剖视图。上述电连接器包含可传输电流的导体插针11，其上包围有玻璃绝缘体12和陶瓷绝缘体13，并在玻璃绝缘体12和陶瓷绝缘体13外围设置有金属外壳14，其上的环形槽141处设置有密封圈15。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15压缩变形来实现，该密封圈15由弹性材料制成，通常为耐高温的氟橡胶。

上述导体插针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等电子玻璃粉；陶瓷绝缘体13由强度较高和耐高温的绝缘材料构成，如氧化铝陶瓷；外壳14则采用不锈钢以及镍合金，尤以300系列不锈钢为典型材料。总之上述材料除满足强度和电性能等指标外，一个重要的选择依据便要求热膨胀系数彼此匹配协调。

图2所示为现有技术的一种密封穿墙电连接器结构的局部放大图。图中所示，即使选择压缩强度很高的玻璃粉，烧结时玻璃承压面121和内部仍存在一定的小气泡122。当该电连接器左侧玻璃直接暴露在450℉和20000psi的高温高压时，很难承受如此高的极限压力和温度，易导致玻璃破裂，因此上述电连接器在使用时有较高的风险。

图3和图4所示分别为根据本发明的一种密封穿墙电连接器实施例一剖视图和局部放大图。图中所示，所述的电连接器包括可传输电流的导体插针11、玻璃绝缘体12、陶瓷绝缘体13、外壳14、密封圈15，导体插针11上包围有玻璃绝缘体12和陶瓷绝缘体13，并在玻璃绝缘体12和陶瓷绝缘体13外围设置有金属外壳14。为了解决连接器的玻璃绝缘体12很难承受上述的极限压力和温度的问题，使得玻璃绝缘体12不易破裂，在玻璃绝缘体12的前端紧密粘接陶瓷绝缘片16，陶瓷绝缘片16与外壳14的内孔之间为间隙配合，陶瓷绝缘片16的内孔和导体插针11之间也为间隙配合，而且所述陶瓷绝缘片16为薄片形，既可以节省陶瓷绝缘片16占用连接器长度方向的空间，也可以节省陶瓷材料。进一步地，为了提高连接器的承压能力，在陶瓷绝缘片16与外壳14内孔之间的间隙处以及陶瓷绝缘片16的内孔和导体插针11之间的间隙处灌封密封绝缘体17或玻璃，如耐高温的环氧树脂、热固性树脂、硅橡胶等绝缘材料。其中的环氧树脂，如爱玛森康明公司（Emerson&Cuming）的EC104，洛德公司（Lord）的EL636等。

为了进一步解决连接器的承压问题，将导体插针11上承受的力分散作用于玻璃绝缘体12，同时增加导体插针11与玻璃绝缘体12的接触面和密封效果，在导体插针11与玻璃绝缘体12接触部分设置有插针锥面111，该锥面结构沿低压方向锥面直径逐渐变小，既可以实现较好的密封效果又可以将将导体插针11上承受的力分散作用于玻璃绝缘体12。

为了降低导体插针11在高温高压下从玻璃绝缘体12脱出的风险，在导体插针11中间部分设置有加粗部分所形成的台阶112，并与陶瓷绝缘体13的左端台阶孔底部直接接触。该结构可以将导体插针11上承受的力分散作用于陶瓷绝缘体13上，然后通过陶瓷绝缘体13外周上的台阶传递作用外壳14。

图5所示为根据本发明的一种密封穿墙电连接器实施例二剖视图。图中所示，电连接器的基本结构和特征与实施例二所示的电连接器类似，也包括了导体插针11、玻璃绝缘体12、刚性绝缘体13和外壳14。只是将承压端的陶瓷绝缘片16更换成塑料绝缘体18以承担压力介质的阻挡层。

在该实施例中，承压端一侧外壳14内部通道和玻璃12所组成的内腔中灌封有耐高温的且具有一定强度的塑料绝缘体18，并可高出外壳端面以增加爬电距离。该塑料绝缘体18可由耐高温的环氧树脂、热固性树脂、硅橡胶等绝缘材料中的一种组成，如Emerson&Cuming公司的EC104，Lord公司的EL636等。

此外，在上述的两个实施例中，在导体插针11与陶瓷绝缘体13之间以及陶瓷绝缘体13与外壳14之间的间隙处也填充有同样的塑料绝缘体18，以增强连接器的密封性能和可靠的电气性能。

Claims (1)

1.一种密封穿墙电连接器，包括可传输电流的导体插针(11)、玻璃绝缘体(12)、陶瓷绝缘体(13)、外壳(14)、密封圈(15)，导体插针(11)上包围有玻璃绝缘体(12)和陶瓷绝缘体(13)，并在玻璃绝缘体(12)和陶瓷绝缘体(13)外围设置有金属外壳(14)，其特征在于：在所述的玻璃绝缘体(12)的前端紧密粘接塑料绝缘体(18)，即是在承压端一侧外壳(14)内部通道和玻璃绝缘体(12)所组成的内腔中灌封有耐高温的且具有一定强度的塑料绝缘体(18)；

所述的塑料绝缘体(18)为环氧树脂、热固性树脂或硅橡胶；

在导体插针(11)与玻璃绝缘体(12)接触部分设置有插针锥面(111)，该锥面结构沿低压方向锥面直径逐渐变小；

在导体插针(11)与陶瓷绝缘体(13)之间以及陶瓷绝缘体(13)与外壳(14)之间的间隙处填充有环氧树脂、热固性树脂或硅橡胶。