CN103872508B - 一种注塑密封穿墙电连接器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种注塑密封穿墙电连接器，它包括导体接触件、绝缘体、外壳和密封圈，导体接触件上包围有注塑绝缘体，并在注塑绝缘体的外周设有金属外壳，金属外壳一侧设有密封槽，密封圈置于该密封槽中，所述的导体接触件、绝缘体、金属外壳通过注塑工艺结合为一体，其特征在于：所述的导体接触件设有与注塑绝缘体紧密结合的第一锥面，外壳承压端设有与注塑绝缘体紧密结合的第二锥面、第三锥面，金属外壳内设有与绝缘体凸台配合的空腔，同时金属外壳设有防止绝缘体相对外壳发生转动的第一内螺纹和第二内螺纹。本发明采用注塑工艺及承压结构，具有良好的密封性能与承压性能，适用于高压或高温高压等恶劣环境下电信号传输场合。
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侧承受高温高压和另一侧常压的注塑密封穿墙电连接器。
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。
通常该系列连接器有着严格的指标要求，其中最有代表性的指标就是高温高压指标，通常国内的指标水平达到极限温度175℃，压强140MPa，但现在石油钻探和生产作业将延伸到地层的更深处，条件严酷到如温度200℃，压强172.5MPa的恶劣环境，电连接器在此条件下传输关键的数据测量值和设备控制信号。此外，由于与井下环境相关的严苛空间限制，连接器需要最小的占用体积，但同时必须保持有效性和可靠性。在新的恶劣环境下，难点在于，连接器需要在承受200℃，压强172.5MPa条件下实现可靠密封，保证设备正常工作，来实现石油测井在更深处的勘探。
目前该系列连接器基本都采用陶瓷烧结或玻璃烧结、粘接等工艺，由于在其烧结工艺中，外壳、内导体、绝缘体的线膨胀系数不一致，造成密封不好而泄露，粘接的可靠性也低，而且当其处于高温高温、湿热的环境下，会出现粘接胶或烧结材料软化，使连接器发生松动或在外壳体内壁和绝缘体与内导体之间产生缝隙，导致其密封性能、绝缘性能下降。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种注塑密封穿墙电连接器，通过设计承压结构以及在特定的位置设置锥面，使连接器在承压时形成自锁密封，增大了绝缘体的密封长度，提高了连接器的内部密封性能，使连接器在高温205℃，高压172.5MPa下能保证电信号的可靠传递。
为了达到该目的，采用如下技术方案：
一种注塑密封穿墙电连接器，包括导体接触件(11)、注塑绝缘体(12)、金属外壳(13)和密封圈(14)，导体接触件(11)上包围有注塑绝缘体(12)，并在注塑绝缘体(12)的外周设有金属外壳(13)，金属外壳(13)一侧设有密封槽(131)，密封圈(14)置于该密封槽(131)中，所述的导体接触件(11)、绝缘体(12)、金属外壳(13)通过注塑工艺结合为一体，其特征在于：所述的导体接触件(11)设有与注塑绝缘体(12)紧密结合的第一锥面(111)，金属外壳(13)承压端设有与注塑绝缘体(12)紧密结合的第二锥面(135)、第三锥面(136)，所述第一锥面(111)、第二锥面(135)、第三锥面(136)在承压时会与注塑绝缘体(12)相互挤压形成自锁密封。
优选地，所述的导体接触件(11)上设有凹槽(112)，注塑绝缘体(12)设有与所述凹槽(112)紧密结合形成密封的凸台(121)；所述的导体接触件(11)的凹槽(112)轴向截面为矩形或梯形。
优选地，所述金属外壳(13)设有内腔(134)，注塑绝缘体(12)设有与金属外壳内腔(134)紧密结合的凸台(122)；所述金属外壳(13)设有与注塑绝缘体(12)紧密结合的第一内螺纹(132)和第二内螺纹(133)。
优选地，所述注塑绝缘体外端面(123)是平面或锥面；所述注塑绝缘体(12)承压端设有外凸的环形鼓包(124)。
优选地，所述导体接触件(11)承压端为插针或焊杯结构，非承压端为插针、插孔或焊杯结构，当导体接触件一端为插孔结构时，设置与所述插孔过盈结合的护管(15)。
优选地，所述导体接触件(11)的材料为耐热耐蚀镍铬铁合金、镍铜系耐蚀合金、膨胀合金、铍青铜、不锈钢、黄铜或镍-铁轴承合金。
优选地，所述绝缘体(12)的材料为聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)、聚芳醚酮(PAEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯并咪唑(PBI)、液晶高分子聚合物(LCP)、聚醚酰亚胺(PEI)或GreeneTweed公司的XYCOMPTMTM复合材料。
优选地，所述金属外壳(13)的材料为铍青铜或高温合金材料。
优选地，所述密封圈(14)的材料为氟橡胶。
与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：
本发明提供一种注塑密封穿墙电连接器，在外壳的内孔孔壁和导体接触件之间通过注塑工艺紧密填充有连续的绝缘体实现内部密封，同时在特定的位置设置锥面，使连接器在承压时形成自锁密封，同时也增大了绝缘体的密封长度，提高连接器的内部密封性能。另外通过设计承压结构，即在外壳内腔和绝缘体外围分别设置相互嵌入的空腔和凸台形成主承压面，外壳内孔两端设置螺纹与绝缘体相互啮合形成辅助承压结构，使连接器在高温205℃，高压172.5MPa下能保证电信号的可靠传递。
附图说明
图1所示为根据本发明的一种注塑密封穿墙电连接器实施例一剖视图
图2所示为根据本发明的一种注塑密封穿墙电连接器实施例二剖视图
图3所示为根据本发明的一种注塑密封穿墙电连接器实施例三剖视图
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注塑密封穿墙电连接器做进一步的详细说明：
图1所示为本发明的一种注塑密封穿墙电连接器实施例结构剖视图。图中所示，包含一只可传输电流的导体接触件11，其上包围有注塑绝缘体12，并在上述注塑绝缘体12外围设置有金属外壳13，其上的密封槽131处设置有密封圈14。内部密封通过注塑结构实现；外部密封通过常用的密封圈14压缩变形来实现，该密封圈14由弹性材料制成，通常为耐高温的氟橡胶。导体接触件11承压端设置第一锥面111，在承压时注塑绝缘体12会挤压第一锥面111，增强导体接触件与注塑绝缘体之间的密封效果。在所述的金属外壳13的承压端设置第二锥面135，第三锥面136，在承压时注塑绝缘体12会挤压上述第二锥面135和第三锥面136，增大了注塑绝缘体的密封长度，增强了金属外壳13与注塑绝缘体12之间的密封效果。所述第一锥面111、第二锥面135、第三锥面136在承压时会形成自锁密封，在绝缘体材料承受压力强度范围内，压力越大，密封效果越好。
上述方案中导体接触件11设置有凹槽112，通常剖面为矩形，槽宽较小时可将剖面设置为梯形保证绝缘体注塑时充分填充凹槽。注塑绝缘体12设置有凸台121与上述导体接触件凹槽112相互紧密结合，在导体接触件11和注塑绝缘体12之间形成密封，同时所述注塑绝缘体12的凸台121在承压时对导体接触件11进行可靠的支撑。金属外壳13内腔设置空腔134，与注塑绝缘体外围凸台122紧密结合，在承压时承受大部分压力，是主承压结构。金属外壳13内腔两端设置第一内螺纹132和第二内螺纹133，与注塑绝缘体12在注塑时自然形成的外螺纹紧密结合，在金属外壳13与注塑绝缘体12之间形成密封，同时螺纹在承压时也能支撑注塑绝缘体12，是辅助承压结构，并防止绝缘体相对外壳转动。
图2所示为上述方案中导体接触件11承压端可以是插针或焊杯结构，非承压端可以是插针、插孔或焊杯结构。当导体接触件11一端为插孔结构时，护管15与所述插孔过盈结合，保护插孔并起导向作用。
图3所示为上述方案中注塑绝缘体12上设置外凸的环形鼓包124在对接时为对接处实现密封，例如通过一个弹性的橡胶套套于该环形鼓包上实现密封。
在上述实施例中，导体接触件11采用铍青铜或铜基、铁基等其他金属材料，注塑绝缘体12采用PEEK等高等工程塑料，金属外壳13则采用铍青铜以及高温合金，尤以GH4169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，保证在温度变化时，不同材料贴合面不会出现缝隙影响密封性能。
利用本发明的结构，这种电连接器可以制成双向密封承压连接器。
以上所述，仅是本发明的较佳实施方式，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术对以上实施例所作出的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (9)
1.一种注塑密封穿墙电连接器，包括导体接触件(11)、注塑绝缘体(12)、金属外壳(13)和密封圈(14)，导体接触件(11)上包围有注塑绝缘体(12)，并在注塑绝缘体(12)的外周设有金属外壳(13)，金属外壳(13)一侧设有密封槽(131)，密封圈(14)置于该密封槽(131)中，所述的导体接触件(11)、绝缘体(12)、金属外壳(13)通过注塑工艺结合为一体，其特征在于:所述的导体接触件(11)设有与注塑绝缘体(12)紧密结合的第一锥面(111)，金属外壳(13)承压端设有与注塑绝缘体(12)紧密结合的第二锥面(135)、第三锥面(136)，所述第一锥面(111)、第二锥面(135)、第三锥面(136)在承压时会与注塑绝缘体(12)相互挤压形成自锁密封，所述导体接触件(11)上设有凹槽(112)，所述注塑绝缘体(12)设有与所述凹槽(112)紧密结合形成密封的凸台(121)。
2.根据权利要求1所述的注塑密封穿墙电连接器，其特征在于：所述的导体接触件(11)的凹槽(112)轴向截面为矩形或梯形。
3.根据权利要求1所述的注塑密封穿墙电连接器，其特征在于：所述金属外壳(13)设有与注塑绝缘体(12)紧密结合的第一内螺纹(132)和第二内螺纹(133)。
4.根据权利要求1所述的注塑密封穿墙电连接器，其特征在于：所述金属外壳(13)设有内腔(134)，注塑绝缘体(12)设有与金属外壳内腔(134)紧密结合的凸台(122)。
5.根据权利要求1所述的注塑密封穿墙电连接器，其特征在于：所述注塑绝缘体(12)外端面(123)是锥面。
6.根据权利要求5所述的注塑密封穿墙电连接器，其特征在于：所述注塑绝缘体(12)承压端设有外凸的环形鼓包(124)。
7.根据权利要求1～6任一所述的注塑密封穿墙电连接器，其特征在于：所述导体接触件(11)承压端为插针或焊杯结构，非承压端为插针、插孔或焊杯结构，当导体接触件一端为插孔结构时，设置与所述插孔结构过盈结合的护管(15)。
8.根据权利要求1～6任一所述的注塑密封穿墙电连接器，其特征在于：所述导体接触件(11)的材料为耐热耐蚀镍铬铁合金、镍铜系耐蚀合金、膨胀合金、铍青铜、不锈钢、黄铜或镍-铁轴承合金。
9.根据权利要求1～6任一所述的注塑密封穿墙电连接器，其特征在于：所述绝缘体(12)的材料为聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)、聚芳醚酮(PAEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯并咪唑(PBI)、液晶高分子聚合物(LCP)、聚醚酰亚胺(PEI)或GreeneTweed公司的XYCOMPTMTM复合材料。
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