JP4806395B2 - 密閉電気コネクター - Google Patents

Description

（関連出願への相互参照）
本出願は、２００４年２月２７日に出願された「Ｈｅｒｍｅｔｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ Ｓａｍｅ」という発明の名称の米国仮特許出願第６０／５４８，６１８号からの優先権を主張し、これによって、その出願の全内容は、本明細書中に参考として援用される。

（発明の背景）
本発明は、電気コネクター、およびより詳細には、隔壁を隔離しつつ導電体を通すが、同時に、隔壁の片側上の高圧を隔壁の反対側上の低圧から隔離する際の使用のための密閉してシールされた電気コネクターに関する。

種々の構造が、電気デバイス間のワイヤの容易な取り付けおよび取り外しを可能にするために、電気コネクターとして開発されている。多くの電気コネクターは、プラグおよびコンセントを含む。プラグは、１つ以上の導電性の雄の接点またはピンを含み、コンセントは、同じ数の雌の導電性接点を含む。雄の接点、雌の接点のいずれか、または両方は、恒久的に、電気的にワイヤまたはリード線に接続される。プラグまたはコンセントのいずれかは、壁または安定した構造（例えば、隔壁）に取り付けられるが、いくつかの場合において、プラグおよびコンセントの両方は、任意の他の構造から独立して互いに接続される。電気接続は、プラグ上の雄の接点をコンセントの中へ押すこと（または逆の場合も同じ）によって、容易に達成され、そして、切断は、コンセントからプラグを引き抜くことによって達成される。そのような構成成分は、しばしば、他の構成成分（例えば、ソケット、ブロックまたはシールされたコネクターブーツ組立部品）と結合される。コネクターが隔壁内に置かれる場合、そのコネクターは、本質的に主要な構成成分であり、コネクターの導体の露出された末端の各々への取り付けは、出口のリード線への直接的な接続および恒久的な接続、または上記のような取り外し可能な接続のいずれかによって、達成され得る。

一般的に、プラグおよびコンセントの両方の導電性接点は、金属ハウジングまたは同様の剛構造によって囲まれた寸法安定性にある電気的に絶縁性の物質中に支持される。この絶縁体は、電気的に種々の接点を隔離し、さらに、容易な接続および切断のための接点のアラインメントを維持し、そして、もしあれば、ハウジングおよび隔壁から電気遮断を維持する。金属製ハウジングは、しばしば、コネクターのためのより強固な支持体を提供するために使用され、強い力がコネクターに接触する場合の設定において、特に有用である。ハウジングを使用する利点にもかかわらず、そのような構造は、ハウジングを作製して、そのハウジングをコネクター内に組み込む費用を含む、有意な欠点を有し得る。

さらに、特定の設定において、プラグまたはコンセントのいずれかは、「密閉して」シールされる、すなわちシールによって生じる境界を横切って流体が出ていくことを防ぐようにシールされることが、所望される。密閉してシールされたコネクターは、コネクターの片側または両側の制御された環境を維持することが必要な場合、具体的には、電力または電気的信号の完全性が、比較的低圧の領域から比較的高圧の領域の間で維持されなければならない場合、特に有用である。密閉コネクターは、温度が華氏５００度を超え得、圧力が平方インチにつき３０，０００ポンドより高くなり得る場合、地下のドリル操作のために使用される地面に掘った鉱泉の道具の分野において特に大きな有用性を有する。そのような設定において、種々の電気的構成成分は、地面に掘った鉱泉の道具内に収容され、そのような電子部品は一般に、大気圧で操作するために設計され、従って、鉱泉内の周囲の環境の高圧と電子モジュール内の低圧または大気圧との間の有効な隔離を必要とする。さらに、一般的に、鉱泉内の制御およびモニタリングを提供するために、高圧で密閉された鉱泉内から地上の周囲条件まで、導線を通すことが必要とされる。従って、両方の条件のために、密閉コネクターは、地面に掘った鉱泉の道具の機能性に必要不可欠である。

高温および高圧に役立つための密閉コネクターは、先行技術（例えば、特許文献１（Ｂｕｒｋｅら、「’２５１特許」）に記載された発明）において公知である。’２５１特許の発明は、電気コネクターの構成においてハウジングの使用を除き、それによって、絶縁体とハウジングとの間の可能性のある漏出の経路を除去する。本発明と同様に、’２５１特許の発明は、高分子物質にはめ込んだ導電体を含む。’２５１特許の発明の１つの制限は、極圧および極温（例えば、３０，０００ポンドおよび華氏５００度）において、コネクターの高分子物質はクリープを受け、その後、導体ピンの移動が起こり得、その結果、これらの極端な条件での’２５１特許のコネクターの受容できないレベルの信頼度を生じる。
米国特許第６，５８２，２５１号明細書

本発明のコネクターは、極圧および極温の条件において改良された信頼度を提供し、さらに圧力漏出または電気的漏電を防止する。それは、大きい圧力差が存在し、操作するように設計されたものより、望ましくない高圧または低圧に対する露出から電子部品または他の電気的もしくは機械的組み立て部品を保護するための必要性が存在する高温環境、電力または電気信号が、高圧と低圧との間の境界を越えて通らなければならない高温環境において使用され得る。

（発明の要旨）
簡単に述べると、本発明は、隔壁におけるホールを通して耐圧の導電性接続を提供するための密閉圧力コネクターに関する。このコネクターは、高圧側および対向の低圧側を有する横断支持部材を含む。通路は、対向する側の間に横断支持部材を通って延びる。軸部分を有する導体ピンは、通路を通って延びる。絶縁スリーブは、導体ピンの少なくとも軸部分を囲み、それによって、横断支持部材を導体ピンから電気的に絶縁する。成形コネクター本体は、高圧側および低圧側の少なくとも１つで導体ピンの少なくとも中央部を囲み、それによって、通路における導体ピンを機械的に支持する。成形コネクター本体は、直接的、密閉的に導体ピン、絶縁スリーブおよび横断支持部材と係合される。

簡単に述べると、別の局面において、本発明は、隔壁におけるホールを通して耐圧の導電性接続を提供するための密閉圧力コネクターに関する。このコネクターは、横断支持部材を通って延びる通路を有する横断支持部材を含む。軸部分を有する導体ピンは、通路を通って延びる。成形コネクター本体は、導体ピンの少なくとも中央部を囲み、それによって、通路における導体ピンを機械的に支持する。成形コネクター本体は、直接的、密閉的に導体ピンおよび横断支持部材と係合される。あり継ぎ保持形態は、横断支持部材を成形コネクター本体に連結する。

（発明の詳細な説明）
特定の専門用語が、便宜のみのために以下の説明において使用され、それらは限定的ではない。語「右」、「左」、「上」および「下」は、参照がなされる図面における方向を示す。専門用語は、上に具体的に述べた語、それらの派生語、および同様の意味の語を包含する。

図面を参照すると、図面中では同じ参照番号が、図の全体にわたって、同じ構成成分を示すために使用され、図１〜１２に示すのは、高温および高圧の条件における増大した信頼度および性能を有する密閉圧力コネクターの第１〜第１２の現在の好ましい実施形態である。特に図１を参照すると、一般に、地下の掘削分野における当業者に周知の型のドリルホールの手段装置に見出されるような、隔壁１２に設置される、第１の実施形態の電気コネクター１０が示される。本発明は、ドリルホールの手段装置に対する用途に限定される必要がなく、本発明は、環境条件における相違が、境界を越えて存在し、電流が境界を越えて通過することが所望される任意の状況における用途を有し得る当業者に認識される。

電気コネクター１０は、成形コネクター本体３０内に設置される複数の導体ピン２０を備える。電気コネクター１０はさらに、多数のピン２０が別々に通る多数の通路４２を有する横断支持部材４０を含む。各導体ピン２０は、各導体ピン２０を各支持部材４０から分離する絶縁スリーブ５０に囲まれる。コネクター１０が、隔壁１２内に設置される場合、支持部材４０の外周は、圧力耐性レッジ１４に対して静止し、コネクター本体３０および導体ピンから隔壁に負荷を移す。

導体ピン２０の各々は、高圧末端２０ａおよび低圧末端２０ｂを有する。各導体ピン２０は、少なくとも１つおよび好ましくは多数の円周の溝２２および肩２４を備える。肩２４は、絶縁スリーブ５０のベース部５２に対して位置し、導体ピン２０上に負わされた圧力差の負荷を高圧末端２０ａから低圧末端２０ｂに移す。圧力差の負荷は、肩２４から絶縁スリーブ５０、支持部材４０、隔壁１２に反応される。横断支持部材４０は、レーザー溶接または電子ビーム溶接のような低温溶接技術を用いることによって、またはあり継ぎ（成形の間にプラスチックの進入が保持される）のような機械加工された形態によって、隔壁１２に恒久的に結合され得る。

導体ピン２０は、好ましくは、ベリリウム銅合金（Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ、Ｏｈｉｏに位置するＢｒｕｓｈ Ｗｅｌｌｍａｎ Ｉｎｃ．から入手可能なＵＮＳ Ｃ１７３００）から構成されるが、１７−４ＰＨステンレス鋼、Ｉｎｃｏｎｅｌ Ｘ７５０、Ｉｎｃｏｎｅｌ ６２５、黄銅および他の銅の合金、ステンレス鋼などを含む、多数の他の導電性金属材料もまた、使用され得る。

横断支持部材４０は、好ましくは金属物質、およびより好ましくは、Ｈｏｕｓｔｏｎ、Ｔｅｘａｓに位置するＥａｒｌ Ｍ．Ｊｏｒｇｅｎｓｅｎ Ｉｎｃ．から入手可能な一般に１７−４ＳＳと言及されるマルテンサイト系析出硬化ステンレス鋼合金ＵＮＳ Ｓ１７４００から作製される。１７−４ＳＳ材料は、横断支持部材１２の厚さを最小化するため、そして、たわみおよび伸びに対する所望の耐性を提供するために、好ましくは、Ｈ９００条件に指定される。ＰＨ１３−８ＭＯ条件Ｈ９５０材料は、さらにより大きな物質強度が必要とされる場合に使用され得る。非常に低い透磁率が所望される場合、好ましい物質は、Ｅａｒｌ Ｍ．Ｊｏｒｇｅｎｓｅｎ，Ｉｎｃ．を含む、種々の供給源から入手可能なＩｎｃｏｎｅｌ ７１８、ＵＮＳ Ｎ０７７１８である。しかし、非常に高い圧力差を受ける場合、支持部材４０が、導体ピン２０のために適切な支持体を提供する任意の硬い物質から作製され得ることもまた企図される。さらに、絶縁性の構造材料（例えば、Ｋｕｌｐｓｖｉｌｌｅ、Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａに位置するＧｒｅｅｎｅ Ｔｗｅｅｄ ＆ Ｃｏ．，Ｉｎｃ．（「ＧＴ」）から入手可能なＸＹＣＯＭＰ^ＴＭ複合材料）の使用は、電気性能を高めるために、支持部材４０を製造するために使用され得る。また、セラミック材料（例えば、変態硬化型ジルコニア（「ＴＴＺ」）、アルミナおよび他のセラミック）が、支持部材４０の製造のために使用され得る。

当業者は、横断支持部材４０の厚さが、コネクター１０および横断支持部材４０が構成される物質の間の圧力差に依存して、所定の用途に必要とされる特定の強度に合わせるために変化され得ることを理解する。横断支持部材４０は、隔壁１２に接触するために、放射状に伸び、その結果、横断支持部材４０は、その全体の直径にわたってコネクター１０に支持体を提供し、それによって、隔壁１２を横切る高圧差に対するコネクター１０の耐性を改良することが好ましい。導体ピン２０は、横断支持部材４０における通路４２を通り、それによって、電流の通過のためのコネクター１０を通る導電性経路を提供する。導体ピン２０の数は、特定の用途に依存して、１個〜数個に変化し得る。しかしながら、当業者が理解するように、適応され得る導体ピン２０の数の上限は存在しない。コネクター１０に適応され得る導体ピン２０の数を決定する際に重要なことは、各導体ピン２０のゲージまたは直径である。

絶縁スリーブ５０の各々は、その中に少なくとも１つの周囲の溝５４を有するベース部５２を含む。溝５４は、絶縁スリーブ５０、導体ピン２０および横断支持部材４０を、コネクター本体３０に保持することを助ける。あるいは、絶縁スリーブ５０は、支持部材４０に固定して取り付けられ得、溝５４の必要性を排除する（例えば、本明細書中の以下に議論される第５の実施形態の４１０電気コネクターを参照のこと）。ベース部５２は、導体ピンの肩２４に係合し、導体ピン２０から支持部材４０に負荷を移し、従って、コネクター本体３０の物質が、クリープを受け得る、高温および圧力の条件において導体ピン２０に安定性を提供することに役立つ。

絶縁スリーブ５０は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＥＫ−ＨＴ（高ガラス転移温度ＰＥＥＫ）、ＰＥＫＫ（ポリエーテルケトンケトン）、ＰＡＥＫ（ポリアリールエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＢＩ（ポリベンゾイミダゾール）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、構造用ガラス、多結晶ダイヤモンド、ＶＥＳＰＥＬ^ＴＭポリイミドまたはＡＵＲＵＭ^ＴＭポリイミド、ＰＡＩ（ポリアドイミド）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＸＹＣＯＭＰ^ＴＭ複合材（または類似のＰＥＥＫおよびガラス繊維複合材）または多数の代替物のような多くの高分子物質を含む、種々の材料から製造され得る。これらおよび他のポリマーの充填材入りグレードおよび充填材なしグレードもまた、適用可能である。充填材としては、ガラス繊維、ガラスビーズ、アラミド線維、セラミック、および他の絶縁性化合物が挙げられるが、それらに限定されない。熱硬化性物質もまた、充填材なしグレードまたは充填材入りグレードのいずれかにおいて可能である。ガラスビーズまたはガラス繊維と混合される上記に列挙した全てのポリマーの複合材は、絶縁スリーブ５０を製造するために使用され得る。ガラス繊維は、途切れない程度まで、長さを変化し得る。さらに、セラミック材料（例えば、ＴＴＺ、アルミナ、二酸化ケイ素（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ Ｄｉｏｘｉｄｅ）、Ｍａｃｏｒから提供されるような機械加工できるセラミック、合成サファイア、および他の電気的に絶縁性の構造用セラミック）が、想定される。さらに、セラミックまたは高分子で被覆された材料（被覆は、電気的遮断を提供し、金属基材は、構造的硬直性および耐クリープ性を提供する）が、使用され得る。極限の条件で、セラミック材料が好ましい実施形態で使用されることが予想される。

成形コネクター本体３０は、導体ピン２０の少なくとも中央部を囲み、導体ピン２０を隔壁から電気的に絶縁する。コネクター１０と、特にコネクター本体３０および隔壁１２との間の増強された密閉を可能にするために、コネクター本体３０は、好ましくは、その外面に少なくとも１つの周囲の溝３２を含む。単独またはバックアップリングと組み合わされる、シールリング３４、好ましくはＯ−リングは、コネクター本体３０と隔壁１２との間にシールを形成するように、周囲の溝３２に位置する。シールリング３４は、好ましくは、ＧＴから入手可能な化合物＃９２６または＃７８０から構成される。最も高い温度の用途において、ＧＴの＃６０５ ＣＨＥＭＲＡＺ（登録商標）エラストマー物質が、好ましい。１つ以上の周囲の溝３２およびシールリング３４が、本発明の範囲および精神から逸脱せずに、使用され得ることが、企図される。さらに、コンダクター１０は、あらゆる周囲の溝３２およびシール３４も有さずに使用され得、コンダクター本体３０は、隔壁１２に対してシールを提供するか、またはＧＴリング、Ａｄｖａｎｃａｐシール、ＥＮＥＲＣＡＰ（登録商標）シール、金属スプリングによりエネルギーを与えられた非エラストマーシール（ＭＳＥ^ＴＭ）、Ｐｏｌｙｐａｋシール、エラストマーカップシールおよび非エラストマーカップシールなどを含む、シールのための代替のデバイス（示していない）が使用され得ることが、企図される。

コネクター本体３０は、好ましくは高分子物質、好ましくは絶縁性熱可塑性物質、および最も好ましくは、Ｖｉｃｔｒｅｘ Ｌｔｄ．によって製造されて、商標ＡＲＬＯＮ ２０００（登録商標）として、Ｇｒｅｅｎｅ，Ｔｗｅｅｄ ＆ Ｃｏ．によって販売されるポリエーテルケトン（ＰＥＫ）から構成される。この材料は、高温（４００°Ｆを超える）における寸法安定性および一貫した機械的特性を維持する能力のために、最も好ましい。他の高分子物質（例えば、ＵＬＴＥＭ、ＰＡＥＫ、ＰＥＥＫ、またはＰＥＫＫ、ＰＰＳ、ＰＢＩ、ＬＣＰ、またはＰＡＩ）が、本発明の範囲および精神から逸脱せずに、使用され得ることが、企図される。

図２を参照すると、第２の実施形態の電気コネクター１１０は概して、第１の実施形態の電気コネクター１０と同様であり、横断支持部材４０が、電気的に絶縁性の支持部材１４０と置換され、導体ピン１２０の肩１２４が、（第１の実施形態の電気コネクター１０に示される中間体の絶縁性スリーブ５０に対してよりむしろ）絶縁性支持部材１４０に対して直接的に支えるという、重要な例外を有する。絶縁スリーブ１５０は、絶縁性支持部材１４０の低圧側上の導体ピン１２０上に位置する。概して、第２の実施形態の電気コネクター１１０のエレメントは、上記の第１の実施形態の電気コネクター１０の対応するエレメントに１００を足した参照番号を割り当てられる。例えば、第２の実施形態のコネクター１１０は、第１の実施形態のコネクター１０のシールリング３４に対応するシールリング１３４を含む。上記を除いて、第２の実施形態の電気コネクター１１０の構造および操作は概して、第１の実施形態の電気コネクター１０の構造および操作と同様であり、第２の実施形態１１０をさらに詳細に記載する必要性は、必ずしもない。

図３を参照すると、第３の実施形態の電気コネクター２１０は概して、第１の実施形態の電気コネクター１０と同様であり、単一のピン２２０が示される重要な例外を有する。概して、第３の実施形態の電気コネクター２１０のエレメントは、上記の第１の実施形態の電気コネクター１０の対応するエレメントに２００を足した参照番号を割り当てられる。上記を除いて、第３の実施形態の電気コネクター２１０の構造および操作は概して、第１の実施形態の電気コネクター１０の構造および操作と同様であり、第３の実施形態２１０をさらに詳細に記載する必要性は、必ずしもない。

図４を参照すると、第４の実施形態の電気コネクター３１０は概して、第１の実施形態の電気コネクター１０と同様であり、単一のピン３２０が示され、横断支持部材３４０が、隔壁３１２内のネジ山と係合するように結合するために、適合されたネジ部３４４を含み、コネクター本体３３０が、その上に雌のコンセントを保持するために、連結隆起部３３６を備えるという、重要な例外を有する。概して、第４の実施形態の電気コネクター３１０のエレメントは、上記の第１の実施形態の電気コネクター１０の対応するエレメントに３００を足した参照番号を割り当てられる。上記を除いて、第４の実施形態の電気コネクター３１０の構造および作動は概して、第１の実施形態の電気コネクター１０の構造および操作と同様であり、第４の実施形態の３１０をさらに詳細に記載する必要性は、必ずしもない。

図５Ａ、５Ｂ、５Ｃを参照すると、第１、第２および第３の実施形態の同軸の電気コネクターの部分組立品５１０、５１０’および５１０’’が、本発明のさらなる実施形態に組み込まれ得る。例えば、図５Ｃにおいて、第３の実施形態の同軸の電気コネクター部分組立品５１０’’が、第５の実施形態の密閉電気コネクター４１０に組み込まれて示されている。第５の実施形態のコネクター４１０は概して、第１の実施形態の電気コネクター１０と同様であり、複数のピン４２０、コネクター本体４３０、横断支持部材４４０および絶縁スリーブ４５０を含む。第５の実施形態のコネクター４１０の横断支持部材４４０の外周は、圧力耐性レッジ４１４に対して静止し、成形コネクター本体４３０および導体ピン４２０から隔壁４１２に負荷を移す。第１の実施形態のコネクター１０と異なり、第５の実施形態のコネクター４１０はさらに、同軸の電気コネクター含む。より具体的には、第３の実施形態の同軸の電気コネクター部分組立品５１０’’を含む。

第１、第２および第３の実施形態の同軸の電気コネクター部分組立品５１０、５１０’および５１０’’の各々は、導電性の外側のスリーブ５１２および導体ピン５２０を含む。導体ピン５２０は、コネクター本体５３０、第１の支持部材５４０および第２の支持部材５４５によって、外側のスリーブ５１２内に支持される。外側のスリーブ５１２は、第１の部分５１２ａ、第２の部分５１２ｂ、第３の部分５１２ｃおよび第４の部分５１２ｄを含む。第１から第４の部分５１２ａ−５１２ｄの外径および内径は、第１の部分５１２ａから第４の部分５１２ｄの順に減少し、２つの圧力耐性肩５１４ａおよび５１４ｂを形成する。導体ピン５２０は、高圧末端５２０ａおよび低圧末端５２０ｂならびに中央部５２０ｃを含む。中央部５２０ｃは、高圧末端５２０ａおよびまたは低圧末端５２０ｂのいずれかの外径より大きい外径を備える。従って、肩５２４は、中央部５２０ｃの各末端に形成される。コネクター本体５３０は、第１の支持部材５４０を支え、次いで、第１の支持部材５４０は、第１の圧力を保持する肩５１４ａおよび第２の支持部材５４５の両方を支える。第２の支持部材５４５は、第２の圧力耐性肩５１４ｂによって支持される。現在、第１および第２の支持部材のための構成物の好ましい材料は、第１の支持部材についてセラミック材料（例えば、アルミナ）であり、第２の支持部材について高分子材料（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（「ＰＴＦＥ」））である。この構成物は、同軸のコネクター部分組立品の長さに沿った適切なインピーダンス値を維持することを必要とされる。

ここで特に図５Ｃを参照すると、第３の実施形態の同軸のコネクター部分組立品５１０’’は、絶縁スリーブ４５０’によって支持部材４４０から電気的に遮断される。第３の実施形態の同軸の部分組立品５１０’’は、肩４１４ａにおいて絶縁スリーブ４５０’の上部の構造部４５０’’を支える。絶縁スリーブ４５０’は、示されるような別々の成分、または１つの連続的なエレメントとして構築され得る。同軸のコネクター部分組立品５１０、５１０’または５１０’’は、ピンおよび同軸の電気コネクターの両方を有する電気コネクター内に組み込まれることを必要としない。同軸のコネクター部分組立品は、単独で成形され得るか、またはさらなる同軸のコネクター部分組立品と組み合わせて完全な電気コネクタに成形され得る。さらに、本発明の構築物は、３軸、４軸または任意の数の同軸の代替の導電性層および絶縁性層に伸長され得る。

図６を参照すると、電気コネクター６１０の第６の実施形態は概して、第１の実施形態の電気コネクター１０と同様であり、横断支持部材６４０を成形コネクター本体６３０に連結するあり継ぎ保持形態６６０が存在する、重要な例外を有する。あり継ぎ保持形態６６０は概して、横断支持部材６４０からほぼ軸方向に延びる環状輪であり、拡大した遠位端を含む。あり継ぎ保持結合方法は、成形コネクター本体６３０を、横断支持部材６４０に確実に固定することを可能にし、他の型の結合方法より強力な結合を生じる。本発明は、上述の結合方法に限定されない。例えば、あり継ぎ保持形態は環状である代わりに別々の部分を有する（示していない）。さらに、あり継ぎ保持形態の代替は、デイドー結合法、ラップ結合法、およびほぞ穴結合法である。他の代替は、当業者に周知である。第６の実施形態の電気コネクター６１０もまた、隔壁６１２に対して、横断支持部材６４０を直線に並べるために、２つの直線ホール６７０ａ、６７０ｂを備える。さらに、第６の実施形態の電気コネクター６１０の導体ピン６２０は、第１の実施形態の電気コネクター１０の導体ピン２０とは異なる。第６の実施形態の電気コネクターの高圧末端６２０ａおよび低圧末端６２０ｂは、第１の実施形態の電気コネクターの閉じられた円形の高圧末端２０ａおよび低圧末端２０ｂと比較して、開いた末端である。概して、第６の実施形態の電気コネクター６１０のエレメントは、上記の第１の実施形態の電気コネクター１０の対応するエレメントに６００を足した参照番号を割り当てられる。上記を除いて、第６の実施形態の電気コネクター６１０の構造および操作は概して、第１の実施形態の電気コネクター１０の構造および作動と同様であり、第６の実施形態をさらに詳細に記載する必要性はない。

図７を参照すると、電気コネクター７１０の第７の実施形態は概して、以下の相違を除いて、第１の実施形態の電気コネクター１０と同様である。第７の実施形態の電気コネクター７１０は、環状形状に対して、円板形状であることを除いて、第６の実施形態の電気コネクター６１０と関連して上記に記載したように、横断支持部材７４０を成形コネクター本体７３０に連結するあり継ぎ保持形態７６０を備える。２つの同軸の直線ホール７７０ａ、７７０ｂは、隔壁内に挿入および除去する目的のために、横断支持部材７４０上に対向して配置される。第７の実施形態の電気コネクター７１０はまた、横断支持部材７４０を隔壁７１２に配置するためのドエルピン７８０を備える。第７の実施形態の電気コネクター７１０は、第１の実施形態の電気コネクター１０の１部の挿入物５０と比較して、２部の絶縁性スリーブ挿入物７５０ａ、７５０ｂを備える。第１の絶縁性スリーブ挿入物７５０ａは概して、ピンを囲む細長い薄い管状の部材である。第２の絶縁性スリーブ挿入物７５０ｂはまた、細長い管状の部材であるが、第１の挿入物７５０ａよりわずかに厚い。第２の挿入物７５０ｂは、導体ピン肩７２４に係合する。第１の実施形態の電気コネクター１０と比較して、第７の実施形態の電気コネクター７１０の横断支持部材７４０は、成形コネクター本体７３０を通してその裏面に延びるベース部７４０ａを備える。第７の実施形態の電気コネクター７１０の横断支持部材７４０のベース部７４０ａは、周囲の溝７４５を備える。溝７４５は、横断支持部材７４０を成形コネクター本体７３０に保持する際に役立つ。概して、第７の実施形態の電気コネクター７１０のエレメントは、上記の第１の実施形態の電気コネクター１０の対応するエレメントに７００を足した参照番号を割り当てられる。上記を除いて、第７の実施形態の電気コネクター７１０の構造および操作は概して、第１の実施形態の電気コネクター１０の構造および操作と同様であり、第７の実施形態の電気コネクター７１０をさらに詳細に記載する必要は、必ずしもない。

図８を参照すると、第８の実施形態の電気コネクター８１０は概して、以下に示す相違を除いて、第１の実施形態の電気コネクター１０と同様である。第８の実施形態の電気コネクター８１０は、第６の実施形態の電気コネクター６１０と関連して上記した横断支持部材８４０を成形コネクター本体８３０に連結するあり継ぎ保持形態８６０を備える。第８の実施形態の電気コネクター８１０はまた、横断支持部材８４０を隔壁８１２に配置するためのドエルピン８８０を備える。隔壁８１２および横断支持部材８４０は、深いブラインドホールの隔壁に挿入を容易にする目的のための嵌合する傾斜した縁を備える。概して、第８の実施形態の電気コネクター８１０のエレメントは、上記の第９の実施形態の電気コネクター９１０の対応するエレメントに８００を足した参照番号を割り当てられる。上記を除いて、第８の実施形態の電気コネクター８１０の構造および操作は該して、第１の実施形態の電気コネクター１０の構造および操作と同様であり、第８の実施形態の電気コネクター８１０をさらに詳細に記載する必要性は、必ずしもない。

ここで図９を参照すると、第９の実施形態の電気コネクター９１０は概して、以下に示す相違を除いて、第１の実施形態の電気コネクターと同様である。第９の実施形態の電気コネクター９１０は、第７の実施形態の電気コネクター７１０と関連して上記した横断支持部材９４０を成形コネクター本体９３０に連結するあり継ぎ保持形態９６０を備える。第９の実施形態の電気コネクター９１０はまた、テーパー状の前機械加工されたボス挿入物である、絶縁性スリーブ９５０を備える。絶縁スリーブ９５０は概して、円錐台形状であり、概して、第１の実施形態の電気コネクターの絶縁スリーブ５０より直径が大きい。各導体ピン９２０上の肩９２４は、絶縁スリーブ９５０と相当するサイズである。概して、第９の実施形態の電気コネクター９１０のエレメントは、上記の第１の実施形態の電気コネクター１０の対応するエレメントに９００を足した参照番号を割り当てられる。上記を除いて、第９の実施形態の電気コネクター９１０の構造および操作は概して、第１の実施形態の電気コネクター１０の構造および操作と同様であり、第９の実施形態の電気コネクター９１０をさらに詳細に記載する必要性は、必ずしもない。

ここで図１０を参照すると、第１０の実施形態の電気コネクター１０１０は該して、以下に示す相違を除いて、第９の実施形態の電気コネクター９１０と同様である。第１０の実施形態の電気コネクター１０１０に備えられる絶縁スリーブ１０５０は概して、低圧側上にネジ込み形を有する円柱状の形状である。絶縁スリーブ１０５０は、横断支持部材１０４０の中に差し込まれる。概して、第１０の実施形態の電気コネクター１０１０は、上記の第９の実施形態の電気コネクター９０に対応するエレメントに１０００を足した参照番号を割り当てられる。上記を除いて、第１０の実施形態の電気コネクター１０１０の構造およぼ操作は概して、第１０の実施形態の電気コネクター９１０の構造および操作と同様であり、第１０の実施形態の電気コネクター１０１０をさらに詳細に記載する必要性は、必ずしもない。

ここで図１１を参照すると、第１１の実施形態の電気コネクター１１１０は概して、第９の実施形態の電気コネクター９１０と同様であり、第１１の実施形態の電気コネクター１１１０における絶縁スリーブ１１５０が、２部の挿入物１１５０ａ、１１５０ｂであるという重要な例外を有する。２部の挿入物は、比較的高強度の絶縁性材料から構築される第１の挿入物１１５０ａおよび比較的低強度の絶縁性材料から構築される第２の挿入物１１５０ｂを有する。高強度の材料は、セラミックであり得るか、または他の高強度の材料は、当業者に公知である。低強度の材料は、高分子材料であり得るか、または当業者に公知の他の低強度の材料である。第２の挿入物１１５０ｂは概して、細長い比較的薄い管であるが、第１の挿入物１１５０ａは、円板状の形状であり、第２の挿入物１１５０ｂのベース部を囲み、導体ピン１１２０の肩１１２４を係合する。概して、第１１の実施形態の電気コネクター１１１０のエレメントは、上記の第１の実施形態の電気コネクター１０の対応するエレメントに１１００を足した参照番号を割り当てられる。上記を除いて、第１１の実施形態の電気コネクター１１１０の構造および操作は概して、第９の実施形態の電気コネクター９１０の構造および操作と同様であり、第１１の実施形態の電気コネクター１１１０をさらに詳細に記載する必要性は、必ずしもない。

図１２を参照すると、第１２の実施形態の電気コネクター１２１０は該して、以下に示す相違を除いて、第１の実施形態の電気コネクター１０と同様である。第１２の実施形態の電気コネクター１２１０は、第６の実施形態の電気コネクター６１０と関連して上記したように、横断支持部材１２４０を成形コネクター本体１２３０に連結するあり継ぎ保持形状１２６０を備える。第１２の実施形態の電気コネクター１２１０は、概して、横断面においてＬ形状であり、わずかにテーパー状の放射状に内向きの縁を有する、あり継ぎ形状１２６０を備える。第１２の実施形態の電気コネクターの絶縁スリーブは、本質的に第７の実施形態の電気コネクター６１０に関連して記載した型の２部の挿入物１２５０ａ、１２５０ｂである。第１２の実施形態の電気コネクター１２１０はまた、隔壁１２１２への配置のためのドエルピン１２８０を備える。ドエルピン１２８０の上部は、スロット１２９０に位置する。スロット１２９０は、ドエルピン１２８０を適切に受容することを可能にし、それによって、隔壁１２１２に対して、横断支持部材１２４０の適切な配置を可能にする。第１２の実施形態の電気コネクター１２１０はまた、保持のためのホール１２７０を隔壁に備える。隔壁１２１２の上側左の部分は、ピン１２２０と嵌合する部材（示していない）を配置するための別のスロット１２３５を備える。概して、第１２の実施形態の電気コネクター１２１０のエレメントは、上記の第１の実施形態の電気コネクター１０の対応するエレメントに１２００を足した参照番号を割り当てられる。上記を除いて、第１２の実施形態の電気コネクター１２１０の構造および操作は概して、第１の実施形態の電気コネクター１０と同様であり、第１２の実施形態の電気コネクター１２１０をさらに詳細に記載する必要性は、必ずしもない。

コネクター１０を作製する方法を、本明細書中の以下に議論する。明瞭さの目的のために、図１に示す第１の好ましい実施形態のコネクター１０を参照して、この方法を記載し、そして、それは、本発明の全ての実施形態を作製する方法の例示であることが、意図される。射出成形用金型（示していない）の中への配置のための調製において、導体ピン２０、絶縁スリーブ５０および横断支持部材４０は、高分子材料を型の中に注入する前に、好ましくは少なくとも約華氏２００度、および好ましくは華氏約４００度に加熱される。しかしながら、導体ピン２０、絶縁スリーブ５０および横断支持部材４０を加熱する工程は、射出成形用金型内に導体ピン２０、絶縁スリーブ５０および横断支持部材４０を配置する前または後のいずれかで行われ得ることが、企図される。

導体ピン２０、絶縁スリーブ５０および横断支持部材４０は、コネクター本体３０の所望の仕上がり形状を有する射出成形用金型内に配置される。好ましくは、実質的に、全ての空気は、金型の中に高分子材料を注入する前に、金型から除去される。これは、従来の装置（例えば、真空ポンプ（示していない））を用いる金型の排気によって、達成される。

高分子材料、最も好ましくはＰＥＫは、導体ピン２０を囲むコネクター本体３０を作製するための射出成形用金型内に注入される。好ましくは、高分子材料は、金型の中に高分子材料を注入する前に、少なくとも華氏５００度、およびより好ましくは約華氏７００度に加熱される。高分子材料は、好ましくは、平方インチにつき少なくとも７５００ポンド、および最も好ましくは平方インチにつき約１８，０００ポンドの圧力で金型の中に注入される。注入工程の後、コネクター１０は、好ましくは、高分子材料の応力を軽減するまで加熱され、従って、コネクター本体３０の冷却後の収縮が、導体ピン２０を曲げる危険性を最小化する。加熱する工程は、地下に穴を掘った鉱泉におけるコネクター１０の適用のためのコネクター１０の定格操作温度（華氏約４００〜５００度）が最小までであることが、好ましい。

応力を軽減する工程の後、全ての組立部品を冷却させ、それによって、コネクター本体３０の高分子材料は縮小し、導体ピン２０および絶縁スリーブ５０との結合を形成し、周囲の溝２２および５２をそれぞれ、捕捉する。高分子材料はまた、横断支持部材４０をそれらと結合することによって、効果的に捕捉し、従って、導体ピン２０のための支持構造が完成する。

コネクター本体３０、導体ピン２０、絶縁スリーブ５０および横断支持部材４０は、射出成形用金型から除去され、コネクター本体３０は、コネクター本体３０に具体的に成形されない任意の形態を提供するため、または成形された形状を精密にするために機械加工される。

上述から、本発明が、高温および高圧の環境に供されるために、特に十分に適する密閉電気コネクターを包含することが、見出され得る。本発明の広範な発明概念から逸脱せずに上記の実施形態に変更がなされ得ることは、当業者に理解される。従って、本発明は、開示した特定の実施形態に限定されない。

本発明の前述の要旨、および前述の詳細な説明は、添付の図面と併せて読んだ場合、より理解される。本発明を例示する目的のために、現在、好ましい実施形態を図面に示す。しかしながら、本発明は、示される配置および手段に限定されないと理解されるべきである。
図１は、本発明の第１の好ましい実施形態に従う、隔壁内に設置された密閉圧力コネクターの側面図であり、部分的に断面図で示す。 図２は、本発明の第２の好ましい実施形態に従う、隔壁内に設置された密閉圧力コネクターの側面図であり、部分的に断面図で示す。 図３は、本発明の第３の好ましい実施形態に従う、隔壁内に設置された密閉圧力コネクターの側面図であり、部分的に断面図で示す。 図４は、本発明の第４の好ましい実施形態に従う、隔壁内に設置された密閉圧力コネクターの側面図であり、部分的に断面図で示す。 図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃは、本発明に従う、第１、第２および第３の実施形態の同軸コネクターの部分組立品の側面図であり、それらは部分的に断面図で示し、図５Ｃに示す第３の好ましい実施形態の同軸コネクターの部分組立品は、同軸を組み合わせて設置され、本発明の第５の好ましい実施形態の電気コネクターに従う、ピンの密閉コネクターは、隔壁内に設置される。 図６は、本発明の第６の好ましい実施形態に従う、隔壁内に設置された密閉圧力コネクターの側面図であり、部分的に断面図で示す。 図７は、本発明の第７の好ましい実施形態に従う、隔壁内に設置された密閉圧力コネクターの側面図であり、部分的に断面図で示す。 図８は、本発明の第８の好ましい実施形態に従う、隔壁内に設置された密閉圧力コネクターの側面図であり、部分的に断面図で示す。 図９は、本発明の第９の好ましい実施形態に従う、隔壁内に設置された密閉圧力コネクターの側面図であり、部分的に断面図で示す。 図１０は、本発明の第１０の好ましい実施形態に従う、隔壁内に設置された密閉圧力コネクターの側面図であり、部分的に断面図で示す。 図１１は、本発明の第１１の好ましい実施形態に従う、隔壁内に設置された密閉圧力コネクターの側面図であり、部分的に断面図で示す。 図１２は、本発明の第１２の好ましい実施形態に従う、隔壁内に設置された密閉圧力コネクターの側面図であり、部分的に断面図で示す。

Claims (20)

1. 隔壁におけるホールを通して、耐圧の導電性接続を提供するための密閉圧力コネクターであって、該コネクターは、以下：
   対向する側の間に横断支持部材を通って延びる通路を有する高圧側および対向の低圧側を有する横断支持部材；
   該通路を通って延びる軸部分を有する導体ピン；
   該導体ピンの少なくとも軸部分を囲む絶縁スリーブであって、該絶縁スリーブによって、該横断支持部材を該導体ピンから電気的に絶縁し、該絶縁スリーブは、該高圧側に位置決めされ、そしてセラミックから構築される第１の片、および該低圧側に位置決めされ、そしてポリマー材料から構築される第２の片を有する２部の挿入物である絶縁スリーブ；ならびに
   該高圧側および該低圧側の少なくとも１つにおいて該導体ピンの少なくとも中央部を囲む成形コネクター本体であって、該通路における該導体ピンを機械的に支持し、該導体ピン、該絶縁スリーブおよび該横断支持部材と直接的、密閉的に係合される、成形コネクター本体
   を備える、密閉圧力コネクター。
2. 請求項１に記載の密閉圧力コネクターであって、前記横断支持部材は、多数の通路を含み、それぞれの通路を通して延びる軸部分を有する対応する多数の導体ピンが存在し、各導体ピンは、該軸部分を囲む絶縁スリーブを含む、密閉圧力コネクター。
3. 請求項１に記載の密閉圧力コネクターであって、前記横断支持部材は、金属材料から構成される、密閉圧力コネクター。
4. 請求項１に記載の密閉圧力コネクターであって、前記導体ピンは、該導体ピンと前記成形コネクター本体とを連結するために、該成形コネクター本体に包まれた周縁の連結部材を含む、密閉圧力コネクター。
5. 請求項４に記載の密閉圧力コネクターであって、前記周囲の連結部材は、前記導体ピンに形成される円周の溝を含む、密閉圧力コネクター。
6. 請求項１に記載の密閉圧力コネクターであって、前記横断支持部材は、前記成形コネクター本体に前記横断支持部材を連結する、あり継ぎ保持特徴を含む、密閉圧力コネクター。
7. 請求項１に記載の密閉圧力コネクターであって、周囲の溝は、前記成形コネクター本体の外面で形成される、密閉圧力コネクター。
8. 請求項７に記載の密閉圧力コネクターであって、切れ目のない周囲のシールは、前記周囲の溝に位置する、密閉圧力コネクター。
9. 請求項１に記載の密閉圧力コネクターであって、前記成形コネクター本体は、該成形コネクター上にコンセントを保持するために、連結する棟をさらに含む、密閉圧力コネクター。
10. 請求項１に記載の密閉圧力コネクターであって、前記導体ピンは、ベリリウム銅から構成される、密閉圧力コネクター。
11. 請求項１に記載の密閉圧力コネクターであって、前記成形コネクター本体は、前記高圧側で前記通路を越えて前記導体ピンの中央部を囲む、密閉圧力コネクター。
12. 請求項１に記載の密閉圧力コネクターであって、前記成形コネクター本体は、前記低圧側で前記通路を越えて前記導体ピンの中央部を囲む、密閉圧力コネクター。
13. 請求項１に記載の密閉圧力コネクターであって、前記成形コネクター本体は、前記高圧側および前記低圧側の少なくとも１つにおいて前記横断支持部材を越えて延びる、密閉圧力コネクター。
14. 請求項１に記載の密閉圧力コネクターであって、前記横断支持部材は、プレートを含み、該プレートの少なくとも一部分は、前記成形コネクター本体に包埋される、密閉圧力コネクター。
15. 請求項１４に記載の密閉圧力コネクターであって、前記プレートは、前記成形コネクター本体の外径と実質的に等しい外径を有する、密閉圧力コネクター。
16. 請求項１に記載の密閉圧力コネクターであって、前記横断支持部材は、前記成形コネクター本体の外径と実質的に等しい外径を有する、密閉圧力コネクター。
17. 請求項１に記載の密閉圧力コネクターであって、前記成形コネクター本体は、高分子材料から構成される、密閉圧力コネクター。
18. 請求項１７に記載の密閉圧力コネクターであって、前記導体ピンおよび前記横断支持部材は、前記高分子のコネクター本体とともにインサイト成形される、密閉圧力コネクター。
19. 隔壁におけるホールを通して、圧密の導電性接続を提供するための密閉圧力コネクターであって、該コネクターは、以下：
    横断支持部材を通って延びる通路を有する該横断支持部材；
    該導体ピンの少なくとも軸部分を囲む絶縁スリーブであって、該絶縁スリーブによって、該横断支持部材を該導体ピンから電気的に絶縁し、該絶縁スリーブは、該高圧側に位置決めされ、そしてセラミックから構築される第１の片、および該低圧側に位置決めされ、そしてポリマー材料から構築される第２の片を有する２部の挿入物である絶縁スリーブ；
    該通路を通って延びる軸部分を有する導体ピン；
    該導体ピンの少なくとも中央部を囲む成形コネクター本体であって、該通路における導体ピンを機械的に支持し、該導体ピンおよび該横断支持部材と直接的、密接的に係合される該成形コネクター本体；ならびに
    該横断支持部材を該成形コネクター本体に連結する、あり継ぎ保持特徴
    を含む、密閉圧力コネクター。
20. 請求項１９に記載の密閉圧力コネクターであって、前記横断支持部材は、プレートを含み、該プレートの少なくとも一部分は、前記成形コネクター本体に包埋される、密閉圧力コネクター。

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