一种细长孔玻璃封接多针电连接器及其制备方法

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一种细长孔玻璃封接多针电连接器及其制备方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及石油勘探测井仪器连接器，特别涉及一种细长孔玻璃封接多针电连接器及其制备方法。\n背景技术\n[0002] 在石油开采过程中，需要随时检测井下的各类参数，并将其通过井下传感器，高效准确的传输到井上记录仪中，为石油开采工作提供数据支持。在这项工作中需要使用一种耐高温承压电连接器进行连接。该电连接器一般在井下3000米--5000米深度测井仪中使用，一端位于高压区，另一端位于低压区，其中高压区压力高达140MPa。\n[0003] 集成化设计思路要求在小的截面积内，要多布线，也就是说所用电连接器需要多针，小间距排布，这必然需要每个绝缘子外径尺寸小型化。目前石油承压电连接器最可靠的密封方式主要采用玻璃封接结构，该结构能够实现双向承压。为了实现小型化，承高压的目的，小孔径深孔封接承压电连接器成为目前封接领域的一个技术瓶颈。\n[0004] 常规工艺方法存在多个造成产品性能不稳定的因素，特别在一些多针细长孔承压连接器上体现的尤为突出，其造成不稳定的主要原因是该类产品封接孔直径小，引线相对封接孔尺寸相对较大，造成环形玻璃珠有效壁厚薄，再加上为了能够承受高压，往往封接深度又特别深，这种即薄又要求高度高的玻璃绝缘子，常规做法是采用多个玻璃珠叠加来保证封接深度，然而这种方式无疑增加了配合间隙，再加上传统的干粉压制工艺，压力小，玻璃珠致密度低，玻璃珠本身存在疏松间隙，直接影响到封接后玻璃绝缘子内部致密度，成为一大隐患，在制作上也是一大难题。\n[0005] 传统的干粉成型工艺所制玻璃珠，经玻化后，多个叠加装配，造成封接孔内间隙大，残存气体在封接过程中不易排出，封接后容易出现缩孔、内部气泡、绝缘子不致密等缺陷，此外干粉压制玻化玻璃珠自身成型压力小，玻化后致密度不高，从而容易形成缺陷产品，影响电连接器的高温高压高绝缘性能，造成产品报废。\n[0006] 传统方式所制玻璃珠时，压力不易过大，否则会出现脱模难或是损坏压制模具。在压制成型之前，需要在玻璃粉中添加粘结剂(石蜡或是胶)，压制后需要做排胶处理，压力过大会出现排胶困难或是排胶不彻底，导致高温封接阶段粘结剂挥发，造成封接内部出现缩孔、气泡。\n[0007] 传统方式所制玻璃珠受模具和后续排胶(玻化)工艺影响，玻璃珠外形尺寸可控范围大(一般外径Φ4以下玻璃珠外径和内径可控范围在±0.1mm以内，高度范围在±0.15mm以内，小型玻璃珠重量可控范围在±2mg以内)，玻璃珠稍高在排胶后就会出现玻璃珠大小头(或称喇叭口)现象，在与细长封接孔装配时，装配间隙大，深孔封接后易导致配合间隙内气体无法顺利排出，影响封接玻璃致密度，从而造成不良品，而高压拉管工艺所制玻璃绝缘子内外径尺寸可以控制在±0.03mm,高度可以控制在±0.03mm，重量可以控制在±0.5mg，可以有效减少装配间隙，减少封接时气体被热熔玻璃体包裹等问题。\n[0008] 封接细长孔时，在封接体积一定的前提下，要达到理想的封接玻璃重量，就需采用多个玻璃珠叠加方式，叠加后的高度远远高出封接孔上端面，给烧结带来困难，[0009] 传统的玻璃珠高出封接孔表面，封接后部分玻璃会残留在壳体外端面和出现玻璃爬柱较高，不但影响封接件外观状态，而且也降低了封接内孔玻璃绝缘体的封接致密度。\n发明内容\n[0010] 本发明的目的在于提供一种细长孔玻璃封接多针电连接器，以克服现有技术的不足，实现了高密封性、高承压能力和高绝缘性能。\n[0011] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：\n[0012] 一种细长孔玻璃封接多针电连接器，包括轴向设有若干封接孔的金属外壳，封接孔内装配有导体插针,导体插针与金属外壳的封接孔壁之间夹装有玻璃绝缘子，金属外壳的封接孔内两端密封有环氧固化层。\n[0013] 进一步的，金属外壳的封接孔两端设有凹槽，环氧固化层置于凹槽内。\n[0014] 进一步的，其中玻璃绝缘子的外径小于封接孔内径，玻璃绝缘子的内径大于导体插针的外径。\n[0015] 进一步的，玻璃绝缘子的单边壁厚d≤1mm,封接深度h≥5d。\n[0016] 进一步的，金属外壳的轴向封接孔为通孔。\n[0017] 进一步的，金属外壳外侧设有多个O型密封圈。\n[0018] 进一步的，所述玻璃绝缘子为一根细长玻璃绝缘子。\n[0019] 一种用于上述细长孔玻璃封接多针电连接器的制备方法，包括以下步骤：\n[0020] 1)、采用玻璃体熔融高压拉管工艺制取玻璃绝缘子；\n[0021] 2)、将金属外壳装配到封接模具上，将步骤1)中制取的玻璃绝缘子依次装入封接孔内，并保证装配到位，然后将导体插针装入玻璃绝缘子中孔；\n[0022] 3)、将装配好的产品用封接模具盒体密封，利用网带式高温烧结炉进行烧结，烧结后得到初始电连接器；\n[0023] 4)、将步骤3)中得到的初始电连接器进行氧化层处理；\n[0024] 5)、待初始电连接器氧化层处理干净后，对初始电连接器封接孔两端凹槽内采用耐高温高绝缘环氧胶进行分次灌封及固化，使其形成致密的环氧固化层，防止外界杂质污染玻璃绝缘子。\n[0025] 进一步的，步骤1)中玻璃体熔融高压拉管工艺具体包括以下步骤：\n[0026] (1)、先将玻璃粉的原始氧化物原料混合后装进搅拌罐或喷雾混合设备中，让其进行充分混合；\n[0027] (2)、将步骤1中混合好的玻璃粉料，装入石英玻璃器皿生产用的热挤压成型炉，将配好的原料热熔，让其成为熔融液态，高压挤出，挤出的玻璃液最终通过双层管型模具挤压而出，一边挤压一边拉料，就形成了挤压形式的玻璃绝缘子长管，一般长度都接近1米/根；\n[0028] (3)、根据要求长度采用激光将上述步骤2中得到的玻璃绝缘子长管切断。\n[0029] 进一步的，步骤3)中将装配好的产品用封接模具盒体密封，放入高温烧结炉中，利用网带式高温烧结炉进行烧结，烧结温度控制在985～1015℃，烧结时氮气保护，封接后即可实现金属外壳、导体插针和玻璃绝缘子三者之间的高强度密封。\n[0030] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：\n[0031] 本发明一种细长孔玻璃封接多针电连接器，通过轴向设有若干封接孔的金属外壳，封接孔内装配有导体插针,导体插针与金属外壳的封接孔壁之间夹装有玻璃绝缘子，金属外壳的封接孔内两端密封有环氧固化层，采用一根细长玻璃绝缘子，玻璃绝缘子尺寸一致，表面光滑，外形尺寸一致性好，不会出现多个玻璃珠叠加后出现缩孔、内部气泡的问题，两端通过环氧固化层密封，实现了高密封性、高承压能力和高绝缘性能。\n[0032] 一种用于权利要求1所述细长孔玻璃封接多针电连接器的制备方法，采用玻璃体熔融高压拉管工艺制取玻璃绝缘子，生产过程不需要给玻璃粉中添加粘结剂，没有添加粘结剂也就比传统方式少了高温排蜡工序，避免了粘结剂排除不彻底，造成封接不致密的问题，利用网带式高温烧结炉进行烧结，在电连接器封接孔两端凹槽内采用耐高温高绝缘环氧胶进行分次灌封及固化，使其形成致密的保护层，防止了外界的潮气，湿气以及杂质污染玻璃绝缘子，造成电绝缘性能下降。\n附图说明\n[0033] 图1为本发明结构示意图。\n[0034] 其中，1、金属外壳；2、导体插针；3、玻璃绝缘子；4、环氧固化层；5、O型密封圈。\n具体实施方式\n[0035] 下面结合附图对本发明做进一步详细描述：\n[0036] 如图1所示，一种细长孔玻璃封接多针电连接器，包括轴向设有若干封接孔的金属外壳1，金属外壳1的轴向封接孔为通孔，封接孔内装配有导体插针2,导体插针2与金属外壳\n1的封接孔壁之间夹装有玻璃绝缘子3，其中玻璃绝缘子3为单根细长玻璃绝缘子；金属外壳\n1的封接孔内两端设有环氧固化层4，金属外壳1外侧设有多个O型密封圈5，金属外壳1的封接孔两端设有凹槽，环氧固化层4置于凹槽内。\n[0037] 其中玻璃绝缘子3的外径小于封接孔内径，玻璃绝缘子3的内径大于导体插针2的外径；玻璃绝缘子3的单边壁厚d≤1mm,封接深度h≥5d；玻璃绝缘子3采用玻璃体熔融高压拉管工艺所制的高致密度细长玻璃绝缘子；金属外壳1为17-4PH、GH4145或GH4169；导体插针2材料为铁镍膨胀合金4J29、4J28、4J50；玻璃绝缘子3材料为DM305、DM308、BH-14W/K或美国康宁公司7052玻璃粉，其中金属外壳1、玻璃绝缘子3、导体插针2三种材料具有相近或是依次减小线膨胀系数，符合金属-玻璃封接原理，能够实现浸润性可靠封接。\n[0038] 一种基于上述细长孔玻璃封接多针电连接器的制备方法，包括以下步骤，[0039] 1)、采用玻璃体熔融高压拉管工艺制取玻璃绝缘子3；\n[0040] 2)、将金属外壳1装配到封接模具上，将步骤1)中制取的玻璃绝缘子3依次装入封接孔内，并保证装配到位，然后将导体插针2装入玻璃绝缘子中孔；\n[0041] 3)、将装配好的产品用封接模具盒体密封，放入高温烧结炉中，利用网带式高温烧结炉进行烧结，烧结温度控制在985～1015℃，烧结时氮气保护，封接后得到初始电连接器，封接后即可实现金属外壳1、导体插针2和玻璃绝缘子3三者之间的高强度密封；\n[0042] 4)、将步骤3)中得到的初始电连接器进行氧化层处理；\n[0043] 5)、待初始电连接器氧化层处理干净后，对初始电连接器封接孔两端凹槽内采用耐高温高绝缘环氧胶4进行分次灌封及固化，使其形成致密的环氧固化层，防止外界杂质污染玻璃绝缘子。\n[0044] 其中步骤1)中玻璃体熔融高压拉管工艺具体包括以下步骤：\n[0045] 1，先将玻璃粉的原始氧化物原料混合后装进搅拌罐或喷雾混合设备中，让其进行充分混合；\n[0046] 2，将步骤1)中混合好的玻璃粉料，装入石英玻璃器皿生产用的热挤压成型炉，将配好的原料热熔，让其成为熔融液态，再经过设备上的压力系统，高压挤出，挤出的玻璃液最终通过双层管型模具挤压而出，一边挤压一边拉料，就形成了挤压形式的玻璃绝缘子长管，一般长度都接近1米/根；\n[0047] 3，根据要求长度采用激光将上述步骤2)中得到的玻璃绝缘子长管按照需要切断即可。