专利名称：一种接插件及其公针及母针的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油勘探开发工具，尤其涉及一种接插件以及该接插件的公针及母针。
背景技术：
在石油勘探开发的随钻仪器中，需要为控制电路供电，并需要提供通道来传递地面指令和井下实测数据信号。为了解决该需要，目前经常使用接触滑环、两芯或多芯接插件来同时传输大电流交流电和高频信号。由于接触滑环存在旋转摩擦而容易磨损，可靠性不高，所以一般应用在非关键环节。而通过电磁感应原理进行电能和信号传输时，输入端电路必须将输入的电能和信号转化为电流强度15安培(A)以上的交流电和高频信号，才能通过电磁感应原理将电能和信号传递给输出端电路后再输出供随钻仪器使用，为了提高电能和信号传输的可靠性，所以采用非接触滑环。接插件由于不存在旋转摩擦，因而可靠性较接触滑环稍高，一般用于关键环节，所以非接触滑环与其控制电路连接时采用接插件，以满足电气性能、承压和耐高温的要求。虽然现有的两芯或多芯接插件能够满足上述电气上的要求，但是其要么直径过大而不能满足安装在随钻仪器侧壁或者其他狭小空间中的要求，要么不能承受泥浆高达150摄氏度的高温，又或要么不能耐受泥浆高达140兆帕(MPa)的高压，因此其应用同样存在着较多局限性。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是克服现有接插件不能安装在狭小空间或者不能应用于高温高压环境的缺陷。为了解决上述技术问题，本实用新型首先提供了一种接插件中的公针，包括与第一绝缘体(2)同轴且从该第一绝缘体(2)中引出的交流电电缆焊杯(1)，信号电缆焊杯(3) 设置在该第一绝缘体(2)的外表面并从第二绝缘体(4)的第一侧引出，被第二绝缘体(4)从外部包裹并伸出第二绝缘体(4)的端面，连接部(5)位于该第二绝缘体(4)的第二侧且比该第二绝缘体(4)粗；该连接部(5)与安装部(7)的第一侧之间设置有密封圈槽(6)；该安装部(7)的第二侧设置有水密头(8)，与该水密头(8)的第一侧相对；该水密头(8)的第二侧引出同轴并采用该第一绝缘体(2)进行绝缘的信号接触点(9)和交流电接触点(10)；该信号接触点(9)与该信号电缆焊杯(3)导通，该交流电接触点(10)与该交流电电缆焊杯(1)导
ο优选地，该信号接触点(9)的直径比该交流电接触点(10)的直径大，隔着该第一绝缘体(2)包裹在该交流电接触点(10)的外部；该交流电接触点(10)从该信号接触点(9) 中伸出。优选地，该连接部(5)上设置有螺纹。[0009]优选地，该安装部(7)包括立方头。本实用新型还公开了一种接插件中的母针，包括装在整体空心的橡胶套(92)中的中芯体(93)、电流插针套(94)、电流绝缘套(95)、信号插针套(96)以及信号绝缘套(97)，其中该电流插针套(94)位于该电流绝缘套(95)中，该电流绝缘套(95)位于中芯体 (93)中并伸出该中芯体(93)，该信号插针套(96)在该电流绝缘套(95)伸出该中芯体(93) 的部位向两侧同时套住该电流绝缘套(95)的一部分以及该中芯体(93)的一部分；该信号绝缘套(97)同时套住该电流绝缘套(95)未被该信号插针套(96)套住的部分的整体，以及该信号插针套(96)的部分；该电流插针套(94)第一端的内部中空为交流电电缆接口(44)，第二端的内部中空为交流电连接空间(43)，该交流电电缆接口(44)与该交流电连接空间(43)隔断不相通；该橡胶套(92)套住该信号绝缘套(97)的一侧，从端面沿轴线设置有与该电流插针套(94)中的交流电电缆接口(44)相通的交流电线圈进口(22)，以及平行于轴线并于该交流电线圈进口(22)隔开的信号线圈进口(23)。优选地，该信号插针套(96)与该中芯体(93)螺纹连接。优选地，该橡胶套(92 )包含有水密头槽(21)。优选地，该中芯体(93)整体空心，第一端的外部为向内收缩的外台阶(32)，该外台阶(32)通过螺纹与该信号插针套(96)相连接；第二端内部包含有内台阶(34)，内壁上靠近内台阶(34)的部位设置有可压缩弹片(31)。优选地，该电流插针套(94)位于该交流电连接空间(43)处的内壁上，设置有向轴线收缩的可压缩弹片(41)。本实用新型还公开了一种接插件，包括如前所述的公针以及如前所述的母针，其中该母针上的水密头槽(21)与该公针上的水密头(8)相配合，该母针上的该中芯体(93) 与该公针上的该信号接触点(9)相配合，该公针上的该交流电接触点(10)伸入该电流插针套(94)中的该交流电连接空间(43)，与该交流电连接空间(43)相配合。与现有技术相比，本实用新型实施例的同轴接插件直径小，能安装在随钻仪器侧壁上，而且能够在HOMI^a的泥浆压力和150摄氏度的高温环境中正常工作。本实用新型实施例的同轴接插件采用同轴设计，在轴向上分别设计两个接触点，实现交流电和信号的同轴向传输，可以将同轴接插件的直径设计的比较小，能够满足安装到随钻仪器侧壁的要求。 本实用新型实施例的同轴接插件，采用耐高温和耐腐蚀的材料制成，并采用水密头、密封圈以及橡胶套压紧线圈进行密封，能够满足在高温高压的泥浆介质中使用。本实用新型实施例的同轴接插件，可用于井下随钻仪器同时传输大电流交流电和高频信号。
图1为本实用新型实施例接插件中公针的结构示意图。图2为本实用新型实施例接插件中母针所包含的橡胶套的结构示意图。图3为本实用新型实施例接插件中母针所包含的中芯体的结构示意图。图4为本实用新型实施例接插件中母针所包含的电流插针套的结构示意图。图5为本实用新型实施例接插件安装在随钻仪器上的结构示意图。[0025]图6为图5的局部放大图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。图1为本实用新型实施例接插件中公针的结构示意图。如图1所示，本实施例的公针主要包括交流电电缆焊杯1、第一绝缘体2、信号电缆焊杯3、第二绝缘体4、连接部5、密封圈槽6、安装部7、水密头8、信号接触点9以及交流电接触点10。如图1所示，交流电电缆焊杯1与第一绝缘体2同轴，且从第一绝缘体2中引出。 信号电缆焊杯3设置在第一绝缘体2的外表面并从第二绝缘体4的第一侧引出，被第二绝缘体4从外部包裹并伸出第二绝缘体4的端面。用于公针与随钻仪器相连接的连接部5位于第二绝缘体4的第二侧，比第二绝缘体4粗。连接部5与将公针安装到随钻仪器上的安装部7的第一侧之间，设置有用于安装密封圈的密封圈槽6。安装部7的第二侧设置有水密头8，与水密头8的第一侧相对。水密头8的第二侧，引出同轴并采用第一绝缘体2进行相互绝缘的信号接触点9和交流电接触点10。其中， 信号接触点9的直径比交流电接触点10的直径大，隔着该第一绝缘体2包裹在交流电接触点10的外部。交流电接触点10从信号接触点9中伸出，且与交流电电缆焊杯1在公针内部导通；信号接触点9与信号电缆焊杯3在公针内部导通。本实施例中该连接部5上设置有螺纹，公针通过连接部5上的螺纹固定安装在随钻仪器的侧壁。本实施例接插件中的公针，通过该安装部7将公针整体安装到随钻仪器的侧壁上，本实施例中，安装部7包括立方头。在将公针整体固定在随钻仪器的侧壁上时，通过套筒扳手旋转六方头上扣完成。密封圈槽6上可以设置密封圈以密封泥浆，以免泥浆进入随钻仪器内部并承受泥浆的140MPa的压力。本实施例接插件中的公针，采用耐高温和防腐蚀材料和结构设计，满足在150摄氏度和泥浆环境下正常工作的要求。本实用新型的实施例提供了一种母针，主要包括如图2所示的橡胶套92、如图3所示的中芯体93、如图4所示的电流插针套94、电流绝缘套95、信号插针套96和信号绝缘套 97。中芯体93、电流插针套94、电流绝缘套95、信号插针套96以及信号绝缘套97套在整体空心的橡胶套92中。该电流插针套94位于该电流绝缘套95中，该电流绝缘套95位于中芯体93中并伸出该中芯体93，该信号插针套96在该电流绝缘套95伸出该中芯体93的部位向两侧同时套住该电流绝缘套95的一部分以及该中芯体93的一部分；该信号绝缘套97同时套住该电流绝缘套95未被该信号插针套96套住的部分的整体，以及该信号插针套96的部分。该电流插针套94第一端的内部中空为交流电电缆接口 44，第二端的内部中空为交流电连接空间43，该交流电电缆接口 44与该交流电连接空间43隔断不相通。该橡胶套92套住该信号绝缘套97的一侧，从端面沿轴线设置有与该电流插针套 94中的交流电电缆接口 44相通的交流电线圈进口 22，以及平行于轴线并于该交流电线圈进口 22隔开的信号线圈进口 23。如图2所示，整体空心且具有弹性的橡胶套92包含有垂直于轴线并与公针上的水密头8相配合的水密头槽21，以及从端面沿轴线进入到空腔M的交流电线圈进口 22，以及与轴线平行并与该交流电线圈进口 22隔开且也进入到空腔M的信号线圈进口 23。如图3所示，整体空心的中芯体93，第一端的外部为向内收缩的外台阶32，该外台阶32通过螺纹与信号插针套相连接。第二端内部包含有内台阶34，内壁上靠近内台阶34 的部位，设置有可压缩弹片31，以与公针上的信号接触点9紧密配合。公针上的信号接触点 9与该可压缩弹片31相配合后，公针上的交流电接触点10就在中芯体的内部空间33中伸入如图4所示的电流插针套94中。如图4所示，电流插针套94的第一端的外部为向内收缩的外台阶42，外台阶42的内部中空，为交流电电缆接口 44。第二端的内部中空，为交流电连接空间43，用于容纳公针上的交流电接触点10。该交流电电缆接口 44与交流电连接空间43隔断不相通。电流插针套位于该交流电连接空间43处的内壁上，设置有向轴线收缩的可压缩弹片41。图5为本实用新型实施例接插件安装在随钻仪器上的结构示意图，图6是图5的局部放大图。本实施例的接插件由前述的公针和母针配合在一起形成。如图5和图6所示，本实施例的接插件通过公针上的连接部5与随钻仪器80螺纹连接在一起，并通过封圈槽6上设置的密封圈81与随钻仪器80的连接部位密封。该母针上的水密头槽21与该公针上的水密头8相配合，该母针上的该中芯体93 与该公针上的该信号接触点9相配合，该公针上的该交流电接触点10伸入该电流插针套94 中的该交流电连接空间43，与该交流电连接空间43相配合。电流插针套94的一头与公针上的交流电接触点10接触，另一头与电缆连接，传输大电流交流电。中芯体93的一头与公针上的信号接触点9接触，并通过内壁上的可压缩弹片31保证与信号接触点9形成良好的电连接；另一头与信号插针套96螺纹连接，且信号插针套96再与从橡胶套92上引出的电缆连接，传输高频信号。母针中的电流插针头94中的交流电连接空间43套在公针的交流电接触点10上， 并通过电流插针头94上的可压缩弹片41与公针的交流电接触点10保证良好的电连接。本实施例的接插件通过橡胶套92上的交流电线圈进口 22从非接触滑环上的交流电线圈接入交流电，通过信号线圈进口 23从非接触滑环上的信号线圈接入高频信号。本实施例接插件中的橡胶套92具有弹性，接插件的母针的其它部件均装入该橡胶套92中，靠膨胀橡胶套92实现相对位置固定的，这样橡胶套92能够有效压紧这些部件， 排除空气，以便实现良好密封。橡胶套92上的交流电线圈进口 22的孔径比大电流交流电线圈的外径小，信号线圈进口 23的孔径比高频信号线圈外径小，通过橡胶套92的收缩来压紧线圈，实现对泥浆的密封并承受HOMI^a及以上的高压。并通过选用高温橡胶和加入防腐蚀等材料实现防泥浆腐蚀和耐受150摄氏度高温的功能。本实用新型实施例接插件的母针与公针之间靠水密头8实现密封。本实用新型实施例接插件的公针在轴向上有两个接触点，一个接触点直径小，与大电流交流电连接；另一个接触点直径大一些，与高频信号连接。两个接触点之间设置有绝缘体，避免两个接触点之间的短路和干扰，因此插件公针的直径比较小。公针上还设置有两个焊杯，分别与两个接触点导通，通过焊接电缆后与非接触滑环的输入和输出端控制电路连接，分别传输大电流交流电和高频信号。本实用新型实施例的接插件，其中的母针与非接触滑环输入端和输出端线圈相连，再插接到公针上形成连通回路，实现同时传输大电流交流电和高频信号的功能。接插件中的母针与非接触滑环输入端和输出端线圈之间的密封靠母针最外面的橡胶套92压紧线圈来实现，满足承压HOMPa的要求。虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
权利要求1.一种接插件中的公针，其特征在于，包括与第一绝缘体(2)同轴且从该第一绝缘体 (2)中引出的交流电电缆焊杯(1)，信号电缆焊杯(3)设置在该第一绝缘体(2)的外表面并从第二绝缘体(4)的第一侧引出，被第二绝缘体(4)从外部包裹并伸出第二绝缘体(4)的端面，连接部(5)位于该第二绝缘体(4)的第二侧且比该第二绝缘体(4)粗；该连接部(5)与安装部(7)的第一侧之间设置有密封圈槽(6);该安装部(7)的第二侧设置有水密头(8)，与该水密头(8)的第一侧相对；该水密头(8)的第二侧引出同轴并采用该第一绝缘体(2)进行绝缘的信号接触点(9)和交流电接触点(10);该信号接触点(9)与该信号电缆焊杯(3)导通，该交流电接触点(10)与该交流电电缆焊杯(1)导通。
2.根据权利要求1所述公针，其特征在于该信号接触点(9)的直径比该交流电接触点(10)的直径大，隔着该第一绝缘体(2)包裹在该交流电接触点(10)的外部；该交流电接触点(10)从该信号接触点(9)中伸出。
3.根据权利要求1所述公针，其特征在于 该连接部(5)上设置有螺纹。
4.根据权利要求1所述公针，其特征在于 该安装部(7)包括立方头。
5.一种接插件中的母针，其特征在于，包括装在整体空心的橡胶套(92)中的中芯体(93)、电流插针套(94)、电流绝缘套(95)、信号插针套(96)以及信号绝缘套(97)，其中 该电流插针套(94)位于该电流绝缘套(95)中，该电流绝缘套(95)位于中芯体(93)中并伸出该中芯体(93)，该信号插针套(96)在该电流绝缘套(95)伸出该中芯体(93)的部位向两侧同时套住该电流绝缘套(95)的一部分以及该中芯体(93)的一部分；该信号绝缘套 (97)同时套住该电流绝缘套(95)未被该信号插针套(96)套住的部分的整体，以及该信号插针套(96)的部分；该电流插针套(94)第一端的内部中空为交流电电缆接口(44)，第二端的内部中空为交流电连接空间(43)，该交流电电缆接口(44)与该交流电连接空间(43)隔断不相通； 该橡胶套(92)套住该信号绝缘套(97)的一侧，从端面沿轴线设置有与该电流插针套(94)中的交流电电缆接口(44)相通的交流电线圈进口(22)，以及平行于轴线并于该交流电线圈进口(22)隔开的信号线圈进口(23)。
6.根据权利要求5所述的母针，其特征在于 该信号插针套(96)与该中芯体(93)螺纹连接。
7.根据权利要求5所述的母针，其特征在于 该橡胶套(92 )包含有水密头槽(21)。
8.根据权利要求5所述的母针，其特征在于该中芯体(93)整体空心，第一端的外部为向内收缩的外台阶(32)，该外台阶(32)通过螺纹与该信号插针套(96 )相连接；第二端内部包含有内台阶(34 )，内壁上靠近内台阶(34 ) 的部位设置有可压缩弹片(31)。
9.根据权利要求5所述的母针，其特征在于该电流插针套(94)位于该交流电连接空间(43)处的内壁上，设置有向轴线收缩的可压缩弹片(41)。
10.一种接插件，其特征在于，包括如权利要求1至4中任一项权利要求所述的公针，以及如权利要求5至9中任一项权利要求所述的母针，其中该母针上的水密头槽(21)与该公针上的水密头(8)相配合，该母针上的该中芯体(93) 与该公针上的该信号接触点(9)相配合，该公针上的该交流电接触点(10)伸入该电流插针套(94)中的该交流电连接空间(43)，与该交流电连接空间(43)相配合。
专利摘要本实用新型公开了一种接插件及其公针及母针，克服现有接插件不能安装在狭小空间或者不能应用于高温高压环境的缺陷，其中该公针包括从该第一绝缘体中引出的交流电电缆焊杯，信号电缆焊杯设置在该第一绝缘体的外表面并从第二绝缘体的第一侧引出，被第二绝缘体从外部包裹并伸出第二绝缘体的端面，连接部位于第二绝缘体的第二侧且比该第二绝缘体粗；连接部与安装部的第一侧之间设置有密封圈槽；该安装部的第二侧设置有水密头，与该水密头的第一侧相对；该水密头的第二侧引出信号接触点和交流电接触点。本实用新型实施例的同轴接插件直径小，能安装在随钻仪器侧壁上，而且能够在140MPa的泥浆压力和150摄氏度的高温环境中正常工作。
文档编号H01R13/52GK202308434SQ20112038209
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月10日 优先权日2011年10月10日
发明者兰洪波, 孟巍, 张冠祺, 李春楠, 菅志军 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司