自清洁电缆连接器的制作方法

本发明涉及石油行业天然气钻采装备技术领域，尤其涉及一种自清洁电缆连接器。

背景技术：

电动钻具钻井技术的发明已有100多年的历史，但由于受技术水平的限制，井下电动钻具直到最近几年才引起国际钻井界的关注。随着俄罗斯和美国等西方国家电动钻具钻井技术的应用，越来越多地体现出其优点：井下电动钻具不靠钻井液驱动，因此具有比井下涡轮钻具和井下螺杆钻具更广泛的使用范围和更低的钻井成本。驱动井下动力钻具的能量通过钻井液、空气或电缆传递，而井下电缆的使用，为井上的动力和井下信息的传递提供了平台，必将为日趋完善的井下电动钻具技术的发展奠定基础。

在电动钻具钻井系统中，一般地，钻杆上安装有特种电缆和特制公母耦合电缆连接器进行连接。作业时，电缆连接器在井口采用旋转对接方式实现，连接后再置于高压环境下的钻井液中工作。但在井口作业时，电缆连接器必然遭到钻井液的污染，普通的电缆连接器由于污染无法实现多次插拔的需要。为了确保电动钻具电力的输送及控制信号的传输，需要具有自清洁功能的电缆连接器，保证电缆作业过程中的高可靠插拔连接。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种自清洁电缆连接器，以满足井口作业时插拔连接的可靠性需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种自清洁电缆连接器，克服现有技术中普通电缆连接器作业过程中遭到污染而无法实现高可靠插拔的问题。该电缆连接器的结构简单，柔性结构和刚性结构的相互连接能够实现插拔过程中的电缆连接器的自清洁。

本发明的目的是这样实现的，一种自清洁电缆连接器，所述自清洁电缆连接器包括插座结构和插头结构，所述插座结构包括用于导电的插针部，所述插针部的一端固定套设有弹性的插座绝缘护套，所述插针部的一端与第一电缆电连接，设定所述插针部与所述第一电缆电连接的部位为第一连接部，所述插座绝缘护套密封包覆地设置在所述第一连接部的外侧；所述插头结构包括插头导电部，所述插头导电部的一端与第二电缆电连接，设定所述插头导电部与所述第二电缆电连接的部位为第二连接部，所述插头导电部和所述第二连接部的外侧密封包覆地设置有弹性的插头绝缘护套，所述插头绝缘护套的一端向所述插头导电部的方向贯通延伸设置有能清洁所述插针部外壁的插接孔，所述插接孔的内径小于所述插针部的外径。

在本发明的一较佳实施方式中，所述插针部包括相互间隔、且相互绝缘设置的第一插针导电芯和第二插针导电芯，所述第一插针导电芯的一端与所述第一电缆内的第一芯线电连接，所述第二插针导电芯的一端与所述第一电缆内的第二芯线电连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一插针导电芯的另一端设有外径增大、且相对所述第一芯线偏心设置的第一圆柱体，所述第一圆柱体的侧壁构成第一导电接触体；所述第一圆柱体上设置有第一贯通孔，所述第二插针导电芯的一端穿过所述第一贯通孔与所述第二芯线电连接，所述第二插针导电芯的侧壁与所述第一贯通孔的侧壁之间相互绝缘间隔，所述第二插针导电芯远离所述第二芯线的一端设有相对所述第二芯线偏心设置的第二圆柱体，所述第二圆柱体位于所述第一圆柱体远离所述第一芯线的一侧、且与所述第一圆柱体同轴设置，所述第二圆柱体的外径与所述第一圆柱体的外径相同，所述第二圆柱体的侧壁构成第二导电接触体。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一插针导电芯和所述第二插针导电芯采用铅黄铜材料，所述铅黄铜材料的表面采用镀银处理。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一插针导电芯和所述第二插针导电芯之间设置有中间密封绝缘层，所述第一插针导电芯和所述第二插针导电芯通过导电芯绝缘单元塑压构成所述插针部，所述导电芯绝缘单元与所述第一圆柱体同轴设置。

在本发明的一较佳实施方式中，所述导电芯绝缘单元为耐高温环氧模塑料单元。

在本发明的一较佳实施方式中，所述插头导电部包括相互间隔、且相互绝缘设置的第一导电部和第二导电部，所述第一导电部的一端与所述第二电缆内的第三芯线电连接，所述第二导电部的一端与所述第二电缆内的第四芯线电连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一导电部包括与所述第三芯线电连接、且相对所述第三芯线偏心设置的第一导电环，所述第一导电环的一端封闭另一端开口，所述第一导电环的另一端内部接触套设有用于插设电连接所述第一导电接触体的第一冠簧，所述第一冠簧与所述第一导电接触体匹配设置；

所述第二导电部包括与所述第四芯线电连接、相对所述第四芯线偏心设置的第二导电环，所述第二导电环位于所述第一导电环内部、与所述第一导电环同轴且绝缘间隔设置，所述第二导电环与所述第一冠簧轴向间隔设置，所述第二导电环的一端封闭另一端开口，所述第二导电环的内部接触套设有用于插设电连接所述第二导电接触体的第二冠簧，所述第二冠簧与所述第二导电接触体匹配设置；

所述第二冠簧、所述第一冠簧和所述插接孔同轴贯通设置。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一导电环封闭的一端向外延伸设置有与所述第三芯线同轴设置、且与所述第三芯线电连接的第一导电芯柱；所述第一导电环封闭的一端设置有第二贯通孔，所述第二导电环封闭的一端向外延伸设置有与所述第四芯线同轴设置、且穿过所述第二贯通孔与所述第四芯线电连接的第二导电芯柱，所述第二导电芯柱的侧壁与所述第二贯通孔的侧壁之间相互绝缘间隔。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一导电环的另一端接触套设有第一冠簧套筒，所述第一冠簧套筒内接触套设所述第一冠簧，所述第一冠簧套筒和所述第二导电环之间设置有第一绝缘套，所述第一绝缘套的内部设置有与所述插接孔同轴且贯通设置的第一绝缘套通孔，所述第一导电环的内壁与所述第二导电环的外壁之间设置有导电环绝缘单元。

在本发明的一较佳实施方式中，所述插座绝缘护套和所述插头绝缘护套的外部均套设有安装耳结构。

在本发明的一较佳实施方式中，所述插座绝缘护套和所述插头绝缘护套均为硫化橡胶结构。

由上所述，本发明提供的自清洁电缆连接器，插座结构采用耐高温环氧模塑料单元将两根插针导电芯镶嵌塑压在一起，属于刚性结构，插头结构采用橡胶硫化一体成型，属于柔性结构，插座结构的插针部与插头结构的插接孔之间过盈配合，插接孔的孔径略小于插针部的直径，插针部的油污泥沙在电缆连接器的插合过程中被插接孔的橡胶刮掉，本发明提供的自清洁电缆连接器利用了橡胶材料的弹性，刚柔插合达到自清洁的目的；本发明的自清洁电缆连接器中，为了提升电缆连接器的自清洁效果，插针部插合进入插接孔中时螺旋式推进，插针部与第一电缆之间、插头导电部与第二电缆之间采用偏心连接，且插针部与插头导电部同心设置；本发明的自清洁电缆连接器插合密封性、绝缘性能好，实现了电动钻具电力的输送及控制信号的传输的同时具有较高可靠性，本发明的自清洁电缆连接器在石油行业天然气钻采装备上有广阔的应用前景。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1a：为本发明的插座结构的结构示意图。

图1b：为本发明的插座结构的插针部的结构示意图。

图2a：为本发明的插头结构的结构示意图。

图2b：为本发明的插头结构的插头导电部的结构示意图。

图3a：为本发明的插座结构和插头结构插合过程示意图。

图3b：为本发明的插座结构和插头结构插合后示意图。

图3c：为本发明的插座结构和插头结构插合后插接孔处示意图。

图中：

1、插座结构；

11、插针部；

111、第一插针导电芯；1111、第一圆柱体；1112、第一贯通孔；

112、第二插针导电芯；1121、第二圆柱体；

113、第一导电接触体；

114、第二导电接触体；

115、中间密封绝缘层；

116、导电芯绝缘单元；

12、插座绝缘护套；

2、插头结构；

21、插头绝缘护套；211、插接孔；

22、插头导电部；

221、第一导电部；2211、第一导电环；2212、第一导电芯柱；2213、第二贯通孔；2214、第一冠簧套筒；

222、第二导电部；2221、第二导电环；2222、第二导电芯柱；

223、第一冠簧；

224、第二冠簧；

225、第一绝缘套；2251、第一绝缘套通孔；

226、导电环绝缘单元；

3、第一电缆；31、第一芯线；32、第二芯线；

4、第二电缆；41、第三芯线；42、第四芯线；

5、安装耳结构。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1a、图1b、图2a、图2b、图3a、图3b、图3c所示，本发明提供了一种自清洁电缆连接器，自清洁电缆连接器包括插座结构1和插头结构2(本领域中，通常定义电缆连接结构中相对静止的结构为插座结构，相对运动的结构为插头结构)，插座结构1包括用于导电的插针部11，插针部11的一端固定套设有弹性的插座绝缘护套12，插针部11的一端与第一电缆3电连接，设定插针部11与第一电缆3电连接的部位为第一连接部，插座绝缘护套12密封包覆地设置在第一连接部的外侧；插头结构2包括插头导电部22，插头导电部22的一端与第二电缆4电连接，设定插头导电部22与第二电缆4电连接的部位为第二连接部，插头导电部22和第二连接部的外侧密封包覆地设置有弹性的插头绝缘护套21，插头绝缘护套21的一端向插头导电部22的方向贯通延伸设置有能清洁插针部11外壁的插接孔211，插接孔211与插头导电部22连通设置，在本发明的一具体实施例中，对电缆连接器的密封要求是插合后承受70MPa的静水压力，作为插合接口的插接孔211设置在具有弹性的插头绝缘护套21的内部，能够实现插合状态下阻绝或控制流体的流动达到密封的要求；插接孔211的内径小于插针部11的外径，在本实施方式中，如图3a、图3c所示，插接孔211的内壁上设置有凸起的螺旋线，以实现插合过程中，插接孔211在插合后起到良好的密封效果。在本实施方式中，第一电缆3和第二电缆4均为铠装电缆。本发明提供的自清洁电缆连接器中，插座结构1中插针部属于刚性结构，插头结构2中位于外部的插头绝缘护套21由橡胶硫化一体成型，属于柔性结构，插座结构1的插针部11与插头结构2的插接孔211之间过盈配合，即插接孔211的孔径小于插针部11的外径，插针部11的油污泥沙在插合过程中被插接孔211处的橡胶刮掉(插合过程如图3a所示)，保证了电缆连接器在泥沙水环境中正常使用；本发明提供的自清洁电缆连接器利用了橡胶材料的弹性，刚柔插合达到自清洁的目的。

进一步，如图1a、图1b所示，插针部11包括相互间隔、且相互绝缘设置的第一插针导电芯111和第二插针导电芯112，第一插针导电芯111的一端与第一电缆3内的第一芯线31电连接，第二插针导电芯112的一端与第一电缆3内的第二芯线32电连接。插针部11的插针导电芯的数量也可以是3个及以上，具体数量根据实际连接的电缆内的芯线数量匹配确定。

进一步，如图1a、图1b所示，第一插针导电芯111的另一端设有外径增大、且相对第一芯线31偏心设置的第一圆柱体1111，第一圆柱体1111的侧壁构成第一导电接触体113；第一圆柱体1111上设置有第一贯通孔1112，第二插针导电芯112的一端穿过第一贯通孔1112与第二芯线32电连接，第二插针导电芯112的侧壁与第一贯通孔1112的侧壁之间相互绝缘间隔，第二插针导电芯112远离第二芯线32的一端设有相对第二芯线32偏心设置的第二圆柱体1121，第二圆柱体1121位于第一圆柱体1111远离第一芯线31的一侧、且与第一圆柱体1111同轴设置，第二圆柱体1121的外径与第一圆柱体1111的外径相同，第二圆柱体1121的侧壁构成第二导电接触体114。第一导电接触体113和第二导电接触体114同轴设置，保证插针部11能够顺利进入并通过插接孔211后完成导电的功能。

在本实施方式中，第一插针导电芯111和第二插针导电芯112采用铅黄铜材料，铅黄铜材料具有良好的强度、导电性能及加工工艺性，铅黄铜材料的表面采用镀银处理，导电性、抗氧化性及焊接性能优良。

进一步，如图1a、图1b所示，第一插针导电芯111和第二插针导电芯112之间设置有中间密封绝缘层115，中间密封绝缘层115能够保证两个插针导电芯之间的绝缘性和密封性。第一插针导电芯111和第二插针导电芯112通过导电芯绝缘单元116塑压为一体构成插针部11，导电芯绝缘单元116与第一圆柱体1111同轴设置。

在本实施方式中，导电芯绝缘单元116为耐高温环氧模塑料单元，耐高温环氧模塑料绝缘、耐压性能优异，成型状态良好。

进一步，如图2a、图2b所示，插头导电部22包括相互间隔、且相互绝缘设置的第一导电部221和第二导电部222，第一导电部221的一端与第二电缆4内的第三芯线41电连接，第二导电部222的一端与第二电缆4内的第四芯线42电连接。

进一步，如图2a、图2b所示，第一导电部221包括与第三芯线41电连接、且相对第三芯线41偏心设置的第一导电环2211，第一导电环2211的一端封闭另一端开口，第一导电环2211的另一端内部接触套设有用于插设电连接第一导电接触体113的第一冠簧223，第一冠簧223与第一导电接触体113匹配设置，如图3b所示，本发明的自清洁电缆连接器在插合状态下，第一电缆3中的第一芯线31通过插座结构1中的第一导电接触体113、插头结构2中的第一冠簧223实现与第二电缆4中的第三芯线41的电连接；

第二导电部222包括与第四芯线42电连接、相对第四芯线42偏心设置的第二导电环2221，第二导电环2221位于第一导电环2211内部、与第一导电环2211同轴且绝缘间隔设置，第二导电环2221与第一冠簧223轴向间隔设置，第二导电环2221的一端封闭另一端开口，第二导电环2221的内部接触套设有用于插设电连接第二导电接触体114的第二冠簧224，第二冠簧224与第二导电接触体114匹配设置，如图3b所示，本发明的自清洁电缆连接器在插合状态下，第一电缆3中的第二芯线32通过插座结构1中的第二导电接触体114、插头结构2中的第二冠簧224实现与第二电缆4中的第四芯线42的电连接(在进行插合的过程中，电源是断开的)；

如图2a、图2b所示，第二冠簧224、第一冠簧223和插接孔211同轴贯通设置，插针部11的第一导电接触体113和第二导电接触体114经过插接孔211分别与第一冠簧223、第二冠簧224接触电连接。

进一步，如图2a、图2b所示，第一导电环2211封闭的一端向外延伸设置有与第三芯线41同轴设置、且与第三芯线41电连接的第一导电芯柱2212；第一导电环2211封闭的一端设置有第二贯通孔2213，第二导电环2221封闭的一端向外延伸设置有与第四芯线42同轴设置、且穿过第二贯通孔2213与第四芯线42电连接的第二导电芯柱2222，第二导电芯柱2222的侧壁与第二贯通孔2213的侧壁之间相互绝缘间隔。

进一步，如图2a、图2b所示，第一导电环2211的另一端接触套设有第一冠簧套筒2214，第一冠簧套筒2214内接触套设第一冠簧223，第一冠簧套筒2214和第二导电环2221之间设置有第一绝缘套225，第一绝缘套225的内部设置有与插接孔211同轴且贯通设置的第一绝缘套通孔2251，第一导电环2211的内壁与第二导电环2221的外壁之间设置有导电环绝缘单元226。

如图1a、图2a所示，在本实施方式中，为了便于安装连接，插座绝缘护套12和插头绝缘护套21的外部均套设有安装耳结构5。在本实施方式中，安装耳结构5采用不锈钢材料，具体材质可以为022Cr17Ni 12Mo2不锈钢，也称钛钢，钛钢硬度高并且具有良好的耐腐蚀性，可以满足在泥沙水环境下的使用要求。

进一步，插座绝缘护套12和插头绝缘护套21均为硫化橡胶结构。在本实施方式中，硫化橡胶采用冷63-1，其成型状态良好，与金属粘接性强，密封效果好。在本实施方式中，插座结构1中，第一插针导电芯111和第二插针导电芯112通过导电芯绝缘单元116塑压构成插针部11，插针部11与第一电缆3固定电连接，连接后采用橡胶硫化方式进行整体硫化构成插座绝缘护套12，插座绝缘护套12实现了插针部11与第一电缆3之间的第一连接部的密封保护；插头结构2中，插头导电部22的第一导电部221、第二导电部222之间完成绝缘隔离组装后，第一导电环2211、第二导电环2221与第二电缆4电连接，之后进行整体硫化构成插头绝缘护套21，同时在硫化过程中形成插接孔211，插头绝缘护套21实现了对插头导电部22与第二电缆4电连接的第二连接部的密封保护。插座结构1和插头结构2中，充分利用了的插座绝缘护套12和插头绝缘护套21的橡胶材料的可拉伸性，以实现插合过程中刚柔结合、达到自清洁的功能。

由上所述，本发明提供的自清洁电缆连接器，插座结构采用耐高温环氧模塑料单元将两根插针导电芯镶嵌塑压在一起，属于刚性结构，插头结构采用橡胶硫化一体成型，属于柔性结构，插座结构的插针部与插头结构的插接孔之间过盈配合，插接孔的孔径略小于插针部的直径，插针部的油污泥沙在电缆连接器的插合过程中被插接孔的橡胶刮掉，本发明提供的自清洁电缆连接器利用了橡胶材料的弹性，刚柔插合达到自清洁的目的；本发明的自清洁电缆连接器中，为了提升电缆连接器的自清洁效果，插针部插合进入插接孔中时螺旋式推进，插针部与第一电缆之间、插头导电部与第二电缆之间采用偏心连接，且插针部与插头导电部同心设置；本发明的自清洁电缆连接器插合密封性、绝缘性能好，实现了电动钻具电力的输送及控制信号的传输的同时具有较高可靠性，本发明的自清洁电缆连接器在石油行业天然气钻采装备上有广阔的应用前景。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。