[發明專利]用于惡劣環境的饋通元件

有效

• 申請號: 201410471331.3
• 申請日: 2014-09-16
• 公開（公告）號: CN104466520B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 查爾斯·里德克;大衛·菲爾金斯;延斯·沙佛;愛倫·凱·雷特;朱里奧·卡斯蒂略;薩賓·皮克勒威廉
• 申請（專利權）人: 肖特股份有限公司
• 主分類號: H01R13/533
• 分類號: H01R13/533;H01R13/52
• 代理公司: 北京思益華倫專利代理事務所(普通合伙)11418
• 代理人: 趙飛,郭紅麗

技術領域

本發明一般涉及一種饋通元件，更具體涉及一種能夠用于260℃之上的高操作或應急情況溫度的惡劣環境的改進饋通元件。具體而言，本發明的饋通元件可以承受42000psi之上的操作和/或應急情況壓力。因此，它們可以用于各種應用，尤其是用于井下(downhole)鉆孔設備和用于毒物質的安全罩(containment)以及用于航空器中。

背景技術

一般而言，饋通元件在現有技術中是公知的，并且集成在許多裝置中。一般而言，這樣的饋通元件通常包括電導體，該電導體通過點絕緣材料固定在饋通開口內。表征這樣饋通裝置性能的參數主要是絕緣材料的電阻、承受使得絕緣材料和/或導體沖出饋通檢查開口的溫度和壓力的能力。

雖然這樣饋通元件代表非常合適的技術，例如用于導引電流通過裝置的殼體，但是這些參數經常限制可能使用包含這樣饋通元件的裝置的可能應用區域。在US 5,203,723中，描述了由金屬銷制成的饋通元件，該金屬銷由作為電絕緣材料的聚合物材料所包圍。包圍電導體的聚合材料的幾何形狀通過凹槽和突起、諸如肩部而適于承受更高的壓力。所述的饋通元件用于在進行井下油井測量或記錄工具的探頭內進行連接，并且可以用于260℃之上的操作溫度和高達28000psi的操作壓力。使用的聚合物的體積電阻為約8.0×10¹⁴Ω·cm，因此是相當優異的。但是，這樣聚合物的長期穩定性隨著暴露到更高操作溫度下、暴露到諸如UV或伽瑪輻射的電磁輻射下以及由于物理磨損引起的機械退化的時間而降低，

包含諸如玻璃的無機材料作為電絕緣材料的饋通元件也是已知的。例如，US 8,397,638描述了一種氣囊點火器的饋通裝置，在該饋通裝置中，金屬支撐體的檢查孔由玻璃材料密封，該玻璃材料也保持作為電導體的銷。這樣的饋通元件設計成當點火器點火時承受爆破性壓力，并且可能觀察到約1000bar、對應于14500psi的壓力。雖然沒有描述絕緣材料的電性能，但是可以想像到，玻璃材料的體積電阻不起主要作用，因為點火器在較短的電脈沖內僅僅點火一次然后裝置被破壞。

所述的饋通元件不足以用于惡劣環境的應用中，例如，在井下鉆孔裝置中，便于在增大深度情況下勘測和/或開采天然石油和/或天然氣源，并且因此在更長時間段內暴露到更高操作溫度下。

發明內容

針對于背景技術，本發明的目的在于提供一種饋通元件，其適于用在260℃之上的溫度下并且確保導體與其四周的高電絕緣性能。

該目的由本發明的饋通元件實現。

本發明的饋通元件包括具有至少一個檢查開口的支撐體，至少一個功能元件布置在檢查開口中的電絕緣固定材料中。該電絕緣固定材料將功能元件與支撐體電絕緣，并且由此將功能元件與支撐體物理和電隔離。另外，換而言之，電絕緣材料密封支撐體的檢查開口。

優選地，功能元件可以是用于電流的導體。本發明的饋通元件經常集成在裝置殼體內。因此，殼體能夠被密封。功能元件經常用于傳送諸如信號的信息和/或諸如穿過殼體的電流的能量。

根據本發明，電絕緣固定材料包含在350℃溫度下具有高于1.0×10¹⁰Ω·cm體積電阻的玻璃或玻璃陶瓷。術語“包含”主要包括這樣的實施例，其中電絕緣固定材料不僅僅由玻璃或玻璃陶瓷制成，也可以由可能包括上述組分范圍內的不同玻璃和/或玻璃陶瓷材料的夾層或也包括其他組分或諸如聚合物的其他材料的夾層制成。

本發明的玻璃或玻璃陶瓷包括氧化物成分的摩爾百分比：25％–55％SiO₂、0.1％-15％B₂O₃、0％-15％Al₂O₃、20％-50％MO以及2％以下的M₂O，其中MO選自由單獨的MgO和/或CaO和/或BaO、或其組合構成的組，其中，M₂O選自由單獨的Li₂O和/或Na₂O和/或K₂O或其組合構成的組。