CN115831433A - 一种电极、电极组件、多芯电极板及成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电极、电极组件、多芯电极板及成型工艺，电极包括电极块和内嵌的导电体，多个电极内向外依次间隔嵌套形成电极组件，并由电极组件于壳体共同装配组成多芯电极板，且多芯电极板上的壳体于电极由一体式加工成零件后再装配形成。

Description

一种电极、电极组件、多芯电极板及成型工艺

技术领域

本发明属于连接器技术领域，特别涉及一种电极、电极组件、多芯电极板及成型工艺。

背景技术

测井，也叫地球物理测井，是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等地球物理特性，测量地球物理参数的方法，属于应用地球物理方法之一。其中，石油测井技术常会将电极板伸入井下，电极板上设置至少一对电极，每一对电极的其中一个电极用于发射电信号，该电信号穿过油层/水层后被其中另一个电极接收，该电信号穿过油层、水层时会发生不同衰减，因此通过其中另一个电极接收到的电信号的变化可快速直观判断水层、油层。

现有技术1，公开了接触件埋藏注塑的工艺和结构，电极块采用胶粘固定的方式。电极采集的是电位信号，对电极两端的电压差精度要求高，对电极的弧面同轴度也高，现有技术中电极采用高导电率的材料制作电极，便会牺牲电极的耐磨、承压等性能，这对于在深海环境或钻井、测井环境下海洋泥砂、钻井泥浆的磨损和冲刷的使用是不利的。而且，通常的这种粘接固定电极的方式在海洋泥砂、钻井泥浆的磨损和冲刷下，也容易导致电极块脱落。

现有技术：

中国专利文献1，公开号为CN111509435A。

发明内容

本发明针对现有技术的问题，提供一种电极、电极组件、多芯电极板及成型工艺，电极包括电极块和内嵌的导电体，多个电极内向外依次间隔嵌套形成电极组件，并由电极组件于壳体共同装配组成多芯电极板，且多芯电极板上的壳体于电极由一体式加工成零件后再装配形成。具体技术方案如下：

本发明的目的之一在于，提供一种电极，包括：

电极块，所述电极块具有一长度延伸方向，所述电极块具有设置于电极块表面的导电槽或设置于电极块内的导电通道，所述导电槽或导电通道至少具有沿电极块长度延伸方向设置的安装部；

导电体，所述导电体的至少一部分位于所述安装部内并与所述电极块电性连接，所述导电体的导电率高于电极块。

作为上述技术方案的优选，所述电极在沿着所述长度延伸方向上的两端电压差小于0.5mV；和/或，所述电极块为耐磨耐压金属；和/或，所述电极块为不锈钢或高温镍基合金，所述导电体为铜。

电极通常是布置在设备管状结构的表面，沿设备的长度方向延伸，将电极设置成电极块和导电体二合一的结构，一方面可以通过外部的电极块提升电极整体的耐磨耐压性能，另一方面，内置的导电体可以保证电极整体的电压差小于0.5mV，符合使用需求。

本发明的目的之二在于，提供电极组件，包括上述的电极，所述电极块包括条形或环形，所述电极依次间隔设置形成电极组件。

作为上述技术方案的优选，所述电极块包括条形和环形，所有所述电极由内向外依次嵌套设置，且所述条形的电极块居中设置。通常，电极组件会设置四个电极，最内部的为条状的电极，由内向外依次设置三个矩状环形，共同构成一组电极组件。

本发明的目的之三在于，提供多芯电极板，包括：

壳体，所述壳体的中间具有镂空部；

和上述的电极组件，所述电极组件间隔设置于镂空部内，所述电极之间、电极与壳体之间相互间隔形成间隙；

插针，所述插针设置多组并一一对应地电性连接至每一个电极，所述插针的另一端与插接件电性连接，所述插接件固定于壳体上；

填充体，所述填充体填充于所述间隙中，所述壳体与所述电极组件通过填充体固定连接，所述插针封装于所述填充体内。

作为上述技术方案的优选，所述电极块仅具有设置于表面的导电槽，所述导电体过盈压装于导电槽内。

作为上述技术方案的优选，所述电极上设置有连通至导电槽的压接槽，所述插针具有绝缘段和导电段，所述绝缘段的外部具有从插接件向导电段延伸的绝缘包覆层，所述导电段压接在压接槽中。

作为上述技术方案的优选，所述导电段具有容纳于导电槽内的膨大部。

作为上述技术方案的优选，所述电极与壳体朝向间隙的侧壁上设置有填充槽，所述填充体的部分固结容纳于填充槽内。

作为上述技术方案的优选，以垂直于所述电极块长度延伸方向取截面，所述壳体与电极组件为扇形，且壳体与电极组件的外弧面处于同一弧面，所述电极的内弧面处于同一弧面。

作为上述技术方案的优选，所述电极的内弧面半径大于壳体的内弧面半径。

作为上述技术方案的优选，所述电极组件中最内侧电极之外的每一个电极上均设置有过线孔，且每一个电极上的过线孔数量为电极在电极组件中由内向外的序数减一，所述壳体上设置有数量等于电极的过线孔，所述过线孔容纳插针的绝缘段通过，所述过线孔沿电极块长度方向延伸。

作为上述技术方案的优选，所述壳体上设置有连接孔。

本发明的目的之三在于，提供多芯电极板的成型工艺，所述成型工艺包括如下步骤：

成型原坯，原坯状态下，电极组件与壳体为一体，且对应于每一个电极上均具有至少两个注塑定位凸键；

在原坯状态下整体打孔加工出电极上的过线孔、压接槽和导电槽；

将每一个电极从原坯上分切出来；

将导电体压装至导电槽中，将插针过线孔压装在压接槽中；

以注塑定位凸键为定位标识，将装配好的壳体和电极组件转入注塑模具中注塑成型；

去除电极上的注塑定位凸键，即得多芯电极板。

本发明的有益效果为：本发明的多芯电极板是基于一体式加工成型得到，可以保证所有电极块的厚度均匀，同时能降低原材料的使用量，并且基于该一体式加工工艺保证了过孔和压接孔的同轴度，易于插针和电极块之间的装配，且整体装配后的所有电极和金属壳体的弧面统一，在该结构设计下的单个电极采用二合一的结构，一方面可以通过外部的电极块提升电极整体的耐磨耐压性能，另一方面，内置的导电体可以保证电极整体的电压差小于0.5mV，符合使用需求。

附图说明

图1为多芯电极板的正面结构示意图；

图2为图1中A-A的剖视图；

图3为壳体与电极组件的装配关系示意图；

图4为第一电极的背面结构示意图；

图5为第二电极的背面结构示意图；

图6为第三电极的背面结构示意图；

图7为第四电极的背面结构示意图；

图8为电极组件与壳体之间的电性连接结构示意图；

图9为图8中B处的局部放大图；

图10为多芯电极板正面的注塑定位凸键的位置状态示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。

图1中示出的是本实施例中多芯电极板的正面结构示意图，本实施例中，正面与背面为相对方位概念，以多芯电极板安装在检测仪器的管状侧壁上为状态指示，暴露于外部待检测环境的为多芯电极板的正面，贴合于检测仪器的为多芯电极板的背面。

图1中，该多芯电极板包括壳体100和电极组件，壳体100中部镂空，电极组件固定在壳体100的镂空部分。本实施例中，电极组件包括第一电极210、第二电极220、第三电极230、第四电极240；在本实施例之外的其他实施例中，电极组件还可以设置为不限于本实施例中记载的四个电极，例如可以是成对的六个电极、两个电极或者更多的电极等。

图2示出的是图1中A-A的剖视图。该图中示出了壳体100及电极组件的截面状态。多芯电极板的整体为扇形板，即截面为扇形，轴向延伸呈板状，通过内侧的弧面与检测仪器的管状侧壁配合将多芯电极板进行固定。

结合图1和2，本实施例中示出的电极组件是彼此独立的结构。第一电极210、第二电极220、第三电极230、第四电极240由内向外一次设置，且第一电极210为条状，第二电极220、第三电极230、第四电极240就均为环形，第一电极210、第二电极220、第三电极230、第四电极240彼此间隔设置，且第四电极240与壳体100之间也是间隔设置。更具体的，第二电极220中心镂空，第一电极210设置在第二电极220的镂空处且不与第二电极220接触；第三电极230中心镂空，第二电极220设置在第三电极230的镂空处且不与第三电极230接触；第四电极240中心镂空，第三电极230设置在第四电极240的镂空处且不与第四电极240接触。

图3示出的是壳体100与电极组件的装配关系示意图。图3中，壳体100与电极组件之间具有隔绝彼此的间隙，间隙中有填充体300，填充体300由高分子固性材料注塑形成，通过高分子固性材料成型后将壳体100与电极组件彼此连接成一体；本实施例中高分子固性材料指现有技术中任一种注塑成型后具有高强度、抗变形的材料，尤其是塑料，例如聚苯乙烯、ABS、聚碳酸酯等，但不限于前述记载的几种材料。

本实施例种，电极组件与壳体100为一体成型件，采用同一种金属材料制作，尤其是以具备耐磨、承压性能的不锈钢或高温镍基合金为材料来制作。由于电极块安装在设备表面，在流动的泥浆、原油中采集信号，电极块直接受到砂石、泥砂的冲刷，同时产品的使用工作况存在振动、冲击、高温度、高液压力等环境，因此直接采用上述材料可以克服应用环境的障碍。在此基础上，为了满足在信号采集过程中要求整个电极的电压差小于0.5mV的要求，申请人在第一电极210、第二电极220、第三电极230、第四电极240上均布置了导电铜杆弥补电极块前后两端的电位差。

导电铜杆布置结构具体参见图4～图7。

图4示出了第一电极210的背面结构示意图。图4中，第一电极210的背面设置有轴向延伸(同长度延伸方向P)的第一导电槽211，第一导电槽211内放置导电铜杆，导电铜杆可以通过过盈配合的方式压装在第一导电槽211内。

图5示出了第二电极220的背面结构示意图。第二电极220背面设置有匹配于第二电极220的环状的第二导电槽221，第二导电槽221内放置导电铜杆，导电铜杆可以通过过盈配合的方式压装在第二导电槽221内。

图6示出了第三电极230的背面结构示意图。第三电极230背面设置有匹配于第三电极230的环状的第三导电槽231，第三导电槽231内放置导电铜杆，导电铜杆可以通过过盈配合的方式压装在第三导电槽231内。

图7示出了第四电极240背面结构示意图。第四电极240背面设置有匹配于第四电极240的环状的第四导电槽241，第四导电槽241内放置导电铜杆，导电铜杆可以通过过盈配合的方式压装在第四导电槽241内。

图8示出的是电极组件与壳体100之间的电性连接结构示意图，图9示出的是图8中B处的局部放大图。分别设置了第一插针212与第一电极210电性连接，第二插针222与第二电极220电性连接，第三插针232与第三电极230电性连接，第四插针242与第四电极240电性连接，壳体100的端部还设置有凸缘110，凸缘110为环形的，内部为硫化腔，在硫化腔内设置接触件(图中未示出)，使第一插针212、第二插针222、第三插针232和第四插针242均与接触件电性连接，这样通过接触件与外部电路连接实现信号的采集与传输。

在另外一些实施方式中，第一导电槽211、第二导电槽221、第三导电槽231和第四导电槽241还分别设置成第一导电通道、第二导电通道、第三导电通道、第四导电通道，导电通道与导电槽的区别在于，导电通道是成型于内部的，非暴露形态。

本实施例中，例如可以设置为：第一电极210和第二电极220组成一对电极，例如第一电极210发射信号，第二电极220接收信号；第三电极第三电极230和第四电极240组成一对电极，第一电极210的一端连接第一插针，第一电极210的另一端离第一插针较远，由于第一电极210本身有一定电阻，使得第一电极210的两端有一个电压差，电压差越小，那么第一电极210两端辐射出去的信号强度越接近，测量到的数据越准确。而增加导电体就能减小第一电极210两端的电压差，其他电极也是如此。

需要说明的是，本实施例中，每一个插针只与对应的电极电性连接，与其他电极之间是相互绝缘的。例如在插针外套裹绝缘体或喷涂绝缘介质体，只露出一端的导电金属，并使所露出的导电金属完全压装在对应的电极内。

进一步参见图4～图7，对应于前述记载，第一电极210的一端设置有第一压接槽213，该第一压接槽213的槽宽小于第一导电槽211，第一插针212的压接部(即露出的导电金属)具有膨大结构，膨大结构压装在第一导电槽211内，压接部的整体压装在第一压接槽213内。第一插针212的压装为过盈压装，以提高与第一电极210的接触，保证信号传输的效果。

另外，上述结构的一特征在于，依赖于通过设置第一导电槽211压装导电铜杆来弥补电极块前后两端的电位差的结构设计，设置了槽宽小于第一导电槽211的第一压接槽213来压装第一插针212，进而形成基于台阶结构与膨大结构的限位，保证第一插针212连接后的稳定性。

第二电极220的一端设置有第二压接槽223和一个第二过线孔224，第二压接槽223用于压装第二插针222，第二过线孔224用于容纳第一插针212通过，且第二压接槽223与第二导电槽221连通形成十字交叉结构，第二插针222在压接部(即露出的导电金属)也具有膨大结构，压装时膨大结构置于第二导电槽221内。

第三电极230的一端设置有第三压接槽233和两个第三过线孔234，第三压接槽233用于压装第三插针232，第三过线孔234用于容纳第一插针212和第二插针222通过，且第三压接槽233与第三导电槽231连通形成交叉结构，第三插针232在压接部(即露出的导电金属)也具有膨大结构，压装时膨大结构置于第三导电槽231内。

第四电极240的一端设置有第四压接槽243和三个第四过线孔244，第四压接槽243用于压装第四插针242，第四过线孔244用于容纳第一插针212、第二插针222和第三插针232通过，且第四压接槽243与第四导电槽241连通形成交叉结构，第四插针242在压接部(即露出的导电金属)也具有膨大结构，压装时膨大结构置于第四导电槽241内。

另外，在本实施例中，为了提高壳体100和电极组件之间的连接强度和稳定性，可参见图5和7所示出的第二电极220和第四电极240的结构示意图，每个电极的朝向间隙的两侧均设置了填充槽310，第一电极210和第三电极230的两侧以及壳体100朝向间隙的两侧也同样具有，未在图中作重复性标记，该填充槽310的设置是为了在注塑过程中使填充体300嵌入壳体100和电极组件，形成更加稳定的连接结构。

参见图3，成型后的电极组件的外表面与壳体100的外表面共弧面，电极组件的内表面所在弧面的半径大于壳体100的内表面所在弧面的半径，以使填充体300能覆盖电极组件的背面，将背面的填充槽、导电槽及插针完全包裹覆盖进行保护，且这些结构设置在背面，在安装于仪器上后与仪器安装壁面贴合，进一步强化了防护性，一起与设备零部件之间的绝缘性。电极组件的外表面与壳体100的外表面共弧面也是为了方便安装在仪器上，弧形比其他形状更容易安装，弧面优选为圆弧形。虽然电极是直接与石油/水接触的，但是使用的时候，也需要把电极组件安装在具有弧形面的仪器内，仪器壁面对应电极的部分镂空，露出电极。

参见图1和8，壳体100上设置了若干个连接孔101，通过连接孔101与螺栓的配合，可以将多芯电极板整体稳定地连接在仪器外壁上。

另外，本实施例还提供了上述多芯电极板的一种成型方法。

该多芯电极板的成型方法包括如下步骤：

第一步、原坯成型。

通过现有工艺成型出多芯电极板的坯料，该坯料具有如下特征：

(1)电极组件与壳体100为一体结构，采用同一种材料制成，例如可以是熔融金属液浇铸而成；

(2)对应于每一个电极的外弧面(正面)上均具有至少两个注塑定位凸键400，所有的注塑定位凸键400的在同一平面内，参见图10；

第二步、精加工

加工内弧面与外弧面、以及各个结构槽、孔，例如填充槽310、各个压接槽、导电槽、过线孔等；

第三步、分切电极组件

将电极组件依次从壳体100的内部分切出来；

第四步、组件装配

将导电铜杆压装在导电槽中，将插针通过壳体、电极块的过线孔，和对应的电极块过盈压接；

第五步、注塑

以注塑定位凸键400为定位标识，将装配好的多芯电极板放入模具中注塑成型；

第六步、二次加工

去除注塑定位凸键400即可。

该成型工艺的特征在于：金属壳体和电极采用一体式加工，在同一个加工标准下，第一，可以保证所有电极块的厚度均匀，所有电极块的外环面处于同一圆面内，可以程度的保证电极块的弧面同心度，这对于电极块工作的灵敏性精度有十分重要的意义；第二，一体式加工只需要预先设计一个壳体大小的材料，在壳体的加工成型的同时获得各个电极，相比较于各个电极单独加工而言，能大大减少加工废料，也即能够极大降低原材料的使用量，提供原料的利用效率；第三，金属壳体和电极块之间的过孔和压接孔是在分离前加工的，可以保证其同轴度，易于插针和电极块之间的装配；第四，注塑定位凸键在同一平面内，保证注塑过程中金属壳体和电极块的弧面统一，二次机加仅需加工注塑定位凸键，避免二次机加后对整合弧面进行加工。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。

Claims (14)

1.一种电极，其特征在于，包括：

电极块，所述电极块具有一长度延伸方向，所述电极块具有设置于电极块表面的导电槽或设置于电极块内的导电通道，所述导电槽或导电通道至少具有沿电极块长度延伸方向设置的安装部；

导电体，所述导电体的至少一部分位于所述安装部内并与所述电极块电性连接，所述导电体的导电率高于电极块。

2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述电极在沿着所述长度延伸方向上的两端电压差小于0.5mV；和/或，所述电极块为耐磨耐压金属；和/或，所述电极块为不锈钢或高温镍基合金，所述导电体为铜。

3.电极组件，其特征在于，包括若干个权利要求1或2所述的电极，所述电极块包括条形或环形，所述电极依次间隔设置形成电极组件。

4.根据权利要求3所述的电极电极组件，其特征在于，所述电极块包括条形和环形，所有所述电极由内向外依次嵌套设置，且所述条形的电极块居中设置。

5.多芯电极板，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体的中间具有镂空部；

和权利要求3或4所述的电极组件，所述电极组件间隔设置于镂空部内，所述电极之间、电极与壳体之间相互间隔形成间隙；

插针，所述插针设置多组并一一对应地电性连接至每一个电极，所述插针的另一端与插接件电性连接，所述插接件固定于壳体上；

填充体，所述填充体填充于所述间隙中，所述壳体与所述电极组件通过填充体固定连接，所述插针封装于所述填充体内。

6.根据权利要求5所述的多芯电极板，其特征在于，所述电极块仅具有设置于表面的导电槽，所述导电体过盈压装于导电槽内。

7.根据权利要求6所述的多芯电极板，其特征在于，所述电极上设置有连通至导电槽的压接槽，所述插针具有绝缘段和导电段，所述绝缘段的外部具有从插接件向导电段延伸的绝缘包覆层，所述导电段压接在压接槽中。

8.根据权利要求7所述的多芯电极板，其特征在于，所述导电段具有容纳于导电槽内的膨大部。

9.根据权利要求5所述的多芯电极板，其特征在于，所述电极与壳体朝向间隙的侧壁上设置有填充槽，所述填充体的部分固结容纳于填充槽内。

10.根据权利要求5所述的多芯电极板，其特征在于，以垂直于所述电极块长度延伸方向取截面，所述壳体与电极组件为扇形，且壳体与电极组件的外弧面处于同一弧面，所述电极的内弧面处于同一弧面。

11.根据权利要求5所述的多芯电极板，其特征在于，所述电极的内弧面半径大于壳体的内弧面半径。

12.根据权利要求6所述的多芯电极板，其特征在于，所述电极组件中最内侧电极之外的每一个电极上均设置有过线孔，且每一个电极上的过线孔数量为电极在电极组件中由内向外的序数减一，所述壳体上设置有数量等于电极的过线孔，所述过线孔容纳插针的绝缘段通过，所述过线孔沿电极块长度方向延伸。

13.根据权利要求5所述的多芯电极板，其特征在于，所述壳体上设置有连接孔。

14.多芯电极板的成型工艺，其特征在于，所述成型工艺用于成型权利要求5～13中任一所述的多芯电极板，所述成型工艺包括如下步骤：

成型原坯，原坯状态下，电极组件与壳体为一体，且对应于每一个电极上均具有至少两个注塑定位凸键；

在原坯状态下整体打孔加工出电极上的过线孔、压接槽和导电槽；

将每一个电极从原坯上分切出来；

将导电体压装至导电槽中，将插针过线孔压装在压接槽中；

以注塑定位凸键为定位标识，将装配好的壳体和电极组件转入注塑模具中注塑成型；

去除电极上的注塑定位凸键，即得多芯电极板。

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