Жаростойкий электроввод Советский патент 1986 года по МПК H01B17/26 

1244728

и проводникам 2. Зазоры 7 заполнены i миния или диоксида циркония, стаби- легкоплавкой керамикой 5. Шайбы 6 лизированного оксидом иттрия,, могут быть выполнены из оксида агао- 1 з.п. ф-лы, I ил.

i

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электродам, предназначенным для эксплуатации в среде перегретого пара.

Целью изобретения является повы- шение производительности труда гфи его изготовлении и надежности.

На чертеже изображен жаростойкий электроввод, разрез.

Электроввод состоит из металли- ческой оболочки 1, внутренних проводников 2, керамического изолятора 3, защитного чехла 4 в виде в тулки, выполненного из ковара, внутренняя полость которого заполнена керами- чесучой массой, состоящей попеременно ИЗ легкоплавкой керамики 5 и керамических шайб 6, выполненных из оксида алюминия или диоксида циркония, стабилизированного окисью ит- трия. Керамические шайбы расположены во втулке 4 с зазорами 7 по отношению к втулке 4 и проводникам 2. При .этом втулка герметично соединена с оболочкой, например, путем пайки или сварки.

Изготовление предложенного электроввода осуществляют двумя способами.

По первому способу в полость заготовки для оболочки в трубу из нержавеющей стали устанавливают проводники (проволоку из нержавеющей стали, хромели, алюмели, копели и др.), а зазор между проводниками и оболочкой заполняют керамическим порощком, например окисью алюминия или магния. Собранный узел герметизируют с обоих торцов, а затем подвергают холодной деформации, например, путем прокатки в калибрах. Подготовленную таким образом длинномерную заготовку электроввода режут на мерные отрезки. В торцовой части каждого из отрезков о проводники, в затем на поверхность оболочки устанавливают ко

5

0

35 40

5

варовый защитный чехол так, чтобы половина ,цлины проводников находилась над его уровнем. Полость заполняют попеременно вдоль оси проводников керамической массой, состоящей из легкоплавкой керамики, и тугоплавкими керамическими шайбами. В качестве легкоплавкой керамики использ тот материал следующего химического состава, вес.%:

Углекислый барий 16-17,5 Кварцевый песок 5-8 Окись ма1 ния 0,1 -3 ,.0 Оксид переходного металла 1У группы периодической сис- темы2-12

Тал1зКОстальное

В качестве тугоплавких керамических шайб используют спеченные высокотемпературные материалы, например вы- сокоглиноземистую керамику или керамику из окиси циркония, стабилизиро- ванную иттрия.

По liTopoMy способу режут мерные куски одно- или многоканальных керамических трубок,, в которые вставляют проводники в виде проволоки из соответствующих металлов (например, из нержавеющей стали, хромели, копели и др. ) , керамические трубки с проводниками вставляют в металлическую трубку, например коваров ую, так, чтобы в торцовой шсти не оставалась полость, выполняющая роль защитного чехла. Полость «аполняют попеременно вдоль оси проводников легкоплавкой керамической массой и тугоплавких керамических шайб. В качестве легкоплавкой и тугоплавкой керамик используют материалы, указанные в первом способе. Указанная легкоплавкая керамика обладает температурой плавления порядка 280-1300°С. Подготовленные по обоим вариантам заготовки электровводов нагревают в вакууме до 13001350 С и выдерживают при этой температуре 5-15 мин. При этом происходит плавление легкоплавкой керамики, которая заполняет зазоры между тугоплавкими керамическими шайбами и стенками защитного чехла, а также между тугоплавкими керамическими шайбами и металлическими проводниками. Легкоплавкая керамика при этом выполняет роль высокотемпературной эмали по отношению к чехлу и проводникам и роль глазури по отношению к высокотемпературным керамическим шайбам. Так как коэффициенты линейного расширения тугоплавких керамических шайб, ковара, металлических проводников и легкоплавкого керамического материала близки между собой, то получается единая монолитная конструкция, способная выдерживать длительное термоциклирова ние и термоудары. Полученную конструкцию подвергают сварк е или высокотемпературной пайке (например,, медью в защитной-среде) для герметизации в месте закрепления защитного ехла и металлической оболочки (для первого варианта).

Выбор материала, используемого в качестве легкоплавкой керамики, обусловлен требованиями высокой Елагостойкости и эрозионной стойкости при эксплуатации в среде перегретого пара, а также высокой смачивающей способности как металлических, так и керамических компонентов торцовой части жаростойкого электроннода. Необходимость использования тугоплавких керамических шайб, установленных вдоль оси проводников, обусловлена двумя причинами.

Во-первьк, необходимостью увеличения выхода годных при изготовлении жаростойких электровводов. Незначительный, процент (около 10%) выхода годных без использования указанных шайб объясняется тем, что при малых диаметрах электроввода (0 1,0 или 1,5 мм), расстояние между проводниками составляет 0,3-0,5 мм. Обнаженные концы проводников в торцовой части электроввода в зоне защитного чехла в момент расплавления легкоплавкой керамикой самопроизвольно соприкасаются между собой (за счет поверхностного натяжения расплава), что приводит их к короткому 3 амьгка- нию. Это обстоятельство является при

44728

:чиной неисправимого брака, которьв в этих случаях достигает до 90%.

Во-вторых, требованием увеличения надежности и срока службы жаро5 стойкого электроввода в условиях , эксплуатации. Легкоплавкий керамический материал в защитной атмосфере (особенно в вакуумных условиях) при плавлении склонен к вспениванию, что

10 приводит к образованию пористости (до 5% пор) в торцовой части защитного чехла. Наличие подобных пор, беспорядочно расположенных в объеме герметизирующего материала, може т

15 проводить к ИХ выстраиванию в длинные цепи вдоль оси электроввода, в условиях перегретого пара является причиной встрытия этих цепей, т.е. причиной потери герметичности.

20 {1спользование тугоплавких керамИ - ческих шайб, установленных вдоль оси проводников делит полость защитного чехла- на отдельные зоны, включающие чередующиеся слой беспористого туго25 плавкого и легкоплавкого керамических материалов.

При этом спои легкоплавкой керамики контактируют между собой в узких зонах спаивания металлических

30 состг вляющих (стенки чехла, проводника) со стенками тугоплавких керамических щайб. Таким образом, возможная неконтролируемая пористость герметизирующего материаламногократно пре- рьтается по всей длине защитного чехла, что увеличивает надежность исрок службы жаростойкого элктровводав целом. Жаростойкие электровводы предложенной конструкции подвергались испы Q таниям с целью определения процента выхода 1 одных издел -ш, а также надежности и срока их службы в гидротермальных условиях при 300-350 с и давлении до 170 атм.

.г Испытания показали, что предложенные жаростойкие электровводы имеют выход годных не менее 80%, что в 7-8 раз выше, чем для существующих изделий. Кроме того,- предложенные элёктровводы обладают высокой надежностью в эксплуатации (все электро- вводы выдержали программу испытаний)J а срок их службы повысился более чем в 5 раз и составил 2000 ч.

55 Формула изобретения

1. Жаростойкий электроввод, содержащий металлическую оболочку, внут

50

ренние проводники, керамический изолятор, расположен ный между ними, герметично соединенную с оболочкой втулку, в одной части которой находится торец оболочки, а в другой - герметизируюпщй элемент, отличающийся т,ём, что, с целью повьшения производительности труда при его изготовлении и повьппения надежности, герметизирзшщий элемент вЪтолнен в виде чередующихся тугоРедактор Н. Швыдкая Заказ 3924/55

Составитель А. Емельянов Техред Н.Попович

Тираж 643 ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д.

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

плавких керамических шайб, расположенных во втулке с зазорами по отношению к ней и проводникам, и легкоплавкой керамики, расположенной между керамическими шайбами ив упомянутых зазорах.

2. Электроввод по п. 1, отличающийся тем, что тугсплавкие шайбы выполнены из оксида алюминия или диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия.

Корректор Е. Сирохман Подписное

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электровводам, предназначенным для работы в среде перегретого пара. Элект- троевод состоит из металлической оболочки 1, внутренних проводников 2, расположенного между ними керамического изолятора 3, герметично соединенной с оболочкой втулки 4j нут- ренняя полость которой заполнена герметизирующим элементом. Целью изобретения является повьшение производительности труда и повьшение надежности. Для: этого герметизирующий элемент выполнен в виде чередующихся тугоплавких керамических шайб 6 и легкоплавкой керамики 5. Керамические шайбы 6 расположены .во втулке 4 с зазорами 7 по отношению i: ней :-f : -.чУ/ у. А: у .. Разно5иЗйосгг7ь а.1 керамический nopoiuox или МдО/ па nepSo fj cnocoSu в керамические трубки с отверстиями под пробойники - по второму способу Xepaf u ecKue шайбы из или AlOf VfQj с От3ерс1пиял1а под проводчики Керамические легкаплаЗкие шайУы (с ос та па тексту) (Л : у .. 3 ( f 7 , poiuox или МдО/ oSu рубки с отверстиями по второму способу tc 4 4ib Ч ГО оо