Герметичный ввод Советский патент 1977 года по МПК H01B17/26 

1

Изобретение относится к устройствам для герметичного соединения элементов электрических систем с 11омо1лью высокотемпературных электроизолято1)ов и может найти применение в электровакуумной технике, электронной и радиотехнике, преобразователях энергии.

Известные гермовводы, содержащие изолятор, например керамический, армирующие металлические манжеты с торцовым и,пи охватывающим спаем и присоединительные элементы

111.

Однако такие вводы не обладают достаточной надежностью из-за хрупкости высокотемпературных электроизоляционных материалов в .связи с этим, высокой вероят1 ости образования в них треншн, соединяющих поверхности изолятора, контактирующие с разделяемым гермовводом средами.

Известен герметичный высоковольтный ввод, содержащий металлический ввод, многослойную изоляцию и металлическую обойму с присоединительными элементами 2. При высокой надежности по электрической прочности, на|)уп1ение герметичности в любом слое изолятора ведет к общей потере вакуумной плотности.

Целью пчобретгния Я1и1яет ;я повышение надежности гермовво.ча.

Это достигается тем, что армирование изолятора выполнено путем расположения а нем по меньшей мере двух электрически изолированных друг от друга групп, содержащих соединенные между собой и с присоединительными элементами слои пластичного материала, например металла, при этом слои одной группы расположены между слоями другой группы. Благодаря чему вероятность образования сквозных трещин, соединяющих разделяемые гермовводом пространства, резко уменьшается. На фиг. 1 изображен гермоввод; на фиг. 2 - то же, разрез по А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - частный случай предлагаемого гермоввода; на фиг. 4 - гермоввод с радиальными армирующими элементами; на фиг. 5 - то же, с соедннепнем арматуры вне твердого изолятора; на фиг. 6 и 7 - то же, с радиальными и осевыми присоединительными и армирующими элементами; на фиг. 8 - то же, с армирующими и присоединительными элементами, образующими четыре электрически изолированные друг от друга группы; на фиг. 9- то же, с армирующими и присоединительными элементами, образующими четыре электрически изолированные друг от друга группы.

В гермовводе, изображенном на фиг. I, изо

j лятор 1, имеющий кольца, армирован

двумя группами соединенных между собой ело ев пластичного мате)иала 2 и 3, минимальное число слоен в двух группал не менее rpfs В данном случае слои представляют собой отрезки металлических труб и объединены в группы с помощью металлических фланцев 4. Группы электрически изолированы друг от друга и каждая из иих соединена с соответствующими присоединительными элементами 5 и б.

Присоединительные элементы выполнены в этом варианте конструкции также в форме отрезков труб. Слои одной группы установлены без просветов в зазоре между слоями другой группы. Требование отсутствия просветов означает, что любой луч 7 (см. фиг. 2), соединяющий любую точку поверхности изолятора, контактирующей с одной из разделяемых сред, с любой точкой его поверхности, контактирующей с другой из разделяемых сред, обязательно пересечет по меньшей мере один из армирующих слоев или присоединительную деталь. Контроль просветов может осуществляться в готовом гермовводе, например, рентгенографически.

Благодаря такому выполнению гермоввода он приобретает новое свойство, состоящее в том, что образование одной трещины в изоляторе не может привести к потере им герметичности, следствием этого нового свойства является существенное повышение надежности преД|Пагаемого гермоввода сравиительио с известны.мй.

Рассмотрим подробнее процесс образования третий, вызывающих потери герметичности, в предлагаемом гермовводе (см. фиг. 3) и сопоставим его с аналогичным процессом в известной конструкции. В случае изотропного материала э зектроизолятора трещины в нем образуются преимущественно от поверхности и распространяются прямолинейно. На фиг. 3 стрелками показаны направления трещин в электроизоляторе, приводящих к потере герметичности. Для потери герметичности известным устройством достаточно образование одной прямолииейиой трещины. Соединяющей разделяемые гермовводрм среды. В предлагаемой конструкции при минимальном количестве армирующих слоев для потери герметичности необходимо наступление трех практически независимых событий; образование двух трещин и их пересечение. С увеличением числа армирующих слоев п число таких событий N, необходимых для потери герметичности, растет соответствии с соотношениемN t - 3 следовательно, вероятность потерн repMetH4Hoetif уменьшается как произведениевёррятийетей независимых событий ПР :(Ai)

Дополнительное преимущество, такие повышающее надежность предлагаемого гермоввода по сравнению с известными н являющееся следствием его отличительных особенностей, состоит в увеличении расстояния .между присоедини тельными- элементами по поверхности электро изолятора, вследствие чего существенно у 1еньщается вероятность потери гермовволом электрической прочности.

Кроме того, армирование изолятор;) слоями; электропроподпого, и слелопнтельно, ()б.адающего лучшей, чем он теплопроводностью материала, обеспечивает дополнительное повышение надежности гермоваода, благодаря уменьшению термонапряжений в керамике.

Гермоввод, изображенный на фиг. 1 и 2, целесообразно применять в случае аксиально направленных тепловых потоков. На фиг. 4 по казан гермоввод, дополнительным преимуществом которого является повыщение надежности в случае радиальных тепловых потоков через изолятор, вследствие уменьшения радиального градиента температуры в изоляторе. В этом случае дополнительно улучшается сток тепла по радиусу за счет металлических слоев, армирующих изолятор.

В гермовводе, показанном на фиг. 5, соединение арматуры с фланцами и присоединительными элементами осуществляют вне твердого изолятора. Такой гермоввод целесообразно использовать, если по тем или иным причинам необходимо применять армирующие и присоединительные элементы различной толщины и/или выполненные из материалов, заметно отличающихся между собой, и/или с керамикой по коэффициентам термического расширения. К недостатку упомянутого гермоввода следует отнести уменьщение числа независимых событий, приводящих к потере герметичности, и следовательно, увеличение вероятности потери им герметичности, однако эта вероятность остается меньше, чем в известном устройстве.

На фиг. 6 и 7 изображены варианты конструкции гермоввода с радиальными присоединительными элементами, служащими разделительными перегородками между полостями А, Б, В, Г. Дополнительным преимуществом такого выполнения гермоввода является возможность его использования для соединения с оболочками полостей, имеющих различное давление и состав газов, причем часть из этих оболочек электрически изолирована, а часть электрически соединена друг с другом.

На фиг. 8 и 9 показаны варианты конструк ции предлагаемого гермоввода, в котором присоединительные элементы, расположенные аксиально и радиально, соединены с группами, армирующими изолятор, электрически изолированными друг от друга. Дополнительным преимуществом такого выполнения гермоввода является возможность его соединения с оболочками четырех полостей, имеющих различное давление .и состав газов, электрически изолированными, друг от друга.

Электроизолятор предлагаемого гермоввода может быть армирован слоями пластичного материала, выполненным в общем случае, в виде как труб, так и пластин. Причем трубы могут быть прямыми, коническ; ми, гофрированными. В поперечном сечении трубы могут быть круглыми, эллипсными, многоугольными, в случае армирования изолятора группами, состоящими КЗ пластин, последние могут быть соединены между собой в арматуру коробчатой формы. В этом случае возможные варианты сечення изолятора могут быть аналогичны пр(д 1мнлеиным на фиг. I, 3---9.

Для и.зготовления предлагаемого уст, йства могут нрименпп, методы. ()Г)(ИС,1н)111,ие герметичность сос.дингния ирмируюшиА н э.чектроилоляционны с.юев: п.чйка, лиффу.И(нная сварка, напыление н лр.

ермоввод, изо6ражсн1 ый на фнг. 1 и 2, изготовляют из ниоёия и окиси алюминия. Наружный диаметр гермоввода составляет 30 мм, внутренний - 25 мм, длина 25 мм. В процессе изготовления гермоввод набирают из отдельных металлических и керамических колец с толщиной стенки 0,3 мм, соединение между ними осуществляют с помощью газостатического обжатия при давлении 800-1200 атм и температуре 1500 - 700° С.

Формула изобретения

1ерметичный нвод, содержащий армированный изолятор и присоединительные элементы.

отличанпциися тем, чт. с цельн) понышеннн надежности, армирование изо,1ят()р«| вытхнсио путем расп1),И)жсиия в HOSI по меиыией мере двух элент|Н чески изолированных друг от друга грунп, содержащих соединенные между собой и с присоединительными элементами слои пластичного материала, например мета.члп. при Этом слои одной группы расположены между слоями другой группы.

Источники информации, принятые вп внимание при экспертизе;

. .Авторское свидетельство ,N1 277046, кл. Н 0( J. 1969.

2ПатентФРГ

N° 1079707,

кл. 2 С 10/03, опубл. в 1962.

А

Фи.г1