真空环境模拟器供电或测试线缆转接的真空高压绝缘结构

摘要

本发明公开了一种用于真空环境模拟器供电或测试线缆转接的真空高压绝缘结构，包括内部尾罩保护单元、外部尾罩保护单元、高电压金属插针、线缆转接件、绝缘保护部件、密封法兰和圆环法兰，其中，线缆转接件由锁母、中空密封杆和密封圈组成，密封圈放置于阶梯状圆柱孔底部，密封杆为两头细，中间有突起台阶的圆管结构，密封杆穿过密封圈，其中部凸起台阶刚好压住密封圈，锁母从外部压紧密封杆的台阶，继而压紧密封圈，线缆转接件的中空密封杆中穿设有高电压金属插针，高电压金属插针设置在绝缘保护部件中，两端分别用于和内外部的线缆进行焊接。

说明书

技术领域

本发明属于真空环境试验技术领域，具体来说，本发明涉及一种可在真空环 境模拟器容器壁上使用的高电压绝缘结构，可用于模拟器内试验产品供电或测试 线缆的转接。

背景技术

航天器在空间工作环境为高真空、深冷背景、太阳辐照等综合环境，为 充分验证航天产品在真空环境下工作状态，需在地面空间环境模拟器内进行 真空环境试验(热真空试验、热平衡试验、太阳辐照试验、真空放电试验、 低气压试验等)，检验和暴露产品存在的设计问题或加工工艺缺陷。试验中， 环境模拟器内为高真空环境，为了在试验过程中给模拟器内的试验件供电或 测试，需要将模拟器外部的供电线缆经由模拟器壁上的穿墙法兰转接，再通 过模拟器内部的线缆与试验件连接，以此来实现容器壁上的密封，从而保证 模拟器内的真空度。对于某些特殊试验件，需要连接高电压电源，其中涉及 接线柱设计、接线柱绝缘、密封、安全保护结构等一系列难题。

为了满足真空环境模拟器使用的高电压绝缘相关技术要求，密封性满足 环境模拟器要求，绝缘性能良好，能适应不同电压值的使用情况，经济性好 的穿墙法兰线缆转接结构。有必要研制了一种安全可靠、拆装方便、加工简 单、通用性好的可用于真空试验中的高电压绝缘结构，以保证真空环境试验 过程中供电正常，保证产品安全，节省经济，提高试验过程效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可在真空环境模拟器上使用的高电压绝缘结 构，用于在真空环境试验中实现真空环模设备外部大气压环境下的供电设备向环 模设备内部真空环境下的试验件供电或测试，满足高电压供电时的绝缘要求，安 全可靠，通用性好。

本发明通过如下技术方案实现：

一种用于真空环境模拟器供电或测试线缆转接的真空高压绝缘结构，包 括内部尾罩保护单元、外部尾罩保护单元、高电压金属插针、线缆转接件、 绝缘保护部件、密封法兰和圆环法兰，两个尾罩保护单元分别由锁紧环、压 紧环、密封圈一和尾罩构成，锁紧环推动压紧环抵靠压紧在密封圈一上并螺 纹连接到尾罩一侧；其中内部尾罩和外部尾罩的另一侧分别与密封法兰螺纹 连接，密封法兰上开设有若干阶梯状圆柱形孔以使对应数量的高电压金属探 针及绝缘保护部件装入孔中，容纳在内部尾罩和外部尾罩中，圆环法兰再将 密封法兰整体结构对接并固定于真空环境模拟器的真空容器壁上，其中，线 缆转接件由锁母、中空密封杆和密封圈二组成，密封圈二放置于阶梯状圆柱 孔底部，密封杆为两头细，中间有突起台阶的圆管结构，密封杆穿过密封圈 二，其中部凸起台阶刚好压住密封圈二，锁母用于从外部压紧密封杆的中部 凸起台阶，继而压紧密封圈二，通过螺纹与密封法兰的圆柱孔固定连接，实 现密封杆的固定和密封，线缆转接件的中空密封杆中穿设有高电压金属插 针，高电压金属插针设置在绝缘保护部件中，两端分别用于和内外部的线缆 进行焊接。

其中，绝缘保护部件装于密封杆内，用于使金属插针两端分别焊接容器 内外的线缆端头，其包括护套、绝缘圆环、密封圈三和护套环，金属插针中 部有圆环凸起，焊接好后金属插针一侧穿过护套，另一侧依次穿过绝缘圆环、 密封圈三和护套环，通过护套环的螺纹与密封杆的内部螺纹固定。

其中，导电插针为铜质金属，两端分别焊接高电压输电所用电缆，一端 用于真空管容器外，另一端用于真空容器内。

其中，金属插针的直径根据最大电压值、最大电流值进行设计。

其中，线缆焊接完后，经聚酰亚胺保护套绝缘保护。

其中，套上橡胶密封圈后装入密封法兰预置的阶梯状圆柱形孔内并通过 锁紧结构锁紧。通常，一个密封法兰可以装入多个绝缘保护的插针以满足多 个回路的需求。

其中，容器内尾罩出的线缆与真空容器内的试验产品连接，容器外部尾 罩出的线缆与真空容器外部的供电或测试设备连接。

其中，高电压插针的数量及直径根据真空容器开孔法兰大小、通过电流 电压大小设置，以适应不同的需求。

优选地，绝缘保护部件中的护套、绝缘圆环、和护套环套均采用聚酰亚 胺材料制成。

其中，密封法兰和圆环法兰采用不锈钢材料，密封圈采用横截面为圆形 的橡胶密封圈。

优选地，结构加工完后，进行无油化处理，防止挥发进入真空容器内污 染试件产品。

优选地，密封圈使用时配合少量真空脂使用。

本发明具有如下的有益效果：

(1)可根据不同供电电压电流需求对结构参数进行设计，其性能应符 合国家相关标准。通过线缆数量也可根据法兰大小灵活布置，适应性强，通 用性好。

(2)多项绝缘及密封措施，保证了高电压下的电能传输安全性，保证 了使用过程中操作人员安全性，保证了真空容器内的真空度能维持在良好的 水平。

(3)此结构可在方便的工作台上将高电压线缆转接法兰连接完毕，最 后再一次性对接到真空容器开孔法兰。操作方便，对接快速，安全可靠。

附图说明

图1为本发明的用于真空环境模拟器供电或测试线缆转接的真空高压绝 缘结构示意图。

其中：1锁紧环，2压紧环，3密封圈，4外部尾罩，5圆环，6锁母，7 密封杆，8密封圈，9密封法兰，10内部尾罩，11密封圈，12压紧环，13 锁紧环；

图2为本发明的金属插针绝缘保护部件的结构示意图。

其中，14护套环，15密封圈，16圆环，17插针，18护套。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的用于真空环境模拟器供电或测试线缆转接的真 空高压绝缘结构进行详细说明，具体实施方式仅为示例的目的，并不旨在限制 本发明的保护范围。

图1～2分别显示了本发明的用于真空环境模拟器供电或测试线缆转接的 真空高压绝缘结构的结构整体示意图，以及装于绝缘密封杆内的金属插针绝 缘保护部件的结构示意图。根据图1显示可知，本发明的用于真空环境模拟 器供电或测试线缆转接的真空高压绝缘结构包括几大部分：第一部分为锁紧 环1、压紧环2、密封圈3和外部尾罩4组成真空环境模拟器外的尾罩保护 结构，用于固定电缆束和防止人员接近高压线头区域；在真空容器内，也有 一个同样功能的尾罩保护结构，由锁紧环13、压紧环12、密封圈11和内部 尾罩10组成。第二部分为用于转接真空容器内部和外部线缆的高电压金属 插针及其绝缘保护结构，由锁母6、密封杆7和密封圈8组成，其中密封杆 7内为中空结构，穿有图2所示的高电压线缆连接金属插针及其绝缘保护、 固定结构。第三部分为密封法兰及其固定结构，由密封法兰9和圆环法兰5 组成，密封法兰用于安装固定第二部分的线缆转接结构，每个密封法兰可固 定多个线缆转接结构。密封法兰9通过螺纹形式与内部和外部尾罩固定连 接，最后圆环法兰5再通过螺栓将密封法兰整体结构对接、固定于真空容器 壁上的圆形开孔法兰上。

在这一实施方式中，外部尾罩绝缘保护结构中，在外部线缆与高电压金 属插针焊接前，线缆应先穿过锁紧环1、压紧环2、密封圈3、外部尾罩4。 密封圈3所处位置的尾罩端部为阶梯型圆柱孔，用于密封圈3的放置，阶梯 型圆柱孔部分为内螺纹，与锁紧环1进行螺纹连接。安装顺序为，密封圈3 位于阶梯型圆柱孔底部，紧接着放置压紧环2，再往外放置锁紧环1，当锁 紧环通过螺纹与尾罩拧紧时，推动压紧环2挤压密封圈3实现对线缆束的良 好固定和密封，此结构可以很好的保护线缆束端头不被晃动、接触，防止出 现接触不良的情况，此外，还能很好地防尘防水，保护高电压线缆转接区的 安全。

在这一实施方式中，内部绝缘尾罩保护结构由锁紧环13、压紧环12、 密封圈11和内部尾罩10组成。内部绝缘尾罩与外部绝缘尾罩具有类似的结 构和相同的安装方式和功能。

在这一实施方式中，密封法兰9用于安装线缆转接密封杆7的圆柱孔为 阶梯形孔，内螺纹。密封圈8放置于该阶梯型圆柱孔底部。密封杆7为两头 细，中间有突起台阶的圆管结构，密封杆7穿过密封圈8，其中午凸起台阶 刚好压住密封圈。锁母6用于从外部压紧密封杆7的中部凸起台阶，继而压 紧密封圈8，通过螺纹与密封法兰9的圆柱孔固定连接，实现密封杆的固定 和密封。此密封杆结构因线缆数量不同可以有多个，安装方式一致。

在这一实施方式中，图2所示的金属插针绝缘保护结构装于密封杆7内， 用于连接真空容器内外两段的线缆端头。铜质金属插针17两端分别焊接容 器内外线缆端头，插针中部有圆环凸起，焊接好后插针17左侧穿过护套18， 右侧依次穿过绝缘圆环16、密封圈15和护套环14。此结构通过护套环14 的螺纹与密封杆7内部螺纹固定。

在这一实施方式中，圆环8的内沿比密封法兰外沿小，当密封法兰4内 装好密封杆及相关密封结构、内部尾罩结构、外部尾罩结构以后，圆环8将 密封法兰整体结构固定于真空环境模拟容器侧壁上的开孔法兰上。圆环8余 密封法兰4表面加工光滑，圆环8压紧密封法兰4的外沿至开孔法兰，通过 螺栓拧紧，密封效果良好。安装好后，内部尾罩结构内部出来的线缆束可连 接真空容器内的试验件，外部尾罩端部出来的线缆束用于连接真空容器外部 的供电设备，线缆束中的各条线缆在使用前应一一检测是否导通并编号注明 对应关系。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指 明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修 改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本 发明的保护范围之内。