CN104104039B - 强电密闭绝缘穿壁器件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高密闭性空间中强电引入所不可或缺的强电密闭绝缘穿壁器件，主要是通过穿壁导体螺纹式旋进密闭空间壁和通过绝缘密封垫片以及绝缘空心丝杠加以螺母固定，提高穿舱壁导体与舱壁的密闭性；通过运用垫片和垫圈等材料，降低或减弱交流电所产生的强大磁场。采用绝缘空心丝杠以及绝缘螺母通过螺纹形式来增加硅胶密封垫片的压力。采用大电流高性能的接线端子，满足大电流与低电阻的需求。并在接线端子两端反复采用平垫与螺母相结合使用的方式加以固定并尽可能地降低交流电产生的强大磁场与减少涡流现象的产生。在密闭空间舱壁两侧采取基本对称式分布，既能保证杠杆平衡以及丝杠导体螺旋距平衡，又能保证密闭空间舱壁与丝杠导体衔接的密闭性。

Description

强电密闭绝缘穿壁器件

技术领域

本发明是一种采用高精度密闭绝缘材料加工而成的强电密闭绝缘穿壁器件，是一种联系密闭空间与外界强电交流的元器件之一，是一种运用在高密闭性、高安全性的穿壁器件。本发明适用于高电压、强电流的直流电与交流电的传输与传导中。

背景技术

在当前生态改善技术领域中，密闭空间法是应用最为广泛的技术之一。随着密闭空间法在研究与应用上的广泛应用和技术上的不断革新推进，特别是最近几十年来，在对其生物机理以及加入人活动后整个系统平衡性的深入研究中，空间密闭法在生物学、反应动力学的理论以及工艺方面都取到了长足的发展，出现了各种各样研究其特征的工艺，而其中强电的高精度密闭引入成为首当其冲的难题。当前，强电已广泛应用于各个领域，强电的引入也根据需要的不同产生了很多新的技术。

随着生态环境的进一步恶劣与人类航空航天事业的进一步发展，无人空间密闭法已无法满足研究生态以及生态与人类活动之间的关系的要求。因此开发适用于恶劣生态环境以及人类正在探索的太空环境的设备是当前国际研究人类赖以生存的生态环境的重点之一。许多宇航学方面以及生物学方面的研究表明，人类活动是维持生态平衡所不可或缺的重要影响因素，在研究生态平衡问题时一定要考虑人为活动的影响。当今无人密闭空间法的研究在一定水平上已趋于稳定状态，所以如今重中之重的直接研究方法是让人类直接在密闭环境中参与整个生态调节过程，其中为了保障人类自身生命安全以及高精度的密闭性，强电的引入是不可避免的讨论问题。

当前，对水下管道干式焊接修补主要可以分为围桶式、高压式和常压式，而密闭穿壁的形式与方法多种多样，如穿壁连接器、脉冲阀穿壁连接器、恒穿壁连接器等。这些强电密闭穿壁的方法存在不少问题，如高温夏季时，有些器件会产生有味气体，对植物造成不必要的损伤；密闭精度达不到，有些器件本身密闭性只有80％至90％，不能保证密闭空间中环境的恒定与自我调节能力的要求。强电密闭绝缘穿壁器件通过提高自身密闭性以及器件与舱壁衔接的密闭程度来缓解高精度密闭性的要求。本研究已初步应用在我国第一个有人密闭实验月宫一号的研究中。

发明内容

除了密闭空间中生物生命保障、密闭空间与外界的通讯等配套系统外，密闭空间与外界强电的传输与传导就是其核心问题，首先环境气体压力、环境气体成分、材料等因素的变化都会使强电的传输与传导受到不同程度地影响。试验装置的主体就是有人密闭空间研究生态平衡试验舱。有人密闭空间研究生态平衡试验舱必须要满足能够在舱内模拟并维持一定的大气压，即能够实现可靠的气体密封。为了将强电密闭穿壁器件应用于有人密闭空间研究中，提高密闭空间的密闭精度以及保障人类正常生命活动，达到节能降耗、稳定达标的目标，本发明提供了螺纹式穿壁以及多次利用螺母垫片增加硅胶垫片压强的方式增强密闭性。

本发明的主要技术方案是：强电密闭绝缘穿壁器件，包括丝杠导体21、绝缘空心丝杠5、绝缘螺母3、绝缘柱4、绝缘密封垫片(1,2,6,7)、平垫(8,11,12,15,16)、垫圈(17,18)、螺母(9,10,19,20)以及接线端子(13,14)。在要求强电穿越舱壁并保证密闭绝缘的场所安装本器件，安装时绝缘空心丝杠5的末端25把丝杠导体21长度分为1:1左右，绝缘空心丝杠5通过舱壁上的圆孔横穿舱壁，前端24在舱壁内侧，而末端25在舱壁外侧距离舱壁外侧约2mm左右，在绝缘空心丝杠5上通过绝缘螺母3固定绝缘密封垫片1，对应的舱壁外侧通过绝缘柱4加以绝缘密封垫片2，然后两端通过螺母9和10分别固定绝缘密封垫片7和绝缘密封垫片6、平垫8，在丝杠导体21两端通过接线端子13和14分别引出导线，在前端22依次安装平垫11、接线端子13、平垫15、垫圈17最后用螺母19固定；在末端23依次安装平垫12、接线端子14、平垫16、垫圈18，最后用螺母20固定；绝缘螺母3与舱壁之间设置有绝缘密封垫片1，绝缘柱4与舱壁之间设置有绝缘密封垫片2；绝缘空心丝杠5含有内螺纹并与丝杠导体21的外螺纹相吻合，绝缘螺母3含有内螺纹与绝缘空心丝杠5外螺纹相吻合；在绝缘空心丝杠5的前端24与螺母9之间设置有绝缘密封垫片7，在绝缘柱4与螺母10之间设有绝缘密封垫片6与平垫8；在舱壁内外两侧接线端子13与螺母9、接线端子14与螺母10之间均设置了平垫(11，12)舱壁内侧接线端子13与位于丝杠导体21前端22的螺母19之间设有平垫15与垫圈17，舱壁外侧接线端子14与位于丝杠导体21末端23的螺母20之间设有平垫16与垫圈18；丝杠导体21与舱壁相互垂直；绝缘密封垫片(1，2)内径与绝缘空心丝杠5外径相同；绝缘密封垫片(1，2)、平垫(8，11，12，15，16)以及垫圈(17，18)内径均需要与丝杠导体21外径相同；当舱壁与水平面垂直时，舱壁内外两侧平衡，即丝杠导体21支点落在舱壁上，舱壁内外两侧杠杆平衡。

主要特点是：穿舱导体采用丝杠导体，在密闭空间舱壁两侧采用绝缘密封垫片密封，采用绝缘空心丝杠以及绝缘螺母通过螺纹形式来增加硅胶密封垫片的压力。采用大电流高性能的接线端子，满足大电流与低电阻的需求。并在接线端子两端反复采用平垫与螺母相结合使用的方式加以固定并尽可能地降低交流电产生的强大磁场与减少涡流现象的产生。在密闭空间舱壁两侧采取基本对称式分布，既能保证杠杆平衡以及丝杠导体螺旋距平衡，又能保证密闭空间舱壁与丝杠导体衔接的密闭性。

附图说明

图1为传统的强电信号电缆穿舱件结构示意图；

图2为本发明装置的前视图剖面；

图2中：1为绝缘密封垫片，2为绝缘密封垫片，3为绝缘螺母，4为绝缘柱，5为绝缘空心丝杠，6为绝缘密封垫片，7为绝缘密封垫片，8为平垫，9为螺母，10为螺母，11为平垫，12为平垫，13为接线端子，14为接线端子，15为平垫，16为平垫，17为垫圈，18为垫圈，19为螺母，20为螺母，21为丝杠导体。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步说明。本发明所要求保护的范围并不局限于具体实施方式中所描述的范围。

图1是一种高压干式焊接试验舱的强电信号电缆穿舱装置，为了使双头螺杆6的前端62穿过舱壁1并延伸至舱壁1内，可以在舱壁1上开设一个穿孔12。通过舱壁1外侧开设的螺纹盲孔11并配合螺钉2设置在舱壁1的外侧。本方法用于密闭空间研究生态平衡试验中强电穿壁中不足是整个装置都位于舱壁1的外侧，对于舱壁1的内侧没有采取防御措施；其次起固定作用的盲孔11在舱壁比较薄的情况下不易实现。

本发明的目的是提供一种结构简单、密闭性好且对环境压强、温度、湿度要求不高的强电密闭穿壁器件。为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：通过舱壁内外两侧螺母的相互作用共同构成，它包括有：一根丝杠导体，其前端穿过所述舱壁并延伸至舱壁内，舱壁内外两端长度接近1:1；绝缘空心丝杠前端穿过舱壁，该丝杠内含螺纹与丝杠导体配合，外螺纹与舱壁内侧绝缘螺母配合，舱壁两侧多次使用螺母固定，其中引入接线端子。在实际操作的过程中，舱壁与螺母以及螺母与绝缘物质之间都有密封垫圈，另外在螺母与接线端子直接也设有防止涡流和减弱磁场的密封垫圈。本发明由于采取以上设计，其具有以下优点：1、本发明能够满足不同压力、温度、湿度容器强电穿壁件结构设计的要求，具有较大的通用性，且特别适用于密闭性与安全性要求较高的有人密闭空间研究生态平衡试验中；2、本发明结构简单、密闭性好，即使部分零件出现故障，对其进行维修改造也十分容易。

具体实施方式如图2所示，中心有螺纹的绝缘空心丝杠5旋转进入舱壁，并使前端24进入舱壁内侧，而末端25距离舱壁外侧2mm左右；丝杠导体21以旋转的方式进入绝缘空心丝杠5，并使舱壁内外两侧长度比约等于1:1；舱壁两侧分别用绝缘柱4和绝缘螺母3加以固定,为了保证封闭性，在绝缘空心丝杠5前端24处增加绝缘密封垫片7后用螺母9固定，同样，在绝缘柱4与丝杠导体21末端23之间增加绝缘密封垫片6与平垫8，并用螺母10固定；为了便于接入导线在舱壁两侧分别加入接线端子13、14，在丝杠导体21的前端22处加螺母19固定、后端23处加入螺母20进行固定。在本实施例中，具体来说丝杠导体21外螺纹与绝缘空心丝杠5的内螺纹相吻合；绝缘螺母3与绝缘空心丝杠5之间的螺纹相吻合。另外，为了保证密闭性，在舱壁与绝缘螺母3之间和舱壁与绝缘柱4之间都设置了绝缘密封垫片(1,2)，在绝缘空心丝杠5与螺母9之间和绝缘柱4与螺母10之间分别设置了绝缘密封垫片7和绝缘密封垫片6与平垫8。其次为了保证强电信号使用的安全性，不仅采用了绝缘螺母3、绝缘柱4、绝缘空心丝杠5与绝缘密封垫片(1，2,6,7)，而且在接线端子两侧采用多个平垫(11,12,15,16)与垫圈(17,18)来降低涡流现象的产生与交流电产生的强大磁场。值得一提的是在丝杠导体21与舱壁之间绝缘空心丝杠5的设置不仅起到辅助支撑的作用，而且也起到了密封绝缘的作用。本发明在实施时需注意以下几个方面。

首先将丝杠导体21以螺旋的方式旋入绝缘空心丝杠5，且空心丝杠末端25使丝杠导体21两侧长度比例接近1:1。

其次，把绝缘空心丝杠5从舱壁外侧旋转进入舱壁，使末端25距离舱壁外侧2mm左右，并确保绝缘空心丝杠5与舱壁相互垂直。为确保两端杠杆平衡，在绝缘空心丝杠5上外套绝缘螺母3，而在舱壁外侧外加绝缘柱4。为了使舱壁两侧的绝缘密封垫片(1,2)与舱壁之间的密闭性更加良好，在舱壁内侧绝缘空心丝杠5的前端24处添加绝缘密封垫片7以及螺母9固定；在舱壁外侧绝缘柱4外侧添加绝缘密封垫片6与平垫8并用螺母10固定。

最后，为了两端接入导线或电缆，在密闭空间舱壁两侧的丝杠导体21两端接入接线端子(13,14)，为了降低交流强电流产生的巨大磁场，舱壁内侧接线端子13靠近舱壁一侧与螺母9之间加入平垫11，而在远离舱壁方向加入平垫15与垫圈17并用螺母19固定；舱壁外侧接线端子14靠近壁一侧与螺母10之间加入平垫12，而在远离舱壁方向依次加入平垫16、垫圈18并用螺母20固定。

本发明提供了密闭空间中强电引入所产生的运行方式，为将强电密闭绝缘穿壁器件应用于已有的空间密闭法研究生态与人类关系奠定了坚实的基础。强电密闭绝缘穿壁器件应用在密闭空间穿壁的技术，主要是可以通过穿壁导体螺纹式旋进密闭空间壁和通过绝缘密封垫片以及绝缘空心丝杠加以螺母固定，提高穿舱壁导体与舱壁的密闭性；可以通过运用垫片和垫圈等材料，降低或减弱交流电所产生的强大磁场。将强电密闭绝缘穿壁器件应用于强化已有密闭空间法研究生态与人的关系上，不仅能够有效改善已有生态所必须的客观环境问题，使生态的运行受到人为的有力调控，而且在设备简单，不含任何妨碍生态平衡以及实验数据的有毒有害物质，成本低廉，对于降低空间密闭法研究的投资和成本具有重要的意义。

Claims (6)

1.强电密闭绝缘穿壁器件，其特征在于：

包括第一绝缘密封垫片(1)、第二绝缘密封垫片(2)、绝缘螺母(3)、绝缘柱(4)、绝缘空心丝杠(5)、第三绝缘密封垫片(6)、第四绝缘密封垫片(7)、第一平垫(8)、第一螺母(9)、第二螺母(10)、第二平垫(11)、第三平垫(12)、第一接线端子(13)、第二接线端子(14)、第四平垫(15)、第五平垫(16)、第一垫圈(17)、第二垫圈(18)、第三螺母(19)、第四螺母(20)以及丝杠导体(21)；

丝杠导体(21)的前端(22)与绝缘空心丝杠(5)的前端(24)在舱壁内侧，丝杠导体(21)的末端(23)与绝缘空心丝杠(5)的末端(25)在舱壁外侧；

丝杠导体(21)以旋转的方式进入绝缘空心丝杠(5)，其中绝缘空心丝杠(5)的末端(25)把丝杠导体(21)长度分为1:1；

绝缘空心丝杠(5)旋转进入舱壁，上述丝杠导体(21)和绝缘空心丝杠(5)均与舱壁相互垂直，并且绝缘空心丝杠(5)的末端(25)离舱壁外侧2mm；

在绝缘空心丝杠(5)上通过绝缘螺母(3)在舱壁内侧固定第一绝缘密封垫片(1)，其中绝缘螺母(3)套在绝缘空心丝杠(5)上；在绝缘空心丝杠(5)上通过绝缘柱(4)在舱壁外侧加以第二绝缘密封垫片(2)，其中绝缘柱(4)设在丝杠导体(21)上；

在绝缘空心丝杠(5)的前端(24)的前侧安装第四绝缘密封垫片(7)，并用套在丝杠导体(21)上的第一螺母(9)加以固定；

在绝缘空心丝杠(5)的末端(25)的后侧安装第三绝缘密封垫片(6)和第一平垫(8)，并用套在丝杠导体(21)上的第二螺母(10)加以固定；

在丝杠导体(21)的前端(22)通过第一接线端子(13)引出导线，在丝杠导体(21)的末端(23)通过第二接线端子(14)引出导线，在丝杠导体(21)的前端(22)依次安装第二平垫(11)、第一接线端子(13)、第四平垫(15)、第一垫圈(17)最后用第三螺母(19)固定；在丝杠导体(21)的末端(23)依次安装第三平垫(12)、第二接线端子(14)、第五平垫(16)、第二垫圈(18)最后用第四螺母(20)固定。

2.如权利要求1所述强电密闭绝缘穿壁器件，其特征在于：绝缘空心丝杠(5)含有内螺纹与丝杠导体(21)的外螺纹相吻合，绝缘螺母(3)含有内螺纹与绝缘空心丝杠(5)的外螺纹相吻合。

3.如权利要求1所述强电密闭绝缘穿壁器件，其特征在于：第一绝缘密封垫片(1)与第二绝缘密封垫片(2)的内径与绝缘空心丝杠(5)的外径相同。

4.如权利要求1所述强电密闭绝缘穿壁器件，其特征在于：舱壁内侧第一接线端子(13)与位于丝杠导体(21)前端(22)的第三螺母(19)之间设有第四平垫(15)与第一垫圈(17)，舱壁外侧第二接线端子(14)与位于丝杠导体(21)末端(23)的第四螺母(20)之间设有第五平垫(16)与第二垫圈(18)。

5.如权利要求4所述强电密闭绝缘穿壁器件，其特征在于：第一平垫(8)、第二平垫(11)、第三平垫(12)、第四平垫(15)、第五平垫(16)、第一垫圈(17)和第二垫圈(18)的内径均需要与丝杠导体(21)外径相同。

6.如权利要求1所述强电密闭绝缘穿壁器件，其特征在于：当舱壁与水平面垂直时，舱壁内外两侧平衡，即丝杠导体(21)支点落在舱壁上，舱壁内外两侧杠杆平衡。