CN107976564B - 一种用于高压转接与测试的装置及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于高压转接与测试的装置及其制备方法和应用，属于高压测试技术领域。本发明通过缜密的工艺制作流程，利用性能优良的有机硅凝胶GN521将12路专用的电极转接与测试部件集成灌封于有机硅凝胶内部。同时采用特定温度曲线的灌封固化方法，使得组装部件灌封壳体热阻小于0.85℃/W，极间耐高压强度大于20KV，热阻小，强度高，结构尺寸为标准，便于使用。同时此发明的使用简化了空间线性化行波管放大器的调测过程，固化了测试点，降低了调测风险和难度，节约了生产资料。

Description

一种用于高压转接与测试的装置及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种用于高压转接与测试的装置及其制备方法和应用，该装置简化了行波管放大器电源高压调测过程，降低了高压电源调测过程的难度、减小了产品高压调测过程的风险，扩展了调测能力，缩短生产周期，节省了生产资料，属于高压测试技术领域。
背景技术
目前国产化行波管放大器批量化生产，年产约200台。行波管放大器由行波管与高压电源组成。高压电源将卫星输出的100V/42V供电转换为10通道最高约6000V电压的行波管供电。传统的高压电源调试时，通过高压导线接线使用3M胶带对焊点绝缘。处理方式为一次性使用，焊点未固定，测试点较分散。如图1。易出现打火损伤产品，甚至威胁调测人员人生安全。急需一种高压转接与测试装置，来解决批量化生产中存在的以上问题。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种用于高压转接与测试的装置及其制备方法和应用。
本发明的技术解决方案是：
一种用于高压转接与测试的装置，该装置包括绝缘外壳、电极转换与测试部件和环氧树脂灌封料；所述的电极转换与测试部件通过环氧树脂灌封料灌封在绝缘外壳的内部。所述的绝缘外壳由五块环氧玻璃布绝缘板组成一敞口长方体；所述的环氧玻璃布绝缘板的厚度为4～8mm；长方体中一对长边相对的环氧玻璃布绝缘板上开有通孔；所述的电极转换与测试部件包括铝制圆柱和螺杆，铝制圆柱的中间部分为实芯的，铝制圆柱的两端带有内螺纹，铝制圆柱的两端通过内螺纹与螺杆连接；铝制圆柱外表面的中间位置处有一沉孔，沉孔带有内螺纹，铝制圆柱外表面的中间位置通过沉孔与螺杆连接。
环氧树脂灌封料包括有机硅凝胶和偶联剂KH-570/550，有机硅凝胶包括GN521M环氧树脂和GN521N环氧树脂，GN521M环氧树脂和GN521N环氧树脂的质量比为1：1，偶联剂KH-570/550的质量为有机硅凝胶质量的0.5％。
环氧树脂灌封料制备方法为：将有机硅凝胶和偶联剂KH-570/550混合均匀后常温真空抽气20-40min。
所述的电极转换与测试部件中的铝制圆柱通过螺杆固定在长方体内，长方体内的空隙使用所述的环氧树脂灌封料灌满。
一种用于高压转接与测试的装置的制备方法，该方法的步骤包括：
(1)将五块环氧玻璃布绝缘板制备成一敞口长方体，在长方体相对的长边上开通孔；
(2)将铝制圆柱通过环氧玻璃布绝缘板的通孔安装到长方体内部，并通过螺杆进行固定；
(3)将步骤(2)得到的产品均进行预热，当预热到65℃后保持4～5个小时，然后继续升温到85℃保持6～7小时，最后降温到75℃保持7.5～8.5个小时；
(4)将步骤(3)预热后的长方体放在真空灌注设备底层托板上，对正长方体待灌注部位与机械手的位置；将混合均匀的灌封料放置在机械手臂上，抽真空至真空表指针指向0时，转动机械手进行灌注，注意观察料液气泡溢出情况，灌注时缓慢操作，使胶液呈细流状缓慢灌入长方体中。使得铝制圆柱中间沉孔连接的螺杆高出环氧树脂灌封料面，灌注完成后保持10分钟后破真空，将真空室恢复到常压，打开真空室门。将灌封件水平平稳移入60℃的干燥箱中固化，固化时间为8h。
一种用于高压转接与测试的装置的应用，该方法的步骤包括：
(1)将一个侧面的螺杆与高压负载箱通过高压夹具WAGO-215和高压电缆连接；
(2)将高压负载箱接地；
(3)将另一个侧面的螺杆与EPC(行波管电源)通过高压夹具WAGO-215连接；
(4)进行高压调试，通过高压探棒及数字台式表测试沉孔处的电压，调试EPC使得输出电压满足行波管的要求。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明通过缜密的工艺制作流程，利用性能优良的有机硅凝胶GN521将12路专用的电极转接与测试部件集成灌封于有机硅凝胶内部。同时采用特定温度曲线的灌封固化方法，使得组装部件灌封壳体热阻小于0.85℃/W，极间耐高压强度大于20KV，热阻小，强度高，结构尺寸为标准，便于使用。同时此发明的使用简化了空间线性化行波管放大器的调测过程，固化了测试点，降低了调测风险和难度，节约了生产资料。
为满足大批量生产对高压转接与测试的安全性、小型化需求，特设计此高压转接与测试模块。此模块在所有高压测试与生产领域均可使用。大大节省了高压转接时间，保障了高压测试的安全性，提高产品可靠性。
本发明公开了一种用于高压转接与测试的装置，该装置应用于空间线性化行波管放大器的调测过程中，简化了调测过程的接线方式，降低了调测风险和难度，属于高压测试调试领域。首先依据图纸进行专用的电极转换与测试部件的电装，部件共分两类12个，分别电装完成后，安装至灌封模具内。然后将灌封模具及组装部件进行预热，利用有机硅凝胶GN521将组装部件集成灌封。同时采用特定温度曲线的灌封固化方法，使得组装部件灌封壳体热阻小于0.85℃/W，极间耐高压强度大于20KV，热阻小，强度高，结构尺寸为标准，便于使用。最后匹配高压夹具进行使用。
附图说明
图1为改进前的行波管放大器电源调测接线方式
图2为改进后的行波管放大器电源调测接线方式；
图3为电极转换与测试部件结构示意图；
图4为本发明的装置的结构示意图；
图5高压夹具的结构示意图。
具体实施方式
如图4所示，一种用于高压转接与测试的装置，该装置包括五块环氧玻璃布绝缘板、十二个电极转换与测试部件和环氧树脂灌封料；
所述的环氧玻璃布绝缘板的厚度为4～8mm；五块环氧玻璃布绝缘板形成一敞口长方体，即包括四个侧面和一个底面，长方体中一对长边相对的环氧玻璃布绝缘板上开有12个通孔；
如图3所示，所述的电极转换与测试部件为包括铝制圆柱和螺杆，铝制圆柱的中间部分为实芯的，铝制圆柱的两端带有内螺纹，铝制圆柱的两端通过内螺纹与螺杆连接；铝制圆柱外表面的中间位置处有一沉孔，沉孔带有内螺纹，铝制圆柱外表面的中间位置通过沉孔与螺杆连接；
所述的环氧树脂灌封料为有机硅凝胶。估算有机硅凝胶用量，要求盛装胶液的烧杯洁净、干燥，其容积为所盛硅凝胶体积的4倍以上。用电子秤按照GN521M：GN521N＝1：1的质量比称取有机硅凝胶，用天平称量硅凝胶总质量0.5％的偶联剂，配比误差要求≤2％。用玻璃棒充分搅拌均匀至目测无双组分差异后继续搅拌2分钟，搅拌过程耗时约7分钟。
将配好的胶液常温下放入-0.1000Mpa的真空箱中脱气，脱气至目视气泡全部消除为止，时间约为30分钟。将脱气后的胶液承装在一次性料杯中，装在真空灌注设备的机械手上。
所述的电极转换与测试部件中的铝制圆柱通过螺杆固定在长方体内，长方体内的空隙使用所述的环氧树脂灌封料灌满。
一种用于高压转接与测试的装置的制备方法，该方法的步骤包括：
(1)将五块环氧玻璃布绝缘板制备成一敞口长方体，在长方体相对的长边上开十二对通孔；
(2)将铝制圆柱通过环氧玻璃布绝缘板的通孔安装到长方体内部，并通过螺杆进行固定；
(3)将步骤(2)得到的产品均进行预热，当预热到65℃后保持4～5个小时，然后继续升温到85℃保持6～7小时，最后降温到75℃保持7.5～8.5个小时；
(4)将步骤(3)预热后的长方体放在真空灌注设备底层托板上，对正长方体待灌注部位与机械手的位置。将混合均匀的灌封料放置在机械手臂上，抽真空至真空表指针指向0时，转动机械手进行灌注，注意观察料液气泡溢出情况，灌注时缓慢操作，使胶液呈细流状缓慢灌入长方体中。使得铝制圆柱中间沉孔连接的螺杆高出环氧树脂灌封料面，灌注完成后保持10分钟后破真空，将真空室恢复到常压，打开真空室门。将灌封件水平平稳移入60℃的干燥箱中固化，固化时间为8h。
一种用于高压转接与测试的装置的应用，步骤包括：
(1)将一个侧面的螺杆与高压负载箱通过高压夹具WAGO-215和高压电缆连接，如图5所示；
(2)将高压负载箱接地；
(3)将另一个侧面的螺杆与EPC(行波管电源)通过高压夹具WAGO-215连接；
(4)进行高压调试，通过高压探棒及数字台式表测试沉孔处的电压，调试EPC使得输出电压满足行波管的要求。
高压转接与测试的装置的制备方法，包括如下步骤：
第一步、将五块环氧玻璃布绝缘板制备成一敞口长方体，在长方体相对的长边上开十二对通孔。五块环氧玻璃布绝缘板连接处使用螺钉紧固，不能留有缝隙，用力均匀；
第二步、将铝制圆柱通过环氧玻璃布绝缘板的通孔安装到长方体内部，并通过螺杆进行固定；
电极转接与测试部件共分两类12个，将电极转换与测试部件安装至灌封模具内，调整长方体的各面的平整度。保证内部各极铝制圆柱、螺杆之间距离均为15mm以上；
第三步、将灌封模具及组装部件预热。
将安装完成后的电极转换与测试部件及灌封模具一起放入温箱，升温到65℃保持4～5个小时，然后继续升温到85℃保持6～7小时，最后降温到75℃保持7.5～8.5个小时；
第四步、灌封材料配料、灌封条件准备；
估算硅凝胶用量，要求盛装胶液的烧杯洁净、干燥，其容积为所盛硅凝胶体积的4倍以上。用电子秤按照特定的质量比称取有机硅凝胶双组分，用天平称量特定质量偶联剂。用玻璃棒充分搅拌均匀至目测无双组分差异后继续搅拌2分钟，搅拌过程耗时约7分钟。
将配好的胶液常温下放入-0.1000Mpa的真空箱中脱气，脱气至目视气泡全部消除为止，时间约为30分钟。将脱气后的胶液承装在一次性料杯中，装在真空灌注设备的机械手上。
第五步、灌封及固化过程；
将灌封件放在真空灌注设备底层托板上，对正待灌注部位与机械手的位置。设备抽真空至真空表指针指向0时，转动机械手进行灌注，注意观察料液气泡溢出情况，灌注时缓慢操作，使胶液呈细流状缓慢灌入模具中。灌注完成后保持10分钟后破真空，将真空室恢复到常压，打开真空室门，取出料杯和灌封件。将灌封件水平平稳移入60℃的干燥箱中固化，固化特定时间。固化后的灌封件在干燥箱中自然降至室温后再打开箱门，取出灌封件。此处工艺配比依据专用工艺专利技术进行配比。
第六步、配合高压夹具使用；
取出灌封件后，将高压夹具安装至灌封模块，并将此小型化、多功能高压转接与测试模块与高压负载箱一次性连接好，并接地，等待高压调试时使用，如图2。
设计专用的电极转接与测试部件的螺旋式安装技术。
12个专用电极转换与测试部件的安装间距设计15mm。
有机硅凝胶的特定配比与混合和脱气处理技术。
使用环氧树脂高压灌封技术，对转接点进行灌封固定，增加了绝缘可靠性，避免出现转接点之间打火放电现象。
下面就结合附图对本发明做进一步制作介绍。
本发明的高压转接与测试模块的制作方法流程包括如下步骤：
(1)将五块环氧玻璃布绝缘板制备成一敞口长方体，在长方体相对的长边上开十二对通孔；制作过程中需要注意五块环氧玻璃布绝缘板连接处使用螺钉紧固，不能留有缝隙，用力均匀。
(2)将铝制圆柱通过环氧玻璃布绝缘板的通孔安装到长方体内部，并通过螺杆进行固定；在安装铝制圆柱时，需要通过调整环氧玻璃布绝缘板上的螺钉力度，来紧固铝制圆柱。同时调整长方体的各面的平整度。保证内部各极铝制圆柱、螺杆之间距离均为15mm以上。
(3)将步骤(2)得到的产品均进行预热，当预热到65℃后保持4～5个小时，然后继续升温到85℃保持6～7小时，最后降温到75℃保持7.5～8.5个小时；此种预热方法，可以将长方体及铝制圆柱之间的应力完全释放，似的灌封过程中及灌封后不会出现长方体变形的情况。
(4)将步骤(3)预热后的长方体放在真空灌注设备底层托板上，对正长方体待灌注部位与机械手的位置。提前将有机硅凝胶，按照用量及比例进行混合均匀，并添加偶联剂。搅拌至目测无双组分差异后继续搅拌2分钟，搅拌过程耗时约7分钟；
将混合均匀的灌封料放置在机械手臂上，抽真空至真空表指针指向0时，转动机械手进行灌注，注意观察料液气泡溢出情况，灌注时缓慢操作，使胶液呈细流状缓慢灌入长方体中。使得铝制圆柱中间沉孔连接的螺杆高出环氧树脂灌封料面，灌注完成后保持10分钟后破真空，将真空室恢复到常压，打开真空室门。将灌封件水平平稳移入60℃的干燥箱中固化，固化时间为8h。
一种用于高压转接与测试的装置的应用，步骤包括：
(1)将一个侧面的螺杆与高压负载箱通过高压夹具WAGO-215和高压电缆连接；
(2)将高压负载箱接地；
(3)将另一个侧面的螺杆与EPC(行波管电源)通过高压夹具WAGO-215连接；
(4)进行高压调试，通过高压探棒及数字台式表测试沉孔处的电压，调试EPC使得输出电压满足行波管的要求。
与传统的高压调测方案对比
项目 实施例 现有技术
接线数量 12 24
接线方式 夹具夹接 焊接+压接
绝缘方式 灌封(重复使用) 3M胶带10圈(一次性)
转接点是否定 固定 未固定
绝缘性能 20KV 10KV
散热性能 灌封后热阻0.85℃/W。能够耐受大功率 靠3M胶带散热，性能有限
接线时间 0.5h 2.5h
由以上项目对比结果表明：本专利采用的高压转接与测试装置，简化了行波管放大器电源高压调测过程，降低了高压电源调测过程的难度、减小了产品高压调测过程的风险，扩展了调测能力。由于调测试过程中，涉及到多次产品接线，大大减少了产品接线时间，缩短产品生产周期。

Claims (3)

1.一种用于高压转接与测试的装置，其特征在于：该装置包括绝缘外壳、电极转换与测试部件和环氧树脂灌封料；所述的电极转换与测试部件通过环氧树脂灌封料灌封在绝缘外壳的内部；
所述的绝缘外壳由五块环氧玻璃布绝缘板组成一敞口长方体；
所述的环氧玻璃布绝缘板的厚度为4～8mm；长方体中一对长边相对的环氧玻璃布绝缘板上开有通孔；
所述的电极转换与测试部件包括铝制圆柱和螺杆，铝制圆柱的中间部分为实芯的，铝制圆柱的两端带有内螺纹，铝制圆柱的两端通过内螺纹与螺杆连接；铝制圆柱外表面的中间位置处有一沉孔，沉孔带有内螺纹，铝制圆柱外表面的中间位置通过沉孔与螺杆连接；
所述的环氧树脂灌封料包括有机硅凝胶和偶联剂；
有机硅凝胶包括GN521 M环氧树脂和GN521 N环氧树脂，GN521 M环氧树脂和GN521 N环氧树脂的质量比为1：1，偶联剂KH-570/550的质量为有机硅凝胶质量的0.5％；
环氧树脂灌封料制备方法为：将有机硅凝胶和偶联剂混合均匀后常温真空抽气20-40min；
所述的电极转换与测试部件中的铝制圆柱通过螺杆固定在长方体内，长方体内的空隙使用所述的环氧树脂灌封料灌满。
2.一种权利要求1所述的用于高压转接与测试的装置的制备方法，其特征在于该方法的步骤包括：
(1)将五块环氧玻璃布绝缘板制备成一敞口长方体，在长方体相对的长边上开通孔；
(2)将铝制圆柱通过环氧玻璃布绝缘板的通孔安装到长方体内部，并通过螺杆进行固定；
(3)将步骤(2)得到的产品均进行预热，当预热到65℃后保持4～5个小时，然后继续升温到85℃保持6～7小时，最后降温到75℃保持7.5～8.5个小时；
(4)将步骤(3)预热后的长方体放在真空灌注设备底层托板上，对正长方体待灌注部位与机械手的位置；将混合均匀的灌封料放置在机械手臂上，抽真空至真空表指针指向0时，转动机械手进行灌注，注意观察料液气泡溢出情况，灌注时缓慢操作，使胶液呈细流状缓慢灌入长方体中；使得铝制圆柱中间沉孔连接的螺杆高出环氧树脂灌封料面，灌注完成后保持10分钟后破真空，将真空室恢复到常压，打开真空室门；将灌封件水平平稳移入60℃的干燥箱中固化，固化时间为8h。
3.一种权利要求1所述的用于高压转接与测试的装置的应用，其特征在于步骤包括：
(1)将一个侧面的螺杆与高压负载箱通过高压夹具WAGO-215和高压电缆连接；
(2)将高压负载箱接地；
(3)将另一个侧面的螺杆与行波管电源通过高压夹具WAGO-215连接；
(4)进行高压调试，通过高压探棒及数字台式表测试沉孔处的电压，调试行波管电源使得输出电压满足行波管的要求。
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