CN108565204B - 一种脉冲氙灯用电极连接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脉冲氙灯用电极连接装置。该电极连接装置主要由电极、电极帽、转接头、均压帽、和电缆线等部件组成。电极连接装置的各部件之间通过过盈配合连接、螺纹连接、螺钉紧固、压接及钎焊等不同方式有序连接。本发明的脉冲氙灯用电极连接装置在氙灯生产过程中保证了电极和电极帽的洁净，避免氙灯内部受到污染；各部件的装配工艺简单稳定，结构强度高；各部件的连接面积和横截面积大，可承受超高电流，使用寿命和工作可靠性显著提高。
Description
技术领域
本发明属于电光源技术领域，具体涉及一种脉冲氙灯用电极连接装置。
背景技术
大功率脉冲氙灯作为大型激光器的泵浦光源具有广泛的应用。大功率脉冲氙灯正常工作的峰值电流达到约10kA～25kA，加速寿命工作条件时的峰值电流甚至高达40kA以上。因此，大功率脉冲氙灯的电极连接装置要具有很强的耐大电流能力和较高的结构强度。
过渡玻璃封接技术制备的大功率脉冲氙灯用电极连接装置简单，由电极、导线连接件和电缆线构成，导线连接件中间有通孔，其两端分别套接电极杆和电缆线线芯，并往通孔内灌注低温焊料将其焊接在一起。这一结构不适用于高温金属封接大功率脉冲氙灯。
中国专利文献库公开了申请号为CN201410307078.8的专利申请，该项专利申请为高温金属封接大功率脉冲氙灯及其制备方法，其公开的电极连接装置由电极、金属薄壁套筒、过渡环、电极引线帽、导线连接套和电缆线等构成。其中，电极与电极引线帽套接并填充镍基焊料进行钎焊连接；金属簿壁套筒和过渡环放入真空钎焊炉中进行钎焊连接；焊接有电极的电极引线帽与过渡环采用激光焊接密封；用套筒锡焊方式通过导线连接套将电缆线的线芯与电极引线帽相连。这一电极连接装置结构的主要缺陷在于电极与电极引线帽采用钎焊连接会导致电极易受到焊料的污染，同时电极连接装置尖端较多，导致电极连接装置在氙灯工作时的电场强度会出现畸高区，会降低氙灯高压绝缘的可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种脉冲氙灯用电极连接装置。
本发明的脉冲氙灯用电极连接装置，其特点是，所述的电极连接装置包括电极、电极帽、转接头、均压帽和电缆线；所述的电极、电极帽、转接头和电缆线依次固定连接，所述的均压帽的前端包覆在石英管的尾端，均压帽的后端包覆在电缆线的头端，均压帽的中段包覆电极帽和转接头；
所述的电极和电极帽前端采用过盈公差或螺纹方式连接，电极帽尾端的端面与转接头通过均布的螺钉紧固连接，电极帽尾端的外侧面与均压帽通过螺纹方式连接；所述的电极帽的前端端面有环形凹槽，石英管的尾端外表面包裹一层焊料后插入环形凹槽内，石英管的尾端通过钎焊方式与电极帽的前端连接；所述的转接头与电缆线通过压接后再钎焊的方式连接；
所述的电极和电极帽内沿水平中心轴线有相互贯通的导气孔，导气孔伸出至电极帽的尾端并与电极帽的尾端排气管相通。
所述的电极由固定连接的电极头和电极杆组成，电极头采用过盈公差或钎焊方式与电极杆的前端连接，采用钎焊方式时，电极在钎焊后再加工成形；电极杆内沿水平中心轴线有水平的导气孔，在电极杆的中部沿竖直方向开有通气孔，通气孔与导气孔相通，形成气体流通通道；电极杆的尾端有外螺纹区或过盈配合区与电极帽配装连接；所述的电极头材料为铈钨、钇钨或多元复合钨合金中的一种，电极杆材料为可伐、钼或铌中的一种。
所述的电极帽由固定连接的连接帽和排气管组成，连接帽通过钎焊方式与排气管连接；连接帽中心有导气孔，与排气管相通；连接帽前端端面有环形凹槽，环形凹槽的外壁为壁厚0.1mm～0.6mm的薄壁筒，石英管的尾端外表面包裹一层焊料后插入环形凹槽内，焊接时焊料熔化实现薄壁筒与石英管之间的固定连接；连接帽的前端中心有与电极固定连接的内螺纹或过盈配合区；连接帽的尾端面中心有突台，突台用于焊接排气管，突台四周有数个均布的螺孔用于连接转接头；连接帽尾端圆周有外螺纹用于连接均压帽；所述的连接帽的材料为可伐、无氧铜或钛合金中的一种，排气管材料为无氧铜。
所述的转接头前端与电极帽的连接面为平面，平面周向有均布的通孔，通孔用于安装螺钉；平面中心有盲孔ⅠⅡ，盲孔Ⅰ用于容纳排气管；转接头的尾端有盲孔Ⅱ，盲孔Ⅱ用于嵌入电缆线的线芯，盲孔Ⅱ中间沿竖直方向开有通孔，通孔与盲孔相通；所述的转接头材料为无氧铜，表面镀银。
所述的均压帽为圆柱筒或不同直径的圆柱筒组合，圆柱筒的外表面打磨光滑，圆柱筒组合的尖锐边倒圆；均压帽内部为通孔，通孔内有内螺纹用于连接电极帽；所述的均压帽的材料为黄铜或不锈钢中的一种。
本发明的脉冲氙灯用电极连接装置安装过程如下：
a.将电极通过过盈公差或螺纹方式连接在电极帽上；
b.在石英管端部包裹一层活性焊料片，然后将电极帽装配到石英管端部；
c.将装配好电极帽的石英管在真空钎焊炉中焊接在一起；
d.通过电极帽上的排气管向石英管内充入定量氙气后，将排气管封断；
e.将电缆线一端切除绝缘层露出线芯并套入转接头盲孔内，沿通孔方向压紧，在通孔处填充软焊料将线芯与转接头焊接在一起；
f.利用螺钉将连有电缆线的转接头固定在电极帽上；
g.将均压帽穿过电缆线，通过螺纹固定在电极帽上。
本发明的脉冲氙灯用电极连接装置在氙灯生产过程中保证了电极和电极帽的洁净，避免氙灯内部受到污染；各部件的装配工艺简单稳定，结构强度高；各部件的连接面积和横截面积大，可承受超高电流，使用寿命和工作可靠性显著提高。
附图说明
图1为本发明的脉冲氙灯用电极连接装置的结构示意图；
图2为本发明的脉冲氙灯用电极连接装置中的电极结构示意图；
图3为本发明的脉冲氙灯用电极连接装置中的电极帽结构示意图；
图4a为本发明的脉冲氙灯用电极连接装置中的转接头侧视结构示意图；
图4b为本发明的脉冲氙灯用电极连接装置中的转接头主视结构示意图；
图5为本发明的脉冲氙灯用电极连接装置中的均压帽结构示意图；
图6为本发明的脉冲氙灯用电极连接装置中的转接头与电缆线的装配结构示意图。
图中，1.电极 2.电极帽 3.转接头 4.均压帽 5.电缆线 6.石英管 7.焊料 8.螺钉 011.电极头 012.电极杆 021.连接帽 022.排气管 051.线芯 052.绝缘层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
如图1所示，本发明的脉冲氙灯用电极连接装置包括电极 1 、电极帽 2 、转接头3 、均压帽 4 和电缆线 5 ；所述的电极 1 、电极帽 2 、转接头 3 和电缆线 5 依次固定连接，所述的均压帽 4 的前端包覆在石英管 6 的尾端，均压帽 4 的后端包覆在电缆线 5的头端，均压帽 4 的中段包覆电极帽 2 和转接头 3；
所述的电极 1 和电极帽 2 前端采用过盈公差或螺纹方式连接，电极帽 2 尾端的端面与转接头 3 通过均布的螺钉 8 紧固连接，电极帽 2 尾端的外侧面与均压帽 4 通过螺纹方式连接；所述的电极帽 2 的前端端面有环形凹槽，石英管 6 的尾端外表面包裹一层焊料 7 后插入环形凹槽内，石英管 6 的尾端通过钎焊方式与电极帽 2 的前端连接；所述的转接头 3 与电缆线 5 通过压接后再钎焊的方式连接；
所述的电极 1 和电极帽 2 内沿水平中心轴线有相互贯通的导气孔，导气孔伸出至电极帽 2 的尾端并与电极帽 2 的尾端排气管 022 相通。
如图2所示，所述的电极 1 由固定连接的电极头 011 和电极杆 012 组成，电极头 011 采用过盈公差或钎焊方式与电极杆 012 的前端连接，采用钎焊方式时，电极 1 在钎焊后再加工成形；电极杆 012 内沿水平中心轴线有水平的导气孔，在电极杆 012 的中部沿竖直方向开有通气孔，通气孔与导气孔相通，形成气体流通通道；电极杆 012 的尾端有外螺纹区或过盈配合区与电极帽 2 配装连接；所述的电极头 011 材料为铈钨、钇钨或多元复合钨合金中的一种，电极杆 012 材料为可伐、钼或铌中的一种。
如图3所示，所述的电极帽 2 由固定连接的连接帽 021 和排气管 022 组成，连接帽 021 通过钎焊方式与排气管 022 连接；连接帽 021 中心有导气孔，与排气管 022相通；连接帽 021 前端端面有环形凹槽，环形凹槽的外壁为壁厚0.1mm～0.6mm的薄壁筒，石英管 6 的尾端外表面包裹一层焊料 7 后插入环形凹槽内，焊接时焊料7 熔化实现薄壁筒与石英管 6 之间的固定连接；连接帽 021 的前端中心有与电极 1 固定连接的内螺纹或过盈配合区；连接帽021 的尾端面中心有突台，突台用于焊接排气管 022 ，突台四周有数个螺孔用于连接转接头 3 ；连接帽 021 尾端圆周有外螺纹用于连接均压帽 4 ；所述的连接帽 021 的材料为可伐、无氧铜或钛合金中的一种，排气管 022 材料为无氧铜。
如图4a、图4b所示，所述的转接头 3 前端与电极帽 2 的连接面为平面，平面周向有均布的通孔，通孔用于安装螺钉；平面中心有盲孔Ⅰ，盲孔Ⅰ用于容纳排气管 022 ；转接头3 的尾端有盲孔Ⅱ，盲孔Ⅱ用于嵌入电缆线 5 的线芯 051 ，盲孔Ⅱ中间沿竖直方向开有通孔，通孔与盲孔相通；所述的转接头 3 材料为无氧铜，表面镀银。
如图5所示，所述的均压帽 4 为圆柱筒或不同直径的圆柱筒组合，圆柱筒的外表面打磨光滑，圆柱筒组合的尖锐边倒圆；均压帽 4 内部为通孔，通孔内有内螺纹用于连接电极帽 2 ；所述的均压帽 4 的材料为黄铜或不锈钢中的一种。
如图6所示，所述的转接头 3 和电缆线5 的连接方法是将电缆线 5 的线芯 051嵌入转接头 3的盲孔Ⅱ中，然后将盲孔Ⅱ沿通孔方向压扁紧固；将焊料从通孔注入盲孔Ⅱ中，实现转接头 3 和线芯 051 的一体化连接。
实施例1
本实施例的脉冲氙灯用电极连接装置的安装过程如下：
a.用扭矩扳手将电极通过螺纹连接在电极帽上，扭矩设定值为17N·m～19N·m；
b.将焊料切成宽度约10mm～15mm的焊料片，并包裹在石英管的尾端外表面，然后将包裹焊料片的石英管尾端插入至装配有电极的电极帽环形凹槽内；
c.将装配有电极、电极帽和焊料的石英管竖直放入真空钎焊炉中，在不高于5×10－3Pa的真空环境中加热至600℃以上，直至焊料熔融并与石英玻璃发生充分反应，将石英管和电极帽直接焊接成一个整体；
d.通过电极帽上的φ4mm排气管向石英管内充入定量氙气后，将排气管从根部封断，形成一个长度不大于10mm的封断区；
e. 将电缆线的线芯嵌入转接头的盲孔Ⅱ中，然后将盲孔Ⅱ沿通孔方向压扁紧固；将焊料从通孔注入盲孔Ⅱ中，实现转接头和线芯的一体化连接；
f.将装配电缆线的转接头的前端面与石英管上电极帽的尾端面对接，并用6个螺钉紧固；
g.将均压帽穿过电缆线，通过螺纹旋紧固定在电极帽上。
电极由电极头和电极杆组成，电极头材料为多元复合钨合金，电极杆材料为可伐；电极头采用过盈公差与电极杆连接,电极头外径为φ15mm；电极杆中心有导气孔，尾端为M8×7mm外螺纹。电极头的材料还可以为铈钨、钇钨，电极杆的材料还可以为钼或铌。
电极帽由连接帽和排气管组成，连接帽材料为可伐，排气管材料为无氧铜；连接帽通过钎焊方式与φ4mm排气管连接；连接帽上的导气孔与φ4mm排气管相通；连接帽前端外周为壁厚0.3mm的薄壁筒，前端中心为连接电极的M8×7mm内螺纹；连接帽后端平面中间的突台用于焊接φ4mm排气管，突台四周有6个均布的M3×6mm螺孔用于连接转接头；连接帽后端圆周有M24×6mm外螺纹用于连接均压帽。连接帽的材料还可以为无氧铜或钛合金。
转接头材料为无氧铜，表面镀银；转接头与电极帽的连接面为平面，面上有6个安装螺钉的通孔，面中心有一个容纳排气管的φ7.5mm×16mm盲孔；转接头另一端为φ6mm×7mm盲孔，盲孔区径向有两个通孔与盲孔相通。
均压帽为φ26mm向φ22mm圆弧过渡的圆柱筒组合，壁厚2mm，材料为304不锈钢；均压帽外表面粗糙度≤0.8μm，所有尖锐边倒圆；均压帽通孔内有M24×6mm内螺纹用于连接电极帽。均压帽的材料还可以为黄铜。
本发明不局限于上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种脉冲氙灯用电极连接装置，其特征在于：所述的电极连接装置包括电极（1）、电极帽（2）、转接头（3）、均压帽（4）和电缆线（5）；所述的电极（1）、电极帽（2）、转接头（3）和电缆线（5）依次固定连接，所述的均压帽（4）的前端包覆在石英管（6）的尾端，均压帽（4）的后端包覆在电缆线（5）的头端，均压帽（4）的中段包覆电极帽（2）和转接头（3）；
所述的电极（1）和电极帽（2）前端采用过盈公差或螺纹方式连接，电极帽（2）尾端的端面与转接头（3）通过均布的螺钉（8）紧固连接，电极帽（2）尾端的外侧面与均压帽（4）通过螺纹方式连接；所述的电极帽（2）的前端端面有环形凹槽，石英管（6）的尾端外表面包裹一层焊料（7）后插入环形凹槽内，石英管（6）的尾端通过钎焊方式与电极帽（2）的前端连接；所述的转接头（3）与电缆线（5）通过压接后再钎焊的方式连接；
所述的电极（1）和电极帽（2）内沿水平中心轴线有相互贯通的导气孔，导气孔伸出至电极帽（2）的尾端并与电极帽（2）的尾端排气管（022）相通；
所述的电极（1）由固定连接的电极头（011）和电极杆（012）组成，电极头（011）采用过盈公差或钎焊方式与电极杆（012）的前端连接，采用钎焊方式时，电极（1）在钎焊后再加工成形；电极杆（012）内沿水平中心轴线有水平的导气孔，在电极杆（012）的中部沿竖直方向开有通气孔，通气孔与导气孔相通，形成气体流通通道；电极杆（012）的尾端有外螺纹区或过盈配合区与电极帽（2）配装连接；所述的电极头（011）材料为铈钨、钇钨或多元复合钨合金中的一种，电极杆（012）材料为可伐、钼或铌中的一种；
所述的电极帽（2）由固定连接的连接帽（021）和排气管（022）组成，连接帽（021）通过钎焊方式与排气管（022）连接；连接帽（021）中心有导气孔，与排气管（022）相通；连接帽（021）前端端面有环形凹槽，环形凹槽的外壁为壁厚0.1mm～0.6mm的薄壁筒，焊接时焊料（7）熔化实现薄壁筒与石英管（6）之间的固定连接；连接帽（021）的前端中心有与电极（1）固定连接的内螺纹或过盈配合区；连接帽（021）的尾端面中心有突台，突台用于焊接排气管（022），突台四周有数个均布的螺孔用于连接转接头（3）；连接帽（021）尾端圆周有外螺纹用于连接均压帽（4）；所述的连接帽（021）的材料为可伐、无氧铜或钛合金中的一种，排气管（022）材料为无氧铜。
2.根据权利要求1所述的脉冲氙灯用电极连接装置，其特征在于：
所述的转接头（3）前端与电极帽（2）的连接面为平面，平面周向有均布的通孔，通孔用于安装螺钉；平面中心有盲孔Ⅰ，盲孔Ⅰ用于容纳排气管（022）；转接头（3）的尾端有盲孔Ⅱ，盲孔Ⅱ用于嵌入电缆线（5）的线芯（051），盲孔Ⅱ中间沿竖直方向开有通孔，通孔与盲孔相通；所述的转接头（3）材料为无氧铜，表面镀银。
3.根据权利要求1所述的脉冲氙灯用电极连接装置，其特征在于：
所述的均压帽（4）为圆柱筒或不同直径的圆柱筒组合，圆柱筒的外表面打磨光滑，圆柱筒组合的尖锐边倒圆；均压帽（4）内部为通孔，通孔内有内螺纹用于连接电极帽（2）；所述的均压帽（4）的材料为黄铜或不锈钢中的一种。
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