CN108802928A - 一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰 - Google Patents

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李珍珍
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一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰，涉及SF6气体绝缘金属封闭开关设备领域；包括法兰固定孔、法兰本体、光纤密封组件、光纤密封组件固定孔、镍管、弧形焊锡槽和金属化光纤；法兰本体的边缘处均匀设置有法兰固定孔；光纤密封组件为圆盘状结构；光纤密封组件固定安装在法兰本体的中心处；光纤密封组件的边缘处均匀设置有光纤密封组件固定孔；弧形焊锡槽设置在光纤密封组件的中心处；镍管为细长管状结构；镍管竖直穿过弧形焊锡槽的中心处；金属化光纤沿轴向穿过镍管的中心；法兰本体与外部GIS设备通过法兰固定孔进行固定。本发明安装灵活可拆卸，制备工艺简单高效，减小了光纤气密法兰的生产成本，具有较好的经济效益和推广价值。

Description

一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰
技术领域
本发明涉及一种SF6气体绝缘金属封闭开关设备领域，特别是一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰。
背景技术
近年来，随着国家电力事业的大力发展，光学元件由于其自身优良的绝缘性能被广泛的应用在SF6气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中。一般，填充在GIS设备中的SF6气体的额定运行压力为0.11～0.70MPa，光学元件的光纤从GIS设备引入和引出端不仅需要承受大概1MPa的压强差，光纤连接处的气密性更需要保证(国标GB/T 20840.7中规定了GIS组合电器的相对年漏气率应不大于1％/年)。在GIS高压开关设备运行过程中，由于光纤气密法兰密封性出现问题造成SF6气体的泄漏，从而造成GIS内部放电导致变电站停电事故，会给变电站和企业造成巨大的经济损失。同时由于电弧、火花放电和局部放电等因素影响下泄漏的SF6气体分解遇水变为有毒物质，更会对检修人员带来严重的人生危害。
目前，针对光纤气体密封的应对方案，主要有三种：(1)直接对光纤引出端进行涂胶固化，这种方法在一定程度上可以保证GIS腔体的气密性，但是光纤长时间受到SF6高压气体的作用，光纤容易断裂和损坏，降低GIS系统的可靠性；(2)采用光纤金属化封装技术，可以保证气密封装处不存在内外压强差，如专利申请号为200420057817.4，名称为《光纤敏感元件金属化封装结构》的专利公开了一种解决光纤引入和引出端压强差的金属化封装结构，但是对于气密性的问题并没有提供具体应对措施，考虑到现实应用中GIS设备复杂的气密和气压环境，单独采用这种金属化封装结构已然不能完全满足要求；(3)同时采用以上两种方案，即先进行金属化封装然后注胶密封，如专利申请号为200910237042.6，名称为《一种用于GIS腔体的光纤气密引出方法》的专利采取将双组份环氧树脂胶对金属化光纤穿通孔进行灌封固化的方式保证GIS设备的气密性，这种工艺方法虽然简单有效，但环氧树脂胶容易受温度影响而发生形变，在GIS设备的长期运行过程中大大增加了SF6气体泄漏的可能性。同时这种光纤气密法兰的制备不具有重复性，如果注胶、热处理等加工方式等其它机械公差配合的固定方式由于加工精度或固定工艺的原因，存在一定的漏气概率，一旦法兰漏气率超标，气密法兰也将报废。这在很大程度上降低了生产合格率，增加了人力和物力成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰，安装灵活可拆卸，制备工艺简单高效，减小了光纤气密法兰的生产成本，具有较好的经济效益和推广价值。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰，包括法兰固定孔、法兰本体、光纤密封组件、光纤密封组件固定孔、镍管、弧形焊锡槽和金属化光纤；其中，法兰本体为圆盘状结构；法兰本体的边缘处均匀设置有法兰固定孔；光纤密封组件为圆盘状结构；光纤密封组件固定安装在法兰本体的中心处；光纤密封组件的边缘处均匀设置有光纤密封组件固定孔；弧形焊锡槽设置在光纤密封组件的中心处；镍管为细长管状结构；镍管竖直穿过弧形焊锡槽的中心处；金属化光纤沿轴向穿过镍管的中心；法兰本体与外部GIS设备通过法兰固定孔进行固定。
在上述的一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰，所述的法兰本体的中心处设置有台阶通孔；所述光纤密封组件截面为T形结构；光纤密封组件对应固定安装在法兰本体台阶通孔中；光纤密封组件的底部与法兰本体通孔内侧壁为间隙配合。
在上述的一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰，所述光纤气体密封法兰还包括O型密封圈；O型密封圈设置在法兰本体与光纤密封组件的水平接触面处。
在上述的一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰，所述O型密封圈的上下表面均涂有环形防水胶。
在上述的一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰，所述金属化光纤与镍管采用金属焊料焊接；采用回流焊方式焊接；回流焊温度为280℃～290℃。
在上述的一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰，所述弧形焊锡槽为圆弧状凹槽；槽深小于等于5mm；槽直径不大于1cm。
在上述的一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰，镍管轴向上下两端伸出法兰本体表面的长度均小于等于1cm。
在上述的一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰，所述法兰固定孔均匀分布在距离法兰本体边缘1cm处；且法兰固定孔的个数不少于6个；光纤密封组件固定孔均匀分布在距离光纤密封组件边缘1cm处，且光纤密封组件固定孔的个数不少于6个。
在上述的一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰，所述集成式光纤气体密封法兰承受气压范围为-0.1MPa-1MPa。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明首次提出了用回流焊的方式将金属化光纤组件与光纤密封组件进行焊锡固封，同时独创的弧形焊锡槽设计使焊锡均匀分布在光纤出入端口，克服了光纤引入引出端容易漏气的难题；
(2)本发明结合金属化封装光纤耐温耐压和焊锡固封稳定性好、可靠性高的优势，还具有重复性好、合格率高等特点；
(3)本发明采用光纤密封组件通过O型密封圈和光纤密封组件固定孔(4)直接安装连接，这种安装方式灵活可拆卸，便于重复使用；
(4)本发明中弧形焊锡槽的设计巧妙的利用回流焊引流的特点，将焊锡更好的包裹住镍管，不仅保证了镍管与光纤密封组件的光纤出入通孔之间缝隙的气密性，同时弧形焊锡槽可以更好的使焊锡均匀分布，保证了镍管在光纤密封组件的光纤出入端口处的气密性。
附图说明
图1为本发明集成式光纤气体密封法兰示意图；
图2为本发明光纤密封组件示意图；
图3为本发明光纤密封组件与法兰安装后局部剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本发明针对目前胶体灌封固化光纤气密法兰的合格率较低的问题，采用金属焊接的方式制作光纤气密法兰，先将单根金属化光纤集成至一个光纤密封组件上，通过金属焊料使之保证气密，再考虑光纤密封组件与法兰的气体密封。这样，即使光纤密封组件发生光纤损伤或气密问题，可通过更换光纤密封组件的方式解决，不必再将整个法兰报废，减小制造成本。通过增加光纤密封组件制备这个工艺环节，提高光纤气密法兰产品的可利用率和成品率。
如图1所示为集成式光纤气体密封法兰示意图，由图可知，一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰，包括法兰固定孔1、法兰本体2、光纤密封组件3、光纤密封组件固定孔4、镍管5、弧形焊锡槽6和金属化光纤7；其中，法兰本体2为圆盘状结构；法兰本体2的边缘处均匀设置有法兰固定孔1；光纤密封组件3为圆盘状结构；光纤密封组件3固定安装在法兰本体2的中心处；光纤密封组件3的边缘处均匀设置有光纤密封组件固定孔4；弧形焊锡槽6设置在光纤密封组件3的中心处；镍管5为细长管状结构；镍管5竖直穿过弧形焊锡槽6的中心处；金属化光纤7沿轴向穿过镍管5的中心；法兰本体2与外部GIS设备通过法兰固定孔1进行固定。
如图3所示为光纤密封组件与法兰安装后局部剖面示意图，由图可知，法兰本体2的中心处设置有台阶通孔；所述光纤密封组件3截面为T形结构；光纤密封组件3对应固定安装在法兰本体2台阶通孔中；光纤密封组件3的底部与法兰本体2通孔内侧壁为间隙配合。光纤气体密封法兰还包括O型密封圈8；O型密封圈8设置在法兰本体2与光纤密封组件3的水平接触面处，且O型密封圈8的上下表面均涂有环形防水胶。
如图2所示为光纤密封组件示意图，由图可知，金属化光纤7与镍管5采用金属焊料焊接；采用回流焊方式焊接；回流焊温度为280℃～290℃。所述弧形焊锡槽6为圆弧状凹槽；槽深小于等于5mm；槽直径不大于1cm。镍管5轴向上下两端伸出法兰本体2表面的长度均小于等于1cm。
法兰固定孔1均匀分布在距离法兰本体2边缘1cm处；且法兰固定孔1的个数不少于6个；光纤密封组件固定孔4均匀分布在距离光纤密封组件3边缘1cm处，且光纤密封组件固定孔4的个数不少于6个。
集成式光纤气体密封法兰承受气压范围为-0.1MPa-1MPa。
本发明首次提出了用回流焊的方式将金属化光纤组件与光纤密封组件进行焊锡固封，同时独创的弧形焊锡槽设计使焊锡均匀分布在光纤出入端口，克服了光纤引入引出端容易漏气的难题。与现有的光纤气密法兰相比，本发明结合金属化封装光纤耐温耐压和焊锡固封稳定性好、可靠性高的优势，制备的可重复使用的集成式光纤气体密封法兰还具有重复性好、合格率高等特点。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰，其特征在于：包括法兰固定孔(1)、法兰本体(2)、光纤密封组件(3)、光纤密封组件固定孔(4)、镍管(5)、弧形焊锡槽(6)和金属化光纤(7)；其中，法兰本体(2)为圆盘状结构；法兰本体(2)的边缘处均匀设置有法兰固定孔(1)；光纤密封组件(3)为圆盘状结构；光纤密封组件(3)固定安装在法兰本体(2)的中心处；光纤密封组件(3)的边缘处均匀设置有光纤密封组件固定孔(4)；弧形焊锡槽(6)设置在光纤密封组件(3)的中心处；镍管(5)为细长管状结构；镍管(5)竖直穿过弧形焊锡槽(6)的中心处；金属化光纤(7)沿轴向穿过镍管(5)的中心；法兰本体(2)与外部GIS设备通过法兰固定孔(1)进行固定。
2.根据权利要求1所述的一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰，其特征在于：所述的法兰本体(2)的中心处设置有台阶通孔；所述光纤密封组件(3)截面为T形结构；光纤密封组件(3)对应固定安装在法兰本体(2)台阶通孔中；光纤密封组件(3)的底部与法兰本体(2)通孔内侧壁为间隙配合。
3.根据权利要求2所述的一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰，其特征在于：所述光纤气体密封法兰还包括O型密封圈(8)；O型密封圈(8)设置在法兰本体(2)与光纤密封组件(3)的水平接触面处。
4.根据权利要求3所述的一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰，其特征在于：所述O型密封圈(8)的上下表面均涂有环形防水胶。
5.根据权利要求4所述的一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰，其特征在于：所述金属化光纤(7)与镍管(5)采用金属焊料焊接；采用回流焊方式焊接；回流焊温度为280℃～290℃。
6.根据权利要求5所述的一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰，其特征在于：所述弧形焊锡槽(6)为圆弧状凹槽；槽深小于等于5mm；槽直径不大于1cm。
7.根据权利要求6所述的一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰，其特征在于：镍管(5)轴向上下两端伸出法兰本体(2)表面的长度均小于等于1cm。
8.根据权利要求7所述的一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰，其特征在于：所述法兰固定孔(1)均匀分布在距离法兰本体(2)边缘1cm处；且法兰固定孔(1)的个数不少于6个；光纤密封组件固定孔(4)均匀分布在距离光纤密封组件(3)边缘1cm处，且光纤密封组件固定孔(4)的个数不少于6个。
9.根据权利要求8所述的一种可重复使用的集成式光纤气体密封法兰，其特征在于：所述集成式光纤气体密封法兰承受气压范围为-0.1MPa-1MPa。
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