CN114060516A - 一种锥面自紧密封绝缘环 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锥面自紧密封绝缘环。该锥面自紧密封绝缘环的主体为圆环，圆环的轴向对称面上凸出有翅片式外环，圆环的内环设置有上下对称的内环锥面，圆环的上表面和下表面设置有上下对称的外环锥面；圆环的径向截面为锤形，其中，圆环主体的径向截面构成上下对称的锤头，翅片式外环的径向截面构成矩形短柄，与矩形短柄相交的外环壁面为限位止口。本发明的锥面自紧密封绝缘环能够用于有绝缘要求且承压的叠片组装结构，尤其适用于片式电弧加热器压缩段进行叠片绝缘密封，利用材料的绝缘性能及翅片式外环实现高电压绝缘，内环锥面、外环锥面与叠片的锥面匹配形成压缩变形，内环锥面实现装配预紧密封，外环锥面实现高压自紧密封。

Description

一种锥面自紧密封绝缘环
技术领域
本发明属于航天飞行器气动防热地面试验设备技术领域，具体涉及一种锥面自紧密封绝缘环。
背景技术
目前，随着高超声速飞行技术的飞速发展，高超声速飞行器热防护系统的地面防热试验考核对电弧加热设备的运行能力提出了越来越高的要求。片式电弧加热器是实现大功率、高焓、长时间的地面防热试验考核的重要的加热设备之一；片式电弧加热器由喷嘴、前后电极、若干水冷环状压缩片、进气环以及绝缘件串联组装而成，电弧连接前后电极，并通过压缩片间的切向进气约束管状通道，经电弧电离的气体由喷嘴喷出形成高温、高速试验流场。
绝缘环作为片式电弧加热器压缩段叠片进行绝缘密封的重要部件，需要具备电气绝缘、高压密封特性，能够将高压气体约束在压缩片间，确保压缩片间有效绝缘，防止片间高压击穿串弧。
当前，亟需发展一种适用于片式电弧加热器压缩段的锥面自紧密封绝缘环。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种锥面自紧密封绝缘环。
本发明的锥面自紧密封绝缘环，其特点是，所述的锥面自紧密封绝缘环的主体为圆环，圆环的轴向对称面上凸出有翅片式外环，圆环的内环设置有上下对称的内环锥面，内环锥面与锥面自紧密封绝缘环的中心轴线之间的锐角夹角为内环锥面角α；圆环的上表面和下表面设置有上下对称的外环锥面，外环锥面与锥面自紧密封绝缘环的中心轴线之间的锐角夹角为外环锥面角β；内环锥面角α小于外环锥面角β，内环锥面的斜面长度小于外环锥面的斜面长度；圆环的径向截面为锤形，其中，圆环主体的径向截面构成上下对称的锤头，翅片式外环的径向截面构成矩形短柄，与矩形短柄相交的外环壁面为限位止口。
进一步地，所述的锥面自紧密封绝缘环的材质为聚四氟乙烯。
进一步地，所述的锥面自紧密封绝缘环的加工方式为机械加工或者模具热压。
本发明的锥面自紧密封绝缘环为单个零件，材料选择具有一定弹性的绝缘材料，加工方式为机械加工或模具热压制造。根据功能要求，在锥面自紧密封绝缘环上设置有三种不同的结构，第一种是用于增加爬电距离的翅片式外环，第二种是用于组装预紧低压密封的内环锥面，第三种是用于高气压自紧密封的外环锥面。
本发明的锥面自紧密封绝缘环能够用于有绝缘要求且承压的叠片组装结构，尤其适用于片式电弧加热器压缩段进行叠片绝缘密封，能够利用材料的绝缘性能及翅片式外环实现高电压绝缘，利用内环锥面、外环锥面与叠片的锥面匹配形成压缩变形，内环锥面实现装配预紧密封，外环锥面实现高压自紧密封。
附图说明
图1为本发明的锥面自紧密封绝缘环的结构示意图；
图2为本发明的锥面自紧密封绝缘环的安装示意图。
图中，1.锥面自紧密封绝缘环；2.环状金属叠片；
101.翅片式外环；102.内环锥面；103.外环锥面；104.限位止口。
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，本发明的锥面自紧密封绝缘环的主体为圆环，圆环的轴向对称面上凸出有翅片式外环101，圆环的内环设置有上下对称的内环锥面102，内环锥面102与锥面自紧密封绝缘环1的中心轴线之间的锐角夹角为内环锥面角α；圆环的上表面和下表面设置有上下对称的外环锥面103，外环锥面103与锥面自紧密封绝缘环1的中心轴线之间的锐角夹角为外环锥面角β；内环锥面角α小于外环锥面角β，内环锥面102的斜面长度小于外环锥面103的斜面长度；圆环的径向截面为锤形，其中，圆环主体的径向截面构成上下对称的锤头，翅片式外环101的径向截面构成矩形短柄，与矩形短柄相交的外环壁面为限位止口104。
进一步地，所述的锥面自紧密封绝缘环1的材质为聚四氟乙烯。
进一步地，所述的锥面自紧密封绝缘环1的加工方式为机械加工或者模具热压。
实施例1
本实施例将锥面自紧密封绝缘环1应用于片式电弧加热器，片式电弧加热器在高气压、高电压环境下运行。
如图2所示，本发明的锥面自紧密封绝缘环1夹在两片环状金属叠片2之间，锥面自紧密封绝缘环1的内腔承受高气压，环状金属叠片2之间承载高电压，锥面自紧密封绝缘环1的内环锥面102和外环锥面103在两侧环状金属叠片2的装夹力之下变形，实现内环锥面实现装配预紧密封，外环锥面实现高压自紧密封。
本实施例的锥面自紧密封绝缘环1作为实现片式电弧加热器的环状金属叠片2之间密封绝缘的主要部件，要求自身绝缘并能够承受两侧环状金属叠片2的挤压，以及内环气体的高气压，在约束片式电弧加热器内部电弧、实现片式电弧加热器稳定运行起关键作用。
本实施例的锥面自紧密封绝缘环1的翅片式外环101，凸出于环状金属叠片2，为了增加爬电距离，防止环状金属叠片2的片间高压出现外部放电爬弧，可根据绝缘要求调整翅片式外环101的厚度及翅片式外环101的外圆直径，同时翅片式外环101与环状金属叠片2之间的间隙应略大于内环锥面102和外环锥面103压缩变形量，便于高气压时锥面自紧密封绝缘环1释放有限的变形，金属叠片与内锥面α角配合的锥面角度应略大，与外锥面β角配合的锥面角度应略小，确保产生一定的压缩变形。
利用轴向位移，内环锥面102与环状金属叠片2可以在较小的装夹力之下实现变形密封，环状金属叠片2的锥度比内环锥面102的锥度大，内环锥面102的密封面较小，利用锥面自紧密封绝缘环1的弹性材料能够实现锥度配合，也能够满足泄压后的变形回弹。
外环锥面103与环状金属叠片2之间同样采用锥面配合压缩变形的方式实现密封，外环锥面103密封面更大，在锥面自紧密封绝缘环1承受高压气的内高压产生周向变形时可提供更大的密封压力，实现高压密封；限位止口104与环状金属叠片2的止口配合，能够限制锥面自紧密封绝缘环1过度变形，防止锥面自紧密封绝缘环1出现高压失效。
内环、外环采用不同角度双锥面设计，内环锥面角α小于外环锥面角β，内环锥面102的斜面长度小于外环锥面103的斜面长度；内环锥面102的密封接触锥面积较小，用于片式电弧加热器组装初期的低压密封；外环锥面103密封接触锥面积较大，在片式电弧加热器高气压运行时，锥面自紧密封绝缘环1产生一定的扩张变形，增大外环锥面103密封压力，实现高压自紧密封。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，可容易地实现另外的改进和润饰，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (3)

1.一种锥面自紧密封绝缘环，其特征在于，所述的锥面自紧密封绝缘环（1）的主体为圆环，圆环的轴向对称面上凸出有翅片式外环（101），圆环的内环设置有上下对称的内环锥面（102），内环锥面（102）与锥面自紧密封绝缘环（1）的中心轴线之间的锐角夹角为内环锥面角α；圆环的上表面和下表面设置有上下对称的外环锥面（103），外环锥面（103）与锥面自紧密封绝缘环（1）的中心轴线之间的锐角夹角为外环锥面角β；内环锥面角α小于外环锥面角β，内环锥面（102）的斜面长度小于外环锥面（103）的斜面长度；圆环的径向截面为锤形，其中，圆环主体的径向截面构成上下对称的锤头，翅片式外环（101）的径向截面构成矩形短柄，与矩形短柄相交的外环壁面为限位止口（104）。
2.根据权利要求1所述的锥面自紧密封绝缘环，其特征在于，所述的锥面自紧密封绝缘环（1）的材质为聚四氟乙烯。
3.根据权利要求1所述的锥面自紧密封绝缘环，其特征在于，所述的锥面自紧密封绝缘环（1）的加工方式为机械加工或者模具热压。
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