CN203536579U

CN203536579U - 一种柔软型高压脉冲传输线

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Publication number: CN203536579U
Application number: CN201320478989.8U
Authority: CN
Inventors: 王坤; 陆根生; 宋旭鹏
Original assignee: CETC 23 Research Institute
Current assignee: CETC 23 Research Institute
Priority date: 2013-08-06
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2023-08-06

Abstract

本实用新型涉及高压脉冲传输线。所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种柔软型高压脉冲传输线，在工程上可替代传统的金属硬管传输线，可以大大提高传输线整体柔软度。其特征在于：传输线主体主要由同轴的内导体、外导体、绝缘介质、增强体组成；内导体、外导体均采用金属波纹管；采用若干绝缘支撑件间隔均匀布置在内外导体之间并在内外导体之间的空腔内充满压缩SF₆或N₂；所述外导体的外层为增强体，所述增强体采用多层不锈钢丝编织结构作为抗拉和承力元件用于防止传输线在内部较高气体压力下的径向膨胀和轴向伸长。本实用新型克服了刚性连接结构无法实现弯曲的问题，由于传输线自身柔软性的提高，大大提升了整机系统的灵活性和机动性。

Description

一种柔软型高压脉冲传输线

技术领域

本实用新型涉及高功率脉冲传输领域，尤其涉及高压脉冲传输线。

技术背景

现有技术中的高压脉冲传输线大多采用多段不连续的不锈钢金属硬管作为载体传输脉冲功率，各段金属硬管之间采用机械式连接方式，使得传输线自身的柔软度较差，同时装接费时费力，不利于工程上的实际应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种柔软型高压脉冲传输线，在工程上可替代传统的金属硬管传输线，可以大大提高传输线整体柔软度，进而可以提升整机系统的机动能力。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案是：

一种柔软型高压脉冲传输线，其特征在于：所述传输线为同轴式结构，传输线两端设有法兰结构的安装接头5，所述传输线主体主要由同轴的内导体1、外导体2、绝缘介质、增强体6组成；所述内导体1、外导体2均采用金属波纹管；所述内导体1和外导体2之间采用压缩SF₆或N₂作为绝缘介质，即采用若干绝缘支撑件间隔均匀布置在内外导体之间并在内外导体之间的空腔内充满压缩SF₆或N₂；所述外导体2的外层为增强体6，所述增强体6采用多层不锈钢丝编织结构作为抗拉和承力元件，用于防止传输线在内部较高气体压力下的径向膨胀和轴向伸长，所述增强体6的两端采用焊接的方式固定在安装接头5上；

所述设置在传输线两端安装接头5处的绝缘支撑件3为圆形带有中心安装通孔的端部绝缘子；设置在传输线主体部分的绝缘支撑件4为由两个哈弗结构的半圆形结构件采用螺栓组件组合而成；所述绝缘支撑件3、4均采用聚苯醚材料即PPO注塑成型制成；在绝缘支撑件3、4上还设置有若干通孔供压缩气体流通用。

所述传输线两端的安装接头5包括密封法兰55、接管54、拉杆51、端部绝缘子3、内导体架53、膨胀套50、膨胀块52、内导体连接头56、压紧块59；

所述接管54为一个带有台阶面的圆形套管，接管54的大径的一端套设在密封法兰55上通过螺纹实现固定连接，小径的另一端以焊接方式固定连接外导体2的波纹管的端部，从而实现外导体2的波纹管与密封法兰55的电气连接；

所述拉杆51用于将内导体连接头56与内导体1的波纹管端部通过内导体架53、膨胀套50、膨胀块52紧密连接在一起；所述拉杆51一端带有外螺纹，另一端设有锥形大径端；所述拉杆51上还设有插销513，所述插销513与内导体架53内壁的插销槽531相配合，可以限制拉杆51转动，方便整个传输线接头安装；

所述内导体架53为设有中心孔530的圆筒结构，其一端设有台阶结构532用于安装端绝缘子3，另一端设有外螺纹533用于连接膨胀套50；

所述膨胀套50采用弹性金属材料制成，为薄壁圆筒结构；其一端带有内螺纹用于与内导体架53连接；另一端沿圆周轴向平行均匀铣有若干条槽，形成弹性可变形结构；

所述内导体1的波纹管端部内壁上嵌合四块膨胀块52，所述膨胀块52为弧形，其外表面轮廓与内导体1波纹管的内表面尺寸吻合；安装传输线接头时，膨胀块52内表面与膨胀套50铣槽部分接触，当拉杆51沿轴向向外移动时，拉杆51的大径端会向外撑开膨胀套50铣槽部分，通过铣槽部分的向外变形产生的弹性力，把膨胀块52与内导体1的波纹管内壁紧密压紧，从而实现内导体1的波纹管与内导体架53的电气和机械连接。

所述内导体连接头56为圆筒结构，其外圆周上设有若干弹性接触片，当传输线接头与其它电气接口连接时，把内导体连接头56带弹性接触片的部分插入到其它电气接口的插孔内部，弹性接触片可以保证内导体连接头56与插孔良好的电接触；所述内导体连接头56还设有供拉杆51穿设其中的中心通孔；把拉杆51带有外螺纹的部分先穿过内导体架53的中心孔530再穿过内导体连接头56的中心通孔，可以用六角螺母把内导体连接头56固定并压紧在端绝缘子3表面上；

所述压紧块59外圆上是外螺纹，此螺纹与密封法兰55端部的内螺纹配合，当端绝缘子3装入到密封法兰55后，将压紧块59旋入密封法兰55，把端绝缘子3压紧并固定在密封法兰55上。

所述内导体1所采用的波纹管为U型波纹的轧纹结构铜管。

所述外导体2所采用的波纹管为U型波纹的轧纹结构不锈钢金属管。

本实用新型可带来以下有益效果：

与现有技术中的不锈钢金属管传输线相比，本实用新型克服了现有技术中脉冲功率系统中均采用多段不锈钢金属硬管机械连接方式来传输脉冲高压，为刚性连接结构，无法实现弯曲的问题。一方面，本实用新型所设计的传输线为大长度整体结构，在使用中适合整体装接，避免了多段金属管的多次装接，大大提高了工作效率；另一方面，由于传输线自身柔软性的提高，大大提升了整机系统的灵活性和机动性。

附图说明

图1：本实用新型的一个优选实施例的结构示意图

图2（a）：图1所示实施例的端部绝缘子3的结构示意图

图2（b）：图1所示实施例的设置在传输线主体部分的绝缘支撑件4的结构示意图

图2（c）：图1所示实施例的绝缘支撑件4与内导体1的装配示意图

图3：图1所示实施例的安装接头的结构示意图

图4：图3所示安装接头中的拉杆51的装配示意图

图5（a）：图3所示安装接头中的膨胀块52的结构示意图

图5（b）：图3所示安装接头中的膨胀块52的立体图

图6（a）：图3所示安装接头中的膨胀套50的剖视图

图6（b）：图3所示安装接头中的膨胀套50的立体示意图

图7（a）：图3所示安装接头中的内导体架53的主视图

图7（b）：图3所示安装接头中的内导体架53的立体示意图

图8（a）：图3所示安装接头中的内导体连接头56的立体示意图

图8（b）：图3所示安装接头中的内导体连接头56的主视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

参见图1，如图1所示，本实施例的传输线采用同轴式结构，图1中，1为采用铜波纹管的内导体；2为采用不锈钢波纹管的外导体；3为端部所用PPO端绝缘子；4为主体部分所用PPO绝缘支撑件；5为安装接头；6为采用三层不锈钢丝编织结构的增强体，用于在高气压下提高传输线的使用安全性。

内导体1、外导体2的金属管均进行了轧纹处理，提升了传输线整体的柔软度，通过调整轧纹深度和节距可以调节传输线的柔软度。同时，为了降低传输损耗，传输线采用铜材作为内导体1材料。为了提高传输线的机械强度，采用不锈钢作为外导体2材料。

端部绝缘子3（如图2（a）所示）、设置在传输线主体部分的绝缘支撑件4（如图2（b）所示）均采用PPO绝缘材料制成。参见图2（c），绝缘支撑件4装配在内导体1的波纹管外面，由两个哈弗结构的半圆形结构件采用螺栓组件组合而成。绝缘介质采用在内导体1和外导体2之间充填压缩SF₆或N₂，通过调整压缩SF₆或N₂的压力，可以实现介质的不同耐压等级，进而设计出不同电压等级的传输线。

本传输线在外导体2外层设计了三层不锈钢丝编织结构的增强体6，一方面给予传输线内部足够的径向压力，同时也可以提高传输线轴向的抗张强度，防止传输线在内部高气压下出现径向膨胀和轴向的伸长变形。本传输线经受了2.5MPa气压试验，无漏气现象。

图3所示为安装接头5的结构：图3中1为内导体波纹管；50为膨胀套；51为一端带有膨胀块的拉杆；52为膨胀块；53为内导体架；54为接管；55为密封法兰；56为内导体连接头；57为六角螺母；3为端绝缘子；59为压紧块。

接管54为一个带有台阶面的圆形套管，接管54的一端套设在密封法兰上实现螺纹连接，另一端以焊接方式固定连接外导体2波纹管的端部，从而实现外导体2波纹管与密封法兰55的电气连接。

拉杆51一端为带有外螺纹部分511，另一端是带有一定锥度的大径端512，大径端面与膨胀套50一端的铣槽部分501的端面对齐，当拉杆51沿轴向移动时，大径端512可将膨胀套50铣槽的部分501向外撑开。拉杆51上有插销513，插销513插入内导体架53插销槽531后，可以限制拉杆51转动，方便整个传输线接头安装。

参见图2（a），端绝缘子3有中心孔30，安装时，此中心孔30将嵌套在内导体架53上的台阶532上，另外，端绝缘子3上的六个通孔31用作通气孔。

所述内导体架53设有供拉杆51穿设其中的中心孔531，一端的台阶部分532用于安装端绝缘子3，另一端带外螺纹部分533用来连接膨胀套50。

所述膨胀套50采用锡青铜材质，一端502带有内螺纹，与内导体架53连接，另一端501，铣有12条槽，铣槽部分很薄，有良好弹性和变形能力。

所述膨胀块52共有四块，材质为黄铜，它外表面521轮廓与内导体1波纹管的内表面尺寸吻合。膨胀块52可以内嵌到内导体1波纹管内壁上。安装传输线接头时，膨胀块52内表面与膨胀套50铣槽部分501接触，当拉杆51沿轴向向外移动时，拉杆51大径端512会向外撑开膨胀套50铣槽部分501，通过铣槽部分501的向外变形产生的弹性力，把膨胀块52与内导体1波纹管内壁紧密压紧，从而实现内导体1波纹管与内导体架53的电气和机械连接。

所述内导体连接头56上有弹性接触片561，当传输线接头与其它电气接口连接时，把内导体连接头56带弹性接触片561的部分插入到其它电气接口的插孔内部，弹性接触片561可以保证内导体连接头56与插孔良好的电接触。内导体连接头56带有中心孔562，把此中心孔562穿过拉杆51的螺纹部分511后，可以用六角螺母57把内导体连接头56固定并压紧在端绝缘子3表面上。

组装过程如下：

步骤1：选用U型波纹的轧纹结构铜管作为内导体1，在波纹铜管的外部如图2（c）所示每隔一段距离均匀间隔套设上PPO绝缘支撑件4，并用螺栓组件穿设在绝缘支撑件4上下两边的安装孔41中旋紧，将绝缘支撑件4固定；

步骤2：在安装好绝缘支撑件4的内导体1外部套设U型波纹的轧纹结构不锈钢金属管作为外导体2，外导体2上已经编织好三层不锈钢丝编织结构的增强体6；

步骤3：在传输线的两端装配安装接头5，先将接管54和外导体2的端部（包括外导体2和增强体6）通过焊接连接为一体，然后，把密封法兰55通过螺纹连接到接管54上，接管54和密封法兰55连接处的缝隙用焊接方式密封，来保证缝隙处在高气压下不漏气。把四块膨胀块52内嵌到内导体1的波纹管的内壁上，并保证移动内导体1的波纹管时，膨胀块52不松动；

步骤4：把端绝缘子3安装到内导体架53上，把膨胀套50通过螺纹连接到内导体架53上，将拉杆51穿入到内导体架53上，拉杆51末端的大径端面与膨胀套50铣槽部分的端面对齐。将内导体连接头56的内孔沿着拉杆51压到端绝缘子3上，然后在拉杆51上旋入六角螺母57，缓慢拧紧六角螺母57将内导体连接头56轻轻压紧在端部绝缘子3上，不要压得太紧，只要内导体连接头56和端部绝缘子3表面恰好触碰到即可；

步骤5：将步骤4组装好的接头装入密封法兰55。首先，把组装好的接头上的端部绝缘子3一侧紧贴在密封法兰55内壁的台阶上，同时，组装好的接头的另一端上的膨胀套50也会插入到已经嵌套好膨胀块52的内导体波纹管1内部。逐渐拧紧六角螺母57，使内导体连接头56紧压在端绝缘子3上，与此同时，拉杆51的大径部分也将沿着轴向向外移动，把膨胀套50的铣槽部分501向外撑开，撑开的铣槽部分501逐渐与膨胀块52紧密接触。当六角螺母57拧紧后，铣槽部分501的弹性力会使内导体1的波纹管与压紧块52紧密连接，最终，通过上述安装，把内导体1的波纹管和内导体架53连接在一起；

步骤6：将压紧块59旋入法兰55内，压紧并固定端绝缘子3。

本实施例，当内导体直径为96mm，外导体直径为220mm时，传输线整体外径约为230mm时，传输线的最小弯曲半径可以达到1100mm。

本实用新型的传输管实现电气连接的方式描述如下：

两根传输管的外导体的电气连接是通过将两根传输管的密封法兰对接并用螺栓组件固定，两个密封法兰的对接面上设有薄紫铜垫片密封，紫铜垫片有良好的导电性，有利于大脉冲电流传输。

两根传输管的内导体的电气连接是将内导体连接头作为插针直接插到其它电气接口的插孔上，内导体连接头上有弹性接触片，可以使内导体连接头与其它电气接口紧密接触，保持良好的电接触。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种柔软型高压脉冲传输线，其特征在于：所述传输线为同轴式结构，传输线两端设有法兰结构的安装接头（5），所述传输线主体主要由同轴的内导体（1）、外导体（2）、绝缘介质、增强体（6）组成；所述内导体（1）、外导体（2）均采用金属波纹管；所述内导体（1）和外导体（2）之间采用压缩SF₆或N₂作为绝缘介质，即采用若干绝缘支撑件间隔均匀布置在内外导体之间并在内外导体之间的空腔内充满压缩SF₆或N₂；所述外导体（2）的外层为增强体（6），所述增强体（6）采用多层不锈钢丝编织结构作为抗拉和承力元件用于防止传输线在内部较高气体压力下的径向膨胀和轴向伸长，所述增强体（6）的两端采用焊接的方式固定在安装接头（5）上；

设置在传输线两端的所述安装接头（5）处的绝缘支撑件（3）为圆形带有中心安装通孔的端部绝缘子；设置在传输线主体部分的绝缘支撑件（4）为由两个哈弗结构的半圆形结构件采用螺栓组件组合而成；所述绝缘支撑件（3）、（4）均采用聚苯醚材料即PPO注塑成型制成；在绝缘支撑件（3）、（4）上还设置有若干通孔供压缩气体流通用。

2.按照权利要求1所述的一种柔软型高压脉冲传输线，其特征在于：所述传输线两端的安装接头（5）包括密封法兰（55）、接管（54）、拉杆（51）、端部绝缘子（3）、内导体架（53）、膨胀套（50）、膨胀块（52）、内导体连接头（56）、压紧块（59）；

所述接管（54）为一个带有台阶面的圆形套管，接管（54）的大径的一端套设在密封法兰（55）上通过螺纹实现固定连接，小径的另一端以焊接方式固定连接外导体（2）的波纹管的端部，从而实现外导体（2）的波纹管与密封法兰（55）的电气连接；

所述拉杆（51）用于将内导体连接头（56）与内导体（1）的波纹管端部通过内导体架（53）、膨胀套（50）、膨胀块（52）紧密连接在一起；所述拉杆（51）一端带有外螺纹，另一端设有锥形大径端；所述拉杆（51）上还设有插销（513），所述插销（513）与内导体架（53）内壁的插销槽（531）相配合，可以限制拉杆（51）转动，方便整个传输线接头安装；

所述内导体架（53）为设有中心孔（530）的圆筒结构，其一端设有台阶结构（532）用于安装端绝缘子（3），另一端设有外螺纹（533）用于连接膨胀套（50）；

所述膨胀套（50）采用弹性金属材料制成，为薄壁圆筒结构；其一端带有内螺纹用于与内导体架（53）连接；另一端沿圆周轴向平行均匀铣有若干条槽，形成弹性可变形结构；

所述内导体（1）的波纹管端部内壁上嵌合四块膨胀块（52），所述膨胀块（52）为弧形，其外表面轮廓与内导体（1）波纹管的内表面尺寸吻合；安装传输线接头时，膨胀块（52）内表面与膨胀套（50）铣槽部分接触，当拉杆（51）沿轴向向外移动时，拉杆（51）的大径端会向外撑开膨胀套（50）铣槽部分，通过铣槽部分的向外变形产生的弹性力，把膨胀块（52）与内导体（1）的波纹管内壁紧密压紧，从而实现内导体（1）的波纹管与内导体架（53）的电气和机械连接；

所述内导体连接头（56）为圆筒结构，其外圆周上设有若干弹性接触片，当传输线接头与其它电气接口连接时，把内导体连接头（56）带弹性接触片的部分插入到其它电气接口的插孔内部，弹性接触片可以保证内导体连接头（56）与插孔良好的电接触；所述内导体连接头（56）还设有供拉杆（51）穿设其中的中心通孔；把拉杆（51）带有外螺纹的部分先穿过内导体架（53）的中心孔（530）再穿过内导体连接头（56）的中心通孔，可以用六角螺母把内导体连接头（56）固定并压紧在端绝缘子（3）表面上；

所述压紧块（59）外圆上是外螺纹，此螺纹与密封法兰（55）端部的内螺纹配合，当端绝缘子（3）装入到密封法兰（55）后，将压紧块（59）旋入密封法兰（55），把端绝缘子（3）压紧并固定在密封法兰（55）上。

3.按照权利要求1或2所述的一种柔软型高压脉冲传输线，其特征在于：所述内导体（1）所采用的波纹管为U型波纹的轧纹结构铜管。

4.按照权利要求3所述的一种柔软型高压脉冲传输线，其特征在于：所述外导体（2）所采用的波纹管为U型波纹的轧纹结构不锈钢金属管。