CN207652751U - 用于高真空室和高气压室转接的高电压电极法兰 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于高真空室和高气压室转接的高电压电极法兰，包括不锈钢法兰筒、灌封环氧树脂绝缘体、绝缘陶瓷体和无氧铜电极并且它们构成同轴结构，该结构可以将真空度范围为10‑2～10‑5Pa的高真空室和压强值范围为0.2～0.4MPa的高气压室互相隔离，其中香蕉插口、防爬电环的运用可以在无氧铜电极传导20～130KV直流高压的同时有效防止爬电、辉光放电以及电晕等高压问题，本实用新型的设计合理，体积适中，原材料易得，易于加工、安全可靠，适合各种真空室和高气压室标准法兰接口的连接，通过不锈钢法兰筒、灌封环氧树脂绝缘体、绝缘陶瓷体、聚四氟乙烯密封胶和无氧铜电极几种材料的重叠密封连接大大增强了整个电极法兰的气密性，并且在加速器应用中的高压馈入环节能够持续工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及高电压电工电器技术和粒子加速器领域，特别涉及一种用于高真空室和高气压室转接的高电压电极法兰。
背景技术
在加速器领域，为了对粒子进行加速，一般会把粒子放入真空中做加速运动，这样可以减少粒子在运动中受到其他粒子碰撞导致的动能损失以及轨迹的改变；一般来说，粒子的加速也需要多级电极的吸引才能实现，如果想要使粒子获得尽量大的加速度，就需要高电压的电极，目前电极工作额定电压可以达到高压(10KV～220KV)，根据高电压技术知识可以知道，为了防止高压的辉光放电、电击穿和电晕等现象的发生就需要导体外部存在高介电常数(ε)绝缘介质；现有相关技术中，国家电网输配电领域为了考虑长距离输配电成本一般采用的是固体介质，并且在端点连接处直接将高压电极暴露于空气中，利用空气作为绝缘介质；但是关于加速器的实验就要考虑电压的纹波系数以及如果发生高压爬电、绝缘体电击穿所导致的供电电源损坏，因此目前现成的技术不能满足实验要求；特别是在加速器实验中为了实验安全和成功，特别要采用高气压气体介质作为绝缘体，但是在高气压气体和高真空气体之间工作的电极法兰目前很少见到。
实用新型内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了用于高真空室和高气压室转接的高电压电极法兰，其目的在于解决现有电极法兰无法同时连接高真空室(10-2～10-5Pa)和高气压室(0.2～0.4MPa)、无法同时有效防止电击穿和高压(20～130KV)爬电以及同时保证高真空室和高气压室的相互气压隔离。
为实现上述目的，按照本实用新型设计，提供了用于高真空室和高气压室转接的高电压电极法兰，包括不锈钢法兰筒、灌封环氧树脂绝缘体、绝缘陶瓷体和无氧铜电极，所述的不锈钢法兰筒一个端面的高气压端法兰螺丝孔，用于与高气压室进行密封连接，另一个端面的高真空端法兰螺丝孔，用于与高真空室进行密封连接，灌封环氧树脂绝缘体连接绝缘陶瓷体和不锈钢法兰筒的内部界面，其中灌封环氧树脂绝缘体的灌封深度是不锈钢法兰筒内部深度的0.5～0.9倍，所述的绝缘陶瓷体与不锈钢法兰筒高真空端法兰面的通孔密封连接，绝缘陶瓷体的外圆柱面直径是不锈钢法兰筒内部中空圆柱筒面直径的0.5～0.6倍，所述的无氧铜电极密封连接于绝缘陶瓷体内部，并且无氧铜电极为圆柱体，所述的不锈钢法兰筒、灌封环氧树脂绝缘体、绝缘陶瓷体和无氧铜电极构成同轴对称结构。
其中，所述的不锈钢法兰筒两个端面的法兰连接面有刀口，可以降低高真空室和高气压室的泄露率。
其中，所述的绝缘陶瓷体的两端均加工有第一防爬电环和第二防爬电环，并且第一防爬电环厚度大于第二防爬电环厚度；
所述的绝缘陶瓷体的长度大于密封连接在其内部的无氧铜电极的长度，并且无氧铜电极的任意一端都距离最近的绝缘陶瓷体端口5cm以上。
其中，所述的无氧铜电极的两端分别有一个香蕉插口，无氧铜电极不是中空结构；
所述的无氧铜电极的一端与绝缘陶瓷体接触高气压室的一端密封连接，无氧铜电极的另一端悬浮于绝缘陶瓷体的内部；
所述的无氧铜电极的高气压端电极接口用于从高气压室中馈入20～130KV的直流高压，而无氧铜电极的高真空端电极接口作为加速器电极的引入电压接口。
其中，所述的不锈钢法兰筒的高气压端法兰连接的高气压室中充满的气体介质可以是如下三种气体中任一或者其任意混合：纯净空气、N2、SF6，高气压室压强值范围为0.2～0.4MPa。
其中，所述的不锈钢法兰筒的高真空端法兰连接的高真空室的真空度范围为：10-2～10-5Pa。
其中，所述的不锈钢法兰筒与绝缘陶瓷体的密封连接处涂抹有聚四氟乙烯胶(PTFE)，用于增强密封性。
总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，本实用新型能够取得下列的有益效果：
1.不锈钢法兰筒两个端面的法兰盘是连接高气压室和高真空室的标准接口，通过法兰盘上的螺纹孔紧固，可以实现连接的紧固和安全。
2.聚四氟乙烯胶(PTFE)、不锈钢法兰筒内部的灌封环氧树脂绝缘体以及不锈钢法兰筒与绝缘陶瓷体之间的连接构成三层密封，不仅防止了无氧铜电极上的高压引起的电击穿，也提高了高气压室和高真空室的密封强度。
3.绝缘陶瓷体两端的防爬电环是不同厚度的多层环，而且无氧铜电极的两个电极接口位于绝缘陶瓷体内部，这样两个电极接口就完全隔离于不锈钢法兰筒。
4.整体结构的体积较小，易于加工，原材料易得，结构设计合理，而且法兰盘可以加工成各种标准规格，可使用的法兰规格多样。
附图说明
图1是本实用新型的结构剖面图；
图2是本实用新型的侧视结构图；
图3是本实用新型的斜视结构图；
图4是本实用新型的侧视效果图；
图5是本实用新型的高气压端电极接口效果图；
图6是本实用新型的高真空端电极接口效果图；
图中：1.绝缘陶瓷体，101.第一防爬电环，102.第二防爬电环，2.高气压端法兰螺丝孔，3.高真空端法兰螺丝孔，4.无氧铜电极，401.高真空端电极接口，402.高气压端电极接口，5.灌封环氧树脂绝缘体，6.聚四氟乙烯密封胶(PTFE)，7.不锈钢法兰筒。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是本实用新型的结构剖面图，本实用新型包括不锈钢法兰筒7、灌封环氧树脂绝缘体5、绝缘陶瓷体1和无氧铜电极4，所述的不锈钢法兰筒7一个端面的高气压端法兰螺丝孔2，用于与高气压室进行密封连接，另一个端面的高真空端法兰螺丝孔3，用于与高真空室进行密封连接，灌封环氧树脂绝缘体5连接绝缘陶瓷体1和不锈钢法兰筒7的内部界面，其中灌封环氧树脂绝缘体5的灌封深度是不锈钢法兰筒7内部深度的0.5～0.9倍，所述的绝缘陶瓷体1与不锈钢法兰筒7高真空端法兰面的通孔密封连接，绝缘陶瓷体1的外圆柱面直径是不锈钢法兰筒7内部中空圆柱筒面直径的0.5～0.6倍，所述的无氧铜电极4密封连接于绝缘陶瓷体1内部，并且无氧铜电极4为圆柱体，所述的不锈钢法兰筒7、灌封环氧树脂绝缘体5、绝缘陶瓷体1和无氧铜电极4构成同轴对称结构。
参看图2-6，具体使用方式如下：
1.将无氧铜电极4中的高真空电极接口401通过导线接到加速器的电极上，然后对不锈钢法兰筒7上的法兰刀口涂抹密封硅脂；通过不锈钢法兰筒7上的高真空端法兰螺丝孔3，将不锈钢法兰筒7的法兰刀口牢牢挤压于高真空室的法兰垫圈上。
2.将无氧铜电极4中的高气压电极接口402通过导线接到高压电源的电极上，然后对不锈钢法兰筒7上的法兰刀口涂抹密封硅脂；通过不锈钢法兰筒7上的高气压端法兰螺丝孔2，将不锈钢法兰筒7的法兰刀口牢牢挤压于高气压室的法兰垫圈上。
3.对高真空室进行持续抽真空，使高真空室的真空度范围为：10-2～10-5Pa；对高气压室进行持续的充入如下三种气体中任一或者其任意混合：纯净空气、N2、SF6，高气压室压强值范围为0.2～0.4MPa。
4.打开高压电源开关，此时电源电压依次通过导线、无氧铜电极4、导线到达加速器的加速电极上。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.用于高真空室和高气压室转接的高电压电极法兰，其特征在于：包括不锈钢法兰筒(7)、灌封环氧树脂绝缘体(5)、绝缘陶瓷体(1)和无氧铜电极(4)，所述的不锈钢法兰筒(7)一个端面的高气压端法兰螺丝孔(2)，用于与高气压室进行密封连接，另一个端面的高真空端法兰螺丝孔(3)，用于与高真空室进行密封连接，灌封环氧树脂绝缘体(5)连接绝缘陶瓷体(1)和不锈钢法兰筒(7)的内部界面，其中灌封环氧树脂绝缘体(5)的灌封深度是不锈钢法兰筒(7)内部深度的0.5～0.9倍，所述的绝缘陶瓷体(1)与不锈钢法兰筒(7)高真空端法兰面的通孔密封连接，绝缘陶瓷体(1)的外圆柱面直径是不锈钢法兰筒(7)内部中空圆柱筒面直径的0.5～0.6倍，所述的无氧铜电极(4)密封连接于绝缘陶瓷体(1)内部，并且无氧铜电极(4)为圆柱体，所述的不锈钢法兰筒(7)、灌封环氧树脂绝缘体(5)、绝缘陶瓷体(1)和无氧铜电极(4)构成同轴对称结构。
2.根据权利要求1所述的用于高真空室和高气压室转接的高电压电极法兰，其特征在于：不锈钢法兰筒(7)两个端面的法兰连接面有刀口，可以降低高真空室和高气压室的泄露率。
3.根据权利要求1所述的用于高真空室和高气压室转接的高电压电极法兰，其特征在于：绝缘陶瓷体(1)的两端均加工有第一防爬电环(101)和第二防爬电环(102)，并且第一防爬电环(101)厚度大于第二防爬电环(102)厚度；
所述的绝缘陶瓷体(1)的长度大于密封连接在其内部的无氧铜电极(4)的长度，并且无氧铜电极(4)的任意一端都距离最近的绝缘陶瓷体(1)端口5cm以上。
4.根据权利要求1所述的用于高真空室和高气压室转接的高电压电极法兰，其特征在于：无氧铜电极(4)的两端分别有一个香蕉插口，无氧铜电极(4)不是中空结构；
所述的无氧铜电极(4)的一端与绝缘陶瓷体(1)接触高气压室的一端密封连接，无氧铜电极(4)的另一端悬浮于绝缘陶瓷体(1)的内部；
所述的无氧铜电极(4)的高气压端电极接口(402)用于从高气压室中馈入20～130KV的直流高压，而无氧铜电极(4)的高真空端电极接口(401)作为加速器电极的引入电压接口。
5.根据权利要求1所述的用于高真空室和高气压室转接的高电压电极法兰，其特征在于：不锈钢法兰筒(7)的高真空端法兰连接的高真空室的真空度范围为：10-2～10-5Pa。
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| CN107580405A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-01-12 | 中国科学技术大学 | 用于高真空室和高气压室转接的高电压电极法兰 |
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