CN209446520U

CN209446520U - 一种沿面闪络实验装置

Info

Publication number: CN209446520U
Application number: CN201820387441.5U
Authority: CN
Inventors: 孙永卫; 原青云; 周立栋; 范亚杰; 张希军; 杨洁; 王彪
Original assignee: Army Engineering University of PLA
Current assignee: Army Engineering University of PLA
Priority date: 2018-03-21
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2019-09-27
Anticipated expiration: 2028-03-21

Abstract

本实用新型公开了一种沿面闪络实验装置，包括真空罐，真空罐内安装有聚四氟乙烯平台，聚四氟乙烯平台上固定有阳极和阴极，阳极和阴极的出线端通过法兰机构固定在真空罐内，阳极串联连接有电压测试探头、测试电阻和电流测试线圈，电压测试探头和电流测试线圈与示波器相连，阴极通过限流电阻与电压源相连，阴极与静电电位动态测试仪相连。本实用新型能够改进现有技术的不足，便于对航天器表面绝缘材料进行放电实验，使用安全可靠。

Description

一种沿面闪络实验装置

技术领域

本实用新型涉及航天器表面绝缘材料表面放电实验技术领域，尤其是一种沿面闪络实验装置。

背景技术

航天器在运行过程中，真空环境是其主要的工作环境。除此之外，等离子体、太阳辐射等环境对航天器安全运行有着不可忽视的影响，因此航天器需要承受来自不同环境的不同程度影响。复杂空间电磁环境决定了航天器上积累的电荷无法得到及时的泄放，因此航天器表面带电电压常常高达几万伏。由于航天器表面装置结构差异，局部电场强度发生畸变，当电压达到表面材料放电阈值时，就会发生表面静电放电。由于沿面闪络的放电电压远小于绝缘材料的击穿放电，因此沿面闪络成为真空环境中航天器表面静电放电的主要形式之一。

沿面闪络是指：在绝缘材料与空气、真空等介质交接面形成的贯穿性击穿放电的现象。为了了解航天器沿面闪络特性，直接在太空中进行实验不够现实，因此常在地面模拟太空环境。考虑到发生沿面闪络的电压一般为几万甚至几十万的高压，实验对电源电压要求较高，且安全性较低。所以需要研制一种用于沿面闪络放电实验的装置。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种沿面闪络实验装置，能够解决现有技术的不足，便于对航天器表面绝缘材料进行放电实验，使用安全可靠。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。

一种沿面闪络实验装置，包括真空罐，真空罐内安装有聚四氟乙烯平台，聚四氟乙烯平台上固定有阳极和阴极，阳极和阴极的出线端通过法兰机构固定在真空罐内，阳极串联连接有电压测试探头、测试电阻和电流测试线圈，电压测试探头和电流测试线圈与示波器相连，阴极通过限流电阻与电压源相连，阴极与静电电位动态测试仪相连。

作为优选，所述聚四氟乙烯平台底部设置有旋转支架。

作为优选，所述法兰机构包括法兰托盘，法兰托盘上贯穿设置有导电铜棒，导电铜棒两端设置有插头，导电铜棒外侧套接有接线柱，法兰托盘内侧设置有第一密封圈，法兰托盘上插接有导气管和同轴线缆母头,法兰托盘外侧通过螺丝固定连接有顶盖，顶盖套接在接线柱外侧，顶盖与法兰托盘的接触面上设置有第二密封圈；接线柱中间设置有固定端，接线柱两侧设置有楔形部。

作为优选，所述第二密封圈内设置有环形空腔，环形空腔外侧壁固定有第一弹性垫片，第一弹性垫片上均匀固定有若干个弹簧体，弹簧体连接有弹性支撑杆，弹性支撑杆顶部与环形空腔顶部固定连接，弹性支撑杆底部固定有第二弹性垫片，第二弹性垫片与环形空腔底部相互压接。

作为优选，所述楔形部表面与接线柱轴线方向的夹角为30°。

作为优选，所述阳极和阴极采用叉指型电极，水平和竖直曲率半径为4cm，电极厚度为0.3cm。

作为优选，所述阳极和阴极与聚四氟乙烯平台的连接处设置有开口，开口的长度为1cm。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本实用新型对于真空罐的密封效果良好，真空度可达到1×10^-3Pa以下，高压引入范围为-50kV～50kV，同时在实验中还可以使用ECR消电系统。便于真空罐内实现真空沿面闪络实验研究，为研究航天器静电放电特性提供参考，对于确保航天器的安全运行具有重要意义，在民用和国防领域均具有较好的应用前景。通过研究不同气压环境对航天器绝缘材料沿面闪络的影响，为航天器静电放电防护工程应用和建立航天器静电防护体系提供支撑。通过进一步设计第二密封圈的内部结构，利用第一弹性垫片和弹性支撑杆提高第二密封圈全方位的支撑性，提高第二密封圈的密封效果。在第二密封圈发生弹性形变时，通过弹簧体对形变量在第一弹性垫片和弹性支撑杆之间进行传递和缓冲，从而避免第二密封圈在受力后出现局部过度形变。

附图说明

图1是本实用新型一个具体实施方式的结构图

图2是本实用新型一个具体实施方式中聚四氟乙烯平台的结构图。

图3是本实用新型一个具体实施方式中法兰机构的结构图。

图4是本实用新型一个具体实施方式中连接柱的结构图。

图5是本实用新型一个具体实施方式中顶盖的结构图。

图6是本实用新型一个具体实施方式中第二密封圈的轴向剖视图。

图7是本实用新型一个具体实施方式中固定架的结构图。

图中：1、法兰托盘；2、接线柱；3、导电铜棒；4、顶盖；5、第二密封圈；6、螺丝；7、导气管；8、同轴线缆母头；9、第一密封圈；10、插头；11、环形空腔；12、第一弹性垫片；13、弹簧体；14、弹性支撑杆；15、第二弹性垫片；16、固定端；17、楔形部；18、凹陷部；19、真空罐；20、聚四氟乙烯平台；21、阳极；22、阴极；23、法兰机构；24、电压测试探头；25、测试电阻；26、电流测试线圈；27、示波器；28、限流电阻；29、电压源；30、静电电位动态测试仪；31、旋转支架；32、开口；33、固定架；34、弹片；35、弧形托板；36、橡胶垫；37、卡槽；38、凸缘。

具体实施方式

本实用新型中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。

参照图1-7，本实用新型一个具体实施方式包括真空罐19，真空罐19内安装有聚四氟乙烯平台20，聚四氟乙烯平台19上固定有阳极21和阴极22，阳极21和阴极22的出线端通过法兰机构23固定在真空罐19内，阳极21串联连接有电压测试探头24、测试电阻25和电流测试线圈26，电压测试探头24和电流测试线圈26与示波器27相连，阴极22通过限流电阻28与电压源29相连，阴极22与静电电位动态测试仪30相连。聚四氟乙烯平台20底部设置有旋转支架31。法兰机构23包括法兰托盘1，法兰托盘1上贯穿设置有导电铜棒3，导电铜棒3两端设置有插头10，导电铜棒3外侧套接有接线柱2，法兰托盘1内侧设置有第一密封圈9，法兰托盘1上插接有导气管7和同轴线缆母头8,法兰托盘1外侧通过螺丝6固定连接有顶盖4，顶盖4套接在接线柱2外侧，顶盖4与法兰托盘1的接触面上设置有第二密封圈5；接线柱2中间设置有固定端16，接线柱2两侧设置有楔形部17。第二密封圈5内设置有环形空腔11，环形空腔11外侧壁固定有第一弹性垫片12，第一弹性垫片12上均匀固定有若干个弹簧体13，弹簧体13连接有弹性支撑杆14，弹性支撑杆14顶部与环形空腔11顶部固定连接，弹性支撑杆14底部固定有第二弹性垫片15，第二弹性垫片15与环形空腔11底部相互压接。楔形部17表面与接线柱2轴线方向的夹角为30°。阳极21和阴极22采用叉指型电极，水平和竖直曲率半径为4cm，电极厚度为0.3cm。阳极21和阴极22与聚四氟乙烯平台19的连接处设置有开口32，开口32的长度为1cm。

另外，第二密封圈5与固定端16过盈配合，第二密封圈5内侧设置有凹陷部18，凹陷部18与固定端16相互密封接触。利用第二密封圈5与固定端16的过盈配合，可以进一步提高接线柱2位置的密封性。

法兰托盘1上设置有用于支撑第二密封圈5的固定架33，相邻固定架33之间设置有弹片34。固定架33可以提高法兰托盘1受力后第二密封圈5的受力形变均匀度。固定架33顶部固定有与第二密封圈5相接触的弧形托板35，弧形托板35的中心设置有橡胶垫36，弧形托板35的边缘设置有卡槽37，第二密封圈5上设置有与卡槽37相互卡接的凸缘38。弧形托板35可以有效提高第二密封圈5的受力均匀度。

其中，电压测试探头24采购自优利德UT-P12电压探头，测试电阻25为100Ω，电流测试线圈26采购自泰克Tektronix ct-1电流探头，示波器27采购自安捷伦agilentinfiniium 9000系列示波器，限流电阻28为10MΩ～100 MΩ，电压源29采购自SourceMeter的GLOW 28720高压发生器，静电电位动态测试仪30采购自SIMCO的FMX003静电电位测试仪。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种沿面闪络实验装置，其特征在于：包括真空罐（19），真空罐（19）内安装有聚四氟乙烯平台（20），聚四氟乙烯平台（20）上固定有阳极（21）和阴极（22），阳极（21）和阴极（22）的出线端通过法兰机构（23）固定在真空罐（19）内，阳极（21）串联连接有电压测试探头（24）、测试电阻（25）和电流测试线圈（26），电压测试探头（24）和电流测试线圈（26）与示波器（27）相连，阴极（22）通过限流电阻（28）与电压源（29）相连，阴极（22）与静电电位动态测试仪（30）相连。

2.根据权利要求1所述的沿面闪络实验装置，其特征在于：所述聚四氟乙烯平台（20）底部设置有旋转支架（31）。

3.根据权利要求1所述的沿面闪络实验装置，其特征在于：所述法兰机构（23）包括法兰托盘（1），法兰托盘（1）上贯穿设置有导电铜棒（3），导电铜棒（3）两端设置有插头（10），导电铜棒（3）外侧套接有接线柱（2），法兰托盘（1）内侧设置有第一密封圈（9），法兰托盘（1）上插接有导气管（7）和同轴线缆母头（8）,法兰托盘（1）外侧通过螺丝（6）固定连接有顶盖（4），顶盖（4）套接在接线柱（2）外侧，顶盖（4）与法兰托盘（1）的接触面上设置有第二密封圈（5）；接线柱（2）中间设置有固定端（16），接线柱（2）两侧设置有楔形部（17）。

4.根据权利要求3所述的沿面闪络实验装置，其特征在于：所述第二密封圈（5）内设置有环形空腔（11），环形空腔（11）外侧壁固定有第一弹性垫片（12），第一弹性垫片（12）上均匀固定有若干个弹簧体（13），弹簧体（13）连接有弹性支撑杆（14），弹性支撑杆（14）顶部与环形空腔（11）顶部固定连接，弹性支撑杆（14）底部固定有第二弹性垫片（15），第二弹性垫片（15）与环形空腔（11）底部相互压接。

5.根据权利要求4所述的沿面闪络实验装置，其特征在于：所述楔形部（17）表面与接线柱（2）轴线方向的夹角为30°。

6.根据权利要求1所述的沿面闪络实验装置，其特征在于：所述阳极（21）和阴极（22）采用叉指型电极，水平和竖直曲率半径为4cm，电极厚度为0.3cm。

7.根据权利要求1所述的沿面闪络实验装置，其特征在于：所述阳极（21）和阴极（22）与聚四氟乙烯平台（20）的连接处设置有开口（32），开口（32）的长度为1cm。