专利名称：一种用于高压传输的绝缘真空密封法兰及配套电极的制作方法
技术领域：
本实用新型属于绝缘真空密封领域，具体涉及一种用于高压传输的真空法 兰以及配套的电极以实现高压信号或者电流传输的安全的穿真空传输方式。
背景技术：
真空环境是目前进行科研生产比较常用的特殊环境之一，在真空镀膜、真 空干燥、真空熔炼、航天器空间环境地面模拟等工业领域有广泛的应用。考虑 到制造成本等因素，真空室一般不可能有足够容积容纳所有的样品、电源和各 种测试仪器等。因此，除了样品之外的诸如各种电源、测试仪器均置于真空容 器之外，这样就需要通过穿真空的电连接法兰将电源、控制信号等引入真空内， 并将测量信号等引出真空外。目前，市面上已经有了多种型号、满足各种不同
需要系列真空电连接器。但是这些电连接器基本只针对电流不大(不大于5A)、 电压不高(220V/380V)的情况，部分特殊用途的电连接器虽然具有一定的高 压传输功能(3kV 5kV)，但其高压上限依然不能满足实际需要(25kV); 同时，市售常用电连接器在某种程度上也不能满足实际使用中大电流(20A)传 输的要求。因此，如何解决高电压、大电流的真空传输问题一直是真空应用领 域一个普遍重视的问题。
针对上述问题，现有技术提出了一种比较合适的解决方案，利用陶瓷烧结 技术实现高电压、大电流的真空'传输，如图l所示。真空密封法兰3通过固定 螺栓2与真空容器罐体1对接，利用法兰密封O形圈4进行密封，电极6通 过陶瓷烧结技术固定在金属真空密封法兰3上。烧结陶瓷5与金属真空密封法 兰3和电极6之间均烧结到一起，既起到密封的作用，也能保持电极6与金属 真空密封法兰3之间的绝缘。这种方法的好处在于工艺比较成熟，利用陶瓷优 良的绝缘和耐高温性能，能实现高电压和大电流的传输。这种方法的缺点也同 样明显，首先，掌握这种烧结工艺的厂家较少，而且工艺本身相对较复杂，导 致加工成本较高，加工周期长；其次，陶瓷本身具有极大的脆性，在使用过程
中要特别注意电极上不能承受较大的作用力，如果电极受力导致烧结陶瓷损 坏，密封不严，整个密封法兰便丧失功能；同时，这种传输方式将电极直接暴
露在空气中，在传输高压的时候有一定风险，还需要另外设计绝缘保护罩。
实用新型内容
本实用新型提出了一种用于高压传输的真空法兰及与之配套使用的电极， 以解决现有技术中存在的陶瓷密封方式加工难度大、电极得不到保护而导致的 安全性差、电极固定难以更换等问题。
为了解决上述问题，本实用新型的解决方案是
一种用于高压传输的绝缘真空密封法兰，包括一个圆形平板、位于圆形平 板的中部的上下对称的圆形凸台，凸台的半径小于要对接的真空容器罐体的法 兰接口的内径。在凸台上均布有数个通孔，凸台通孔内壁开有多个密封槽，内 嵌密封圈。上部凸台的上表面在凸台通孔周围形成环形槽，环形槽内嵌有电极 密封O形圈。上部与下部的凸台的侧壁均设有外螺纹。圆形平板的外缘处开 有多个螺栓通孔。
其中，绝缘真空密封法兰还'包括两个尾罩，尾罩呈桶状，尾罩在接近开口 处的圆柱形内壁上设有内螺纹，可与绝缘真空密封法兰的凸台固定。尾罩底板 上开有通孔。底板外侧，沿通孔的周围设有数个固定片。
其中，绝缘真空密封法兰通过压紧法兰与真空容器罐体的法兰接口对接， 对接采用紧固螺栓连接。压紧法兰呈环状，尾罩可以从其中心孔穿过。与绝缘 真空密封法兰接触的法兰接口上开有环形槽，槽内嵌有法兰密封O形圈。
一种与绝缘真空密封法兰配套使用的螺纹电极，两端均设有螺纹，螺纹电 极穿过凸台通孔，通过与两端螺纹相配合的螺母与绝缘真空密封法兰紧固。
其中，螺纹电极的数目与凸台通孔的数目相等。
其中，螺纹电极的数目为1 100个，通常为5 20个。
本实用新型具有以下的有益效果①能满足高电压、大电流的穿真空传输
功能。②采用绝缘材料代替金属材料制作密封法兰，这样就避免了电极-绝缘 介质-金属密封法兰之间两极密封问题。③采用一种新型的电极形式，使得电 极在传输电压和电流的同时还能密封。④采用尾罩保证在传输高压时保证操作 人员安全，并利用固定片固定引线，防止引线与电极接触点应力过大导致松脱
等问题。⑤加工难度低、配件可更换、安全性高的优点。
图1是现有技术中使用陶瓷烧结方式实现电极穿真空的组装示意图2是本实用新型实施例的法兰配合电极装配图。
图3是本实用新型实施例的绝缘真空密封法兰图。
图4是本实用新型实施例的螺纹电极图。 其中，1-真空容器罐体，2-固定螺栓，3-真空密封法兰，4-法兰密封0形圈， 5-烧结陶瓷，6-电极，7-压紧法兰，8-绝缘真空密封法兰，9-固定片，10-尾罩， 11-螺纹电极，12-电极密封0形圈，13-凸台，14-通孔。
具体实施方式
以下结合附图2-4对本实用新型做进一步的说明。
由较软的绝缘材料制造的绝缘真空密封法兰8，其具体结构如图3所示， 包括一个圆形平板，圆形平板的中部分别向上、下对称形成圆形的凸台13， 凸台13的半径小于要对接的真空容器罐体1的法兰接口的内径。在凸台13 上均布有数个通孔14，供电极穿过。通孔14之间的间距根据满足绝缘的要求 来确定。通孔14内壁开有多个密封槽，内嵌密封圈(未示出)。上部凸台13 的上表面在通孔14周围形成环形槽，槽内嵌有电极密封O形圈12。上部与下 部凸台13的侧壁均设有外螺纹圆形平板的外缘开有多个通孔，为螺栓紧固 绝缘真空密封法兰8到法兰接口而设。
特别设计的螺纹电极11两端均设有螺纹，具体形式如图4所示。螺纹电 极11穿过凸台通孔14，凸台通孔14内的密封圈可以保证电极与法兰之间的 气密性，同时，螺纹电极通过与两端螺纹相配合的螺母与绝缘真空密封法兰8 紧固。这样，电极在传输电压和电流的同时还能形成与绝缘真空密封法兰8 间的密封，而螺纹也能为固定引线提供方便。
尾罩IO呈桶状，将电极容纳在尾罩形成的空间内。尾罩IO在接近开口处 的圆柱形内壁上设有内螺纹，可以通过螺纹连接的方式与绝缘真空密封法兰8 的凸台13固定。尾罩IO底板上开有通孔供引线穿过。底板外侧，沿通孔的周 围设有数个固定片4，可以将引线固定，防止引线与电极之间应力过大而导致
的松脱。尾罩10的大小以能进入真空容器罐体1的法兰接口中为合适。尾罩 10在传输高压的时候可以对操作人员提供保护。
绝缘真空密封法兰8通过压紧法兰7与真空容器罐体1的法兰接口对接， 对接采用紧固螺栓连接。压紧法兰7呈环状，尾罩10可以从其中心孔穿过。 与绝缘真空密封法兰8接触的法兰接口上开有环形槽，槽内嵌有法兰密封O 形圈4。
采用绝缘材料代替金属材料制作密封法兰，这样就避免了电极-绝缘介质-金属密封法兰之间两极密封问题。考虑到需要密封，不推荐使用硬度大同时强 度不够的材料，如陶瓷，推荐使用聚合材料，如聚四氟乙烯。在这种情况下， 聚合材料的强度不够，无法直接使用紧固螺栓保持密封，需要配合压紧法兰使 用。
可以根据实际电压、电流的需要确定螺纹电极ll的数目。螺纹电极的数 目在1 100之间，通常为5 2D。
在本实施例中，使用五个电极，均匀分布在绝缘真空密封法兰3的凸台上， 并使用聚四氟乙烯作为绝缘密封法兰材料，以实现法兰同时满足密封和绝缘功 能。经过实际使用，本实施例的工作电压已经达到了设计的25kV指标。
尽管上文对本实用新型的具体实施方式
给予了详细描述和说明，但是应该 指明的是，我们可以依据本实用新型的构想对上述实施方式进行各种等效改变 和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在 本实用新型的保护范围之内。
权利要求1、一种用于高压传输的绝缘真空密封法兰，包括一个圆形平板、位于圆形平板中部的上下侧对称的圆形凸台(13)，其特征在于，凸台(13)的半径小于要对接的真空容器罐体(1)的法兰接口的内径，凸台(13)上均布有数个通孔(14)，凸台通孔(14)内壁开有多个密封槽，内嵌密封圈，上部凸台(13)的上表面在凸台通孔(14)周围形成环形槽，环形槽内嵌有电极密封O形圈(12)，上部与下部的凸台(13)的侧壁均设有外螺纹，圆形平板的外缘处开有多个螺栓通孔。
2、 如权利要求1所述的绝缘真空密封法兰，其特征在于，绝缘真空密封 法兰(8)还包括两个呈桶状的尾罩(10)，尾罩(10)在接近开口处的圆柱 形内壁上设有内螺纹，可与绝缘真空密封法兰(8)的凸台(13)固定，尾罩(10) 的底板上开有通孔，底板外侧沿通孔的周围设有数个固定片(4)。
3、 如权利要求1或2所述的绝缘真空密封法兰，其特征在于，绝缘真空 密封法兰(8)通过压紧法兰(7)与真空容器罐体(1)的法兰接口对接。
4、 如权利要求3所述的绝缘真空密封法兰，其特征在于，压紧法兰(7) 呈环状，尾罩(10)可以从其中心孔穿过；与绝缘真空密封法兰(8)接触的 法兰接口上开有环形槽，槽内嵌有法兰密封O形圈(4)。
5、 一种与如权利要求1-4中任意一项所述的绝缘真空密封法兰配套使用 的螺纹电极，其特征在于，螺纹电极(11)两端均设有螺纹，螺纹电极(11) 穿过凸台通孔，通过与两端螺纹相配合的螺母与绝缘真空密封法兰(8)紧固。
6、 如权利要求5所述的螺纹电极，其特征在于，螺纹电极(11)的数目 与凸台通孔(14)的数目相等。
7、 如权利要求6所述的螺纹电极，其特征在于，螺纹电极(11)的数目 与凸台通孔的数目在1-100之间。
8、 如权利要求7所述的螺纹电极，其特征在于，螺纹电极的数目在5-20 之间。
专利摘要本实用新型提出了一种用于高压传输的绝缘真空密封法兰及与之配套使用的电极，以解决现有技术中存在的陶瓷密封方式加工难度大、电极得不到保护而导致的安全性差、电极难以更换等问题。配套电极通过自带的螺纹以及容纳电极的法兰通孔，与绝缘真空密封法兰实现密封，上下尾罩固定在绝缘真空密封法兰的两端，保证操作人员安全，并利用其上的固定片固定引线，防止引线与电极接触点应力过大导致松脱等问题。本实用新型为高压情况下信号和电流提供了一种结构简单合理、安全系数高的穿真空传输方式。
文档编号H01R13/02GK201184465SQ20072030500
公开日2009年1月21日 申请日期2007年12月4日 优先权日2007年12月4日
发明者冯伟泉, 刘业楠, 徐焱林, 勇 杨, 王志浩, 聂翔宇 申请人:北京卫星环境工程研究所