УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЧНОГО ПРОХОДА СИЛОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ ЧЕРЕЗ СТЕНКУ
DEVICE FOR AIR-TIGHT PASSING OF ELECTRIC COUPLINGS THROUGH WALL

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для обеспечения изолированного от корпуса устройства герметичного прохода силовых электрических связей через стенку, например через металлический корпус прибора или стенда, переборку судового отсека, переборку космического объекта.
Известно устройство для герметичного прохода силовых электрических связей по патенту SU 1508303.
Известное устройство состоит из корпуса, стеклянного изолятора, армированного штырями из ковара (сплава 29НК), дополнительного герметизирующего стеклянного изолятора, армированного гермовводами, и гибких проводников, попарно соединяющих штыри и гермовводы.
Недостатком аналога является пониженная электропропускная способность, так как гибкие проводники, попарно соединяющие штыри и гермовводы, не могут использоваться в высоковольтной и в высокоамперной электрической арматуре, что снижает функциональные возможности аналога.
Известно устройство для герметичного прохода силовых электрических связей по патенту SU 1735914, выбранное в качестве прототипа.
Известное устройство содержит цилиндрический корпус, в котором размещена перфорированная перегородка с цилиндрическими отверстиями, переходящими в конусные отверстия. Через отверстия проходят токопроводящие элементы диаметром 1,5 мм, выполненные из меди, загерметизированные борсиликатным стеклом в цилиндрических частях отверстий путем спайки их со стеклом и заливкой уплотнительной эпоксидной композицией в конических частях отверстий. Корпус герметизирован с помощью уплотнительных колец и крепится за резьбовую часть с внутренней стороны герметизированного объема.
Недостатками известного устройства являются:
- пониженные электропропускные возможности, так как штыревые токопроводящие элементы (до 2 мм в диаметре) не могут использоваться в высоковольтной и высокоамперной электрической арматуре, что снижает функциональные возможности устройства;
- низкая надежность в виду того, что спаи медных токопроводящих элементов со стеклом не обеспечивают достаточной герметичности при высоких гидростатических давлениях внешней среды (в пределах от 100 до 150 МПа).
Задачей и техническим результатом изобретения являются расширение функциональных возможностей устройства в части повышения величин напряжения и силы тока, пропускаемых устройством, и повышение надежности работы устройства в условиях высокого гидростатического давления внешней среды.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для герметичного прохода силовых электрических связей через стенку, содержащем цилиндрический корпус, в котором выполнена перегородка с продольными сквозными отверстиями, через которые проходят токопроводящие элементы, загерметизированные стеклянными втулками, согласно изобретению, в качестве токопроводящих элементов применены силовые электрические контакты, каждый из которых содержит два сочлененных друг с другом цилиндрических стержня, установленных во втулке, и зафиксированных в ней буртами, выполненными на наружных поверхностях стержней, втулки выполнены из материала, обладающего высокой спаиваемостью со стеклом.
Втулка может быть выполнена из сплава 29НК (ковар).
Цилиндрические стержни силового электрического контакта могут быть сочленены друг с другом с помощью прессового соединения.
Цилиндрические стержни силового электрического контакта могут быть сочленены друг с другом с помощью резьбового соединения.
Цилиндрические стержни могут быть изготовлены из меди.
Цилиндрические стержни могут быть изготовлены из медного сплава.
Бурты стержней могут быть соединены с торцами втулки с помощью электронно-лучевой сварки.
Торцы буртов стержней, обращенных к торцам втулки, могут быть выполнены рифлеными.
Торцы втулки могут быть выполнены рифлеными.
На поверхностях стержней может быть выполнено, по крайней мере, по две кольцевых канавки, заполненных тугоплавким припоем в виде проволоки.
На поверхности стержней может быть выполнено, по крайней мере, по две кольцевых канавки, в которых размещены резиновые уплотнительные кольца.
Перегородка может быть выполнена в виде толстостенного стеклянного диска и прикреплена к корпусу путем спайки наружной поверхности диска с внутренней поверхностью металлического корпуса.
Стеклянные втулки и стеклянный диск могут быть выполнены из электровакуумного стекла марки С5.
Применение в устройстве в качестве токопроводящих элементов силовых электрических контактов, каждый из которых содержит два сочлененных друг с другом цилиндрических стержня, установленных во втулке и зафиксированных в ней буртами, выполненными на поверхности стержней, позволяет увеличить диаметры токопроводящих элементов до 5 мм и выше, что обеспечивает возможность передавать через силовые электрические связи высоковольтные и высокоамперные токи. Это расширяет функциональные возможности устройства.
Установка цилиндрических стержней силового электрического контакта во втулке обеспечивает контакт материала изолятора устройства не со стержнями, которые могут быть изготовлены из различных материалов, а с наружной поверхностью втулки, которая изготавливается из материала, хорошо спаиваемого со стеклом, в частности из сплава 29НК «Ковар». Этот сплав обеспечивает плотный, герметичный и прочный контакт наружной поверхности втулки и стеклоизолятора.
-5
3
Проведенные заявителем испытания показали, что при диаметре цилиндрических стержней 8 мм, изготовленных из меди, возможен пропуск через силовые электрические контакты тока силой до 50 ампер и напряжением до 1 кВт, при этом герметичность соединения обеспечивается до уровня 1·10 см·атм/с.
Таким образом, обеспечивается надежность работы устройства в условиях высокого гидростатического давления внешней среды.
Сущность изобретения поясняется рисунками.
На фиг.1 представлен продольный разрез устройства.
На фиг.2 показан вариант выполнения перегородки в виде стеклянного диска, обозначенный на фиг.1 как местный вырыв А.
На фиг.3 изображен местный вырыв Б на фиг.1.
На фиг.4 изображен местный вырыв В на фиг.3 (резьбовой вариант сочленения стержней контакта).
На фиг.5 представлен местный вырыв Б как вариант исполнения силового электрического контакта, на поверхностях стержней которого выполнены кольцевые канавки, в которых размещены резиновые уплотнительные кольца.
На фиг.6 и 7 показаны варианты размещения рифов на торцевых поверхностях деталей устройства.
На фиг.8 представлен вариант местного вырыва Б исполнения силового электрического контакта, на поверхностях стержней которого выполнены кольцевые канавки, заполненные тугоплавким сплавом (припоем).
Устройство для герметичного прохода силовых электрических связей содержит корпус 1 с резьбовым хвостовиком 2 и крепится к стенке или перегородке с помощью гайки 3 и контргайки 4. Герметизация корпуса 1 в стенке осуществляется установкой в канавках корпуса резиновых уплотнительных колец 5 и посредством торцевого уплотнения металлической прокладкой 6. Внутри корпуса 1 выполнена перегородка 7 с продольными сквозными отверстиями. Перегородка 7 может быть выполнена в виде толстостенного стеклянного диска 8 (см. фиг.2) с продольными сквозными отверстиями, прикрепленного к внутренней поверхности корпуса 1 путем спая ее с наружной поверхностью диска 8. В продольных отверстиях перегородки 7 проходят токопроводящие элементы 9, загерметизированные стекляннымии втулками 10. В продольных отверстиях стеклянного диска 8 токопроводящие элементы 9 изолированы друг от друга и корпуса стеклянного диска. Токопроводящие элементы 9 выполнены в виде силовых электрических контактов, каждый из которых содержит два сочлененных друг с другом цилиндрических стержня 11 и 12, установленных во втулке 13 и зафиксированных в ней буртами 14, выполненными на поверхностях стержней 11 и 12. Втулка 13 выполнена из материала, хорошо свариваемого со стеклом, например, из сплава 29НК «Ковар». Стержни 11 и 12 выполнены из меди или медных сплавов. Стержни 11 и 12 сопрягаются участками наружных поверхностей с внутренними поверхностями втулок 13 и снабжены присоединительными элементами 15 и 16. Сочленение стержней друг с другом может быть прессовым (фиг.3) и резьбовым (фиг.4). Стержни 11 и 12 снабжены кольцевыми буртами 14, служащими для фиксации их во втулке 13. Герметичность соединения по контактам обеспечивается электронно-лучевой сваркой в вакууме кольцевых стыков буртов 14 с торцами втулок 13, при этом диаметры буртов на стержнях выполнены меньшими, чем диаметры втулок. Также герметичность по контактам обеспечивается выполнением торцов буртов 14 рифлеными (фиг.6) или выполнением рифлеными торцов втулок 13 (фиг.7). Уплотнения указанных торцов достигается прессованием или резьбовым соединением стержней, при этом вершины рифов внедряются в металл сопрягаемых деталей.
Кроме того, герметичность соединения стержней друг с другом может быть достигнута путем выполнения на поверхности стержней 11 и 12 кольцевых канавок, в которых установлены резиновые кольца 17 (фиг.5).
Возможно заполнение кольцевых канавок тугоплавким припоем 18 (фиг.8).
Расположенные вне втулки 13 рабочие участки цилиндрических стержней 11 и 12 предназначены для присоединения токопроводящих жил кабелей и могут иметь форму штыря, гнезда, хвостовика под пайку или обжатие, винтового соединения жил кабеля.
Предложенное устройство для герметичного прохода силовых электрических связей обладает повышенными электрическими и механическими характеристиками. При его изготовлении обеспечивается получение надежных герметичных спаев втулок, выполненных, например, из сплава «Ковар» со стеклом марки С 52-1 и других аналогичных марок стекла.