專利名稱:用于極低溫環(huán)境條件下的電纜貫穿裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種電氣貫穿裝置，具體涉及一種能滿足承壓、耐低溫、良好的密封性能以及電氣性能，安裝在液氮、液化天然氣等極低溫儲(chǔ)存物質(zhì)的儲(chǔ)罐殼體上，用于電纜貫穿儲(chǔ)罐殼體的專用電氣設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著冷能技術(shù)的不斷發(fā)展，冷能技術(shù)在發(fā)電、冷凍食品及倉(cāng)庫(kù)、低溫干燥及粉碎、 液化二氧化碳、分離空氣等領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛。同時(shí)超導(dǎo)磁裝置中涉及到的液氮溫度低至77K，冷能及液化天然氣應(yīng)用項(xiàng)目中涉及的液化天然氣溫度低至111K，在這些應(yīng)用領(lǐng)域中通常需要給極低溫的儲(chǔ)罐內(nèi)部設(shè)備供電，而儲(chǔ)罐整體的密封性能又非常重要，因此給極低溫儲(chǔ)罐內(nèi)部設(shè)備供電的電纜貫穿儲(chǔ)罐殼體的密封問題一直是一個(gè)難題。
現(xiàn)有用于核電站反應(yīng)堆安全殼上的電氣貫穿件裝置，其具有良好的密封性能、電氣性能、耐輻照性能、耐壓性能等優(yōu)異特性。然而，上述裝置存在以下問題不適用于極低溫環(huán)境條件下的電纜貫穿儲(chǔ)罐殼體情況。
(I)、在使用環(huán)境溫度低于213K時(shí)，其部分有機(jī)材料會(huì)變硬變脆，使得設(shè)備的密封性能和電氣性能急劇下降，在極低溫(77K)條件下設(shè)備不能滿足其使用要求。
( 2 )、結(jié)構(gòu)尺寸大、重量重，不適合直接安裝于極低溫儲(chǔ)罐殼體法蘭上。
( 3 )、需要與儲(chǔ)罐法蘭焊接連接，不可拆卸，維護(hù)更換不方便。
現(xiàn)有一種通過(guò)過(guò)渡連接件的金屬焊接方法將電流引線、陶瓷管及極低溫儲(chǔ)罐殼體連接成一體的技術(shù)，解決了電纜貫穿極低溫儲(chǔ)罐殼體的絕緣和密封問題。然而，該結(jié)構(gòu)存在以下問題，使之在實(shí)際使用中受到限制。
(I)、過(guò)渡連接件處在單根大電流導(dǎo)體的不均勻磁場(chǎng)中，會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的渦流效應(yīng)，致使過(guò)渡連接件和導(dǎo)體引線及其間的焊接結(jié)構(gòu)以及過(guò)渡連接件與儲(chǔ)罐殼體的焊接處產(chǎn)生局部熱應(yīng)力，影響產(chǎn)品密封性能和電氣性能。
(2)、采用真空離子注入技術(shù)，使陶瓷鍍鎳，并制作特定成分的過(guò)渡連接件，且需多次焊接，其制作工藝復(fù)雜、成本高，不利于批量生產(chǎn)和加工。
(3)、裝置的密封性能不能得到實(shí)時(shí)有效的監(jiān)控。
(4)、裝置與極低溫儲(chǔ)罐殼體焊接連接，不可拆卸，維護(hù)困難。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是開發(fā)一種用于極低溫環(huán)境條件下的電纜貫穿儲(chǔ)罐殼體的新型電氣裝置。這種裝置具有可拆卸、可更換、檢修方便、性能可靠、工藝簡(jiǎn)單成熟、造價(jià)較低等特點(diǎn)，并能滿足耐壓、耐極低溫、耐火、氣密以及抗震等特殊要求。用于極低溫環(huán)境條件下的電纜貫穿裝置采用可拆卸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，結(jié)合極低溫使用環(huán)境要求開發(fā)的一種新型電纜貫穿件裝置。
本實(shí)用新型的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)用于極低溫環(huán)境條件下的電纜貫穿裝置，主要由筒體、以及貫穿于筒體的導(dǎo)體組件、以及分別連接于導(dǎo)體組件兩端的儲(chǔ)罐內(nèi)低溫電纜和儲(chǔ)罐外低溫電纜構(gòu)成
所述儲(chǔ)罐內(nèi)低溫電纜和儲(chǔ)罐外低溫電纜均通過(guò)電纜連接套件分別與導(dǎo)體組件的銅導(dǎo)體連接。電纜連接套件為壓接管件或接線鼻子和螺栓組件等電纜接續(xù)用連接件。
儲(chǔ)罐內(nèi)低溫電纜通過(guò)電纜連接套件與導(dǎo)體組件連接后被放置在儲(chǔ)罐內(nèi)部。
電纜連接套件外表面套設(shè)有PTFE (聚四氟こ烯)熱縮管或FEP (氟化こ丙烯)熱縮管，并具備相應(yīng)設(shè)備電壓等級(jí)的耐壓厚度。PTFE (聚四氟こ烯)熱縮管和FEP (氟化こ丙烯)熱縮管為抗極低溫性能好的熱縮管。
所述筒體還連接有壓カ監(jiān)測(cè)組件。
所述導(dǎo)體組件主要由設(shè)置在筒體內(nèi)部的保護(hù)套管、以及設(shè)置在保護(hù)套管內(nèi)部的密封模塊、以及貫穿設(shè)置在密封模塊內(nèi)部的絕緣包覆導(dǎo)體構(gòu)成，所述絕緣包覆導(dǎo)體的兩端分別與儲(chǔ)罐內(nèi)低溫電纜和儲(chǔ)罐外低溫電纜連接。
保護(hù)套管為弱磁性的不銹鋼材料制成的中間部位帶微小充氣孔的圓筒型直管件。
密封模塊采用PAI (聚酰胺酰亞胺)或PTFE (聚四氟こ烯)或PFA (全氟烷氧基聚合物)或FEP (氟化こ丙烯)的特種工程材料制成。
絕緣包覆導(dǎo)體全長(zhǎng)度外表面包覆有絕緣材料層，絕緣材料層采用PAI (聚酰胺酰亞胺)或PTFE (聚四氟こ烯)或PFA (全氟烷氧基聚合物)或FEP (氟化こ丙烯)的特種工程材料，并具備相應(yīng)設(shè)備電壓等級(jí)的耐壓厚度。
絕緣包覆導(dǎo)體、密封模塊、保護(hù)套管三者之間的間隙采用縮徑エ藝使之既保持一定的彈性擠壓力，又具有良好的密封效果。密封模塊采用模壓注塑或機(jī)加工藝實(shí)現(xiàn)抗極低溫材料的成型；絕緣材料層采用PAI (聚酰胺酰亞胺)或PFA (全氟烷氧基聚合物)或FEP(氟化こ丙烯)材料的擠塑エ藝或上述材料的管狀件實(shí)現(xiàn)絕緣包覆導(dǎo)體的絕緣包覆，絕緣材料層也可采用PTFE (聚四氟こ烯)材料的助推エ藝或繞包エ藝實(shí)現(xiàn)絕緣包覆導(dǎo)體的絕緣包覆。
所述筒體兩端分別設(shè)置有貫穿裝置端板和貫穿裝置端板法蘭；導(dǎo)體組件均采用卡套密封組件與貫穿裝置端板和貫穿裝置端板法蘭進(jìn)行固定并密封。
導(dǎo)體組件的數(shù)目為3個(gè)，貫穿裝置端板和貫穿裝置端板法蘭均分別以各自中心點(diǎn)為圓心呈環(huán)形陣列設(shè)置有3個(gè)孔道，3個(gè)導(dǎo)體組件分別貫穿設(shè)置在孔道內(nèi)部。每個(gè)導(dǎo)體組件包括一根中壓或大電流絕緣包覆導(dǎo)體，或每個(gè)導(dǎo)體組件包括多根低壓小電流絕緣包覆導(dǎo)體。每根絕緣包覆導(dǎo)體均靠自身的絕緣材料層及絕緣熱縮管實(shí)現(xiàn)其全長(zhǎng)度及接續(xù)處的電氣絕緣；筒體內(nèi)部充有低于儲(chǔ)罐內(nèi)部壓カ而高于儲(chǔ)罐外部壓カ的干燥惰性氣體，通過(guò)設(shè)置于筒體上的壓カ監(jiān)測(cè)組件監(jiān)測(cè)筒體內(nèi)部壓カ值；通過(guò)螺栓組件壓接軟金屬墊片或金屬“C”圈或金屬“O”圈實(shí)現(xiàn)該貫穿裝置端板法蘭與儲(chǔ)罐殼體法蘭的連接和密封。
按照上述導(dǎo)體組件的排布方式，絕緣包覆導(dǎo)體全長(zhǎng)度及接續(xù)處的絕緣設(shè)計(jì)，使3個(gè)導(dǎo)體組件內(nèi)的3根中壓或大電流絕緣包覆導(dǎo)體構(gòu)成三相導(dǎo)體，三相導(dǎo)體之間的間距大幅縮小，整個(gè)貫穿裝置結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕；三相導(dǎo)體在圓周上的均勻布置及導(dǎo)體組件保護(hù)套管采用弱磁性的不銹鋼材料有效減弱了電渦流效應(yīng)的影響。
基于上述內(nèi)容，本實(shí)用新型具備如下優(yōu)點(diǎn)
a、整個(gè)貫穿裝置結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕；[0028]b、采用抗極低溫性能優(yōu)異的特種工程材料，并結(jié)合縮徑工藝，使導(dǎo)體組件達(dá)到足夠的預(yù)彈性變形擠壓力，使之在極低溫條件下仍具有良好的電氣性能和密封性能；
C、導(dǎo)體組件通過(guò)卡套密封方式與貫穿裝置端板和貫穿裝置端板法蘭實(shí)現(xiàn)連接和密封，貫穿裝置整體通過(guò)螺栓壓緊軟金屬墊片或金屬“C”圈或金屬“0”圈實(shí)現(xiàn)與儲(chǔ)罐殼體法蘭的連接和密封，上述均采用可拆卸式連接方式，便于安裝、維護(hù)和更換；
d、本實(shí)用新型的關(guān)鍵部件導(dǎo)體組件的制造采用通用的縮徑設(shè)備完成成型，工藝簡(jiǎn)單、成本低、適合批量生產(chǎn)；
e、貫穿裝置筒體設(shè)置有壓力監(jiān)測(cè)組件，能有效監(jiān)測(cè)該裝置的密封性能。


圖I是用于極低溫環(huán)境條件下的電纜貫穿裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是導(dǎo)體組件及其與外部電纜接續(xù)的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱1、儲(chǔ)罐內(nèi)低溫電纜，2、導(dǎo)體組件，3、儲(chǔ)罐殼體法蘭，4、貫 穿裝置端板法蘭，5、筒體，6、壓力監(jiān)測(cè)組件，7、儲(chǔ)罐外低溫電纜，8、貫穿裝置端板， 9、螺栓組件，10、卡套密封組件，11、電纜連接套件，12、絕緣包覆導(dǎo)體，13、密封模塊，14、保
護(hù)套管。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不僅限于此。
實(shí)施例
如圖1、2所示，本實(shí)用新型為設(shè)計(jì)一款用于極低溫環(huán)境條件下的電纜貫穿裝置， 主要由筒體5、以及貫穿于筒體5的導(dǎo)體組件2、以及分別連接于導(dǎo)體組件2兩端的儲(chǔ)罐內(nèi)低溫電纜I和儲(chǔ)罐外低溫電纜7構(gòu)成。
筒體5兩端分別設(shè)置有貫穿裝置端板8和貫穿裝置端板法蘭4 ;導(dǎo)體組件2均采用卡套密封組件10與貫穿裝置端板8和貫穿裝置端板法蘭4進(jìn)行固定并密封。
導(dǎo)體組件2主要由設(shè)置在筒體5內(nèi)部的保護(hù)套管14、以及設(shè)置在保護(hù)套管14內(nèi)部的密封模塊13、以及貫穿設(shè)置在密封模塊13內(nèi)部的絕緣包覆導(dǎo)體12構(gòu)成，絕緣包覆導(dǎo)體12的兩端分別與儲(chǔ)罐內(nèi)低溫電纜I和儲(chǔ)罐外低溫電纜7連接。貫穿裝置端板8和貫穿裝置端板法蘭4均分別以各自中心點(diǎn)為圓心呈環(huán)形陣列設(shè)置有3個(gè)孔道，3個(gè)導(dǎo)體組件2分別貫穿設(shè)置在孔道內(nèi)部。每個(gè)導(dǎo)體組件2包括一根中壓或大電流絕緣包覆導(dǎo)體12，或每個(gè)導(dǎo)體組件2包括多根低壓小電流絕緣包覆導(dǎo)體12。
以此導(dǎo)體組件2的排布方式，絕緣包覆導(dǎo)體12全長(zhǎng)度及接續(xù)處的絕緣設(shè)計(jì)，使3 個(gè)中壓或大電流絕緣包覆導(dǎo)體12構(gòu)成三相導(dǎo)體，三相導(dǎo)體之間的間距大幅縮小，整個(gè)貫穿裝置結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕；三相導(dǎo)體在圓周上的均勻布置以及導(dǎo)體組件2保護(hù)套管14采用弱磁性的不銹鋼材料有效減弱了電渦流效應(yīng)的影響。
筒體5內(nèi)部充有低于儲(chǔ)罐內(nèi)部的壓力而高于儲(chǔ)罐外部壓力的干燥惰性氣體，通過(guò)設(shè)置于筒體5上的壓力監(jiān)測(cè)組件6監(jiān)測(cè)筒體5內(nèi)部壓力值；通過(guò)螺栓組件9壓緊軟金屬墊片或金屬“C”圈或金屬“0”圈實(shí)現(xiàn)該貫穿裝置端板法蘭4與儲(chǔ)罐殼體法蘭3進(jìn)行連接和密封。以此按照該設(shè)置，通過(guò)電纜連接套件11使得與導(dǎo)體組件2連接的儲(chǔ)罐內(nèi)低溫電纜I設(shè)置在儲(chǔ)罐內(nèi)部，即設(shè)置在儲(chǔ)罐殼體法蘭3遠(yuǎn)離儲(chǔ)罐外低溫電纜7的一端。儲(chǔ)罐內(nèi)低溫電纜I和儲(chǔ)罐外低溫電纜7均通過(guò)電纜連接套件11分別與導(dǎo)體組件2的絕緣包覆導(dǎo)體12的銅導(dǎo)線連接。電纜連接套件11為壓接管件或接線鼻子和螺栓組件等電纜接續(xù)用連接件。
電纜連接套件11外表面套設(shè)有抗極低溫性能好的PTFE (聚四氟こ烯)熱縮管或FEP (氟化こ丙烯)熱縮管，并具備相應(yīng)設(shè)備電壓等級(jí)的耐壓厚度。
為了抵抗低溫，密封模塊13采用PAI (聚酰胺酰亞胺)或PTFE (聚四氟こ烯)或PFA (全氟烷氧基聚合物)或FEP (氟化こ丙烯)的特種工程材料制成。絕緣包覆導(dǎo)體12全長(zhǎng)度外表面包覆有絕緣材料層，絕緣材料層采用PAI (聚酰胺酰亞胺)或PTFE (聚四氟こ烯)或PFA (全氟烷氧基聚合物)或FEP (氟化こ丙烯)的特種工程材料，并具備相應(yīng)設(shè)備電壓等級(jí)的耐壓厚度。
導(dǎo)體組件2包括絕緣包覆導(dǎo)體12、密封模塊13、保護(hù)套管14。絕緣包覆導(dǎo)體12采用PAI (聚酰胺酰亞胺)或PFA (全氟烷氧基聚合物)或FEP (氟化こ丙烯)材料的擠塑エ藝或上述材料的管狀件實(shí)現(xiàn)絕緣包覆導(dǎo)體12的絕緣包覆,也可采用PTFE (聚四氟こ烯)材料的助推或繞包エ藝實(shí)現(xiàn)絕緣包覆導(dǎo)體12的絕緣包覆，絕緣包覆厚度根據(jù)設(shè)備電壓等級(jí)設(shè)計(jì)為耐壓強(qiáng)度足夠的絕緣層厚度；密封模塊13采用模壓注塑エ藝或機(jī)加工藝實(shí)現(xiàn)PAI (聚酰胺酰亞胺)或PTFE (聚四氟こ烯)或PFA (全氟烷氧基聚合物)或FEP (氟化こ丙烯)或其他低溫性能優(yōu)異的特種工程材料的成型。本實(shí)用新型用于極低溫環(huán)境條件下的電纜貫穿裝置具有可拆卸、可更換、檢修方便、性能可靠、エ藝簡(jiǎn)單成熟、造價(jià)較低、適合批量生產(chǎn)等特點(diǎn)，并能滿足耐極低溫、耐氣壓、耐冷熱交變、耐火、氣密以及抗震等特殊要求，完全符合電氣貫穿裝置的三大關(guān)鍵技術(shù)特性壓カ邊界的完整性、密封的可靠性及優(yōu)良的電性能要求。
權(quán)利要求
1.用于極低溫環(huán)境條件下的電纜貫穿裝置，其特征在于主要由筒體(5)、以及貫穿于筒體(5)的導(dǎo)體組件(2)、以及分別連接于導(dǎo)體組件(2)兩端的儲(chǔ)罐內(nèi)低溫電纜(I)和儲(chǔ)罐外低溫電纜(7)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的用于極低溫環(huán)境條件下的電纜貫穿裝置，其特征在于所述儲(chǔ)罐內(nèi)低溫電纜(I)和儲(chǔ)罐外低溫電纜(7)均通過(guò)電纜連接套件(11)分別與導(dǎo)體組件(2)的銅導(dǎo)體連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的用于極低溫環(huán)境條件下的電纜貫穿裝置，其特征在干電纜連接套件(11)外表面套設(shè)有PTFE (聚四氟こ烯)熱縮管或FEP (氟化こ丙烯)熱縮管，并具備相應(yīng)設(shè)備電壓等級(jí)的耐壓厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的用于極低溫環(huán)境條件下的電纜貫穿裝置，其特征在于所述 筒體(5)還連接有壓カ監(jiān)測(cè)組件(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1-4中任意一項(xiàng)所述的用于極低溫環(huán)境條件下的電纜貫穿裝置，其特征在于所述導(dǎo)體組件(2)主要由設(shè)置在筒體(5)內(nèi)部的保護(hù)套管(14)、以及設(shè)置在保護(hù)套管(14)內(nèi)部的密封模塊(13)、以及貫穿設(shè)置在密封模塊(13)內(nèi)部的絕緣包覆導(dǎo)體(12)構(gòu)成，所述絕緣包覆導(dǎo)體(12)的兩端分別與儲(chǔ)罐內(nèi)低溫電纜(I)和儲(chǔ)罐外低溫電纜(7)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的用于極低溫環(huán)境條件下的電纜貫穿裝置，其特征在于每個(gè)導(dǎo)體組件(2)包括一根中壓或大電流絕緣包覆導(dǎo)體(12)，或每個(gè)導(dǎo)體組件(2)包括多根低壓小電流絕緣包覆導(dǎo)體(12)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的用于極低溫環(huán)境條件下的電纜貫穿裝置，其特征在于保護(hù)套管(14)為弱磁性的不銹鋼材料制成的中間部位帶微小充氣孔的圓筒型直管件。
8.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的用于極低溫環(huán)境條件下的電纜貫穿裝置，其特征在于密封模塊(13)采用PAI (聚酰胺酰亞胺)或PTFE (聚四氟こ烯)或PFA (全氟烷氧基聚合物)或FEP (氟化こ丙烯)的特種工程材料制成；絕緣包覆導(dǎo)體(12)全長(zhǎng)度外表面包覆有絕緣材料層，絕緣材料層采用PAI (聚酰胺酰亞胺)或PTFE (聚四氟こ烯)或PFA (全氟烷氧基聚合物)或FEP (氟化こ丙烯)的特種工程材料，并具備相應(yīng)設(shè)備電壓等級(jí)的耐壓厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1-4中任意一項(xiàng)所述的用于極低溫環(huán)境條件下的電纜貫穿裝置，其特征在于所述筒體(5)兩端分別設(shè)置有貫穿裝置端板(8)和貫穿裝置端板法蘭(4);導(dǎo)體組件(2)均采用卡套密封組件(10)與貫穿裝置端板(8)和貫穿裝置端板法蘭(4)進(jìn)行固定并密封。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的用于極低溫環(huán)境條件下的電纜貫穿裝置，其特征在于導(dǎo)體組件(2)的數(shù)目為3個(gè)，貫穿裝置端板(8)和貫穿裝置端板法蘭(4)均分別以各自中心點(diǎn)為圓心呈環(huán)形陣列設(shè)置有3個(gè)孔道，3個(gè)導(dǎo)體組件(2)分別貫穿設(shè)置在孔道內(nèi)部。
專利摘要
本實(shí)用新型公開了用于極低溫環(huán)境條件下的電纜貫穿裝置，主要由筒體、以及貫穿于筒體的導(dǎo)體組件、以及分別連接于導(dǎo)體組件兩端的儲(chǔ)罐內(nèi)低溫電纜和儲(chǔ)罐外低溫電纜構(gòu)成。實(shí)用新型具有可拆卸、可更換、檢修方便、性能可靠、工藝簡(jiǎn)單成熟、造價(jià)較低、適合批量生產(chǎn)等特點(diǎn)，并能滿足耐極低溫、耐氣壓、耐冷熱交變、耐火、氣密以及抗震等特殊要求，完全符合電氣貫穿裝置的三大關(guān)鍵技術(shù)特性壓力邊界的完整性、密封的可靠性及優(yōu)良的電性能要求。
文檔編號(hào)G21C13/036GKCN202384016SQ201220013908
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年1月13日
發(fā)明者周天, 王廣金, 鄭蘭疆, 陳青 申請(qǐng)人:中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan