×
29.06.2019
219.017.9bb6

ТЕРМОСТОЙКАЯ ГЕРМЕТИЧНАЯ ВИЛКА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрических соединителях и гермовводах, предназначенных для работы в условиях повышенных температур. Технический результат - повышение герметичности устройств, работающих в широком диапазоне температур с обеспечением высоких электрических характеристик. Устройство содержит корпус, в котором установлен керамический изолятор с запаянными стеклом контактными штырями. Каждый контактный штырь снабжен втулкой, соединенной со штырем пластичным металлическим припоем, при этом высота втулки не меньше высоты изолятора, а материалы втулки, корпуса, стекла и керамики согласованы по коэффициенту линейного теплового расширения. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к электротехнике, в частности к специальным герметичным электрическим соединителям и гермовводам, предназначенным для работы в условиях повышенных температур.

Известен гермоввод, состоящий из корпуса с керамическим изолятором, в котором установлены коваровые или молибденовые штыри. Спаи штырей с керамическим изолятором изготовлены способом активной пайки через металлические (титановые) шайбы, имеющие с керамикой относительно близкие коэффициенты линейного теплового расширения (КЛТР) [1].

Данное устройство обладает достаточной термостойкостью. Керамический изолятор не требует высокой точности изготовления по размерам. Погрешности расположения отверстий под штыри компенсируются расположением титановых шайб.

Однако данному гермовводу свойственен недостаток, а именно недостаточная вакуумная плотность (герметичность), возникающая из-за малой протяженности паяного шва. Кроме того, использование в данном техническом решении титановых шайб приводит к растеканию титана по торцам изолятора при пайке, что требует выполнения трудоемкой операции по удалению припоя для обеспечения необходимого сопротивления изоляции.

Указанный недостаток частично устранен в устройстве под названием "Металлокерамическая ножка", содержащем корпус с керамическим изолятором, в котором установлены запаянные стеклом контактные штыри.

Контактные штыри (вводы) впаяны в керамический изолятор с помощью высокотемпературной глазури. Контактные штыри выполнены из металла, согласованного с керамикой по КЛТР, а именно титана или молибдена [2].

Данное устройство имеет простое конструктивное исполнение, позволяющее обеспечивать термостойкость и герметичность, так как оно наиболее близко по технической сущности к заявляемому устройству и выбрано за прототип.

Однако данное устройство имеет недостаток. Для обеспечения герметичности в нем контактные штыри выполнены из титана или молибдена. Известно, что штыри из указанных металлов имеют невысокие электрические характеристики. При выполнении же штырей из металла с высокой электропроводимостью вилка не обеспечивает должной герметичности, особенно при работе в широком диапазоне температур.

В связи с этим возникла необходимость создания термостойкой герметичной вилки, обеспечивающей надежную герметичность в широком диапазоне температур с высокими электрическими характеристиками.

Предложено решить эту задачу так, что в термостойкой герметичной вилке, содержащей корпус, в котором установлен керамический изолятор с запаянными стеклом контактными штырями, согласно изобретению каждый контактный штырь снабжен втулкой, соединенной со штырем пластичным металлическим припоем, при этом высота втулки не меньше высоты изолятора, а материалы втулки, корпуса, стекла и керамики согласованы по коэффициенту линейного теплового расширения.

Пайка втулки на контактном штыре пластичным металлическим припоем обеспечивает механическую прочность и герметичность соединения втулки на штыре за счет релаксации термических напряжений, возникающих в спае втулка - контактный штырь из-за разности их КЛТР. Штырь в этом случае выполняется из металла с высокой электропроводимостью, что уменьшает переходные сопротивления в соединителе, в котором используется втулка, и тем самым расширяет ее возможные области применения. Выполнение промежуточной детали между контактным штырем и керамическим изолятором в виде втулки обеспечивает большую протяженность соединения, а следовательно, и герметичность.

Выполнение втулки с высотой, не меньшей высоты изолятора, позволяет исключить соприкосновение штырей со стеклом, тем самым предотвратить растрескивание стекла в возможной зоне контакта его с контактными штырями, обеспечивая герметичность конструкции, работающей в широком диапазоне температур.

Материалы втулки, корпуса, стекла и керамики согласованы по коэффициенту линейного теплового расширения таким образом, что если КЛТР материала втулки выбран α1, КЛТР стекла а КЛТР керамики и материала корпуса соответственно α3 и α4, то в широком диапазоне температур выполняется следующая зависимость α4≥α3≥α2≥α1. В результате выполнения этого условия стекло находится в состоянии напряжения сжатия, что необходимо для сохранения целостности стеклоприпоя, тем самым обеспечивая герметичность вилки.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором приведен продольный разрез термостойкой герметичной вилки.

Термостойкая герметичная вилка содержит корпус 1 и керамический изолятор 2, в котором установлены запаянные стеклом 3 контактные штыри 4. Каждый контактный штырь 4 снабжен втулкой 5, соединенной со штырем 4 пластичным металлическим припоем 6.

Высота h1 втулки 5 не меньше высоты h2 изолятора 2, поэтому термостойкое стекло 3 не контактирует с контактными штырями 4, тем самым исключая растрескивание стекла 3 и обеспечивая герметичность при работе конструкции в широком диапазоне температур.

Зазоры Δ, заполняемые стеклом 3, позволяют частично скомпенсировать погрешности расположения (позиционные допуска) отверстий в керамическом изоляторе 2 относительно присоединительного диаметра D корпуса, что облегчает стыковку и расстыковку вилки с ответной частью - розеткой. Вилка крепится на конструкции прибора или другого объекта использования (не показано) сваркой корпуса вилки с корпусом прибора.

При воздействии повышенной температуры выполнение соотношения коэффициентов α4≥α3≥α2≥α1 согласованных по КЛТР материалов втулки 5(α1), стекла 3(α2), керамики 2(α3) и корпуса 1(α4) обеспечивает нахождение стекла 3 в состоянии напряжения сжатия, сохраняя целостность стеклоприпоя 3, тем самым обеспечивая герметичность вилки. А возможность выполнения контактных штырей 4 из металла с высокой электрической проводимостью повышает электрические характеристики вилки. Термостойкость вилки, определяемая термостойкостью металлического припоя 6 и стекла 3, позволяет использовать вилку в широком диапазоне температур.

Выполнение промежуточного элемента между контактными штырями 4 и керамическим изолятором 2 в виде втулки 5 позволяет разместить контактные штыри 4 очень плотно друг к другу, то есть вилка может быть выполнена в габаритах стандартной вилки с обеспечением стыковки, при необходимости, со стандартной розеткой. При незначительном внешнем диаметре втулки большое количество контактных штырей можно расположить на небольшой площади без снижения электрической прочности изоляции, обеспечив малые габариты (диаметр) вилки.

Пример конкретного выполнения
7-ми штырьковая вилка, содержащая титановый корпус, в котором установлен изолятор из керамики ВК-94-11 высотой 7 мм, с запаянными стеклом контактными штырями из ковара 29НК. Каждый контактный штырь снабжен танталовой втулкой высотой 8 мм, соединенной со штырем медным припоем. Паяные швы корпуса с керамикой и керамики с втулками соединены стеклоприпоем системы В2О3 - SrO - Al2O3. При этом температура пайки контактных штырей составляла 1120oС, а стекла - 1050oС. КЛТР титана (при 20-600oС) составлял 8,5•10-6 1/oС, керамики, 2•10-6 1/oС, КЛТР стекла 7,2•10-6 1/oС, тантала (при 20-500oС) составлял 6,6•10-6 1/oС. КЛТР согласованы ниже температуры стеклования стеклоприпоя. Данная вилка сохраняла герметичность как после изготовления, так и при нагреве 650oС в течение 2-х часов при избыточном давлении газа 0,2 МПа.

Таким образом, применение заявляемой термостойкой герметичной вилки позволит:
- повысить герметичность электрических выводов из изолированных объемов приборов и конструкций, эксплуатируемых в широком диапазоне температур;
- повысить электрические характеристики (снизить переходное сопротивление);
- уменьшить габаритные размеры вилки при большом количестве контактных штырей;
- обеспечить (при необходимости) стыковку вилки со стандартной розеткой.

Источники информации
1. Батыгин В.Н., Метелкин И.И., Решетников А.М., Вакуумно-плотная керамика и ее спаи с металлами, М.: Энергия, 1973, стр.214.

2. Батыгин В.Н., Метелкин И.И., Решетников А.М., Вакуумно-плотная керамика и ее спаи с металлами, М.: Энергия, 1973, стр.238, рис.5-35 (прототип).

Термостойкаягерметичнаявилка,содержащаякорпус,вкоторомустановленкерамическийизоляторсзапаяннымистекломконтактнымиштырями,отличающаясятем,чтокаждыйконтактныйштырьснабженвтулкой,соединеннойсоштыремпластичнымметаллическимприпоем,приэтомвысотавтулкинеменьшевысотыизолятора,аматериалывтулки,корпуса,стеклаикерамикисогласованыпокоэффициентулинейноготепловогорасширения.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 38 items.
20.02.2019
№219.016.c483

Способ установки длинномерных плоских измерительных датчиков в грунт

Изобретение относится к испытательной технике для установки длинномерных плоских измерительных датчиков для определения параметров движения объектов в грунте. Способ включает формирование в грунте в местах измерения площадок для размещения датчиков, установку перед размещением в местах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02161676
Дата охранного документа: 10.01.2001
20.02.2019
№219.016.c4a4

Кассета для установки длинномерного плоского изделия

Изобретение предназначено для установки длинномерного плоского изделия в грунты или другие сыпучие среды, например контактных датчиков для измерения параметров движения объектов в грунте, и может быть использовано в испытательной технике. Кассета содержит отбортованные по верхнему краю и с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02148006
Дата охранного документа: 27.04.2000
11.03.2019
№219.016.d765

Газогенератор

Изобретение относится к области пиротехники и может быть использовано в системах вытеснения или аэрации жидкостей или порошков. Газогенератор содержит корпус с газовыводом, пиротехнический газогенерирующий заряд, установленный в корпусе с боковым зазором, инициирующее устройство, расположенное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02234364
Дата охранного документа: 20.08.2004
11.03.2019
№219.016.d76b

Устройство для заряда емкостного накопителя

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания устройств, использующих энергию предварительно заряженных конденсаторных батарей. Техническим результатом изобретения является повышение точности регулирования зарядного напряжения за счет уменьшения времени реакции...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02231192
Дата охранного документа: 20.06.2004
11.03.2019
№219.016.d76f

Устройство для очистки газообразных сред от взвешенных частиц

Изобретение предназначено для очистки газов и может быть использовано в химической, металлургической и других отраслях промышленности. Устройство для очистки газообразных сред от взвешенных частиц содержит цилиндрический корпус с размещенным тангенциально в его верхней части штуцером ввода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02231396
Дата охранного документа: 27.06.2004
11.03.2019
№219.016.d77c

Способ получения многослойных магнитных пленок

Изобретение относится к области напыления тонких пленок и может быть использовано в производстве магнитных датчиков. Технический результат изобретения - повышение рабочих характеристик датчика магнитного поля и получение магнитных слоев с малой и одинаковой коэрцитивной силой и повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02233350
Дата охранного документа: 27.07.2004
11.03.2019
№219.016.d786

Инерционный включатель

Изобретение предназначено для измерения действующих ускорений в системах автоматики летательных аппаратов и систем безопасности автомобилей. Техническим результатом является обеспечение несрабатывания при высокочастотных виброударных воздействиях и обеспечение измерения ускорений при действии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02237310
Дата охранного документа: 27.09.2004
11.03.2019
№219.016.ddf8

Способ генерации периодической последовательности импульсов свч-излучения в приборе с виртуальным катодом

Применение: СВЧ-электроника, может быть использован для генерации периодической последовательности мощных импульсов СВЧ-излучения. Сущность: предложен способ генерации периодической последовательности импульсов СВЧ-излучения в приборе с виртуальным катодом, содержащем диодную область,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02173907
Дата охранного документа: 20.09.2001
11.03.2019
№219.016.de0c

Плазменный прерыватель тока

Изобретение относится к мощной импульсной технике и может быть использовано при создании генераторов импульсов высокого напряжения тераваттной мощности для питания сильноточных ускорителей заряженных частиц, Z-пинчевых нагрузок и т. д. ППТ содержит источник импульса тока, подключенный к двум...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02165684
Дата охранного документа: 20.04.2001
11.03.2019
№219.016.de56

Газоразрядный импульсный источник света

Изобретение относится к светотехнике. Техническим результатом является уменьшение размеров тела свечения источника света, уменьшение длительности светового импульса и повышение яркости света. Устройство содержит наполненную рабочим газом газоразрядную камеру, образованную двумя стенками, по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02195746
Дата охранного документа: 27.12.2002
Showing 1-3 of 3 items.
11.03.2019
№219.016.d786

Инерционный включатель

Изобретение предназначено для измерения действующих ускорений в системах автоматики летательных аппаратов и систем безопасности автомобилей. Техническим результатом является обеспечение несрабатывания при высокочастотных виброударных воздействиях и обеспечение измерения ускорений при действии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02237310
Дата охранного документа: 27.09.2004
20.03.2019
№219.016.ea72

Датчик ускорения

Использование: для регистрации действующих линейных ускорений в системах, применяемых в контейнерах, предназначенных для перевозки потенциально опасных грузов. Технический результат - повышение надежности работы и достоверности показаний, уменьшение габаритов. Сущность изобретения: в датчике...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02192645
Дата охранного документа: 10.11.2002
29.05.2019
№219.017.6aa6

Инерционный включатель

Изобретение предназначено для измерения действующих линейных ускорений в системах автоматики летательных аппаратов и систем безопасности автомобилей. Инерционный включатель содержит корпус, установленное на оси инерционное тело, удерживаемое магнитной системой, контакты и поворотный привод...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02193800
Дата охранного документа: 27.11.2002
+ добавить свой РИД