[发明专利]高真空试验容器及采用该容器的介质放电试验装置

说明书

技术领域

本发明属于真空制冷领域。具体来说，本发明涉及高真空放电试验容器以及包括该放电试验容器的高真空介质放电试验装置，它可用于测试绝缘材料在超高真空环境内，受高、低温作用下材料绝缘性能的改变，是一种介质放电试验的专用设备。

背景技术

随着我国航天工业的迅速发展，绝缘材料在空间领域中的应用也越来越普遍，这就要求绝缘材料在应用于空间环境之前，要对其的绝缘性能、机械性能等进行模拟空间环境下的测试。以往类似的试验装置多采用液氮做冷源，这样的试验装置一是结构、供液流程复杂，二是运行成本高，操作不便。此外，根据目前绝缘材料放电介质放电试验装置要达到10^-6Pa的真空度，且测试温度要满足-160℃～+200℃的测试要求，因此，如何提供一种不使用液氮作为冷源的试验装置非常迫切，而且，还要尽可能地使运行成本及日常管理费用降低。基于此，本发明人经过多年的研究，采用GM制冷机代替传统的液氮作为冷源，并且克服了GM制冷机不能在高温区(100-200℃温区)工作的技术难题，从而完成了本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构和供液流程简单、运行成本及日常管理费用低廉的高真空介质放电试验装置，该试验装置是能够模拟空间环境的真空条件、高、低温条件的绝缘材料介质放电试验装置。现有技术中采用液氮作为试验需要的冷源，运行成本高，结构复杂。本发明人面对绝缘材料放电测试的真空度和温度范围要求，首次尝试采用GM制冷机冷头代替液氮作为冷源，并在面对GM制冷机装配在高真空介质放电试验装置中时，面对该制冷机难以满足高温区工作要求的技术问题，经过不断试验，研制出了一种能够满足-160℃～+200℃的温度、10^-6Pa的真空度的高真空介质放电试验装置，且通过将GM制冷机的氦压缩机机组与分子泵、机械泵等真空抽气系统整体集成在高真空介质放电试验装置的下部，从而使该装置具有结构简单、紧凑的优点。

本发明采用了如下的技术方案：

一种高真空介质放电装置用真空容器，主要包括圆筒状的真空容器壳体、壳体一端设置有容器门，壳体另一端设置有平板封底，平板封底上通过法兰设置有卧式安装的GM制冷机冷头、插入容器内的GM制冷机的冷头上方设置有试件工作台，试件工作台由支撑在真空容器筒壁上的四个支腿支撑固定，制冷机冷头与试件工作台之间的间距为8-10毫米，两者之间封接有弯折的双金属片，双金属片一端紧贴于试件工作台底面上，另一端紧贴于GM制冷机冷头的上端，试件工作台下部设置有全封闭或半封闭的空间，以使GM制冷机冷头隔热，真空容器壳体内套接有一屏蔽罩，屏蔽罩的横截面为带有开口的圆弧形，屏蔽罩下部的纵长开口与工作台的边缘机械固定或焊接固定，屏蔽罩顶部内壁上设置有放电装置，侧壁上设置有加热装置，真空容器壳体筒壁上设置有真空抽气接口，其中，双金属片在70℃以下使工作台与制冷机冷头相接触，而在大于70℃的工作温度下使二者分离，切断工作台对冷头的热传导。

其中，所述双金属片优选为5J20110双金属片。

其中，容器门上设置有观察窗。

进一步地，平板封底上还设置有备用接口。

进一步地，加热装置优选红外加热装置，例如石英加热管或碘钨灯。

进一步地，所述半封闭空间由内凹空心U型截面柱体板与工作台底部围成，内凹空心U形截面的半封闭空间容纳制冷机冷头。

进一步地，所述放电装置为20KV高压放电装置。

一种包括上述真空容器的高真空介质放电试验装置，其主体结构分上下两层，上层一侧设置有控制装置，另一侧设置有上述结构的真空容器，真空容器顶部设置有放电装置，下层为集成在一起的GM制冷机的氦压缩机组与主要由机械真空泵、复合分子泵构成的真空机组。其中，控制装置与氦压缩机组、真空机组进行管道连接和电连接并对真空容器的工作参数进行控制，氦压缩机组对真空容器进行制冷，真空机组对真空容器进行抽空。

其中，控制装置包括复合真空计、复合分子泵电源、触摸屏温控参数设定界面、系统手动操作面板及两块GM制冷机氦气压力表，分别通过细铜管与氦压缩机机组的油分离器和低压储气罐相连。

其中，真空机组为试验装置提供10^-6Pa的真空试验环境，主要包括机械真空泵、复合分子泵、真空阀门、管道及复合真空计，机械真空泵用做前级泵，实现对系统的预抽，复合分子泵做主抽泵使用，带放气装置的真空截止阀用于防止机械泵停机时的反油，复合真空计用于测试容器内的真空度，真空放气阀用于对系统的充气，其连接方式在本领域是公知的。