[发明专利]放电电极高强度绝缘结构的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种放电电极高强度绝缘结构的制备方法。

背景技术

水下等离子体声源是一种利用水下高压放电来产生水下冲击波的脉冲声源，具有发射声功率大、脉冲窄、频带宽等一系列优点，在体外碎石和管道除垢、食品消毒和污水处理、海洋勘探和目标探测等领域具有广泛应用。放电电极是水下等离子体声源中将系统电能转化为机械能的电声转换核心部件，直接决定着声源的声效率和工作性能。随着脉冲功率技术的迅猛发展和广泛应用，水下等离子体声源向着更高电压、高能量、高重复频率方向发展，对放电电极材料和结构的要求越来越高。

放电电极一般由内电极、绝缘层、外电极构成，绝缘层处于内电极和外电极之间，用于保持不同电位内电极和外电极的绝缘隔离。对放电电极绝缘材料的要求是绝缘强度高、吸水性小、耐温、耐冲击等；对电极材料的要求是导电性好、电子逸出功小、耐高温、耐腐蚀和耐烧蚀。当前使用的水下等离子体声源的放电电极一般采用一体化设计，放电电极的正负极间采用简单的密封绝缘结构，正负极之间的连接方式不可重复，但由于水下等离子体声源的使用环境特殊，水下承受5kV～50kV高压，放电间隔在0.01s～300s，放电能量在100～5000J，在承受多次（连续500次以上）放电冲击后，绝缘层会出现裂纹甚至损伤，从而影响放电系统的安全性，因此研究高强度、抗冲击、耐压高、耐温高的放电电极绝缘结构和设计制备方法，对于延长放电电极的使用寿命、提高放电电极的可靠性以及输出声脉冲波形的一致性具有重要有意义，也是行业内急需突破的关键技术。

放电电极绝缘层的材料选择和结构设计是根据放电电极的技术要求和使用要求，通过合理的高压绝缘结构设计、正确的选择材料、精细的结构工艺使放电电极绝缘设计和强度设计达到技术上的先进性和经济上的合理性。《舰船科学技术》（29卷3期67页）中的“水下定向声能技术在水声对抗中的应用研究”文章中提出了一种同轴型放电电极，即中心铜棒与外面铜管作为2个电极，在2个电极之间用绝缘材料进行填充。但这种结构的电极在连续高压脉冲放电过程中，中心铜棒在冲击波的作用下易从填充的绝缘材料中脱落，从而使绝缘结构不再可靠，同时当放电进行一段时间后，放电电极严重烧蚀而无法更新中心铜棒，只能更换整个电极。专利“一种接插式电火花振源发射探头”（CN 201673264 U）的电缆接连头与电火花放电接插头间采用了高压密封、高压绝缘结构设计，解决了高压密封、高压绝缘、方便安装拆卸等问题，但这一绝缘结构设计无法适应于大功率大电流水下脉冲放电。

发明内容

要解决的技术问题

为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种放电电极高强度绝缘结构的制备方法。

技术方案

本发明的技术方案为：

所述一种放电电极高强度绝缘结构的制备方法，其特征在于：采用以下步骤：

步骤1：沿放电电极圆柱型内电极毛坯径向方向，在内电极毛坯表面上刻槽；将绝缘纤维在负0.01MPa～负0.1MPa真空压力下浸渍绝缘树脂；

步骤2：在真空压力下将步骤1中浸渍绝缘树脂的绝缘纤维交错缠绕在刻槽的内电极毛坯上，形成一体化绝缘结构毛坯；

步骤3：将一体化绝缘结构毛坯放入定型模具，并在真空压力状态下保持至少半小时，再向定型模具中注入绝缘树脂进行真空压力浸渍灌封；

步骤4：将步骤3灌封后的定型模具放入高温炉中加热烘焙固化；固化后的一体化绝缘结构冷却至常温后脱模，并在一体化绝缘结构绝缘层外表面加工螺纹。

所述一种放电电极高强度绝缘结构的制备方法，其特征在于：绝缘纤维采用玻璃纤维或聚酰亚胺纤维；绝缘树脂采用聚醚醚酮树脂、聚酰亚胺树脂或增强环氧树脂；绝缘纤维和绝缘树脂的电阻率大于10¹²Ω·cm，累积效应下工作温度大于200℃；内电极毛坯材料采用铜钨合金或锡青铜合金，其中合金的含铜量为10%～50%。

所述一种放电电极高强度绝缘结构的制备方法，其特征在于：内电极毛坯表面刻槽为螺纹槽或圆环槽，槽深为0.05mm～2mm。

所述一种放电电极高强度绝缘结构的制备方法，其特征在于：绝缘纤维交错缠绕指在绝缘纤维缠绕过程中，相邻两层缠绕纤维交错缠绕，交错角度为5°～90°。

有益效果

本发明的有益效果是：