一种浸油高压同轴电缆接头制造技术

本发明专利技术公开了一种浸油高压同轴电缆接头，目的是针对浸油情况提供密封和绝缘效果好的高压同轴电缆接头。本发明专利技术由电缆公头、电缆母头和注油筒组成；电缆公头由公头法兰、外导体连接体、内导体连接体和橡胶固定件组成；电缆母头由母头法兰、空心橡胶圆台和母头连接体组成；注油筒由注油筒外壳、内导体柱和绝缘体组成；电缆公头与注油筒连接，高压同轴电缆依次穿过电缆公头与电缆母头，插入注油筒内，注油筒内注有变压器油。空心橡胶圆台位于母头法兰和电缆之间，橡胶固定件处于公头法兰和母头法兰之间，通过橡胶固定件挤压空心橡胶圆台使其产生形变从而填充缝隙，实现注油筒外壳密封。本发明专利技术密封效果好，绝缘等级高，且结构简单。

【技术实现步骤摘要】
一种浸油高压同轴电缆接头
本专利技术涉及高功率脉冲驱动源
，尤其是一种浸油高压同轴电缆接头。
技术介绍
国防和工业应用的需求促使高功率脉冲驱动源技术向固态化和模块化等方向发展，这些应用包括高功率微波、高功率脉冲激光、材料表面处理、工业废气废水处理和食品杀菌消毒等。使用高压同轴电缆实现固态化模块之间的连接，能够为模块两两调试和装置集成提供便利条件；因此，研制性能优异的高压同轴电缆配套接头对装置的调试和运行具有十分重要的意义。现有高压电缆的单芯或多芯接头较为成熟，已有商业产品；然而，高压同轴电缆的配套接头多数情况下为非标产品，根据装置相应需求研制开发。高功率脉冲通常具有以下三个特点：1.高电压。脉冲电压峰值可达到数百kV，要求接头绝缘强度高；2.大电流。脉冲电流可达数十kA，要求电缆接头通流能力强，接触稳定，避免接头接触不均匀造成打火；3.短脉冲。脉冲持续时间一般为数百ns，上升前沿数十ns，要求电缆接头电感小。对于电压在百kV以下应用场景，可采用空气环境中的高压同轴电缆接头方案，对于电压达到百kV以上情形，一般需要采用浸油条件下的高压同轴电缆接头方案。气体环境中的高压同轴电缆接头已有较成熟方案，目前对于浸油条件下的高压同轴电缆接头研究较少，主要技术问题在于常规连接方式对电缆接头注油腔密封困难，存在变压器油从接口缝隙缓慢泄漏的风险。浸油条件指高压同轴电缆接头工作在绝缘油浸泡的环境，变压器油一般采用25号或45号变压器油。一种气体环境中的典型电缆和配套高压同轴电缆接头如图1所示，主要由高压同轴电缆1、电缆公头2和电缆母头3组成。高压同轴电缆1的典型结构如图2所示，主要由内绝缘体1-1、电缆内导体1-2、外绝缘体1-3、电缆外导体1-4和绝缘护套1-5由内向外同轴嵌套而成，内绝缘体1-1、电缆内导体1-2、外绝缘体1-3、电缆外导体1-4和绝缘护套1-5外直径分别为D1、D2、D3、D4和D5。电缆公头2一般由公头螺帽2-1、外导体连接体2-2和内导体连接体2-3组成。电缆母头3一般由母头法兰3-1、绝缘套筒3-2和母头连接体3-3组成，母头法兰3-1、绝缘套筒3-2和母头连接体3-3可通过胶铸的方式形成一体。高压同轴电缆接头在使用过程中，电缆母头3通过母头法兰3-1安装于电缆公头2上，通过母头连接体3-3与电缆内部高压点连接，通过绝缘套筒3-2实现母头法兰3-1与母头连接体3-3之间的绝缘。绝缘套筒3-2外壁直径D6，内壁直径D7，外壁长度L1，内壁长度L2，绝缘套筒3-2外壁长度L1和内壁长度L2分别取决于外壁和内壁所接触介质的介电强度E1和E2，一般可用公式L＝a*U/E近似估计绝缘套筒3-2的长度，其中U为电缆所承受的电压，E为介质的介电强度，a是一个经验系数，取决于环境温度、湿度、介质表面粗糙度，a的取值以保证不发生表面闪络为宜，一般取1～4之间。电缆公头2与电缆母头3的高压连接通过内导体连接体2-3与母头连接体3-3接触完成，通过内导体连接体2-3右侧端面的突起和母头连接体3-3左侧端面的凹槽实现接触时的辅助定位。内导体连接体2-3外直径与高压同轴电缆外绝缘体1-3的外直径D3相同，内直径略大于电缆内导体1-2的外直径D2，长度L3，采用一种圆筒结构，套装于高压同轴电缆内导体1-2外侧，进一步通过焊接实现电连接。电缆公头2与电缆母头3的地电位连接通过外导体连接体2-2与母头法兰3-1接触完成，通过公头螺帽2-1压紧连接。外导体连接体2-2是一种环形结构，内直径略大于电缆外导体1-4的外直径D4，两者通过焊接实现电连接。公头螺帽2-1是一种环形结构，内直径略大于绝缘护套1-5直径D5，与母头法兰3-1通过螺纹连接，螺纹长度适合于调整压紧强度。上述电缆接头在电缆母头3的内直径与电缆1的半径相近时，安装效果较好；然而，这种结构中，电缆公头与母头的接触面均是硬连接，如果出现不同轴的情况，很容易出现连接不可靠现象，只有局部某点接触，在大电流通过时容易打火，影响后续脉冲传输。这种高压同轴电缆接头轴向长度较长，绝缘强度不高，在浸油情况下密封效果不佳，变压器油有从接口缝隙泄漏的风险，且实际使用中，对于同一电缆母头，可能有多种规格的电缆需要连接，尤其在电缆半径较小时，电缆很容易发生弯曲难以实现准确连接，存在打火风险。针对接触不稳定问题，已有专利(如申请号为201811564083.1的中国专利“一种高压同轴电缆接头”)通过引入弹簧等部件整体提升了高压同轴电缆接头的连接效果，但依然不具备密封能力，无法使高压同轴电缆接头工作在浸油条件中。而目前百kV以上电缆接头一般都是浸油的，因此迫切需要提供一种密封效果好，绝缘等级高的高压同轴电缆接头，适应百kV以上浸油的使用场景。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对浸油情况，提供一种密封效果好，绝缘等级高的高压同轴电缆接头。本专利技术的技术方案是通过在电缆母头的母头法兰和电缆外绝缘体间增加空心橡胶圆台，并在公头法兰和母头法兰之间增加橡胶固定件，通过橡胶固定件挤压空心橡胶圆台使其产生形变从而填充接头缝隙，实现密封的效果。定义电缆中心轴为旋转对称轴OO’，定义靠近旋转对称轴OO’的一侧为内侧，远离旋转对称轴OO’的一侧为外侧，定义高压同轴电缆接头与外接的脉冲形成单元相连的一端为左端，远离脉冲形成单元的一端为右端。本专利技术浸油高压同轴电缆接头由电缆公头、电缆母头和注油筒组成。电缆公头与注油筒通过两根螺栓连接，形成一个空腔，称为注油筒的腔；电缆母头位于电缆公头右侧，二者接触连接，电缆母头位于注油筒的腔内；高压同轴电缆依次穿过电缆公头与电缆母头，插入注油筒的腔内。电缆公头由公头法兰、外导体连接体、内导体连接体和橡胶固定件组成。公头法兰与橡胶固定件通过两根螺栓连接，通过挤压将外导体连接体固定在公头法兰与橡胶固定件中间；外导体连接体左端面与公头法兰接触，右端面与橡胶固定件接触；内导体连接体位于注油筒的腔内，不与电缆公头其余个部件接触，同轴套装于高压同轴电缆的外侧。电缆公头的公头法兰是一环形结构，套装于高压同轴电缆的外侧，并通过胶铸方式固定在高压同轴电缆的绝缘护套外侧壁上。公头法兰由左向右尺寸不同，分别为第一圆环，第二圆环和第三圆环。第一圆环内直径D8＝D5+1mm，D5是高压同轴电缆绝缘护套外直径，厚度L8满足4mm<L8<7mm。从第一圆环右端面开始向右，将位于高压同轴电缆接头内部的电缆绝缘护套全部剥除。第二圆环内直径D9＝D8+10mm，厚度L9＝L8；第一圆环与第二圆环外直径均为D27，D27＝D8+25mm；在第二圆环右侧端面开有两个带内螺纹的圆孔,两个圆孔与中心轴OO’对称，用于使用螺栓将橡胶固定件固定在公头法兰右侧。第三圆环内直径D10＝D9+10mm，厚度L10＝L8/2；在第三圆环关于对称轴OO’对称开有两个贯穿光滑圆孔，用于通过螺栓将公头法兰固定在注油筒左侧端面，第三圆环外直径D28＝D27+20mm。电缆公头的外导体连接体为一环形结构，内直径D11＝D4+0.5mm，D本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种浸油高压同轴电缆接头，包括电缆公头(2)、电缆母头(3)，电缆公头(2)包括外导体连接体(2-2)和内导体连接体(2-3)，外导体连接体(2-2)为一环形结构，内导体连接体(2-3)为一圆筒；电缆母头(3)包括母头法兰(3-1)、母头连接体(3-3)，母头法兰(3-1)是一环形结构，母头连接体(3-3)是一圆柱结构，通过与内导体连接体(2-3)接触实现电缆母头(3)与电缆公头(2)的高压连接；高压同轴电缆接头的旋转对称轴OO’为高压同轴电缆(1)的中心轴，靠近旋转对称轴OO’的一侧为内侧，远离旋转对称轴OO’的一侧为外侧，高压同轴电缆接头的左端指与脉冲形成单元相连的一端，高压同轴电缆接头的右端指远离脉冲形成单元的一端；其特征在于：/n浸油高压同轴电缆接头还包括注油筒(4)，电缆公头(2)与注油筒(4)通过两根螺栓连接，形成一个空腔，称为注油筒(4)的腔；电缆母头(3)位于电缆公头(2)右侧，二者接触连接，电缆母头(3)位于注油筒(4)的腔内；高压同轴电缆(1)依次穿过电缆公头(2)与电缆母头(3)，插入注油筒(4)的腔内；/n电缆公头(2)还包括公头法兰(2-5)和橡胶固定件(2-4)，公头法兰(2-5)与橡胶固定件(2-4)通过两根螺栓连接，通过挤压将外导体连接体(2-2)固定在公头法兰(2-5)与橡胶固定件(2-4)中间；外导体连接体(2-2)左端面与公头法兰(2-5)接触，右端面与橡胶固定件(2-4)接触；内导体连接体(2-3)位于注油筒(4)的腔内，不与电缆公头(2)其余3个部件接触，同轴套装于高压同轴电缆(1)的外侧；/n电缆公头(2)的公头法兰(2-5)是一环形结构，套装于高压同轴电缆(1)的外侧，并通过胶铸方式固定在高压同轴电缆(1)的绝缘护套(1-5)外侧壁上；公头法兰(2-5)由左向右尺寸不同，分别为第一圆环(2-5-1)，第二圆环(2-5-2)和第三圆环(2-5-3)；第一圆环(2-5-1)内直径为D8，厚度为L8；位于高压同轴电缆接头内部的电缆绝缘护套(1-5)从第一圆环(2-5-1)右端面开始向右全部剥除；第二圆环(2-5-2)内直径为D9，厚度为L9；第一圆环(2-5-1)与第二圆环(2-5-2)外直径均为D27；在第二圆环(2-5-2)右侧端面开有两个带内螺纹的圆孔(2-5-2-1),两个圆孔(2-5-2-1)与中心轴OO’对称，用于使用螺栓将橡胶固定件(2-4)固定在公头法兰(2-5)右侧；第三圆环(2-5-3)内直径为D10，厚度为L10；在第三圆环(2-5-3)关于对称轴OO’对称开有两个贯穿光滑圆孔(2-5-3-1)，用于通过螺栓将公头法兰(2-5)固定在注油筒(4)左侧端面；/n电缆公头(2)的外导体连接体(2-2)的内直径为D11，外直径为D12，厚度为L11；电缆公头(2)的外导体连接体(2-2)套装在高压同轴电缆(1)的电缆外导体(1-4)外侧壁；位于高压同轴电缆接头内部的电缆外导体(1-4)从外导体连接体(2-2)右端面开始向右全部剥除，只在外导体连接体(2-2)左右端面内的轴向距离保留电缆外导体(1-4)，以使外导体连接体(2-2)焊接在电缆外导体(1-4)外侧，实现地电位的连接；外导体连接体(2-2)同轴嵌套于公头法兰(2-5)的第二圆环(2-5-2)内，外导体连接体(2-2)左端面紧贴第一圆环(2-5-1)的右端面；/n电缆公头(2)的橡胶固定件(2-4)为一环形结构，从左向右尺寸不同，分别为第一圆环(2-4-1)，第二圆环(2-4-2)和空心圆台(2-4-3)；第一圆环(2-4-1)，第二圆环(2-4-2)和空心圆台(2-4-3)的内直径相同，均为D13；第一圆环(2-4-1)外直径为D14，厚度为L12；第一圆环(2-4-1)左端面与外导体连接体(2-2)右端面接触，实现地电位的连接；第二圆环(2-4-2)外直径为D15，厚度为L13；第二圆环(2-4-2)上开有两个与OO’同向的贯穿孔(2-4-2-1)，两个贯穿孔(2-4-2-1)与对称轴OO’对称，两个贯穿孔(2-4-2-1)位置与公头法兰(2-5)中的圆孔(2-5-2-1)相对应，用于容纳螺栓以连接橡胶固定件(2-4)和公头法兰(2-5)，使得橡胶固定件(2-4)通过第二圆环(2-4-2)中的两颗螺栓固定在公头法兰(2-5)第二圆环(2-5-2)右侧；空心圆台(2-4-3)左侧底面外直径为D6，右侧底面外直径为D31，厚度为L14；空心圆台(2-4-3)向右挤压空心橡胶圆台(3-4)，使空心橡胶圆台(3-4)产生垂直于对称轴OO’的形变以填充高压同轴电缆(1)与电缆母头(3)的母头法兰(3-1)之间的间隙，实现对注油筒(4)左侧的密封；/n电缆公头(2)的内导体连接体(2-3)内直径为D16，外直径为D17...

【技术特征摘要】
1.一种浸油高压同轴电缆接头，包括电缆公头(2)、电缆母头(3)，电缆公头(2)包括外导体连接体(2-2)和内导体连接体(2-3)，外导体连接体(2-2)为一环形结构，内导体连接体(2-3)为一圆筒；电缆母头(3)包括母头法兰(3-1)、母头连接体(3-3)，母头法兰(3-1)是一环形结构，母头连接体(3-3)是一圆柱结构，通过与内导体连接体(2-3)接触实现电缆母头(3)与电缆公头(2)的高压连接；高压同轴电缆接头的旋转对称轴OO’为高压同轴电缆(1)的中心轴，靠近旋转对称轴OO’的一侧为内侧，远离旋转对称轴OO’的一侧为外侧，高压同轴电缆接头的左端指与脉冲形成单元相连的一端，高压同轴电缆接头的右端指远离脉冲形成单元的一端；其特征在于：
浸油高压同轴电缆接头还包括注油筒(4)，电缆公头(2)与注油筒(4)通过两根螺栓连接，形成一个空腔，称为注油筒(4)的腔；电缆母头(3)位于电缆公头(2)右侧，二者接触连接，电缆母头(3)位于注油筒(4)的腔内；高压同轴电缆(1)依次穿过电缆公头(2)与电缆母头(3)，插入注油筒(4)的腔内；
电缆公头(2)还包括公头法兰(2-5)和橡胶固定件(2-4)，公头法兰(2-5)与橡胶固定件(2-4)通过两根螺栓连接，通过挤压将外导体连接体(2-2)固定在公头法兰(2-5)与橡胶固定件(2-4)中间；外导体连接体(2-2)左端面与公头法兰(2-5)接触，右端面与橡胶固定件(2-4)接触；内导体连接体(2-3)位于注油筒(4)的腔内，不与电缆公头(2)其余3个部件接触，同轴套装于高压同轴电缆(1)的外侧；
电缆公头(2)的公头法兰(2-5)是一环形结构，套装于高压同轴电缆(1)的外侧，并通过胶铸方式固定在高压同轴电缆(1)的绝缘护套(1-5)外侧壁上；公头法兰(2-5)由左向右尺寸不同，分别为第一圆环(2-5-1)，第二圆环(2-5-2)和第三圆环(2-5-3)；第一圆环(2-5-1)内直径为D8，厚度为L8；位于高压同轴电缆接头内部的电缆绝缘护套(1-5)从第一圆环(2-5-1)右端面开始向右全部剥除；第二圆环(2-5-2)内直径为D9，厚度为L9；第一圆环(2-5-1)与第二圆环(2-5-2)外直径均为D27；在第二圆环(2-5-2)右侧端面开有两个带内螺纹的圆孔(2-5-2-1),两个圆孔(2-5-2-1)与中心轴OO’对称，用于使用螺栓将橡胶固定件(2-4)固定在公头法兰(2-5)右侧；第三圆环(2-5-3)内直径为D10，厚度为L10；在第三圆环(2-5-3)关于对称轴OO’对称开有两个贯穿光滑圆孔(2-5-3-1)，用于通过螺栓将公头法兰(2-5)固定在注油筒(4)左侧端面；
电缆公头(2)的外导体连接体(2-2)的内直径为D11，外直径为D12，厚度为L11；电缆公头(2)的外导体连接体(2-2)套装在高压同轴电缆(1)的电缆外导体(1-4)外侧壁；位于高压同轴电缆接头内部的电缆外导体(1-4)从外导体连接体(2-2)右端面开始向右全部剥除，只在外导体连接体(2-2)左右端面内的轴向距离保留电缆外导体(1-4)，以使外导体连接体(2-2)焊接在电缆外导体(1-4)外侧，实现地电位的连接；外导体连接体(2-2)同轴嵌套于公头法兰(2-5)的第二圆环(2-5-2)内，外导体连接体(2-2)左端面紧贴第一圆环(2-5-1)的右端面；
电缆公头(2)的橡胶固定件(2-4)为一环形结构，从左向右尺寸不同，分别为第一圆环(2-4-1)，第二圆环(2-4-2)和空心圆台(2-4-3)；第一圆环(2-4-1)，第二圆环(2-4-2)和空心圆台(2-4-3)的内直径相同，均为D13；第一圆环(2-4-1)外直径为D14，厚度为L12；第一圆环(2-4-1)左端面与外导体连接体(2-2)右端面接触，实现地电位的连接；第二圆环(2-4-2)外直径为D15，厚度为L13；第二圆环(2-4-2)上开有两个与OO’同向的贯穿孔(2-4-2-1)，两个贯穿孔(2-4-2-1)与对称轴OO’对称，两个贯穿孔(2-4-2-1)位置与公头法兰(2-5)中的圆孔(2-5-2-1)相对应，用于容纳螺栓以连接橡胶固定件(2-4)和公头法兰(2-5)，使得橡胶固定件(2-4)通过第二圆环(2-4-2)中的两颗螺栓固定在公头法兰(2-5)第二圆环(2-5-2)右侧；空心圆台(2-4-3)左侧底面外直径为D6，右侧底面外直径为D31，厚度为L14；空心圆台(2-4-3)向右挤压空心橡胶圆台(3-4)，使空心橡胶圆台(3-4)产生垂直于对称轴OO’的形变以填充高压同轴电缆(1)与电缆母头(3)的母头法兰(3-1)之间的间隙，实现对注油筒(4)左侧的密封；
电缆公头(2)的内导体连接体(2-3)内直径为D16，外直径为D17，长度为L4；将高压同轴电缆(1)右端位于注油筒(4)内的外绝缘体(1-3)剥除一部分，使内导体连接体(2-3)能套装在电缆内导体(1-2)外侧，并通过焊接方式实现电连接；剥除的电缆外绝缘体(1-3)的长度等于L4；高压同轴电缆(1)右端嵌入电缆母头(3)的母头连接体(3-3)左侧凹槽内，通过内导体连接体(2-3)与母头连接体(3-3)接触实现高压同轴电缆接头的高电位连接；
电缆母头(3)还包括空心橡胶圆台(3-4)，空心橡胶圆台(3-4)的内直径为D18，左侧端面外直径为D19，右侧端面外直径为D7；空心橡胶圆台(3-4)的长度为L5；
母头法兰(3-1)的中心孔(3-1-3)为圆台型，用于容纳空心橡胶圆台(3-4)，中心孔左侧外直径为D20，右侧外直径为D22，长度为L15；母头法兰(3-1)从左往右尺寸不同，分别为第一圆环(3-1-1)、第二圆环(3-1-2)；第一圆环(3-1-1)的外直径为D32，厚度为L6，右端面开有环形槽(3-1-1-1)，环形槽(3-1-1-1)内侧壁刻有螺纹，母头法兰(3-1)通过螺纹固定在注油筒(4)左侧；第二圆环(3-1-2)外直径为D33，厚度为L16，中心孔右侧设置挡板(3-1-2-1)，用于将空心橡胶圆台(3-4)挡住以免从中心孔(3-1-3)滑出；
母头连接体(3-3)中心轴和OO’同轴，左底面挖有凹槽，凹槽用于嵌入内导体连接体(2-3)；
注油筒(4)由注油筒外壳(4-1)、内导体柱(4-2)和绝缘体(4-3)组成...

【专利技术属性】
技术研发人员：高景明，刘啸，时承瑜，李嵩，晏龙波，彭伟，杨汉武，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43