超低溫儀控電氣貫穿件的製作方法

2024-02-09 08:11:15

本實用新型涉及儀控貫穿接頭領域，特別是一種超低溫儀控電氣貫穿件。

背景技術：

目前，如LNG接收站、LNG液化工廠、LNG運輸船、浮式LNG液化儲存裝置、煤焦爐氣甲烷化製取LNG裝置、以及化工裝置中的烷烴、烯烴等低溫介質的輸送項目中用於低溫介質的輸送及裝、卸車等均需使用低溫潛液泵，由於LNG、烷烴、烯烴等低溫介質具有低溫、易燃、易爆及易汽化性的特性。因此輸送此種介質的泵工作條件惡劣，材料、密封等方面要求非常苛刻，設備要求具有密封安全可靠的要求。因設計難度大、製造和試驗困難，因此，目前國內此種低溫潛液泵尚依賴進口，處於國外壟斷技術狀況，由此出現產品昂貴、技術支持跟不上等問題。中國國內目前正在研製大型低溫潛液泵，對於與低溫潛液泵相配套的低溫儀控貫穿件密封接頭，國內尚無專業生產廠家進行研製，其產品主要功能用於監測潛液泵的溫度、振動和調節其他儀表開關等功能。

國內現有的同類儀控電氣貫穿件主要用於核電站反應堆安全殼的內外電纜連接，其具有良好的密封性、電氣性能、耐輻照性能、耐壓性能等優異特性；但是此類產品的絕緣零部件無法在超低溫-196°C環境下使用，在環境溫度低於-196°C時，其絕緣材料會形成收縮現象，則無法密封；

國外現有同類產品為使用玻璃代替有機材料絕緣，玻璃壓片和法蘭之間的連接方法使用鎳鐵合金的可伐焊接，形成絕緣和密封組件，該結構存在以下技術工藝缺陷：

a.零件的材料為鎳鐵合金，不同於304不鏽鋼。會產生不均勻磁場，形成渦流效應，導致導電體和絕緣處產生熱效應，從而影響密封結構的密封性能和電氣性能。

b.其產品主要密封結構為玻璃的材料。此種玻璃為特製的耐低溫玻璃，目前國內的玻璃生產廠家生產的硼化玻璃均無法滿足低溫技術要求，雖然石英玻璃的材料特性是耐低溫，熱膨脹係數小，但是石英玻璃熔點高，無法應用鎳鐵合金可伐的過渡焊接技術工藝路線。

c.密封組件和法蘭焊接後為一體式，無法滿足維護更換的要求。

技術實現要素：

基於此，針對上述問題，有必要提出一種超低溫儀控電氣貫穿件，該超低溫儀控電氣貫穿件能滿足承壓、耐超低溫密封性能以及電氣性能要求，安裝在液氮、液化天然氣等超低溫儲存物質的儲罐殼體上，用於監測安裝在LVG儲罐內的潛液泵的溫度、振動信息。

本實用新型的技術方案是：一種超低溫儀控電氣貫穿件，包括芯線絕緣組件、第一法蘭和第二法蘭；所述的第一法蘭和第二法蘭套設於芯線絕緣組件上，第一法蘭和第二法蘭的軸向截面呈「凹」型，第一法蘭和第二法蘭的「凹」面相對且楔合設置，第一法蘭和第二法蘭、第一法蘭和芯線絕緣組件、第二法蘭和芯線絕緣組件的連接處均設置有密封圈；所述的芯線絕緣組件的兩端設置有接插連接頭和與接插連接頭配合的電纜固定螺母，所述的接插連接頭上設置有接插針孔，所述的電纜固定螺母上設置有與接插針孔對應的電纜孔；所述第一法蘭遠離第二法蘭的一側和所述第二法蘭遠離第一法蘭的一側均設置有套設於芯線絕緣組件上的法蘭固定螺母，所述的接插連接頭和芯線絕緣組件的連接處設置有套設於芯線絕緣組件上的過濾螺母；所述第二法蘭的頂部設置有壓力表安裝孔。

優選地，所述的芯線絕緣組件包括導電銅棒和包裹導電銅棒的硬質絕緣套管。

優選地，所述的第一法蘭和與其相鄰的法蘭固定螺母之間還設置有封蓋。

優選地，所述第一法蘭和第二法蘭採用內六角螺釘連接固定。

儲罐內低溫電纜和儲罐外低溫電纜通過芯線連接套件分別和儀控電氣貫穿件芯線絕緣組件的導電銅棒連接，芯線連接方式為線航空接插件結構方式連接；

電纜和貫穿件連接先通過一個接插連接頭（母頭），即電纜中的幾根芯線分別固定在接插連接頭的接插針孔上，然後通過電纜固定螺母固定電纜與接插連接頭；

第一法蘭與第二法蘭組成電氣貫穿件的外殼，第二法蘭上設有壓力表安裝孔，用於安裝壓力表閥門等檢測組件，用於檢測實際運行中的內腔壓力變化；

將導電銅棒和絕緣套管設計為一體式，將加工成半成品的銅導體放入專業模具中，再用聚四氟乙烯填充，冷壓成型後在進行高溫加熱燒結後進行金切加工外形尺寸和兩頭螺紋，使得導電銅棒和絕緣套管成為一體式結構，在實際運行環境時，遇到溫度和壓力變化不會發生不同材料收縮而產生的洩露事故，連接芯線數量和線徑可根據不同要求定製；

接插連接頭和芯線絕緣組件的連接處用聚四氟乙烯製作的連接螺母過渡緊固，防止在工作垂直狀態時，接插連接頭和芯線絕緣組件的連接處長期承受電纜的自重力而導致電纜芯線和插頭的脫節；聚四氟乙烯材料使用耐超低溫-196°C的PTFE（聚四氟乙烯）材料，此種材料完全符合超低溫環境的工作條件，其絕緣性能和極低的吸水率特型也完全滿足船舶電氣產品的工作要求；

第一法蘭孔口放入封蓋後在用緊固螺母緊固，然後用固定螺母緊固；

電氣貫穿件法蘭孔和芯線絕緣組件的密封件使用SKF帶有彈簧裝置的密封圈，可在實際工作中遇到溫度、壓力變化時有密封預緊力補償作用；

接插連接頭的設計方法使用專業定製的針孔零件，帶有內螺紋，按照插針口的位置加工接插連接頭（聚四氟乙烯澆注製作），按照相應的位置打孔加工接插針孔部件，接插針孔部件直接擰入接插連接頭，連接電纜線芯線的孔徑根據實際芯線的外徑製作，將電纜芯線插入針孔後壓緊即可，連接芯線數量和線徑可根據不同要求定製。

優選地，所述的密封圈的材質為聚三氟氯乙烯、PSU聚碸、石英玻璃和PEEK。

本實用新型的有益效果是：

1、結構緊湊、質量輕，與儲罐殼體直接可用國標螺紋連接，螺栓配件選型標準化；

2、在滿足電氣、壓力、溫度的要求前提下，改變材料和結構，實現檢修時內部密封結構組件可拆卸、更換要求，並所有零部件製作生產工藝成熟，批量生產時產品質量可控；

3、產品關鍵部件芯線絕緣組件可更換不同芯線線徑和芯線數量的組件，可提供用戶方多種參數選擇，芯線尺寸選型範圍為0.5mm到3.0mm，芯線數量選型為3到20根；

4、接插連接頭和貫穿件連接處均增設聚四氟乙烯螺過渡螺母，使得在長期運行的時候，電纜和貫穿件連接更牢固可靠；

5、檢修成本降低，每次解體檢修後，只需更換部分零件，重新安裝後即可使用。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的結構示意圖；

附圖標記：10-芯線絕緣組件，11-接插連接頭，12-接插針孔，13-電纜固定螺母，14-過濾螺母，15-法蘭固定螺母，16-封蓋，20-第一法蘭，21-內六角螺釘，22-壓力面，30-第二法蘭,31-壓力表安裝孔，32-大氣面，40-密封圈，50-電纜，51-電纜芯線。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明。

實施例

如圖1所示，一種超低溫儀控電氣貫穿件，包括芯線絕緣組件10、第一法蘭20和第二法蘭30；所述的第一法蘭20和第二法蘭30套設於芯線絕緣組件10上，第一法蘭20和第二法蘭30的軸向截面呈「凹」型，第一法蘭20和第二法蘭30的「凹」面相對且楔合設置，第一法蘭20和第二法蘭30、第一法蘭20和芯線絕緣組件10、第二法蘭30和芯線絕緣組件10的連接處均設置有密封圈40；所述的芯線絕緣組件10的兩端設置有接插連接頭11和與接插連接頭11配合的電纜固定螺母13，所述的接插連接頭11上設置有接插針孔12，所述的電纜固定螺母13上設置有與接插針孔12對應的電纜孔；所述第一法蘭20遠離第二法蘭30的一側和所述第二法蘭30遠離第一法蘭20的一側均設置有套設於芯線絕緣組件10上的法蘭固定螺母15，所述的接插連接頭11和芯線絕緣組件10的連接處設置有套設於芯線絕緣組件10上的過濾螺母14；所述第二法蘭30的頂部設置有壓力表安裝孔31。

在其中一個實施例中，所述的芯線絕緣組件10包括導電銅棒和包裹導電銅棒的硬質絕緣套管。

在其中一個實施例中，所述的第一法蘭20和與其相鄰的法蘭固定螺母15之間還設置有封蓋16。

在其中一個實施例中，所述第一法蘭20和第二法蘭30採用內六角螺釘21連接固定。

在其中一個實施例中，所述的密封圈40的材質為聚三氟氯乙烯、PSU聚碸、石英玻璃和PEEK。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的具體實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。