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    等離子體試驗裝置

    2021-02-23 09:16:31
    等離子體試驗裝置
    詳細介紹:

    一.概述

    本項目總共分為五部分:

    1.高電壓試驗腔體。主要功能是實現在常溫條及中高真空條件下對試驗樣件的放電試驗及充入不同壓力的絕緣惰性氣體環境下的放電試驗;

    2.運動機構。運動機構分兩部分。第一部分為安裝在腔體底部的地電極垂直調節機構,主要功能是實現在中高真空本底條件下的垂直調節及對樣品的夾持功能,并作為試驗接地端。第二部分為安裝在腔體內部并可以從腔體外部操作的樣件轉換機構,主要功能是同時放置多個樣件,并在某一個樣件試驗完畢后,通過外部操作實現樣件的更換;

    3.真空獲得裝置。主要功能是實現試驗樣件所必須的高中真空條件;

    4.測量及過程控制。主要功能是實現對各試驗功能模塊單元的參數測量、顯示及試驗過程的操作控制;

    5.腔體支架和移動機架。主要用于系統腔體、真空機組、元件、控制系統的集成安裝并方便移動。

    二.各試驗功能系統的技術要求

    1. 高電壓試驗腔體

    a. 腔體采用立式結構。腔體內有效高度約200mm,腔體內徑約220mm,總容積約8.5L(腔體尺寸為初步理論設計,詳細設計過程中因為技術或者工藝的原因可能做微量調整,但不影響整體性能和試驗過程)。腔體上下封頭采用平封頭結構,上封頭為法蘭連接可打開,下封頭為焊接結構。腔體底部作為整體安裝面通過腔體支架與移動機架連接;

    b. 腔體本體采用304不銹鋼材質,內外表面機械拋光。腔體焊接方式、密封漏率控制、材料放氣率控制等均按照高真空試驗腔體要求進行設計制作。整體制作工藝可實現10-4Pa的高真空等級;

    c. 腔體周向分布四個視窗,其中兩個視窗對稱分布于腔體筒體,另外一個視窗分布于側面90°位置的手孔門上,與手孔門整體制作。對稱分布的視窗直徑100mm,手孔門上的視窗直徑65mm。第四個視鏡位于筒體45°位置,視窗口徑40mm。視窗玻璃均為石英玻璃,口徑100mm的視窗玻璃厚度15mm,其它視窗玻璃厚度10mm(視窗玻璃采用法蘭連接可更換結構)。腔體手孔直徑100mm,打開后可以安裝和調整腔體內件;

    d. 腔體設置一個總的氣體進氣接口,分成三個分充氣口,并配置高精度的微調閥門滿足較高精度的充氣控制。腔體具有一路與高真空擋板閥連接的抽氣接口,口徑100mm;

    e. 腔體頂蓋上設置高精度數字壓力表接口、電阻真空規接口和電離真空規接口(測量高真空);

    f. 腔體底部設置有運動結構的安裝接口,保證運動機構可拆卸和維修;

    g.腔體頂部安裝高電壓引入電極,可滿足10KV的高電壓引入。電極內端部安裝電極板,電極板為可更換結構。

    2.運動機構

    a.地電極垂直調節機構采用絕緣外殼,安裝后與腔體絕緣。調節桿采用304不銹鋼。垂直調節距離0~30mm(以上電極板位置為零點,向下調節30mm),當試件夾緊后應處于視鏡中心位置。與地電極調節桿端部連接的電極板采用可更換結構,與電極桿之間可松脫且可自動找正;

    b.樣品轉換機構的載物盤采用絕緣材料制作,可同時放置6個待試驗樣件。與載物轉盤相關的內部傳動機構(傳動齒輪和半軸等)采用絕緣材料制作。樣品載物盤與傳動軸采用可拆卸連接結構。樣品載物盤配備6個相同規格的地電極板,電極板與電極桿的接觸也采用可松脫且可自動找正的結構形式;

    c.調節機構和傳動機構的密封結構形式應在靜態下滿足10-4Pa高真空的密封要求,長期使用后密封失效可更換。

    3.真空獲得裝置

    a.高真空的獲取通過分子泵作主泵,旋片式真空泵為前級泵和粗抽泵來實現。為使結構緊湊,考慮到腔體容積較小,不另外設置預抽口,直接通過分子泵泵腔進行預抽; 

    b.在分子泵和試驗腔體之間采用氣動高真空擋板閥來進行隔離,口徑100mm;

    c.充氣過程采用高精度微調閥來實現,控制誤差為5Pa以內??紤]到真空腔體容積較小,充氣路有一定富余,不另外設置放氣口,可通過充氣微調閥進行真空釋放;

    d.旋片式真空泵入口配裝電磁翻板充氣閥防止機械泵對真空腔體返油污染。旋片式真空泵出口配裝油氣分離器,減少油霧污染和真空油消耗。

    e.腔體達到10-4Pa所需要的時間大約20min;

    4.測量與過程控制

    a.腔體頂部安裝電阻真空規,用來測量真空獲取過程中壓力高于0.1Pa中低真空段的測量和顯示;

    b.腔體頂部安裝電離真空規,用來測量真空獲取過程中壓力低于0.1Pa的高真空段的測量和顯示;

    c.腔體頂部安裝高精度數字壓力表用來實現對充氣后壓力的準確測量,測量精度0.1%F.S,測量范圍,絕壓0~1.5×105Pa;

    d.真空機組運行和真空擋板閥開關均采用PLC程序控制,其中真空擋板閥采用氣動執行機構,需要用戶提供壓力氣源,氣源壓力不低于1.5MPa。

    5. 腔體壓力及安全性、密封性

    a. 腔體正常工作壓力為負壓。腔體按照正壓0.2MPa設計,并進行負壓穩定性校核;

    b. 腔體制作完成后將進行0.3MPa的正壓安全性測試,和負壓的穩定性測試;腔體視鏡的耐壓能力按照0.4MPa選取

    c. 所有閥門、管件、密封的選用符合腔體安全性和密封性要求;

    d. 腔體在絕壓4KPa的充氣條件下,進行保壓試驗,24小時壓升不大于125Pa(真空漏率指標5×10-6Pa.m3/s,充氣保壓應排除氣體溫度變化對壓力的影響);

    6. 腔體外接口

    a. 所有充氣管接口采用φ6mm快插接口;

    b. 旋片式真空泵油氣分離器抽口配裝軟管接頭,對于有害氣體采用軟管排放到室外,附帶排氣軟管長度5m。

    c.高電壓輸入端預留了M8的外螺紋,可用φ8O型線爪進行連接并用均壓帽壓緊。地電極端預留了M8外螺紋,可用φ8O型線爪進行連接并用螺母壓緊。

    7.腔體支架、移動機架及安裝

    a. 腔體支架用于試驗腔體和移動機架的連接并使得運動機構具有足夠的外安裝空間和操作空間;

    b. 移動機架采用碳鋼制作,表面噴塑處理。底部安裝有一對固定腳輪和一對帶剎車的萬向腳輪。整個系統包括PLC控制柜都集成在移動機架上,既要保證移動的穩定性和一定的越障能力,也要保證足夠的承載能力(100Kg以上承載);

    c.在高電壓試驗腔體與腔體支架之間增加厚度5mm的聚四氟乙烯墊,連接時螺栓應增加聚四氟乙烯套,以防止意外情況造成人身或電控系統受損。

    8.其它

    a.分子泵控制器和復合真空顯示儀在機架上安裝時應預置水平托架,因為兩者重量較重;

    b.PLC控制箱安裝于機架下方,與其它控制與測量元件連接時應盡量采用快插形式連接便于安裝和維修;

    c.真空波紋管在連接時,應給予適當固定,避免在實用過程中產生管路振動;

    d.考慮到用戶可能會采用瓶裝氣對氣動執行機構供氣,根據實際情況,有必要時應增加一組二級減壓閥。

    三.外形圖片

    等離子體試驗裝置

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