Герметичное устройство с тоководом
Владельцы патента RU 2560080:
Открытое акционерное общество научно-производственный комплекс "Северная заря" (RU)
Изобретение относится к неразборным герметичным устройствам таким, как соединители, реле и так далее. Гериетичное устройство с тоководом содержит корпус, изолятор, установленный в корпусе и имеющий хотя бы одно осевое отверстие, в котором размещен токовод. При этом изолятор с корпусом и тоководом спаян по соприкасающимся поверхностям и они выполнены из материалов, образующих согласованный спай в диапазоне рабочих температур. В зоне соединения токовода с корпусом поверхность токовода содержит оплавленную по периметру зону, расположенную в области его контакта с изолятором. При этом зона оплавления представляет собой слой переплавленного металла без дефектов. Технический результат - повышение герметичности устройства. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике, а именно к неразборным герметичным устройствам таким, как соединители, реле и так далее, то есть к устройствам.
Известно герметичное устройство с тоководом - электрический соединитель (RU, патент №2171523, МПК H01R 13/40, H01R 24/00), содержащий корпус с керамическим изолятором, установленным в корпусе и имеющим хотя бы одно осевое отверстие, в котором размещен токовод, а изолятор спаян с корпусом и тоководом по соприкасающимся поверхностям, причем корпус, токовод и изолятор выполнены из материалов, образующих согласованный спай в диапазоне рабочих температур. Токовод(ы) выполнен(ы) в виде медного стержня. Высокий уровень вакуумной плотности обеспечивается подбором используемых материалов по согласованности значений коэффициентов температурного линейного расширения и качеством пайки. В согласованном спае металлические и керамические компоненты обладают близкими по величине температурными коэффициентами линейного расширения, что предотвращает развитие напряжений в металлических и керамических элементах устройства, способных нарушить герметичность соединения металла и керамики.
Для обеспечения высокого уровня вакуумной плотности соединения токовода с корпусом иногда используют переходную втулку, которой снабжают токовод (RU, патент №2219623, МПК H01R 13/40). Рассматриваемое устройство содержит корпус, в котором установлены стеклянные изоляторы, в осевых отверстиях которых установлены тоководы. Причем каждый токовод снабжен втулкой, соединенной с тоководом пластичным металлическим припоем. При этом высота втулки имеет высоту не меньшую, чем высота изолятора, а материалы втулки, корпуса и изолятора образуют согласованный спай.
Общим недостатком для обоих рассмотренных устройств является то, что несмотря на все принятые меры вакуумная плотность герметичного соединения может быть пониженной из-за наличия поверхностных и приповерхностных дефектов материала токовода - это могут быть продольные риски, расслоения, трещины, поры и т.д. Наличие этих дефектов снижает прежде всего герметичность устройства.
Задачей, решаемой изобретением, является создание конструкции герметичного устройства с уменьшенным влиянием поверхностных и приповерхностных дефектов токовода на общую герметичность устройства.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому является герметичное устройство, защищенное патентом №2171523.
Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемое устройство так же, как и известное, содержит корпус с изолятором, установленным в корпусе и имеющим хотя бы одно осевое отверстие, в котором размещен токовод, при этом изолятор с корпусом и тоководом спаян по соприкасающимся поверхностям, и они выполнены из материалов, образующих согласованный спай в диапазоне рабочих температур. Но в отличие от известного в предлагаемом устройстве поверхность токовода содержит оплавленную по периметру зону, расположенную в области его контакта с изолятором.
Техническим результатом является повышение герметичности устройства за счет того, что зона оплавления представляет собой слой переплавленного металла без дефектов.
Совокупность признаков, сформулированная в п. 2 формулы изобретения, характеризует устройство, в котором изолятор выполнен из стекла.
Использование стекла в качестве изолятора обеспечивает возможность получения механически прочного и герметичного спая с металлом, обеспечивающего высокую герметичность, механическую прочность и малую газопроницаемость.
Совокупность признаков, сформулированная в п. 3 формулы изобретения, характеризует герметичное устройство, в котором оплавленная зона имеет рельефную поверхность.
Техническим результатом является увеличение прочности соединения за счет увеличения площади спая и, как следствие, увеличение допустимой разрушающей нагрузки сдвига вдоль оси и разрушающей нагрузки при скручивании выводов вокруг оси за счет взаимного сцепления выступов в оплавленном слое токовода и в слое изолятора в зоне оплавления.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен пример выполнения герметичного устройства с тоководом, на фиг.2 - вид этого устройства по разрезу А-А.
В рассматриваемом примере в корпусе 1 установлен стеклянный изолятор 2, в котором зафиксирован токовод 3, выполненный в виде биметаллического вывода, внешняя часть которого 4 выполнена из ковара, а внутренняя 5 - из меди. Внешняя поверхность токовода содержит оплавленную по периметру зону 6, расположенную в области его контакта с изолятором. Причем зона оплавления имеет рельефную поверхность. Ее можно получить разными способами, например с помощью импульсного лазерного излучения установки «Квант-15». Многоточечное рельефное (чешуйчатое) оплавление коваровой поверхности токовода в области его контакта с изолятором производится частичным наложением друг на друга точек проплавления, получаемым при вращении токовода со скоростью 15-16 об/мин под сфокусированном на поверхность токовода излучением, имеющим энергию импульса 1,4-1,5 Дж, длительность 4 мс и частоту повторения 10 Гц. Получаемое при таких параметрах обработки оплавление имеет на поверхности около 80% перекрытие точек проплавления на глубину около 0,2 мм, составляющую примерно 0,5 толщины внешней части биметаллического вывода.
При использовании данного технического решения в процессе изготовления слаботочных электромагнитных реле выход годных реле по требуемой степени герметичности (10-8 Па·м3·с-1 по эквивалентному нормализованному потоку воздуха или 10-6 л·мкм·рт.ст.·с-1 по пробному газу гелий) увеличивается до 30%.
Испытания на прочность металлостеклянных спаев путем поворота (кручения) токовода вокруг своей оси показали, что спаи с оплавленными тоководами не разрушаются и тоководы не отпаиваются при скручивании последних до 1,25-2,5 оборотов. Аналогичные спаи с не оплавленными тоководами выдерживают скручивание последних не более 0,5 оборотов.
Таким образом, описание предлагаемого устройства доказывает повышение его герметичности и механической прочности.
1. Герметичное устройство с тоководом, содержащее корпус, изолятор, установленный в корпусе и имеющий хотя бы одно осевое отверстие, в котором размещен токовод, при этом изолятор с корпусом и тоководом спаян по соприкасающимся поверхностям, и они выполнены из материалов, образующих согласованный спай в диапазоне рабочих температур, отличающееся тем, что в зоне соединения токовода с корпусом поверхность токовода содержит оплавленную по периметру зону, расположенную в области его контакта с изолятором.
2. Герметичное устройство с тоководом по п.1, отличающееся тем, что изолятор выполнен из стекла.
3. Герметичное устройство с тоководом по п.1, отличающееся тем, что поверхность оплавления выполнена рельефной.
