专利名称：一种耐电压测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种耐电压测试装置，更具体地说，涉及一种用于测量中高压真空触头材料的耐电压情况的耐电压测试装置。
背景技术：
现有技术中，目前真空非自耗电弧熔炼炉往往是单独设计或者与其它真空熔炼系统结合起来，实现多种熔炼方法的结合。名称为“一种真空电弧熔炼吸铸设备”(授权专利号ZL03214389. 3)的实用新型专利和名称为“一种真空电弧熔炼吸铸装置”(授权专利号 ZL03214387. 7)的实用新型专利，所公开的真空电弧熔炼吸铸设备中，都具有真空系统和熔炼室，采用真空电弧熔炼的方式熔化金属，在将熔化的金属液体流入铸模中冷却成型。名称为“多功能熔炼炉”(授权专利号ZL2009220293901. 9)的实用新型专利结合了真空非自耗电弧熔炼炉和真空电磁悬浮熔炼的特点，实现了一个真空系统，多种熔炼功能的综合。目前国内的耐电压强度测试技术中，主要有西安交通大学采用改装的TDR单晶炉进行耐电压强度测试，通过实验合金做阴极向阳极W电极移动来实现的。如果单独设计耐电压强度测试装置则需要有自己独立的真空系统、真空室，独立的升降系统。目前尚无学者利用真空非自耗电弧熔炼炉进行耐电压强度测试装置的研究。
实用新型内容为了克服现有技术中的不足之处，本实用新型利用真空非自耗电弧熔炼炉的真空系统和升降系统的特点，结合耐电压测试技术的特点，提供了一种通过共用一个真空系统和一个真空室，通过真空非自耗电弧熔炼炉进行改装从而实现耐电压强度测试的耐电压测试装置。为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案耐电压测试装置，包括真空非自耗电弧熔炼炉、可移动的紫铜电极、纯W电极、电极移动位移测量机构以及向水冷铜坩埚和纯W电极供电的充放电系统；该熔炼炉包括真空室、真空室上端的密封盖、水冷铜坩埚和驱动密封盖上下移动的驱动机构；所述紫铜电极穿过密封盖伸入真空室内，纯W电极设在紫铜电极的底端部，所述电极移动位移测量机构包括电机、螺纹杆、电极移动螺母块和用于检测紫铜电极上下移动距离的数显游标卡尺或百分表；所述电机固定设在密封盖的上方，螺纹杆竖直设置并由电机驱动；所述电极移动螺母块的一端通过其上的螺纹孔旋套在螺纹杆上，另一端固定连接在紫铜电极上；所述数显游标卡尺或百分表安装在电极移动螺母块上。作为本实用新型的一种优选方案，所述充放电系统包括高压电源、二极管D、充电电阻Rl、开关K、放电电阻R2、分压电阻R3、分压电阻R4、充电电容Cl、充电电容C2和电流表A ；所述高压电源的负极与水冷铜坩埚电连接，所述高压电源的正极与二极管D的正极连接，二极管D的负极依次通过充电电阻Rl和电流表A与紫铜电极电连接；所述开关K和放电电阻R2串联后接入高压电源的负极和充电电阻Rl与电流表A的连接线之间；所述分压电阻R3和分压电阻R4串联后接入高压电源的负极和充电电阻Rl与电流表A的连接线之间；所述充电电容Cl并联在分压电阻R3的两端，所述充电电容C2并联在分压电阻R4的两端。作为本实用新型的又一种优选方案，所述驱动机构包括密封盖移动控制柱、下固定座和驱动密封盖移动控制柱上下移动的升降电机，所述密封盖移动控制柱竖直穿过下固定座并与下固定座间隙配合，密封盖移动控制柱与密封盖固定连接。本实用新型的有益效果是，该耐电压测试装置通过结构设计与优化，实现了真空非自耗电弧熔炼与耐电压强度测试等技术的结合，通过共用真空非自耗电弧熔炼炉的真空系统、真空室和移动系统实现耐电压强度真空系统和移动测试功能，从而可以大大节省制造成本。
图1为耐电压测试装置的结构示意图；图2为耐电压测试装置的升降驱动机构和电极移动位移测量机构的结构示意图。附图中1 一真空室；2—密封盖；3—水冷铜坩埚；4一紫铜电极；5—纯W 电极；6 —电机；7—螺纹杆；8—电极移动螺母块；9一数显游标卡尺或百分表；10— 高压电源；11一密封盖移动控制柱；12—下固定座；13—充气阀门与管道；14一放气阀门与管道；15—压力表；16—石英玻璃观察窗；17—照明系统；18—低真空测试系统；19 一高真空测试系统；20—分子泵真空管道；21—机械泵真空管道；22—固定座；23—波纹管；24—冷水进出管；25—电极上下升降控制器；沈一电极升降控制器固定装置；27—控制手柄；观一支架；四一上固定座；30—连接支架；31—待测合
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具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细地说明。图1为耐电压测试装置的结构示意图，图2为耐电压测试装置的升降驱动机构和电极移动位移测量机构的结构示意图，如图所示。耐电压测试装置包括真空非自耗电弧熔炼炉、可移动的紫铜电极4、纯W电极5、驱动密封盖与密封盖上的部件上下移动的驱动机构以及向水冷铜坩埚3和纯W电极5供电的充放电系统。其中，真空非自耗电弧熔炼炉包括真空室1、真空室上端的密封盖2、水冷铜坩埚 3、充气阀门与管道13、放气阀门与管道14、压力表15、石英玻璃观察窗16、照明系统17、低真空测试系统18、高真空测试系统19、分子泵真空管道20、机械泵真空管道21和固定座 22。水冷铜坩埚3放置在固定座22上，真空室1固定在水冷铜坩埚3上。充气阀门与管道 13、放气阀门与管道14、压力表15、石英玻璃观察窗16、照明系统17、低真空测试系统18、 高真空测试系统19、分子泵真空管道20和机械泵真空管道21均设置在真空室1上。密封盖2盖在真空室1的上端，并通过密封圈与真空室1的上端合拢后形成气密封。真空非自耗电弧熔炼炉既可以用于真空非自耗电弧熔炼的抽真空和充气功能，也可以用于耐电压强度测试的抽真空功能。紫铜电极4穿过波纹管23和密封盖2，并通过波纹管23支撑在密封盖2上，紫铜
4电极4的底端伸入真空室1内，纯W电极5设置在紫铜电极4的底端部。在紫铜电极4的顶部设有冷水进出管24，电极上下升降控制器25通过电极升降控制器固定装置沈设在紫铜电极4的上部，在电极升降控制器固定装置沈的两侧设有控制手柄27。电极移动位移测量机构包括电机6、螺纹杆7、电极移动螺母块8和用于检测紫铜电极上下移动距离的数显游标卡尺或百分表9。电机6通过支架观(本实施例中，支架观为框架结构)固定设置在密封盖2的上方，螺纹杆7通过其两端设置的轴承竖直安装在支架 28上，螺纹杆7的顶部与电机6的动力输出轴连接并由电机6驱动。电极移动螺母块8的一端通过其上的螺纹孔旋套在螺纹杆7上，另一端通过卡箍固定连接在紫铜电极4的上部。 数显游标卡尺或百分表9安装在电极移动螺母块8上，数显游标卡尺或百分表9的下端与支架观的底部表面对应。当螺纹杆7缓慢均勻的转动时，电极移动螺母块8就可以带动紫铜电极4和数显游标卡尺或百分表9上下缓慢均勻的移动。充放电系统包括高压电源10、二极管D、充电电阻R1、开关K、放电电阻R2、分压电阻R3、分压电阻R4、充电电容Cl、充电电容C2和电流表A。高压电源10的负极与水冷铜坩埚3电连接，高压电源10的正极与二极管D的正极连接，二极管D的负极依次通过充电电阻Rl和电流表A与紫铜电极4电连接。开关K和放电电阻R2串联后接入高压电源10的负极和充电电阻Rl与电流表A的连接线之间；分压电阻R3和分压电阻R4串联后接入高压电源10的负极和充电电阻Rl与电流表A的连接线之间；充电电容Cl并联在分压电阻R3 的两端，充电电容C2并联在分压电阻R4的两端。该充放电系统为耐电压强度的测试提供充电和放电电流。驱动机构包括密封盖移动控制柱11、下固定座12、上固定座四、连接支架30和驱动密封盖移动控制柱11上下移动的升降电机。下固定座12安装在固定座22上，密封盖移动控制柱11竖直穿过下固定座12并与下固定座12间隙配合，密封盖移动控制柱11的顶部固定在上固定座四上，上固定座四通过连接支架30与密封盖2固定连接。升降电机设在下固定座12的底部，升降电机通过齿轮齿条结构驱动密封盖移动控制柱11上下移动。待测合金31放在水冷铜坩埚3上，水冷铜坩埚3通过导线与高压电源电连接。整个装置都固定在固定座22上，通过升降驱动机构和电极移动位移测量机构可以分别实现密封盖和电极的升降与测量。下面以CuCr25合金的耐电压强度测试为例该耐电压测试装置的初始状态如图1所示，打开该装置的总电源，然后打开放气阀进行放气，待到真空室1内的气压与大气压一样后，启动真空室1开炉操作按钮，升降电机带动密封盖移动控制柱11在下固定座12中上升，从而带动图1中的密封盖2、波纹管23、 冷水进出管24、电极上下升降控制器25、电极升降控制器固定装置沈、控制手柄27、纯W电极5，以及图2中的电机6、螺纹杆7、电极移动螺母块8、数显游标卡尺或百分表9、支架观、 上固定座四和连接支架30所有部件上升。待上升到一定程度后，停止移动，清理真空室1， 并保证真空室1内干净和干燥，将待测的真空感应熔炼CuCr合金试样放在真空室1的水冷铜坩埚3的中心，并保持接触良好。按动真空室1关闭操作按钮，升降电机带动密封盖移动控制柱11在下固定座12中下降，从而带动图1中的密封盖2、波纹管23、冷水进出管M、电极上下升降控制器25、电极升降控制器固定装置沈、控制手柄27、纯W电极5，以及图2中的电机6、螺纹杆7、电极移动螺母块8、数显游标卡尺或百分表9、支架观、上固定座四和连接支架30所有部件下降。待密封盖2通过密封圈与真空室1合拢后，停止下降。打开机械泵，通过机械泵真空管道21抽真空室1内为真空，待真空度达到5 10 后，关闭机械泵真空管道21，并启动分子泵，打开分子泵真空管道20，抽真空，待真空至1. 0 X IO-3Pa后关闭分子泵真空管道20，关闭分子泵。打开照明系统17，打开电极上下升降控制器25，电机6带动螺纹杆7勻速缓慢转动(螺纹杆7上下不移动，只是平稳转动)，螺纹杆7带动电极移动螺母块8缓慢向下移动，同时通过石英玻璃观察窗口 16看纯W电极5的移动情况，当纯W电极5的尖端与合金样品刚刚快接触后，停止下降，并缓慢调整到刚好接触为止，然后调整数显游标卡尺或百分表9，使下端刚好接触支架观的底部表面，进行清零处理。打开电极上下升降控制器25，螺纹杆7带动电极移动螺母块8缓慢上升移动，待纯W电极5的尖端距离合金样品约20mm后，停止上升，并调整数显游标卡尺或百分表9，使下端刚好接触支架观的底部表面，并记录好移动的距离。打开高压电源，并进行充电，在阴极(合金试样)和阳极(纯W 电极)之间加上8KV的直流电压。然后打开电极上下升降控制器25，使纯W电极均勻缓慢下降，直到阴极和阳极之间发生电击穿，再次记录数显游标卡尺或百分表9移动的距离。经过计算就可以得到CuCr25合金在真空小间隙下的击穿强度，也就是耐电压强度。 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种耐电压测试装置，包括真空非自耗电弧熔炼炉，该熔炼炉包括真空室(1)、真空室上端的密封盖(2)、水冷铜坩埚(3)和驱动密封盖(2)上下移动的驱动机构，其特征在于 还包括可移动的紫铜电极(4)、纯W电极(5)、电极移动位移测量机构以及向水冷铜坩埚(3) 和纯W电极(5)供电的充放电系统，所述紫铜电极(4)穿过密封盖(2)并伸入真空室(1)内， 纯W电极(5)设在紫铜电极(4)的底端部，所述电极移动位移测量机构包括电机(6)、螺纹杆 (7)、电极移动螺母块(8)和用于检测紫铜电极上下移动距离的数显游标卡尺或百分表(9); 所述电机(6)固定设在密封盖(2)的上方，螺纹杆(7)竖直设置并由电机(6)驱动；所述电极移动螺母块(8)的一端通过其上的螺纹孔旋套在螺纹杆(7)上，另一端固定连接在紫铜电极(4)上；所述数显游标卡尺或百分表(9)安装在电极移动螺母块(8)上。
2.根据权利要求1所述的耐电压测试装置，其特征在于所述充放电系统包括高压电源(10)、二极管D、充电电阻Rl、开关K、放电电阻R2、分压电阻R3、分压电阻R4、充电电容 Cl、充电电容C2和电流表A ；所述高压电源(10)的负极与水冷铜坩埚(3)电连接，所述高压电源(10)的正极与二极管D的正极连接，二极管D的负极依次通过充电电阻Rl和电流表A 与紫铜电极(4)电连接；所述开关K和放电电阻R2串联后接入高压电源(10)的负极和充电电阻Rl与电流表A的连接线之间；所述分压电阻R3和分压电阻R4串联后接入高压电源 (10)的负极和充电电阻Rl与电流表A的连接线之间；所述充电电容Cl并联在分压电阻R3 的两端，所述充电电容C2并联在分压电阻R4的两端。
3.根据权利要求1或2所述的耐电压测试装置，其特征在于所述驱动机构包括密封盖移动控制柱(11)、下固定座(12)和驱动密封盖移动控制柱(11)上下移动的升降电机，所述密封盖移动控制柱(11)竖直穿过下固定座(12)并与下固定座(12)间隙配合，密封盖移动控制柱(11)与密封盖(2)固定连接。
专利摘要本实用新型公开了一种耐电压测试装置，包括熔炼炉、电极移动位移测量机构以及充放电系统；紫铜电极穿过密封盖伸入真空室内，纯W电极设在紫铜电极的底端部；电极移动位移测量机构包括电机、螺纹杆、电极移动螺母块和数显游标卡尺或百分表；电机固定在密封盖的上方，螺纹杆竖直设置并由电机驱动；电极移动螺母块的一端旋套在螺纹杆上，另一端固定连接在紫铜电极上；数显游标卡尺或百分表安装在电极移动螺母块上。该耐电压测试装置通过结构设计与优化，实现了真空非自耗电弧熔炼与耐电压强度测试等技术的结合，通过共用真空非自耗电弧熔炼炉的真空系统、真空室和移动系统实现耐电压强度真空系统和移动测试功能，从而可以大大节省制造成本。
文档编号G01R31/12GK202210134SQ20112035727
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者周志明, 肖志佩, 胡建军, 胡洋, 陈元芳, 魏炳伟 申请人:重庆理工大学