一种多芯铠装线缆的陶瓷密封封头结构及其制备方法与流程

本发明涉及线缆密封封装，具体涉及一种多芯铠装线缆的陶瓷密封封头结构及其制备方法。

背景技术：

1、在多芯铠装线缆的端部密封技术领域，如何在实现各芯线安全引出的同时保证长期密封可靠性，是制约此类产品在高温、高压工况下应用的关键环节。目前业内通常采用金属-玻璃烧结方案或有机材料灌封方案对铠装线缆端部进行密封封装。随着系统工作电压等级和工作温度等级的不断提升，上述传统封头结构的局限性日益突出。

2、其一，高温稳定性不足。玻璃烧结体在反复的热循环应力作用下易于产生微裂纹，有机灌封材料则存在高温老化与分解问题，二者均会导致封头的绝缘电阻显著下降，进而引发绝缘失效。

3、其二，绝缘隔离缺乏冗余。多根芯线之间以及芯线与金属外壳之间的绝缘隔离，往往仅依赖单一陶瓷体或单一绝缘介质实现；一旦该绝缘体出现局部缺陷，整根线缆即告报废，缺乏冗余保护与过渡保护。

4、其三，封接强度与气密性难以兼顾。陶瓷与金属属异种材料，二者热膨胀系数差异较大，封接界面在钎焊冷却及高温服役过程中易因热失配应力而开裂，使封接强度与气密性难以同时得到保证，从而限制了封头的整体耐压等级。

5、此外，多芯铠装线缆的芯线常采用镍铬-镍硅、镍铬-镍铝等热电偶合金，或采用纯镍、铜基导体等多种材质，不同材质芯线的可焊性存在差异，采用单一密封方式往往难以兼容多种材质芯线的可靠引出密封。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多芯铠装线缆的陶瓷密封封头结构及其制备方法。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种多芯铠装线缆的陶瓷密封封头结构，铠装线缆包括多根芯线以及包覆于多根芯线外周的金属铠装外壳；陶瓷密封封头结构包括外壳过渡件、陶瓷绝缘子、芯线隔离陶瓷及密封过渡管；

3、外壳过渡件设置于金属铠装外壳与陶瓷绝缘子之间，并分别与金属铠装外壳和陶瓷绝缘子密封连接，以形成二者之间的应力缓冲结构；

4、芯线隔离陶瓷设置于金属铠装外壳内，并位于陶瓷绝缘子的进线侧，芯线隔离陶瓷设有与多根芯线一一对应的隔离孔；

5、陶瓷绝缘子设有与各芯线对应的多组穿芯线孔，每组穿芯线孔包括相互偏心设置的第一通孔和第二通孔，每组穿芯线孔对应设置一个密封过渡管，密封过渡管安装于第一通孔内，各芯线依次穿过对应的隔离孔和第二通孔后进入第一通孔，并经对应的密封过渡管引出，以使相邻芯线形成相互分隔的引出路径；

6、密封过渡管的引出端封堵密封。

7、进一步地，每组穿芯线孔中的第一通孔相对于第二通孔沿背离铠装线缆轴线的方向偏置，使相邻组穿芯线孔的第一通孔之间的间距大于对应芯线在铠装线缆内的间距。

8、进一步地，密封过渡管的一端通过钎焊安装于第一通孔内并与陶瓷绝缘子密封连接，另一端为引出端，引出端的管口设有将该管口封堵的熔焊焊缝。

9、进一步地，芯线隔离陶瓷的外径与金属铠装外壳的内径相配合，两者之间为间隙配合。

10、进一步地，芯线隔离陶瓷的各隔离孔按多根芯线的排布位置一一对应布置，以在芯线穿入陶瓷绝缘子之前将各芯线定位并导向至对应的第二通孔。

11、进一步地，密封过渡管引出端管口的封堵焊缝与外壳过渡件和金属铠装外壳之间的密封连接共同构成第一道密封；封头结构的外壳末端还密封焊接有连接器外壳，连接器外壳与外壳末端之间的焊缝构成与第一道密封相互独立的第二道密封。

12、进一步地，陶瓷绝缘子为沿轴向叠置的多层陶瓷子体构成的多层叠加结构，各层陶瓷子体的穿芯线孔相互对应连通；

13、进一步地，密封过渡管为具有多个引出通道的多孔式一体管，多个引出通道分别与各第一通孔对应连通。

14、本发明还提供了一种多芯铠装线缆的陶瓷密封封头结构的制造方法，包括以下步骤：

15、s1、将陶瓷绝缘子分别与密封过渡管以及外壳过渡件于氢气炉中钎焊，形成一体化气密组件；外壳过渡件位于陶瓷绝缘子与金属铠装外壳之间，在钎焊冷却过程中对陶瓷绝缘子形成压应力包裹；

16、s2、将铠装线缆穿入芯线隔离陶瓷，使各芯线经芯线隔离陶瓷的隔离孔独立约束并定位后，装入一体化气密组件内；

17、s3、将各芯线穿入陶瓷绝缘子对应的穿芯线孔，其中经第二通孔将芯线弯折以扩大相邻芯线的引出间距，再经安装有密封过渡管的第一通孔将芯线引出；

18、s4、于芯线引出后，采用熔焊将密封过渡管的引出端管口封堵密封，并使外壳过渡件与金属铠装外壳密封连接，形成第一道密封。

19、进一步地，在第一道密封形成后，于封头结构的外壳末端密封焊接连接器外壳，使连接器外壳与外壳末端之间的焊缝构成第二道密封，第二道密封与第一道密封形成双层密封。

20、本发明具有以下有益效果：本发明所提供的一种多芯铠装线缆的陶瓷密封封头结构及其制备方法：

21、（1）本发明以陶瓷绝缘子作为主绝缘体，其内的每组穿芯线孔由相互偏心的第一通孔与第二通孔构成，芯线经第二通孔弯折后重新定位并穿入第一通孔，使相邻芯线的引出点间距大于芯线在铠装线缆内的原始间距，从而在不增大陶瓷绝缘子外形尺寸的前提下延长了相邻芯线之间的爬电距离；配合陶瓷绝缘子固有的高体电阻率与高击穿场强，使封头在高压工况下不易发生沿面爬电与击穿闪络；

22、（2）本发明采用外壳过渡件、陶瓷绝缘子与密封过渡管三者串联的分层钎焊结构，外壳过渡件的热膨胀系数与陶瓷绝缘子相匹配，充当陶瓷件与金属铠装外壳之间的过渡与应力缓冲层，有效吸收钎焊冷却及高温循环工况下产生的热失配应力，避免陶瓷体因应力集中而开裂；

23、（3）本发明在陶瓷绝缘子之外增设芯线隔离陶瓷，对每根芯线进行独立约束与分隔，即使陶瓷绝缘子局部出现损伤，芯线隔离陶瓷仍能防止线间短路或对壳击穿，形成二次隔离的冗余保护；同时芯线隔离陶瓷在芯线进入陶瓷绝缘子之前对各芯线进行预整理、定位与导向，提高了装配精度与一致性；

24、（4）本发明在密封过渡管引出端管口的封堵焊缝与外壳过渡件-铠装外壳之间的密封连接共同构成第一道密封；在加装连接器时，连接器外壳与封头外壳末端之间的焊缝构成第二道密封，与第一道密封形成双层保险，显著提升封头整体的气密可靠性与安全裕度。

1.一种多芯铠装线缆的陶瓷密封封头结构，所述铠装线缆包括多根芯线（1）以及包覆于所述多根芯线（1）外周的金属铠装外壳（2），其特征在于，包括外壳过渡件（3）、陶瓷绝缘子（4）、芯线隔离陶瓷（5）及密封过渡管（6）；

2.根据权利要求1所述的多芯铠装线缆的陶瓷密封封头结构，其特征在于，每组所述穿芯线孔中的所述第一通孔（8）相对于所述第二通孔（9）沿背离所述铠装线缆轴线的方向偏置，使相邻组穿芯线孔的第一通孔（8）之间的间距大于对应芯线（1）在所述铠装线缆内的间距。

3.根据权利要求2所述的多芯铠装线缆的陶瓷密封封头结构，其特征在于，所述密封过渡管（6）的一端通过钎焊安装于所述第一通孔（8）内并与所述陶瓷绝缘子（4）密封连接，另一端为引出端，所述引出端的管口设有将该管口封堵的熔焊焊缝。

4.根据权利要求1所述的多芯铠装线缆的陶瓷密封封头结构，其特征在于，所述芯线隔离陶瓷（5）的外径与所述金属铠装外壳（2）的内径相配合，两者之间为间隙配合。

5.根据权利要求1所述的多芯铠装线缆的陶瓷密封封头结构，其特征在于，所述芯线隔离陶瓷（5）的各所述隔离孔（7）按所述多根芯线（1）的排布位置一一对应布置，以在所述芯线（1）穿入所述陶瓷绝缘子（4）之前将各所述芯线（1）定位并导向至对应的所述第二通孔（9）。

6.根据权利要求1所述的多芯铠装线缆的陶瓷密封封头结构，其特征在于，所述密封过渡管（6）引出端管口的封堵焊缝与所述外壳过渡件（3）和所述金属铠装外壳（2）之间的密封连接共同构成第一道密封；所述封头结构的外壳末端还密封焊接有连接器外壳（10），所述连接器外壳（10）与所述外壳末端之间的焊缝构成与所述第一道密封相互独立的第二道密封。

7.根据权利要求1所述的多芯铠装线缆的陶瓷密封封头结构，其特征在于，所述陶瓷绝缘子（4）为沿轴向叠置的多层陶瓷子体构成的多层叠加结构，各层陶瓷子体的穿芯线孔相互对应连通。

8.根据权利要求1所述的多芯铠装线缆的陶瓷密封封头结构，其特征在于，所述密封过渡管（6）为具有多个引出通道的多孔式一体管，所述多个引出通道分别与各所述第一通孔（8）对应连通。

9.一种多芯铠装线缆的陶瓷密封封头结构的制造方法，用于制造如权利要求1至8任一项所述的多芯铠装线缆的陶瓷密封封头结构，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的多芯铠装线缆的陶瓷密封封头结构的制造方法，其特征在于，在所述第一道密封形成后，于所述封头结构的外壳末端密封焊接连接器外壳（10），使所述连接器外壳（10）与所述外壳末端之间的焊缝构成第二道密封，所述第二道密封与所述第一道密封形成双层密封。