|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы Решая это уравнение, получаем зависимость ри от / и k, т. е. от времени работы конденсатора и используемого материала: А = i?r,/22414 Уо. Это уравнение позволяет найти максимальное давление и время его достижения (рп&х " тах)- Как видно из рис. 7.7, при материале, для которого k = 10~*; paj. = 2,5 МПа {2Б атм), а при fe = 10"" Pmaj. едва достигает 0,1 МПа. Итак, выбор уплотняющего материала имеет существенное значение для конденсатора в процессе работы. Если водород слабо проникает сквозь материал [28], то давление в конденсаторе через некоторое время разорвет его. Следует, однако, помнить, что водород может проникать не только сквозь уплотнение, но частично и между уплотнением и корпусом. В действительности проникновение водорода будет большим, чем это характеризует коэффициент k. Казалось бы, наиболее выгодно использовать уплотняющий материал с максимальным пропусканием водорода; например кремнийорганцческую резину. Но это не так, поскольку уплотнение должно одновременно предотвращать проникновение влаги и составных частей электролита. Но материалы, хорошо пропускающие водород, обычно в большей или меньшей степени пропускают и органические соединения. Следовательно, необходимо оптимизировать выбор уплотняющего материала, который должен быть максимально «прозрачным» для водорода и плохо пропускать электролит. f При больших диаметрах корпуса вместо резиновых уплотнений используются комбинированные двух- и трехслойные уплотнения из резины и гетинакса [121]. Применяется также уплотнение с помощью цоколя с фенольной или эпоксидной пластмассой или из термопластичных полимеров, главным образом полиамидов и полипропиленов с резиновым уплотнением по периферии корпуса (рис. 7.8). Одним из специфичных примеров герметизации в металлическом корпусе служат танталовые конденсаторы, заполненные на 30% раствором серной кислоты, служащей электролитом. Дополнительным фактором, увеличивающим агрессивность электролита, является широкий диапазон рабочих температур - 75... -\- 200° С. Весьма эффективный метод герметизации показан на рис. 7.9, а. В стальной оболочке / находится устойчивый к H2SO4 4 серебряный корпус 3, прижатый к стальному корпусу пружиной 2. Танталовый анод 5, полученный методом спекания, приварен к танталовому диску, который прижимает к серебряному корпусу уплотнитель из фторкрем-нийорганической резины 6, устойчивой к воздействию серной кислоты при температуре свыше 150°С. Диск соединен с резиной через прокладку 8 из стеклотекстолита на фенольной смоле, которая сильно обжимается краем 10 завальцованного стального корпуса. Пространство между верхней поверхностью танталового диска и стеклотекстолитовой прокладкой залито эпоксидной смолой 9. Внутренняя поверхность стального корпуса в области уплотнения дополнительно защищается тефлоновой пленкой 7. Этот способ обеспечивает такую же степень герметичности, как стеклянные и керамические изоляторы, поэтому при необходимости от них можно отказаться. Другой метод герметизации танталового конденсатора, содержащего, серную кислоту, предложен в патенте US-3684927 (рис. 7.9, б). Уплотнение состоит из трех слоев. Первый - это пробка 1 из тефлона с канавкой, в которой находится уплотнитель 2, умеренно устойчивый к H2SO4. При обжиме в этом месте корпуса 3 уплотнитель сжимается и вместе с тефлоном образует первый барьер для серной кислоты. Вторым слоем является эластичная кремнийорганическая или фгорокремнийорганическая заливка 4 типа RTV (например RTV-100 фирмы General Electric), имеющая хорошее сцепление с металлом и стеклом. Задача этого слоя - не допустить серную кислоту 8 к выходному металлостеклянному спаю 5, что позволяет исключить воздействие H2SO на материалы выходного изолятора и утечки между корпусом 6 и выводом анода 7. Кремнийорганическая заливка RTV имеет хорошее сцепление с материалами выходного, изолятора и вывода 7 и не образует сцепления с пробкой из тефлона. Таким образом, даже при экстремальных перепадах температуры, когда заливка подвергается большой усадке, герметизация не нарушается, так как усадка происходит со стороны тефлона, а соединение со стеклом и металлом на нарушается. Разработаны миниатюрные танталовые конденсаторы с серной кислотой, размещенные в стеклянной трубке, выводы конденсатора также танталовые. Герметизация конденсаторов, пропитанных жидкими диэлектриками, мало чем отличается от герметизации электролитических конден-  Рие. 7.9. Герметизация танталовых конденсаторов с серной кислотой в качестве электролита без стек-Аянного проходного изолятора (а) и с ним (б)  Рис. 7.10. Герметизация элементов, пропитанных диэлектриками, с помощью металлических корпусов: / - корпус; 2 - проходной изолятор стекло-металл или керамика-металл; 3 - спай изолятора; 4 - место пропайки или сварки корпуса саторов. Разнида состоит в том, что корпуса этих конденсаторов могут быть не только алюминиевыми, но и стальными или медными. При этом стальную ленту покрывают цинком или оловом гальваническим или термическим методом (рис. 7.10). 7.4. МЕТОДЫ СОЕДИНЕНИЯ СТЕКЛЯННЫХ, КЕРАМИЧЕСКИХ И МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ КОРПУСОВ Для полной герметизации части корпуса должны быть спаяны или сварены. Выводы требуют стеклянных или керамических изоляторов, которые могут обеспечить уровень натекания гелия не более 10" Лмм рт. ст./с. Чаще всего используются следующие способы соединения металлических частей: пайка мягкими или твердыми припоями, сварка электрическая, электронная, лазерная, ультразвуковая, диффузионная, соединение с помощью стекла. Стеклянные и керамические части соединяют спаем стекла, а при наличии металлизированных частей их соединяют, как и металлы, пайкой. Мягкая пайка - это наиболее старый способ соединения металлических или металлизированных частей, недостатком ее является низкая температура плавления олова (235° С), определяющая верхнюю границу рабочей температуры. Однако низкая температура менее опасна для герметизируемого изделия, достоинствами метода являются также низкие затраты и возможности вскрытия и ремонта элемента. Не все металлы одинаково легко поддаются пайке мягкими припоями (табл. 7.4). Однако пайка используется при герметизации многих изделий, размещенных в металлических корпусах. Для пайки больших корпусов используются специальные паяльники, для малых - туннельные или индукционные печи. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 [ 39 ] 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 |