正航简介电极密封设计以及电极密封的具体要求
1.电极密封的具体要求
将电输入到真空容器中去进行供电，在各种真空设备上是经常遇到的，对于金属真空设备来说，这种引电装置最好采用可拆卸的连接密封，这样便于维修。从输入的电流、电压、频率和输电线的温度等因素考虑，对输电极本身及真空密封材料的设计要求是：
①引线装置的真空密封多采用橡胶做密封圈，因此对大电流、高温处应采用水冷，以防止温度过高时破坏真空橡胶圈和影响真空室的真空度。
②真空密封应可靠，对导电紫铜棒应当要求有较高的精度和较好的表面粗糙度，并且在装配时应涂以真空油脂。
③输电极的直径应大小适当，不应使电流密度过大，以防输电极过热。
④由于输电极上有一定的电压，因此必须使它与连接密封处绝缘，特别是高压输电极，更不能忽视。绝缘材料的选用，应根据电压大小，温度的影响等因素，去考虑材料的电阻率，表面电阻率，击穿电压等问题。常用的绝缘材料的电阻率，表面电阻率，击穿电压等问题。常用的绝缘材料有真空橡胶，玻璃，陶瓷、玻璃布板、玻璃布棒、黄蜡布，聚四氟乙烯等。
⑤应考虑频率的影响。在低频下频率对密封的影响并不大，但是在高频下，输电极同绝缘材料应按特殊要求确定。例如，当频率达到108Hz以上时，用作输电极的某些材料的电阻率可能超过允许值，如可伐合金用作高频时，由于高频损耗，绝缘体的密封就会被加热到不允许的程度。因此必须降低输电极的电阻率或采用其他材料。
⑥应考虑温度的影响。对于需要烘烤的输电极，应能承受500oC高温。必须区别引线在烘烤时，无电流时所承受的烘烤温度及工作时发热的两种情况。如果输电极被加热，在结构中应避免用任何不能承受温度的材料。    
2 电极密封方案及对比分析
真空炉的进电极(也叫水冷电极、铜电极或进电铜电级)是将电能引人到炉内电热元件(此处是石墨棒)上的导电装置，采用水冷方式，用紫铜制造。它与炉室内石墨发热体相连，通过炉壳(真空炉炉壳采用圆筒状双层水冷结构，图中均未画出)时要保证良好的真空密封;同时，进电极与炉壳应有良好的绝缘性能。因此，在进电级与炉壳之间设计有密封结构。
方案一的高梯度定向凝固炉进电极密封结构(图4.7)，进电极与炉壳电极孔之间有两个聚四氟乙烯(或采用电胶木)绝缘套，密封用的O型橡胶圈放在两个绝缘套中间。安装时，保持进电极与炉壳之间的位置相对固定，逐步拧紧铜电极外部的螺母，O型橡胶密封圈在两个绝缘套的挤压下膨胀，最后形成进电极与电极孔之间的完全密封。
这种密封结构看似简单，但安装时一拧紧螺母，进电极就会往外走，且伴有少许旋转，从而带动炉内石墨过渡电极旋转，很难保持其与炉壳之间的位置相对固定，而进电极位移过大极易损坏炉内的石墨过渡电极与石墨发热体。图1的进电极、绝缘套和炉壳电极孔之间间隙很小，没有调整的余地，安装较为困难。在正常的使用过程中，尽管进电极中通有冷却水，炉内也有碳毡用来防止热辐射，伸人炉内的少部分绝缘套在传导热与剩余的辐射热的共同作用下，用不了多久就会变形，O型橡密封胶圈上的挤压力减小，最终密封受到破坏，从而导致真空泄漏。
 
方案二是在方案一的基础上改进而形成的全新方案，主要是针对前面对方案一结构所存在的缺点分析后，对其进行改进。改进后的进电极密封结构如图2 所示。紧固用的螺母换成了法兰，O型圈移到炉外，法兰1(焊接在炉壳上)为不锈钢材料(防止涡流效应)，从绝缘的角度考虑，法兰2应采用聚四氟乙烯材料，其上连有一小截绝缘套伸人炉壳进电极孔内。法兰1与法兰2之间的端面、进电极、法兰2与法兰3之间的间隙均用O型圈密封。此结构在紧固时，可保证进电极没有任何位移。较薄的绝缘套使进电极与孔之间的间隙增大，安装时调整余地大，容易实现与石墨过渡电极之间的连接，即使绝缘套变形，也不会造成法兰密封的破坏。经此改进，满足安装和使用的要求，提高了产品质量。

经过对比分析，本文确定选用方案二的密封结构进行密封设计。
3 电极密封材料及加工精度要求
针对电极密封确定的方案二密封结构，其材料如下
(1)法兰1(焊接在炉壳上)为不锈钢材料，可以防止涡流效应。
(2) 法兰2从绝缘的角度考虑，应采用聚四氟乙烯材料。
(3) 法兰1与法兰2之间的端面、进电极、法兰2与法兰3之间的间隙均用O型圈密封。O型材料的确定如4.2.3节中的法兰密封O型圈材料的选择相同，在这里不重复介绍。
电极密封面也主要是法兰之间的密封面接触，其加工需求也和4.2.3节中的法兰密封面得要求一致。