[實用新型]同軸屏蔽氣體火花開關

無效

• 申請號: 201020561177.6
• 申請日: 2010-10-12
• 公開（公告）號: CN201904538U
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 陳煒峰;胡景森;張偉;姜飛
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H01T1/22
• 分類號: H01T1/22;H01T2/02;H01T7/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本實用新型是一種同軸結構的雙間隙橫向針觸發的氣體火花開關，其結構得到優化并與負載匹配，適用于高峰值、快前沿電脈沖的產生。

背景技術

電磁脈沖及其工程防護的理論和技術仍然是當今世界各大國研究的熱點之一。目前的研究熱點一方面是利用脈沖功率技術研制快前沿、高重復頻率、窄脈沖模擬器及超級EMP(Super-EMP)模擬器，另一方面是EMP效應及其應用領域的擴展。高功率脈沖技術中，開關技術具有特殊重要的地位，它不僅決定了脈沖功率裝置的輸出特性，甚至是脈沖功率系統成敗的關鍵。為了使電磁脈沖模擬器的脈沖前沿時間降低、波形光滑、減少對環境的輻射干擾，設計了同軸屏蔽式高壓氣體火花開關。

發明內容

技術問題：與高功率脈沖技術一樣，核電磁脈沖模擬技術中，開關技術具有特殊重要的地位。它不僅決定了裝置的輸出特性，甚至是模擬系統成敗的關鍵。開關既要求能傳輸大功率、低的時間抖動，還要求具有低的電感和低的損耗電阻。常采用三電極場畸變型氣體開關，主要構型可分為兩種：一種是在一個電極中心開孔，引入觸發針；另一種是在開關電極的中間平面部位，即中心電位面為零處，放入圓環片，構成觸發電極。

氣體火花開關的結構形式、電極形狀、觸發形式及觸發脈沖、氣體壓力等都會對脈沖波形參數產生較大的影響，必須認真對待。上述兩種結構形式的開關在主電極間隙d很小、極間電壓極高、要求波形上升時間小于3ns的情況下，存在著觸發及波形調節困難、輻射干擾等缺點。

技術方案：本實用新型的同軸屏蔽式高壓氣體火花，按照特性阻抗匹配的原理將其設計成同軸式結構，并將儲能電容器裝入其中，不僅有助于降低電感并使結構緊湊、加快脈沖的上升沿，而且可以解決屏蔽、支撐及接地問題，同時更便于實現與同軸電纜的過渡連接；采用橫向雙間隙針觸發結構，以方便對開關內電場的調節及觸發位置的調整，并可以阻斷主脈沖通過觸發極的分流問題，使開關可同時適用于產生正負脈?沖。

本實用新型的軸屏蔽式高壓氣體火花開關包括放電主電極；觸發針電極；輸出主電極；絕緣體；輸出銅線；錐形金屬輸出過渡段；金屬罩殼；絕緣套筒；金屬端蓋；氣咀；阻斷間隙；觸發引線；聯接螺栓、螺母；觸發間隙；直流高壓電極；其中，金屬罩殼的一端與錐形金屬輸出過渡段通過聯接螺栓、螺母連接，金屬罩殼的另一端與金屬端蓋連接；在金屬罩殼中設有絕緣套筒，在絕緣套筒的中間設有放電主電極，在放電主電極的一端設有直流高壓電極；在錐形金屬輸出過渡段的內部設有絕緣體，在絕緣體的中間設有輸出銅線，在絕緣體的內端設有與放電主電極在一條軸線上的輸出主電極；觸發針電極位于放電主電極和輸出主電極之間；在觸發針電極的上部設有觸發引線，觸發針電極與觸發引線之間設有阻斷間隙。

所述的觸發針電極為微彎的針狀，且可旋轉性，便于調整其與放電主電極和輸出主電極的距離及主電場的分布，實現良好的可觸發性。

錐形金屬輸出過渡段的錐角為45°～60°，實現阻抗匹配，減少傳輸的反射和振蕩。

開關的外層金屬屏蔽罩由一個空心金屬罩殼及兩端分別通過法蘭及螺紋聯接與之相連的端蓋和錐形輸出過渡段構成，端蓋上裝有氣咀；在外層金屬屏蔽罩圓柱段內裝有絕緣套筒，套筒內裝有低感儲能電容，其一端與端蓋有效電連接，另一端與一主電極1及直流高電壓輸入極相連，另一主電極3與主電極1相對并相距數毫米，主電極3的輸出端與輸出銅線良好連接，兩者外層套有絕緣體，該絕緣體一部分嵌入絕緣筒內，一部分與輸出過渡段密合，尾部與輸出銅線一起穿出過渡段通過連接器與輸出同軸電纜相連，主電極3與絕緣體間通過螺紋聯接及密封圈密封，絕緣體與過渡段間通過螺紋聯接及密封圈密封；空心金屬罩殼外有兩個凸臺，凸臺中央各有一個螺紋通孔通入殼內，分別用于直流高電壓輸入電極和觸發電極，該兩電極與罩殼通過絕緣套隔離，并通過螺紋聯接及密封圈保證氣密性；觸發電極一端為微彎的針狀伸入主電極1、3之間，可旋轉調整，另一端為較大的平面位于金屬罩殼外的絕緣盒內，與觸發脈沖的輸入引線相距數毫米形成阻斷間隙；直流高電壓輸入電極、觸發電極及輸出銅線與絕緣材料之間填充有高壓硅脂；開關主體的特性阻抗與負載阻抗相同，過渡段錐角為45°～60°。

利用微彎的針狀觸發電極的可旋轉性調整其與兩主電極間的距離及主電場的分布，實現良好的可觸發性。

利用觸發引線與觸發電極間的空氣間隙(阻斷間隙)實現對主脈沖的旁路阻斷，便于使用正、負脈沖觸發和用于正負脈沖源；利用阻斷間隙與觸發針和主電極間的觸發間隙使觸發針形成電荷極聚效應，改善觸發性能。