[發明專利]一種大容量四電極紫外預電離氣體開關

有效

• 申請號: 202010470840.X
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111613970B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 楊蘭均;張永鵬;劉帥;史宇昊;魏鵬
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01T1/22
• 分類號: H01T1/22;H01T2/02;H01T19/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種大容量四電極紫外預電離氣體開關，筒體設置在絕緣法蘭上，筒體與絕緣法蘭之間形成密閉腔體，開關電極設置在密閉腔體內，開關電極包括觸發電極，觸發電極水平設置在上電極和下電極之間，觸發電極距離上電極的距離大于等于觸發電極距離下電極的距離，筒體的一側設置有穿墻端子，另一側對應設置有預電離針，預電離針與一側的觸發電極連接，預電離針的一端引出至開關外部用于觸發電壓輸入。本發明滿足大電流、高轉移庫倫量的通流要求，同時兼具寬工作系數條件下短時延、低抖動的觸發特性，耐燒蝕和觸發特性穩定性，在多路氣體開關并聯放電的緊湊型脈沖功率裝置中具有很好的應用前景。

技術領域

本發明屬于高壓氣體開關技術領域，具體涉及一種大容量四電極紫外預電離氣體開關。

背景技術

基于低電感電容器組、傳輸線、負載發展的多路匯流的緊湊型脈沖功率裝置，工作電壓通常在百千伏及以下，放電電流數兆安培，直接驅動負載產生脈沖大電流，在高能量密度物理、材料科學、動高壓物理等領域廣泛應用。

裝置的運行需要多組并聯氣體開關同步導通，在負載上產生亞微秒至微秒，具有最高峰值的負載電流，實現預期的研究目標。實際工作中，多個氣體開關導通時間會存在差異，如果開關導通時延抖動大，由負載帶來開關工作系數的降低，較慢的氣體開關可能會被抑制導通，使輸出電流波形畸變以及峰值電流降低。另外，在大電流、高轉移庫倫量條件下，數十次的工作次數即可導致開關結構可靠性下降、開關觸發特性劣化嚴重，無法滿足裝置正常運行的要求。

因此，通流能力達到幾百kA，電荷轉移量幾十庫倫，寬工作系數系數下導通特性穩定的耐燒蝕氣體開關成為裝置可靠運行的關鍵。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種大容量四電極紫外預電離氣體開關，實現寬工作系數下開關短時延、低抖動導通；解決大電流、高轉移庫倫量條件下開關結構可靠性，觸發特性穩定性以及耐燒蝕的難題，滿足工程技術要求。

本發明采用以下技術方案：

一種大容量四電極紫外預電離氣體開關，氣體開關整體為圓柱體結構，包括筒體，筒體設置在絕緣法蘭上，筒體與絕緣法蘭之間形成密閉腔體，開關電極設置在密閉腔體內，開關電極包括觸發電極，觸發電極水平設置在上電極和下電極之間，觸發電極距離上電極的距離大于等于觸發電極距離下電極的距離，筒體的一側設置有穿墻端子，另一側對應設置有預電離針，預電離針與一側的觸發電極連接，預電離針的一端引出至開關外部用于觸發電壓輸入。

具體的，觸發電極為帶中心孔的圓盤形電極，觸發電極的外壁間隔設置有矩形切面，觸發電極的外壁沿徑向開有孔并與中心孔連通，孔心位于側面長方形切面的中心，預電離針設置在孔內。

進一步的，中心孔與預電離針的外絕緣直徑為過盈配合。

進一步的，矩形切面間隔60°、90°或120°設置。

進一步的，觸發電極距上電極的距離與距下電極的距離之比為1:1、3:2或2:1。

具體的，筒體整體呈U型結構，下電極固定于U型結構內的U型底部中心，上電極設置在下電極的下方，通過電極座與絕緣法蘭固定連接，觸發電極通過絕緣支柱與筒體固定連接。

進一步的，絕緣支柱為圓柱形結構，沿筒體的圓周對應觸發電極的固定支撐點設置，絕緣支柱的軸線與筒體的筒壁軸線傾斜設置，絕緣支柱的側面設置有傘裙結構。

更進一步的，絕緣支柱的一端設置有用于固定觸發電極的卡槽，另一端與筒體的內壁面貼合連接。

進一步的，絕緣支柱上對應預電離針開有通孔。

進一步的，絕緣法蘭與筒體和電極座之間分別設置有密封圈。

與現有技術相比，本發明至少具有以下有益效果：