预电离触发杆及采用该触发杆的气体开关制造技术

本发明专利技术涉及一种预电离触发杆及采用该触发杆的气体开关。本发明专利技术采用将预电离触发针和高压隔离电阻一体化设计，并且直接与触发电极配合，达到简化触发、结构紧凑的目的，其结构包括陶瓷绝缘管、触发针、高压电阻以及金属套环；触发针包括前端电极、中部针杆以及后端针尖；触发针的中部针杆插装入陶瓷绝缘管内，后端针尖外露出陶瓷绝缘管一端，且陶瓷绝缘管的另一端嵌入触发针的前端电极内；陶瓷绝缘管的外表面上套装金属套环，陶瓷绝缘管的外表面还设置高压电阻，高压电阻一端与所述前端电极连接，另外一端与金属套环连接。

Preionization trigger rod and gas switch using the trigger rod

The invention relates to a pre ionization trigger rod and a gas switch using the trigger rod. The invention integrates pre-ionization trigger needle and high voltage isolation resistance, and cooperates directly with trigger electrode to simplify triggering and compact structure, which includes ceramic insulating tube, trigger needle, high voltage resistance and metal sleeve ring, and trigger needle includes front-end electrode, middle needle rod and back-end needle tip. The middle pin rod of the trigger pin is inserted into the ceramic insulating tube, and the back pin tip exposes one end of the ceramic insulating tube, and the other end of the ceramic insulating tube is embedded in the front electrode of the trigger pin; the outer surface of the ceramic insulating tube is covered with a metal ring, and the outer surface of the ceramic insulating tube is also provided with a high-voltage resistance, and the one end of the high-voltage resistance is said before. The other end is connected with the metal sleeve ring.

【技术实现步骤摘要】
预电离触发杆及采用该触发杆的气体开关
本专利技术涉及一种预电离触发杆及采用该触发杆的气体开关。
技术介绍
气体开关在脉冲功率
中具有广泛应用，开关特性对脉冲功率驱动源的输出参数和工作状态有着决定性的影响。触发时延短、抖动小的气体开关是多种脉冲功率应用场合追求的目标。预电离触发是一种减小开关触发时延和抖动的有效方法，其影响机制是：预电离形成等离子体可直接为间隙击穿的发展提供初始电子，预电离放电产生紫外光可引起空间光电离以及阴极的光电效应，这些均有利于气体间隙的触发击穿，提高开关的触发性能。产生预电离的方式有多种，而火花放电电离强度高，产生的高能紫外光子多，对开关抖动降低效果明显，在高功率闭合开关上应用较多。典型的火花放电预电离一般采用的针式结构：1、美国L-3公司的40164型直流气体开关、西北核技术研究所所用的气体开关等,详见引证文献【1-3】。该类型开关将预电离触发针套上绝缘层后整体嵌入触发电极中，触发电极中心开孔，触发针与孔壁构成预电离间隙。通过采用该预电离触发结构，开关抖动可达到小于1ns的良好效果。而为了保证触发脉冲使预电离间隙有效击穿，需要在开关外部引入两路触发端子，一路连接预电离针，一路连接触发电极，端子间跨接高阻值的隔离电阻。实际应用中隔离电阻需要由多个电阻串联以满足隔离电阻耐压的要求。另外由于两个输出端子结构相同，触发连接容易混淆出错。因此虽然该触发方式能够有效降低触发抖动，但是外部结构稍显复杂，不适合大批量开关应用的场合。2、一种预电离触发管式开关结构,详见引证文献【4】。预电离触发管嵌入地电极，触发管头部为盘形，在触发盘和地电极之间加入一个中间环形电极，触发盘、环形电极和地电极之间接分压电阻。触发脉冲到来之后，触发盘与环形电极放电产生预电离，随后主间隙击穿。该方法避免了触发针的烧蚀，但开关击穿模式不稳定，预电离间隙击穿的时刻受电阻阻值和环形电极位置等因素影响较大。3、一种自耦式的预电离气体开关结构,详见引证文献【5-6】，虽然在一定程度上简化了触发结构，但是仅限用于高压脉冲气体开关中。因此，目前预电离开关结构因结构不够紧凑，放电不够稳定等问题限制了该结构的应用。【1】NaffJT.SparkgapsforEMPandSREMPpulsers[C]//ProcofIEEEPulsedPowerConference.2009:322-331.【2】陈维青.紫外预电离触发电路的PSPICE模拟计算[C].首届强流脉冲加速器技术研讨会,2005.【3】曾江涛.3MV低电感低抖动MARX发生器的研制[D].西安：西北核技术研究所，2006.【4】陈维青，曾正中，来定国，等.触发管型气体开关触发电极结构研究[J].强激光与粒子束，2005,17(8)：1213-1215.【5】李俊娜，薛斌杰，贾伟，等.3MV自耦式紫外预电离开关的设计[J].强激光与粒子束，2009，21(8):1255-1258.【6】陈瀚，杨汉武，张自成等.横向电容自耦式紫外预电离开关[J].强激光与粒子束，2013，25(08):2035-2039。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中的问题，本专利技术提出了一种用于气体开关的预电离触发杆，其采用将预电离触发针和高压隔离电阻一体化设计，并且直接与触发电极配合，达到简化触发、结构紧凑的目的。同时，还提出了一种触发结构简单的气体开关。本专利技术的具体技术方案是：本专利技术提供了一种预电离触发杆，包括陶瓷绝缘管、触发针、高压电阻以及金属套环；触发针包括前端电极、中部针杆以及后端针尖；触发针的中部针杆插装入陶瓷绝缘管的内，后端针尖外露出陶瓷绝缘管一端，且陶瓷绝缘管的另一端嵌入触发针的前端电极内；陶瓷绝缘管的外表面上套装金属套环，陶瓷绝缘管的外表面还设置高压电阻，高压电阻一端与所述前端电极连接，另外一端与金属套环连接。进一步地，上述高压电阻为高压玻璃釉电阻，其通过电阻浆料涂覆或者印刷于陶瓷绝缘管外表面，并高温烧结而成。进一步地，为了增加电阻的等效电感，提高隔离效果，所述高压电阻为螺旋形。进一步地，为了便于安装和拆卸触发杆，上述金属套环外表面刻设有螺纹。本专利技术同时还提出了一种采用上述预电离触发杆的气体开关，其包括预电离触发杆以及电极结构，电极结构包括上高压电极、下高压电极、中间触发电极以及绝缘筒；中间触发电极设置在上高压电极、下高压电极之间；所述绝缘筒设置在上高压电极、下高压电极之间的边缘位置处，用于密封、绝缘和支撑；所述绝缘筒的筒壁上开设有一个触发引入孔；所述中间触发电极上设置有针尖；所述触发杆一端通过所述前端电极插装在所述触发引入孔内且向外部空间延伸，另一端通过金属套环固定安装所述中部触发电极上且所述后端针尖与所述中间触发电极上的针尖之间构成预放电间隙。进一步地，上述气体开关中，预放电间隙为1mm。进一步地，上述气体开关中，前端电极与触发引入孔之间设置密封圈，用于保证整个气体开关的气密性。进一步地，上述气体开关中，中间触发电极为环形电极，所述针尖设置在环形电极的内壁上。本专利技术中气体开关电极触发原理是：触发脉冲从预电离针的端部电极引入，由于高压隔离电阻的作用，触发针和触发电极之间有电压差，因此在预电离间隙打火放电。本专利技术的有益效果是：1、结构简单，本专利技术采用的触发杆结构以及和中间触发电极相配合的方式，使得本专利技术的气体开关只需一路触发端子即可实现预电离间隙和气体开关间隙的触发，触发方式简单有效，不会因触发端子多而发生触发连接混淆的错误。2、本专利技术采用的触发杆采用一体化设计，将高压电阻与触发针集成在一起，可靠性高。3、本专利技术采用的气体开关高压电阻置于电极结构内部，随着气体压力的增加，高压电阻的沿面放电特性随之增加，体积小，绝缘余量高。4、本专利技术触发杆与触发电极连接紧凑，安装方式简单，并且采用了密封圈更加利于电极结构内部的气密性。5、本专利技术触发杆的高压电阻为螺旋形，该形状的设置增加了高压电阻的等效电感，提高隔离效果。附图说明图1为本专利技术气体开关一种实施例的结构示意图。图2为本专利技术预电离触发杆的结构示意图。附图标记如下：1-上高压电极，2-下高压电极，3-绝缘筒，4-触发电极，5-陶瓷绝缘管，6-触发针，61-前端电极、62-中部针杆、63-后端针尖、7-高压玻璃釉电阻，8-金属套环。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术进一步说明。如图1所示，本专利技术提供的气体开关包括触发杆以及电极结构；电极结构包括上高压电极1、下高压电极2、绝缘筒3和中间触发电极4；中间触发电极设置在上高压电极、下高压电极之间；所述绝缘筒设置在上高压电极、下高压电极之间的边缘位置处，用于密封、绝缘和支撑；上高压电极1、下高压电极2由不锈钢制成，放电处截面为半圆型。绝缘筒3材料由有机玻璃、尼龙等绝缘材料制作，筒壁上开有一个触发引入孔。中间触发电极4为环形电极，外直径50mm，内直径为30mm，高度为15mm。材料为不锈钢，放电截面为半圆型。中间触发电极侧面开孔，与孔对应处焊接直径2mm的针尖。中间触发电极4分别与上高压电极、下高压电极之间构成两个5mm的放电点间隙。预电离触发杆由陶瓷绝缘管5、触发针6、高压电阻7和金属套环8组成，如图2所示。陶瓷绝缘管5外径7mm，内径2mm。触发针6包括前端电极61、中部针杆62以及后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预电离触发杆，其特征在于：包括陶瓷绝缘管(5)、触发针(6)、高压电阻(7)以及金属套环(8)；触发针(6)包括前端电极(61)、中部针杆(62)以及后端针尖(63)；触发针的中部针杆(62)插装入陶瓷绝缘管(5)内，后端针尖(63)外露出陶瓷绝缘管(5)一端，且陶瓷绝缘管(5)的另一端嵌入触发针的前端电极(61)内；陶瓷绝缘管(5)的外表面上套装金属套环(8)，陶瓷绝缘管(5)的外表面还设置高压电阻(7)，高压电阻(7)一端与所述前端电极(61)连接，另外一端与金属套环(8)连接。

【技术特征摘要】
1.一种预电离触发杆，其特征在于：包括陶瓷绝缘管(5)、触发针(6)、高压电阻(7)以及金属套环(8)；触发针(6)包括前端电极(61)、中部针杆(62)以及后端针尖(63)；触发针的中部针杆(62)插装入陶瓷绝缘管(5)内，后端针尖(63)外露出陶瓷绝缘管(5)一端，且陶瓷绝缘管(5)的另一端嵌入触发针的前端电极(61)内；陶瓷绝缘管(5)的外表面上套装金属套环(8)，陶瓷绝缘管(5)的外表面还设置高压电阻(7)，高压电阻(7)一端与所述前端电极(61)连接，另外一端与金属套环(8)连接。2.根据权利要求1所述的预电离触发杆，其特征在于：所述高压电阻为玻璃釉电阻，其通过电阻浆料涂覆或者印刷于陶瓷绝缘管外表面，并高温烧结而成。3.根据权利要求1或2所述的预电离触发杆，其特征在于：所述高压电阻为螺旋形。4.根据权利要求3所述的预电离触发杆，其特征在于：金属套环外表面刻设有螺纹。5.一种气...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄涛，姜晓峰，丛培天，翟戎骁，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61