一种快恢复高压气体间隙开关及其气路系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种快恢复高压气体间隙开关，其包括开关主体、下电极组件及上电极组件；开关主体具有一上下开口的开关腔；下电极组件包括下基座，下基座密封安装于开关主体的下开口端，下基座中设置有与开关腔相通的进气口；上电极组件包括上基座，上基座密封安装于开关主体的上开口端，上基座中设置有与开关腔相通的出气口；还公开了一种气路系统，气体压缩机、压力表、气路调节阀、上述的高压气体间隙开关及出气泄压阀。本实用新型专利技术中下基座的进气口和上基座的出气口之间形成纵向吹气结构，不仅更有利于开关腔内绝缘气体快速恢复，降低电极表面的工作温度，而且可以降低电极间高压拉弧现象的产生，有效延长开关的使用寿命。有效延长开关的使用寿命。有效延长开关的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种快恢复高压气体间隙开关及其气路系统


[0001]本技术涉及功率脉冲技术与等离子体技术应用领域，具体涉及一种快恢复高压气体间隙开关及其气路系统。

技术介绍

[0002]气体间隙开关是功率脉冲发生系统中最重要的部件之一，其直接决定着功率脉冲发生系统的输出特性。在系统中气体间隙开关连接着储能模块、脉冲形成回路和负载，通过闭合及断开动作实现能量的转移(功率脉冲发生)，气体间隙开关的闭合与断开动作的实现机理是电极间气体的自击穿。开关腔体内常采用洁净空气、氮气、SF6等气体作为电极间绝缘介质，当电极间电压达到或超过击穿电压最低临界值，极间电流骤然增加，使得开关内气体失去绝缘性，进而实现开关的导通。
[0003]气体间隙开关因具备简单的结构、宽范围的工作电压、大的转换电荷量等优势，而广泛应用于等离子体技术、粒子加速器、激光技术、核物理学等领域。在各
应用中，实现高功率重复频率运行以获得高平均功率是重要发展方向和趋势，其中气体间隙开关技术是限制高重复频率的主要瓶颈。目前的气体间隙开关主要是恒压密闭或者横向吹气式的结构，其应用频率主要受限于两个方面，一方面是开关腔内气体的绝缘恢复速度较慢，另一方面是开关电极的耐烧蚀能力较差。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种快恢复高压气体间隙开关及其气路系统，其不仅可以提高开关腔内气体的绝缘恢复速度，降低电极表面的工作温度，又可以提高开关电极的耐烧蚀能力，有效延长开关的使用寿命。
[0005]为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0006]一种快恢复高压气体间隙开关，包括开关主体、下电极组件及上电极组件；所述开关主体具有一上下开口的开关腔；所述下电极组件包括下基座，所述下基座密封安装于所述开关主体的下开口端，所述下基座中设置有与所述开关腔相通的进气口；所述上电极组件包括上基座，所述上基座密封安装于所述开关主体的上开口端，所述上基座中设置有与所述开关腔相通的出气口。
[0007]进一步地，所述下电极组件还包括集电极，所述集电极设置于所述下基座中，所述上电极组件还包括发射电极，所述发射电极设置于所述上基座中，所述集电极和发射电极位于所述开关腔内，并相对设置，所述集电极中设置有进气通路，所述进气通路分别与所述进气口和开关腔相通，且所述进气通路朝向所述发射电极的底部。
[0008]进一步地，所述下电极组件还包括进气接头，所述进气接头连接于所述进气口中，所述上电极组件还包括出气接头，所述出气接头连接于所述出气口中，所述进气通路设置于所述集电极的中部，并朝向所述发射电极的底部中央。
[0009]进一步地，所述集电极位于所述下基座的中部，所述发射电极位于所述上基座的
中部，所述集电极和发射电极之间的间距可调。
[0010]进一步地，所述下基座包括下基体和下安装部，所述下基体的顶部往其竖直方向延伸形成所述下安装部，所述集电极可活动地连接于所述下安装部中，所述上基座包括上基体和上安装部，所述上基体的顶部往其竖直方向延伸形成所述上安装部，所述发射电极可活动地连接于所述上安装部中。
[0011]进一步地，所述集电极包括下极柱和下连接柱，所述下极柱往其一端延伸形成所述下连接柱，所述下连接柱螺接于所述下安装部中，所述发射电极包括上极柱和上连接柱，所述上极柱呈半球状，所述上极柱往其一端延伸形成所述上连接柱，所述上连接柱螺接于所述上安装部中。
[0012]进一步地，所述上基座围绕其周向阵列设置有若干个安装孔，所述安装孔中设置有储能模块。
[0013]进一步地，还包括连接组件，所述连接组件包括若干个张紧柱，所述上基座和下基座分别穿设于所述张紧柱中，并适配不同高度的所述开关主体后分别固定于所述张紧柱的上下两端。
[0014]进一步地，所述连接组件包括若干个螺母，所述张紧柱采用螺杆结构，所述上基座和下基座中分别设置有呈环形的上密封槽和下密封槽，所述上密封槽和下密封槽中分别设置有密封圈，所述螺母与张紧柱配合，以将所述上基座和下基座通过所述密封圈密封固定于所述开关主体的上下两端，所述开关主体为绝缘材料制成的筒状结构。
[0015]一种气路系统，包括气体压缩机、压力表、气路调节阀、上述的高压气体间隙开关及出气泄压阀，所述气体压缩机、压力表及气路调节阀依次相连，所述气路调节阀与所述进气接头相连，所述出气泄压阀与出气接头相连。
[0016]采用上述技术方案后，本技术与
技术介绍
相比，具有如下优点：
[0017]1、本技术中下基座的进气口和上基座的出气口之间形成纵向吹气结构，其相较于恒压密闭及横向吹气结构，不仅更有利于开关腔内绝缘气体快速恢复，降低电极表面的工作温度，而且可以降低电极间高压拉弧现象的产生，提高开关电极的耐烧蚀能力，有效延长开关的使用寿命。
[0018]2、本技术中集电极螺接于下基座中、发射电极螺接于上基座中，通过调节集电极和发射电极的螺纹安装深度，即可实现两者之间间距的调节，可以优化电极调整精度，提升气体间隙开关在实际应用中的便利性。
[0019]3、本技术中发射电极的上极柱呈半球状，其可以降低开关腔内绝缘气体往出气口方向运动的阻力，进一步地有利于开关腔内绝缘气体的快速恢复。
[0020]4、本技术可以根据开关主体的高度来适配安装上基座和下基座，即通过更换不同高度的开关主体可实现电极之间的间距调节，可以优化电极调整精度，提升气体间隙开关在实际应用中的便利性。
[0021]5、本技术中集电极和发射电极内置于全绝缘筒状包围结构的开关主体中，构成一个密闭的绝缘腔体，有利于调节开关腔内绝缘气体的压力和流速，快速释放电极间自击穿产生的热量，降低电极表面的工作温度，进一步避免电极间高压拉弧现象的产生，有效地延长了开关的使用寿命。
[0022]6、本技术中储能模块一体地设置于上基座的安装孔中，此结构可以将气体间
隙开关与储能模块的接线感抗降至最低，有效提升功率脉冲发生质量。
[0023]7、本技术通过气路调节阀使开关腔内具有气压可调功能，在固定电极间距下增加开关腔内气体压力，可提升电极间自击穿电压，起增加开关有效功率及优化开关特性参数的作用。
[0024]8、本技术通过调节气体泄压阀的开度可控制开关腔内气体的流速，可以根据设定电极自击穿电压及应用频率来调节开关腔内气体的流速，有利于快速净化开关腔内的气体。
附图说明
[0025]图1为实施例一的立体示意图；
[0026]图2为实施例一的分解示意图；
[0027]图3为实施例一的剖视图；
[0028]图4为实施例一中下电极组件剖视图；
[0029]图5为实施例一中上电极组件剖视图；
[0030]图6为实施例二的气路原理图。
[0031]附图标记说明：
[0032]开关主体100、开关腔110；
[0033]下电极组件200、下基座210、进气口211、下基体212、下安装部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快恢复高压气体间隙开关，其特征在于：包括开关主体、下电极组件及上电极组件；所述开关主体具有一上下开口的开关腔；所述下电极组件包括下基座，所述下基座密封安装于所述开关主体的下开口端，所述下基座中设置有与所述开关腔相通的进气口；所述上电极组件包括上基座，所述上基座密封安装于所述开关主体的上开口端，所述上基座中设置有与所述开关腔相通的出气口。2.如权利要求1所述的一种快恢复高压气体间隙开关，其特征在于：所述下电极组件还包括集电极，所述集电极设置于所述下基座中，所述上电极组件还包括发射电极，所述发射电极设置于所述上基座中，所述集电极和发射电极位于所述开关腔内，并相对设置，所述集电极中设置有进气通路，所述进气通路分别与所述进气口和开关腔相通，且所述进气通路朝向所述发射电极的底部。3.如权利要求2所述的一种快恢复高压气体间隙开关，其特征在于：所述下电极组件还包括进气接头，所述进气接头连接于所述进气口中，所述上电极组件还包括出气接头，所述出气接头连接于所述出气口中，所述进气通路设置于所述集电极的中部，并朝向所述发射电极的底部中央。4.如权利要求2所述的一种快恢复高压气体间隙开关，其特征在于：所述集电极位于所述下基座的中部，所述发射电极位于所述上基座的中部，所述集电极和发射电极之间的间距可调。5.如权利要求4所述的一种快恢复高压气体间隙开关，其特征在于：所述下基座包括下基体和下安装部，所述下基体的顶部往其竖直方向延伸形成所述下安装部，所述集电极可活动地连接于所述下安装部中，所述上基座包括上基体和上安装部，所述上基体的顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢友金，柯岚，谢世金，
申请(专利权)人：厦门绿洋环境技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：