本申请涉及高能电脉冲储能电容器技术领域，尤其涉及一种超高压同轴薄膜电容器及并联式电容装置和在高能电脉冲储能设备中应用。该同轴电容器包括金属外壳体、导电轴芯和电容本体，导电轴芯同轴设置在金属外壳体的内部，电容本体包括表面分别设置有表面导电层的两层薄膜基板卷绕成筒状，设置在导电轴芯和金属外壳体形成的筒状空腔内，并设置正极端面导电层和负极端面导电层分别连接两层表面导电层构成电容本体的正极和负极，正极一端与所述的导电轴芯相连接，负极一端与所述的金属外壳体相连接。该电容器耐高压、耐高温，可以实现快速充放电，进一步，通过拼接多个电容器，可以极大地降低分布电感损耗，进而在井下流体中实现高能量大功率电脉冲的产生。量大功率电脉冲的产生。量大功率电脉冲的产生。
【技术实现步骤摘要】
一种超高压同轴薄膜电容器及并联式电容装置和在高能电脉冲储能设备中应用
[0001]本专利技术涉及高能电脉冲储能电容器
，尤其涉及一种超高压同轴薄膜电容器及并联式电容装置和在高能电脉冲储能设备中应用，具体涉及一种用于油气井下作业的高能电脉冲储能设备。
技术介绍
[0002]在地下资源开发应用的井下高能电脉冲发生器储能器件中，电容总能量为U2×
C/2，所以制约充电时间和脉冲能量大小的重要参数是电压和电容值，而整个充放电回路电感也对充电效率和放电时间及功率有直接影响。现实工程应用时经常需要更多的放电能量和更高的功率，这就需要在储能器件的电容和电压这两个关键参数选择上做相应取舍，并且要在模块化电容器制造和串并联时尽量减少连接回路的总电感量。由于井下仪器的体积限制和高温环境制约，目前的储能电容器都是选择较大电容和常规高压进行充放电，储存电能有限且单次电脉冲能量一直难以提高；在井下仪器狭小的长筒状空间内，传统技术均需要通过多芯控制线缆进行多个电容的串接并联组合以提高总电容量，这些线缆排布后不仅占用了有限的仪器腔体空间，严重影响储能电容器体积的有效扩大，而且这样的多芯缆线排布又严重增加了充放电回路电感，损失了能量也限制了充放电速度和电脉冲最终功率的提高。由于以上井下储能电容器设计制造技术的缺陷和不足，制约了电脉冲技术在地下资源开发方面应用的适用范围，也降低了该技术应用时的地质开发效果。
[0003]中国技术专利（公开号CN206163322U ，公开日20170510）公开了一种同轴电容，包括中心带穿心孔的薄膜电容芯子，所述薄膜电容芯子设有两个接线端子，接线端子包括内外分布的内接线端子和外接线端子，内接线端子和外接线端子分别与薄膜电容芯子的两端导电连接。该同轴电容的两个接线端子呈内外分布，有效消灭寄生电抗。但该专利电极为同边输出，外壳为抗干扰，无法实现拼接多个电容器，不能用于提高输出电流，因此无法用于油气井下高能脉冲放电。
[0004]中国专利技术专利申请（公开号CN109339727A，公开日20190215）公开了一种用于油气井下疏堵增产的同轴脉冲发生器，包括金属外筒，金属外筒内依次设有储能单元、限流电阻单元、放电开关和放电电极，同轴设置且依次相连，储能单元通过多芯控制电缆与金属外筒外部的充电单元相连，储能单元通过多芯控制电缆实现充电和放电控制，储能单元包括金属弹片和圆柱体电容器，圆柱体电容器的轴心为正极，外壳为负极，其轴向两端设有连接头，连接头通过金属导体与轴心相连，圆柱体电容器通过连接头首尾相连实现并联，其外壳通过金属弹片与金属外筒内壁固定相连。这样同轴的设计方法使得回路电感量极低，可有效增加输出电流峰值，提高输出电流，最大可输出电流峰值大于20kA。
[0005]但是上述的同轴脉冲发生器也存在以下的缺陷：1、圆柱体电容器单个电容为并联式的电容器，储能有限；2、负极还需要通过设置金属弹片与金属外筒内壁相连，这样就需要增加金属弹片与金属外筒内壁连接的结构，增加了生产的成本也降低了连接的可靠性，金
属外筒一旦确定好之后，不能再增加电容器，不利电容器的更换和增减；3、为了保护放电开关，在储能单元后端设置限流电阻单元，这样也限制了放电电流不利于放电功率的提高。
技术实现思路
[0006]为了解决上述的技术问题，本专利技术的第一个目的是提供一种超高压同轴薄膜电容器，该电容器耐高压、耐高温，可以实现快速充放电，进一步，通过拼接多个电容器，可以极大地降低分布电感损耗，进而在井下流体中实现超高压（10 kV-100kV）、高能量大功率电脉冲的产生。
[0007]为了实现上述的目的，本专利技术采用了以下的技术方案：一种超高压同轴薄膜电容器，该同轴电容器包括金属外壳体、导电轴芯和电容本体，导电轴芯设置在金属外壳体的内部，并与金属外壳体呈同轴设置，电容本体设置在导电轴芯和金属外壳体形成的筒状空腔内，电容本体和导电轴芯之间设置有第一绝缘隔离层，电容本体和金属外壳体设置有第二绝缘隔离层；所述的电容本体包括两层薄膜基板，两层薄膜基板层叠以导电轴芯为轴心卷绕成筒状，两层薄膜基板分别具有一个表面设置有表面导电层，两层表面导电层相互隔离设置，并在电容本体的两个端面分别设置有正极端面导电层和负极端面导电层，正极端面导电层和负极端面导电层分别连接两层表面导电层构成电容本体的正极和负极，正极一端与所述的导电轴芯相连接，负极一端与所述的金属外壳体相连接。
[0008]作为优选，所述的第一绝缘隔离层套设在导电轴芯的外侧，第一绝缘隔离层的上侧端面与电容本体的端面平齐，正极端面导电层延伸至第一绝缘隔离层的端面并与所述的导电轴芯相连接；所述的金属外壳体下部内圆周设置有金属托台，所述的负极端面导电层与金属托台相连接。上述的结构实现了正极端面导电层和负极端面导电层分别与导电轴芯和金属外壳体的连接，具有实施方便，连接可靠的特点。
[0009]作为优选，所述的导电轴芯采用Al、Cu、Ag、Au、Ni、Mo、Ta、Ti、V、Cr、Fe、Co、导电性金属合金、导电性金属氧化物、石墨或表面镀Al、Cu、Ag、Au、Ni、Mo、Ta、Ti、V、Cr、Fe、Co、或石墨烯的陶瓷或高分子材料。
[0010]作为优选，所述的薄膜基板采用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯和聚酰亚胺材质中的一种或多种混合；所述的表面导电层采用Al、Cu、Ag、Au、Ni、Mo、Ta、Ti、V、Cr、Fe、Co、导电性金属合金、导电性金属氧化物、石墨、碳纳米管、炭黑和石墨烯中的一种或多种混合。
[0011]作为优选，所述的表面导电层设置在薄膜基板的表面一侧，并在该表面另一侧留有未金属化空白，未金属化空白的宽度为薄膜基板宽度的1-20%；优选为5-10%。
[0012]作为优选，所述的正极端面导电层和负极端面导电层采用Al、Cu、Ag、Au、Ni、Mo、Ta、Ti、V、Cr、Fe、Co、导电性金属合金、导电性金属氧化物、石墨、碳纳米管、炭黑和石墨烯中的一种或多种混合。
[0013]作为优选，该同轴电容器还包括绝缘端盖，绝缘端盖由绝缘漆或柔性绝缘材料，绝缘端盖隔离金属外壳体和导电轴芯。
[0014]作为优选，所述的导电轴芯中心设置有贯通上、下端的中孔。
[0015]作为优选，所述的导电轴芯和金属外壳体的上、下端分别设置有能相互拼接的公
头和母头；优选，导电轴芯上、下端分别设置相适配的公头和母头，金属外壳体的上、下端分别设置相适配的螺纹公头和螺纹母头。
[0016]作为优选，所述的螺纹公头外端加工有安装密封高压流体的盘根槽，螺纹母头螺纹段内侧加工有密封面。
[0017]进一步，本专利技术还公开了一种并联式同轴电容器装置，该装置包括多个如上述的电容器，多个电容器上、下拼接设置，上、下相邻的两个电容器的金属外壳体上、下相互拼接，两个电容器的导电轴芯上、下相互拼接构成并联式电容电路。
[0018]作为优选，所述的导电轴芯中心设置有贯通上、下端的中孔，各个电容器的中孔相互连接，中孔内设置有控制放电的导线。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超高压同轴薄膜电容器，该同轴电容器包括金属外壳体（1）、导电轴芯（2）和电容本体（3），导电轴芯（2）设置在金属外壳体（1）的内部，并与金属外壳体（1）呈同轴设置，其特征在于，电容本体（3）设置在导电轴芯（2）和金属外壳体（1）形成的筒状空腔内，电容本体（3）和导电轴芯（2）之间设置有第一绝缘隔离层（4），电容本体（3）和金属外壳体（1）设置有第二绝缘隔离层（5）；所述的电容本体（3）包括两层薄膜基板（31），两层薄膜基板（31）层叠以导电轴芯（2）为轴心卷绕成筒状，两层薄膜基板（31）上分别具有一个表面设置有表面导电层（32），两层表面导电层（32）相互隔离设置，并在电容本体（3）的两个端面分别设置有正极端面导电层（6）和负极端面导电层（7），正极端面导电层（6）和负极端面导电层（7）分别连接两层表面导电层（32）构成电容本体（3）的正极和负极，正极一端与所述的导电轴芯（2）相连接，负极一端与所述的金属外壳体（1）相连接。2.根据权利要求1所述的一种超高压同轴薄膜电容器，其特征在于，第一绝缘隔离层（4）套设在导电轴芯（2）的外侧，第一绝缘隔离层（4）的上侧端面与电容本体（3）的端面平齐，正极端面导电层（6）延伸至第一绝缘隔离层（4）的端面并与所述的导电轴芯（2）相连接；作为优选，所述的金属外壳体（1）下部内圆周设置有金属托台（8），所述的负极端面导电层（7）与金属托台（8）相连接。3.根据权利要求1所述的一种超高压同轴薄膜电容器，其特征在于，所述的导电轴芯（2）采用Al、Cu、Ag、Au、Ni、Mo、Ta、Ti、V、Cr、Fe、Co、导电性金属合金、导电性金属氧化物、石墨或表面镀Al、Cu、Ag、Au、Ni、Mo、Ta、Ti、V、Cr、Fe、Co或石墨烯的陶瓷或高分子材料。4.根据权利要求1所述的一种超高压同轴薄膜电容器，其特征在于，所述的薄膜基板（31）采用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯和聚酰亚胺材质中的一种或多种混合；所述的表面导电层（32）采用Al、Cu、Ag、Au、Ni、Mo、Ta、Ti、V、Cr、Fe、Co、导电性金属合金、导电性金属氧化物、石墨、碳纳米管、炭黑和石墨烯中的一种或多种混合。5.根据权利要求1所述的一种超高压同轴薄膜电容器，其特征在于，表面导电层（32）设置在薄膜基板（31）的表面一侧，并在该表面另一侧留有未金属化空白，未金属化空白的宽度为薄膜基板（31）宽度的1-20%；优选为5-10%。6.根据权利要求1所述的一种超高压同轴薄...
【专利技术属性】
技术研发人员：聂泳培，王岩楼，邢韬，
申请(专利权)人：浙江都美电气技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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