技术摘要：
本发明公开了一种大容量四电极紫外预电离气体开关，筒体设置在绝缘法兰上，筒体与绝缘法兰之间形成密闭腔体，开关电极设置在密闭腔体内，开关电极包括触发电极，触发电极水平设置在上电极和下电极之间，触发电极距离上电极的距离大于等于触发电极距离下电极的距离，筒 全部
背景技术：
基于低电感电容器组、传输线、负载发展的多路汇流的紧凑型脉冲功率装置，工作 电压通常在百千伏及以下，放电电流数兆安培，直接驱动负载产生脉冲大电流，在高能量密 度物理、材料科学、动高压物理等领域广泛应用。 装置的运行需要多组并联气体开关同步导通，在负载上产生亚微秒至微秒，具有 最高峰值的负载电流，实现预期的研究目标。实际工作中，多个气体开关导通时间会存在差 异，如果开关导通时延抖动大，由负载带来开关工作系数的降低，较慢的气体开关可能会被 抑制导通，使输出电流波形畸变以及峰值电流降低。另外，在大电流、高转移库伦量条件下， 数十次的工作次数即可导致开关结构可靠性下降、开关触发特性劣化严重，无法满足装置 正常运行的要求。 因此，通流能力达到几百kA，电荷转移量几十库伦，宽工作系数系数下导通特性稳 定的耐烧蚀气体开关成为装置可靠运行的关键。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种大容量四 电极紫外预电离气体开关，实现宽工作系数下开关短时延、低抖动导通；解决大电流、高转 移库伦量条件下开关结构可靠性，触发特性稳定性以及耐烧蚀的难题，满足工程技术要求。 本发明采用以下技术方案： 一种大容量四电极紫外预电离气体开关，气体开关整体为圆柱体结构，包括筒体， 筒体设置在绝缘法兰上，筒体与绝缘法兰之间形成密闭腔体，开关电极设置在密闭腔体内， 开关电极包括触发电极，触发电极水平设置在上电极和下电极之间，触发电极距离上电极 的距离大于等于触发电极距离下电极的距离，筒体的一侧设置有穿墙端子，另一侧对应设 置有预电离针，预电离针与一侧的触发电极连接，预电离针的一端引出至开关外部用于触 发电压输入。 具体的，触发电极为带中心孔的圆盘形电极，触发电极的外壁间隔设置有矩形切 面，触发电极的外壁沿径向开有孔并与中心孔连通，孔心位于侧面长方形切面的中心，预电 离针设置在孔内。 进一步的，中心孔与预电离针的外绝缘直径为过盈配合。 进一步的，矩形切面间隔60°、90°或120°设置。 进一步的，触发电极距上电极的距离与距下电极的距离之比为1:1、3:2或2:1。 具体的，筒体整体呈U型结构，下电极固定于U型结构内的U型底部中心，上电极设 置在下电极的下方，通过电极座与绝缘法兰固定连接，触发电极通过绝缘支柱与筒体固定 3 CN 111613970 A 说 明 书 2/5 页 连接。 进一步的，绝缘支柱为圆柱形结构，沿筒体的圆周对应触发电极的固定支撑点设 置，绝缘支柱的轴线与筒体的筒壁轴线倾斜设置，绝缘支柱的侧面设置有伞裙结构。 更进一步的，绝缘支柱的一端设置有用于固定触发电极的卡槽，另一端与筒体的 内壁面贴合连接。 进一步的，绝缘支柱上对应预电离针开有通孔。 进一步的，绝缘法兰与筒体和电极座之间分别设置有密封圈。 与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果： 本发明一种大容量四电极紫外预电离气体开关，解决现有气体开关耐烧蚀和宽工 作系数快导通中存在的难题，引入预电离针，在触发过程中产生初始电子和紫外光照射，极 大的改善了开关的触发特性，开关在较宽的工作范围内保持短时延、低抖动的触发特性，隐 藏式的预电离针结构，避免了大电流、高转移库伦量条件下电极针的烧蚀问题，开关满足长 寿命的同时具有稳定的触发特性。 进一步的，预电离针通过触发电极的侧面开孔引入中心孔，并距中心孔壁≥0.5mm 的距离，预电离针隐藏在中心孔壁后面，避免大电流，高转移库伦量条件下预电离针的烧 蚀。 进一步的，预电离针的外绝缘直径与触发电极的侧面开孔直径过盈配合，保证预 电离针的位置不发生变动设置的目的或好处。 进一步的，矩形切面间隔60°、90°或120°，和触发电极绝缘支柱配合，实现不同通 流条件下触发电极的稳定可靠，大通流条件下选择更小的切面间隔。 进一步的，优选的触发电极距上电极的距离与距下电极的距离之比为1:1、3:2或 2:1，此时开关具有更好的触发特性。 进一步的，采用具有倾角带伞群结构的绝缘支柱固定触发电极，可以增加爬电距 离，提升抗污能力，并在开关放电时，能够承受大电流产生巨大的电动力，消除触发电极的 振动，保证开关触发盘水平固定牢固，确保开关的结构可靠性。 综上所述，本发明设计的气体开关满足大电流、高转移库伦量的通流要求，同时兼 具宽工作系数条件下短时延、低抖动的触发特性，耐烧蚀和触发特性稳定性，在多路气体开 关并联放电的紧凑型脉冲功率装置中具有很好的应用前景。 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 附图说明 图1为本发明结构示意图； 图2为本发明实验得到的开关触发特性数据图； 图3为本发明气体开关的通流实验数据图； 图4为本发明20路开关同步放电装置的电路原理图。 其中：1.上电极；2.下电极；3.触发电极；4.预电离针；5.筒体；6.电极座；7.绝缘支 柱；8.绝缘法兰；9.穿墙端子；10.密封圈；11.螺母。 4 CN 111613970 A 说 明 书 3/5 页
本发明公开了一种大容量四电极紫外预电离气体开关，筒体设置在绝缘法兰上，筒体与绝缘法兰之间形成密闭腔体，开关电极设置在密闭腔体内，开关电极包括触发电极，触发电极水平设置在上电极和下电极之间，触发电极距离上电极的距离大于等于触发电极距离下电极的距离，筒 全部
背景技术：
基于低电感电容器组、传输线、负载发展的多路汇流的紧凑型脉冲功率装置，工作 电压通常在百千伏及以下，放电电流数兆安培，直接驱动负载产生脉冲大电流，在高能量密 度物理、材料科学、动高压物理等领域广泛应用。 装置的运行需要多组并联气体开关同步导通，在负载上产生亚微秒至微秒，具有 最高峰值的负载电流，实现预期的研究目标。实际工作中，多个气体开关导通时间会存在差 异，如果开关导通时延抖动大，由负载带来开关工作系数的降低，较慢的气体开关可能会被 抑制导通，使输出电流波形畸变以及峰值电流降低。另外，在大电流、高转移库伦量条件下， 数十次的工作次数即可导致开关结构可靠性下降、开关触发特性劣化严重，无法满足装置 正常运行的要求。 因此，通流能力达到几百kA，电荷转移量几十库伦，宽工作系数系数下导通特性稳 定的耐烧蚀气体开关成为装置可靠运行的关键。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种大容量四 电极紫外预电离气体开关，实现宽工作系数下开关短时延、低抖动导通；解决大电流、高转 移库伦量条件下开关结构可靠性，触发特性稳定性以及耐烧蚀的难题，满足工程技术要求。 本发明采用以下技术方案： 一种大容量四电极紫外预电离气体开关，气体开关整体为圆柱体结构，包括筒体， 筒体设置在绝缘法兰上，筒体与绝缘法兰之间形成密闭腔体，开关电极设置在密闭腔体内， 开关电极包括触发电极，触发电极水平设置在上电极和下电极之间，触发电极距离上电极 的距离大于等于触发电极距离下电极的距离，筒体的一侧设置有穿墙端子，另一侧对应设 置有预电离针，预电离针与一侧的触发电极连接，预电离针的一端引出至开关外部用于触 发电压输入。 具体的，触发电极为带中心孔的圆盘形电极，触发电极的外壁间隔设置有矩形切 面，触发电极的外壁沿径向开有孔并与中心孔连通，孔心位于侧面长方形切面的中心，预电 离针设置在孔内。 进一步的，中心孔与预电离针的外绝缘直径为过盈配合。 进一步的，矩形切面间隔60°、90°或120°设置。 进一步的，触发电极距上电极的距离与距下电极的距离之比为1:1、3:2或2:1。 具体的，筒体整体呈U型结构，下电极固定于U型结构内的U型底部中心，上电极设 置在下电极的下方，通过电极座与绝缘法兰固定连接，触发电极通过绝缘支柱与筒体固定 3 CN 111613970 A 说 明 书 2/5 页 连接。 进一步的，绝缘支柱为圆柱形结构，沿筒体的圆周对应触发电极的固定支撑点设 置，绝缘支柱的轴线与筒体的筒壁轴线倾斜设置，绝缘支柱的侧面设置有伞裙结构。 更进一步的，绝缘支柱的一端设置有用于固定触发电极的卡槽，另一端与筒体的 内壁面贴合连接。 进一步的，绝缘支柱上对应预电离针开有通孔。 进一步的，绝缘法兰与筒体和电极座之间分别设置有密封圈。 与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果： 本发明一种大容量四电极紫外预电离气体开关，解决现有气体开关耐烧蚀和宽工 作系数快导通中存在的难题，引入预电离针，在触发过程中产生初始电子和紫外光照射，极 大的改善了开关的触发特性，开关在较宽的工作范围内保持短时延、低抖动的触发特性，隐 藏式的预电离针结构，避免了大电流、高转移库伦量条件下电极针的烧蚀问题，开关满足长 寿命的同时具有稳定的触发特性。 进一步的，预电离针通过触发电极的侧面开孔引入中心孔，并距中心孔壁≥0.5mm 的距离，预电离针隐藏在中心孔壁后面，避免大电流，高转移库伦量条件下预电离针的烧 蚀。 进一步的，预电离针的外绝缘直径与触发电极的侧面开孔直径过盈配合，保证预 电离针的位置不发生变动设置的目的或好处。 进一步的，矩形切面间隔60°、90°或120°，和触发电极绝缘支柱配合，实现不同通 流条件下触发电极的稳定可靠，大通流条件下选择更小的切面间隔。 进一步的，优选的触发电极距上电极的距离与距下电极的距离之比为1:1、3:2或 2:1，此时开关具有更好的触发特性。 进一步的，采用具有倾角带伞群结构的绝缘支柱固定触发电极，可以增加爬电距 离，提升抗污能力，并在开关放电时，能够承受大电流产生巨大的电动力，消除触发电极的 振动，保证开关触发盘水平固定牢固，确保开关的结构可靠性。 综上所述，本发明设计的气体开关满足大电流、高转移库伦量的通流要求，同时兼 具宽工作系数条件下短时延、低抖动的触发特性，耐烧蚀和触发特性稳定性，在多路气体开 关并联放电的紧凑型脉冲功率装置中具有很好的应用前景。 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 附图说明 图1为本发明结构示意图； 图2为本发明实验得到的开关触发特性数据图； 图3为本发明气体开关的通流实验数据图； 图4为本发明20路开关同步放电装置的电路原理图。 其中：1.上电极；2.下电极；3.触发电极；4.预电离针；5.筒体；6.电极座；7.绝缘支 柱；8.绝缘法兰；9.穿墙端子；10.密封圈；11.螺母。 4 CN 111613970 A 说 明 书 3/5 页
