本發(fā)明涉及一種脈沖功率裝置的高壓氣體開關及電極間距調節(jié)方法，具體涉及一種電極間距可調的mv級氣體開關及其電極間距調節(jié)方法。

背景技術：

1、氣體開關是脈沖功率裝置實現(xiàn)功率傳輸和脈沖壓縮的關鍵部件，其對裝置輸出特性具有重要影響。為確保脈沖功率裝置穩(wěn)定輸出，氣體開關需要在全電壓范圍內實現(xiàn)低抖動擊穿。

2、一般而言，氣體開關在高氣壓和高場強條件下?lián)舸┫鄬^為穩(wěn)定。高壓氣體開關主要通過氣壓調節(jié)實現(xiàn)擊穿電壓等級和氣體開關擊穿特性調整，而在氣體開關電極間距固定的情況下，無法在全電壓范圍內達到高氣壓和高場強條件，進而影響氣體開關擊穿穩(wěn)定性。

3、現(xiàn)有氣體開關電極調節(jié)機構通常應用在開放式結構空間，電極調節(jié)機構置于氣體開關整體結構外部，而不受脈沖功率裝置布局限制，而外置式調節(jié)機構無法應用于封閉式的空間結構，且調節(jié)機構一般采用伺服電機控制，而在mv級電壓條件下，脈沖功率裝置的驅動系統(tǒng)及控制單元易受強電磁環(huán)境影響而降低可靠性。因此，針對mv級氣體開關，為提高全電壓范圍的擊穿穩(wěn)定性，需要具有較高可靠性的氣體開關電極調節(jié)機構。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有氣體開關電極間距難以調節(jié)，以及外置式調節(jié)機構無法應用于封閉式的空間結構且易受強電磁環(huán)境影響的技術問題，而提供了一種電極間距可調的mv級氣體開關及其電極間距調節(jié)方法。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

3、一種電極間距可調的mv級氣體開關，其特殊之處在于：包括依次同軸設置的第一電極盤、第一絕緣筒體、第二絕緣筒體、第二電極盤，以及第一電極調節(jié)機構、第二電極調節(jié)機構、兩個電極球頭以及導向桿、兩個氣動電磁閥組；

4、第一絕緣筒體一端與第二絕緣筒體一端之間同軸設置有觸發(fā)電極，第一絕緣筒體另一端與第一電極盤連接，第二絕緣筒體另一端與第二電極盤連接，且第一絕緣筒體、第一電極盤及觸發(fā)電極形成第一絕緣腔體，第二絕緣筒體、第二電極盤及觸發(fā)電極形成第二絕緣腔體；

5、第一電極調節(jié)機構同軸設置于第一絕緣腔體內，且第一電極調節(jié)機構一端與第一電極盤連接；第二電極調節(jié)機構同軸設置于第二絕緣筒體內，且第二電極調節(jié)機構一端與第二電極盤連接；第一電極調節(jié)機構另一端與第二電極調節(jié)機構另一端分別通過導向桿與兩個電極球頭同軸可滑動連接；兩個電極球頭分別與觸發(fā)電極之間形成放電間隙；

6、第一電極盤、第二電極盤以及觸發(fā)電極上分別設置有氣道；觸發(fā)電極上的氣道用于為第一絕緣腔體和第二絕緣腔體充入絕緣氣體；兩個氣動電磁閥組一端分別穿過第一電極盤、第二電極盤的氣道與第一電極調節(jié)機構遠離電極球頭的一端、第二電極調節(jié)機構遠離電極球頭的一端連接；兩個氣動電磁閥組另一端用于與外部供氣設備連接，為第一電極調節(jié)機構和第二電極調節(jié)機構提供驅動力，第一電極調節(jié)機構與第二電極調節(jié)機構均用于帶動導向桿推拉電極球頭遠離或靠近觸發(fā)電極。

7、進一步地，所述第一電極調節(jié)機構包括同軸設置在第一絕緣筒體內且一端開口的支撐桶、設置于支撐桶底部的棘輪、齒輪、齒條、止動棘爪、第一彈簧、第二彈簧、第三彈簧、第一傳動單元以及第二傳動單元；

8、氣動電磁閥組包括第一氣動電磁閥與第二氣動電磁閥；

9、支撐桶開口端與第一電極盤內側連接；

10、齒輪同軸設置在棘輪上，其直徑小于棘輪的直徑；

11、止動棘爪一端通過第一彈簧與支撐桶底部連接，另一端與棘輪嚙合，用于阻止棘輪自轉；

12、第一傳動單元一端通過第二彈簧與支撐桶底部連接，另一端穿過氣道與第一氣動電磁閥一端連接；

13、第二傳動單元一端通過第三彈簧與支撐桶底部連接，另一端穿過氣道與第二氣動電磁閥一端連接；第一傳動單元、第二傳動單元均用于帶動棘輪轉動，棘輪用于帶動齒輪轉動；

14、齒條一端分別通過導向桿穿過支撐桶底部與電極球頭的底部連接，另一端與齒輪嚙合，齒輪用于帶動齒條直線運動，齒條用于帶動導向桿推動電極球頭遠離或靠近觸發(fā)電極；

15、第二電極調節(jié)機構與第一電極調節(jié)機構結構相同。

16、進一步地，所述第一傳動單元包括與棘輪嚙合的棘爪、第一棘爪導桿、第一板簧及第一氣缸；第一棘爪導桿一端與棘爪一端連接，第一棘爪導桿另一端與第一氣缸的活塞桿連接；第一氣缸的充氣端穿過氣道與第一氣動電磁閥一端連接；第一板簧一端與棘爪另一端連接，第一板簧另一端通過第二彈簧與支撐桶底部連接；

17、第二傳動單元包括與棘輪嚙合的反向棘爪、第二棘爪導桿、第二板簧及第二氣缸；第二棘爪導桿一端與反向棘爪一端連接，第二棘爪導桿另一端與第二氣缸的活塞桿連接；第二氣缸的充氣端穿過氣道與第二氣動電磁閥一端連接；第二板簧一端與反向棘爪另一端連接，第二板簧另一端通過第三彈簧與支撐桶底部連接；

18、第一氣動電磁閥另一端與第二氣動電磁閥另一端分別用于與外部供氣設備連接。

19、進一步地，所述還包括控制單元、多個絕緣拉桿和密封圈；

20、控制單元分別與第一氣動電磁閥與第二氣動電磁閥連接；

21、密封圈設置于第一電極盤與第一絕緣筒體一端之間、第二電極盤與第二絕緣筒體一端之間、觸發(fā)電極分別與第一絕緣筒體另一端和第二絕緣筒體另一端之間；

22、多個絕緣拉桿沿第一絕緣筒體和第二絕緣筒體的外周均布，絕緣拉桿一端與第一電極盤連接，另一端與第二電極盤連接，用于將第一電極盤、第二電極盤、第一絕緣筒體、第二絕緣筒體及觸發(fā)電極緊固。

23、進一步地，所述觸發(fā)電極為圓盤結構；

24、第一絕緣筒體和第二絕緣筒體采用有機玻璃材料；

25、齒輪與棘輪的模數(shù)為4～6。

26、進一步地，所述還包括設置于支撐桶底部的平衡桿，平衡桿用于與齒條保持平衡；

27、平衡桿一端通過導向桿穿過支撐桶與電極球頭的底部連接，另一端懸空。

28、同時，本發(fā)明還提供了一種上述電極間距可調的mv級氣體開關的電極間距調節(jié)方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

29、1】對mv級氣體開關中充入絕緣氣體；

30、2】利用第一電極調節(jié)機構與第二電極調節(jié)機構調整電極球頭與觸發(fā)電極的距離，完成mv級氣體開關的電極間距調節(jié)。

31、進一步地，步驟1】具體為：

32、利用外部氣管連接觸發(fā)電極中的氣道，并向觸發(fā)電極兩側的第一絕緣腔體和第二絕緣腔體充入絕緣氣體。

33、進一步地，步驟2】包括步驟2.1或步驟2.2；

34、2.1、利用第一電極調節(jié)機構和/或第二電極調節(jié)機構調整電極球頭靠近觸發(fā)電極；

35、2.2、利用第一電極調節(jié)機構和/或第二電極調節(jié)機構調整電極球頭遠離觸發(fā)電極。

36、進一步地，步驟2.1具體為：

37、控制第一氣動電磁閥向第一氣缸充氣，第一氣缸的活塞桿推動第一棘爪導桿直線運動，第一棘爪導桿通過棘爪推動棘輪逆時針轉動，棘輪帶動齒輪逆時針轉動，齒輪推動齒條直線運動，齒條帶動導向桿直線運動，導向桿推動電極球頭向靠近觸發(fā)電極的方向運動，到位后，采用止動棘爪鎖定；

38、步驟2.2具體為：

39、控制第二氣動電磁閥向第二氣缸充氣，第二氣缸的活塞桿推動第二棘爪導桿直線運動，第二棘爪導桿通過反向棘爪推動棘輪順時針轉動，棘輪帶動齒輪順時針轉動，齒輪推動齒條直線運動，齒條帶動導向桿直線運動，導向桿拉動電極球頭向遠離觸發(fā)電極的方向運動，到位后，采用止動棘爪鎖定。

40、本發(fā)明的有益效果：

41、1、本發(fā)明一種電極間距可調的mv級氣體開關中，電極球頭可在封閉空間內實現(xiàn)距離可調可控，相比固定電極間隙氣體開關僅可調整氣壓的模式，本發(fā)明在較寬電壓范圍內，可實現(xiàn)高氣壓高場強工作狀態(tài)，并在全電壓范圍內降低氣體開關擊穿抖動，提高氣體開關擊穿穩(wěn)定性，解決了mv級氣體開關電極間距難以調整、相關控制驅動系統(tǒng)易受電磁干擾的問題。

42、2、本發(fā)明一種電極間距可調的mv級氣體開關，可應用在具有多個間隙的氣體開關中，可將不同電極球頭間隙調整為不等間距排列模式，根據(jù)各間隙擊穿順序調整相應間距以優(yōu)化氣體開關擊穿過程，提高氣體開關擊穿穩(wěn)定性。

43、3、本發(fā)明一種電極間距可調的mv級氣體開關，針對不同參數(shù)的前級激勵脈沖，其間隙可進行相應調整，氣體開關擊穿特性對于激勵脈沖的敏感程度降低，提高了氣體開關應用的普適性和魯棒性。

44、4、本發(fā)明一種電極間距可調的mv級氣體開關中，第一電極調節(jié)機構、第二電極調節(jié)機構均為間歇運動方式，可適應多級調節(jié)模式，相比單級調節(jié)增加了電極球頭間距調節(jié)的范圍和精度，提高了氣體開關工作參數(shù)的調節(jié)精度。

45、5、本發(fā)明一種電極間距可調的mv級氣體開關中，采用止動棘爪實現(xiàn)第一電極調節(jié)機構和第二電極調節(jié)機構自鎖，在調整完成后會固定間距，受其它參數(shù)影響較小，提高了氣體開關工作的準確性。

46、6、本發(fā)明一種電極間距調節(jié)方法，可應用于復雜電磁環(huán)境中且不會受電磁損傷的影響，提高了氣體開關工作的可靠性。