CN101777731A - 一种续流遮断可靠的气体放电管 - Google Patents

Abstract

一种续流遮断可靠的气体放电管，涉及电源系统中防止雷击、电磁脉冲带来的过电压及操作过电压对电子设备造成损害的放电管。包括外电极、内电极及金属化瓷环，内电极的一端伸进外电极的简体内，在外电极的筒口部位与内电极伸进外电极的筒口部位间安装金属化瓷环并进行气密性封接；外电极及内电极用无氧铜制作；在内电极伸进外电极的一端的顶壁与其相对的外电极的底壁之间垫以陶瓷片；在金属化瓷环与陶瓷片之间安装陶瓷环；内电极、外电极、陶瓷片及陶瓷环围圈成惰性气体放电间隙。有益效果在于：材料成本及加工成本降低；将过电压时内电极电流产生的磁场的能量利用起来，拉长电弧，实现过电压过后交流电源系统电压过零时能可靠自行关闭。

Description

一种续流遮断可靠的气体放电管

技术领域

本发明涉及应用于交流电源系统中防止雷击、电磁脉冲带来的过电压及操作过电压对电子设备造成损害的放电管，尤其指一种过电压过后交流电源系统电压过零时能可靠自行关闭、体积小及通流能力大的金属陶瓷气体放电管。

背景技术

金属陶瓷气体放电管在电源系统中防止雷击、电磁脉冲带来的过电压及操作过电压对电子设备所造成的损害中有着广泛的应用。过电压过后，由于电源系统能够提供维持金属陶瓷气体放电管放电的电压及电流，致使过电压过后金属陶瓷气体放电管不能可靠自行关闭，即称之为“续流”。由于续流的存在，导致电源短路，使电源系统不能正常工作或使放电管自身损坏。

为了解决通流能力小的问题，中国专利公开了“微型大功率金属陶瓷气体放电管”的专利申请(申请号200520059102.7)。该专利设计了内、外电极及金属化陶瓷，内电极、外电极及金属化陶瓷构成密闭的惰性气体放电空间。该专利解决了金属陶瓷气体放电管通流能力小的问题，通流能力大大提高，但是，至少存在以下不足：

其一，过电压过后交流电源系统电压过零时不能可靠自行关闭。

其二，内、外电极用铁质材料铁镍合金(如4J42)制作，其材料价格昂贵；并且加工难度大，制造成本高。

其三，当金属陶瓷气体放电管遭过电压被击穿时，内外电极的表面及内外电极间的放电间隙都会有大的电流流过，它们各自产生相应的磁场。由于铁质材料对磁场的屏蔽作用及导磁作用，铁质材料的内电极对其流过的电流产生的磁场在内电极的内部传导，其绝大部分的磁力线不会经过内外电极间的放电间隙；流过外电极的电流产生的磁场在外电极周围，不可能进入内外电极间的放电间隙。从而导致内外电极间的放电间隙成为内、外电极的电流产生的磁场的“空白”区。这样，当遭过电压被击穿时，放电间隙中惰性气体电离形成的等离子体仅受到电场力作用，不会受到内、外电极电流产生的磁场的磁力(洛伦兹力)的作用，以最短的路径在放电间隙中运动，不利于正、负带电粒子的复合，对遮断续流不利。如果能将过电压时内电极电流产生的磁场的能量利用起来，使放电间隙中惰性气体电离形成的等离子体的流动路径加以延长，就能拉长放电的电弧，减小续流甚至基本无续流。为实现金属陶瓷气体放电管过电压过后交流电源系统电压过零时可靠自行关闭开辟一条新途径。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，克服现有技术的微型大功率金属陶瓷气体放电管过电压过后交流电源系统电压过零时不能可靠自行关闭、制造成本高、由于使用铁质电极致使无法利用内电极电流产生的磁场的能量延长过电压时放电间隙中惰性气体电离形成的等离子体的流动路径以拉长放电电弧的不足，推出一种续流遮断可靠的气体放电管。其不但具有电极材料价格低及制造成本低的特点，还能利用内电极电流产生的磁场的能量以延长过电压时放电间隙中惰性气体电离形成的等离子体的流动路径，拉长放电电弧，实现续流遮断。

为了实现上述目的，完成上述任务，本发明一种续流遮断可靠的气体放电管采用如下技术方案：

构造本发明一种续流遮断可靠的气体放电管，包括外电极、内电极及金属化瓷环，外电极呈一端开口另一端有底的筒体，内电极的一端伸进外电极的筒体内，在外电极的筒口部位与内电极伸进外电极的筒口部位间安装金属化瓷环并进行气密性封接；外电极及内电极用无氧铜制作；在内电极伸进外电极的一端的顶壁与其相对的外电极的底壁之间垫以陶瓷片；在金属化瓷环与陶瓷片之间安装陶瓷环，陶瓷环围圈内电极；内电极、外电极、陶瓷片及陶瓷环围圈成惰性气体放电间隙。

对上述技术方案进行进一步阐述：

金属化瓷环分别与外电极、内电极通过焊料焊接。

陶瓷片的主要作用有二：一是将内电极的顶壁与外电极的底壁之间的间隙填实堵死，在过电压时此部位不再放电，将放电部位集中于内电极的侧壁与外电极的侧壁之间；二是增强无氧铜的外电极的抗变形的能力，尤其将金属化瓷环与内电极及外电极在高温真空炉中用焊料封接时，无氧铜的外电极的力学强度会下降，但是，在陶瓷片撑抵下，限制了无氧铜的外电极的变形。

陶瓷环主要起防护作用，因为过电压时，无氧铜的内电极及外电极在高温下会溅射大量粒子(或溅射物)，它们会直接溅落到金属化瓷环的内表面并附着其上，严重降低金属化瓷环的绝缘性能。陶瓷环的存在，避免了无氧铜的内电极及外电极在高温下溅射的大量粒子(或溅射物)不会溅落到金属化瓷环上，保证了金属化瓷环的高绝缘性能。

本发明一种续流遮断可靠的气体放电管工作机理如下：过电压时，所述惰性气体放电间隙中的惰性气体被电离，使内电极表面有顺着圆柱体的中心轴线流过的内电极电流，在所述惰性气体放电间隙有惰性气体电离形成的等离子体电流，在外电极的表面有顺着圆筒状的中心轴线流过的外电极电流，等离子体电流的方向与内电极电流(外电极电流)的方向垂直，形成所谓的“L”型电流放电回路。电流产生磁场。外电极电流产生的磁场，因高频趋肤效应不作用于等离子体电流，内电极电流产生的磁场因内外电极为非磁性物质不能产生磁场屏蔽而直接作用于等离子体电流，因而，内电极电流产生的磁场对惰性气体放电间隙中的等离子体产生磁场力即洛伦兹力，由于磁场具有相当的强度，该洛伦兹力亦足够大。同时，内外电极间存在电位差，等离子体还受到电场力，且电场力的方向与洛伦兹力的方向垂直。在洛伦兹力与电场力的共同作用下，所述惰性气体放电间隙中的惰性气体电离形成的等离子体在惰性气体放电间隙中作螺旋运动，能促进正、负带电粒子的复合，或者说使放电路径即放电电弧大大拉长，致使过电压过后交流电源系统电压过零时可靠自行关闭。本发明的这一机理可形象的简称为“磁吹(磁喷)”。

同现有技术相比，本发明一种续流遮断可靠的气体放电管的有益效果在于：

其一，内电极及外电极用无氧铜材料制作，无氧铜价格低，也便于加工制作，使材料成本及加工成本大大降低。

其二，由于内电极及外电极用无氧铜材料制作，铜质材料对磁场没用屏蔽作用，可以将过电压时内电极电流产生的磁场的能量利用起来，使惰性气体放电间隙中的惰性气体电离形成的等离子体在惰性气体放电间隙中作螺旋运动，放电路径大大拉长，即电弧拉长，为过电压过后交流电源系统电压过零时金属陶瓷气体放电管可靠自行关闭开辟了一条新路。

其三，由于内电极及外电极用无氧铜材料制作，使金属陶瓷气体放电管的结构变得简单，便于加工。

其四，用途广，可在电子设备、电源系统中防止雷击、电磁脉冲带来的过电压及操作过电压对电子设备所造成的损害中应用。

附图说明

图1为本发明剖开立体图。

图2为与图1对应剖面图。

图中：1、外电极；2、内电极；3、金属化瓷环；4、陶瓷片；5、陶瓷环；6、气体放电间隙；7、焊料。

具体实施方式

下面，结合附图介绍本实用新型的具体实施方式。

如图所示，本发明一种续流遮断可靠的气体放电管，包括外电极1、内电极2及金属化瓷环3，外电极1呈一端开口另一端有底的筒体，内电极2的一端伸进外电极1的筒体内，在外电极1的筒口部位与内电极2伸进外电极1的筒口部位间安装金属化瓷环3并进行气密性封接；外电极1及内电极2用无氧铜制作；在内电极2伸进外电极1的一端的顶壁与其相对的外电极1的底壁之间垫以陶瓷片4；在金属化瓷环3与陶瓷片4的之间安装陶瓷环5，且陶瓷环5围圈内电极2；外电极1、内电极2、陶瓷片4及陶瓷环5围圈成惰性气体放电间隙6。

金属化瓷环3分别与外电极1、内电极2通过焊料7焊接。

内电极2为阶梯状圆柱体。

焊料7可以是银铜焊料。

金属化瓷环3的内径与内电极2的相应部位的外径匹配，金属化瓷环3的外径与外电极1的内径匹配。

陶瓷片4及陶瓷环5选用普通的陶瓷材料制作，不必用金属化瓷片制作，既能满足功能需要，又能降低成本。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围作任何限制。本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种续流遮断可靠的气体放电管，包括外电极(1)、内电极(2)及金属化瓷环(3)，外电极(1)呈一端开口另一端有底的简体，内电极(2)的一端伸进外电极(1)的简体内，在外电极(1)的筒口部位与内电极(2)伸进外电极(1)的筒口部位间安装金属化瓷环(3)并进行气密性封接；其特征在于：外电极(1)及内电极(2)用无氧铜制作；在内电极(2)伸进外电极(1)的一端的顶壁与其相对的外电极(1)的底壁之间垫以陶瓷片(4)；在金属化瓷环(3)与陶瓷片(4)之间安装陶瓷环(5)，且陶瓷环(5)围圈内电极(2)；外电极(1)、内电极(2)、陶瓷片(4)及陶瓷环(5)围圈成惰性气体放电间隙(6)。

2.根据权利要求1所述的一种续流遮断可靠的气体放电管，其特征在于：金属化瓷环(3)分别与外电极(1)、内电极(2)通过焊料(7)焊接。

3.根据权利要求1所述的一种续流遮断可靠的气体放电管，其特征在于：内电极(2)为阶梯状圆柱体。

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