CN101777732B - 气体放电管中应用消气剂的方法及使用消气剂的气体放电管 - Google Patents

Abstract

气体放电管中应用消气剂的方法及使用消气剂的气体放电管，涉及应用于信号、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气体放电管，保持其除惰性气体外的诸如氧气，水蒸气，二氧化碳等等杂质气体含量最少的技术及相应的气体放电管。其方法包括：把消气剂设置安装在金属陶瓷气体放电管内与惰性气体放电间隙相接触或与惰性气体放电间隙相连通的部位，消气剂可制造成各种形状。使用消气剂的气体放电管，包括外电极、内电极、金属化瓷环，陶瓷片及陶瓷环，在内电极伸进外电极的一端的顶壁的凹坑、或内电极的顶壁表面、或陶瓷环的上表面安装消气剂。金属陶瓷气体放电管放电更稳定，储存使用寿命增长。

Description

气体放电管中应用消气剂的方法及使用消气剂的气体放电管

技术领域

本发明涉及应用于信号、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气体放电管，清除其除惰性气体外的影响气体放电管电气特性的杂质气体的技术及相应的气体放电管，尤其指一种在气体放电管中应用消气剂，将影响气体放电管电气特性的杂质气体含量清除至最少的技术及相应的气体放电管。

背景技术

气体放电管(包括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。以金属陶瓷气体放电管为例，其包括一对电极和金属化陶瓷管，两个电极与金属化陶瓷管进行气密性封接，在其进行气密性封接前，一直处于高温高真空状态以排除杂质气体，然后充以惰性气体进行气密性封接，便形成惰性气体放电间隙。当遇雷击等过电压时，放电间隙中的惰性气体电离成等离子体，在电极电压的作用下形成大量的离子流，即产生放电电流将雷击过电压产生的能量泄放至大地，使交流电源系统免受雷击等过电压的袭击而受到保护。

金属陶瓷气体放电管内惰性气体中杂质气体含量的多少对惰性气体的放电的电气特性产生直接影响。金属陶瓷气体放电管内惰性气体中杂质气体含量越少，放电管的电气特性越好，工作性能就越稳定，杂质气体含量越多，气体放电管的电气特性就越差。因此，金属陶瓷气体放电管杂质气体含量的多少是衡量金属陶瓷气体放电管质量品质的重要指标。金属陶瓷气体放电管内含有诸如氧气，水蒸气，二氧化碳等等影响气体放电的杂质气体，来源有三：

其一，在金属陶瓷气体放电管的制作过程中必须经过排气密封的工序，排气密封均在处于真空状态的设施中进行。由于真空状态是相对的，不可能做到绝对的真空，因而金属陶瓷气体放电管内形成的真空度也是相对的，哪怕达到1×10^-4Pa的真空度，其内仍有残余的诸如氧气，水蒸气，二氧化碳等等影响气体放电的杂质气体。

其二，金属陶瓷气体放电管用以发射电子的金属氧化物涂层的粘结剂为水溶性的硅酸盐，其结晶过程中内部的杂质气体无法排除干净，在放电管存放和使用过程中会缓慢的释放杂质气体。

其三，作为产品的金属陶瓷气体放电管生产出来之后，即在使用过程中，由于与空气接触，管内管外气压悬殊，加之金属陶瓷管由结晶成颗粒状的陶瓷质材料构成，处于相对高压状态的管外的空气会缓慢地向低压状态的管内渗透而产生漏气，使管内诸如氧气，水蒸气，二氧化碳等等杂质气体含量增加。

现有技术的金属陶瓷气体放电管由两个电极和金属化瓷管密封成惰性气体放电间隙，因为上述原因其电气参数的稳定性受到严重影响，体现在锡焊(或热处理)及储存一定时间后，直流击穿电压都会严重漂移，严重影响金属陶瓷气体放电管的储存及使用寿命，现有技术生产的金属陶瓷气体放电管全部存在上述问题，也一直是困扰放电管行业工程技术人员及生产企业的一块心病。

为了尽量减少金属陶瓷气体放电管内的诸如氧气，水蒸气，二氧化碳等等杂质气体的含量，人们试图借助消气剂，在管内使用消气剂。一方面，消气剂可以与制作时管内残余的诸如氧气，水蒸气，二氧化碳等等杂质气体发生物理或/和化学反应，使管内残余的诸如氧气，水蒸气，二氧化碳等等杂质气体被吸收消除；另一方面，在使用及储存过程中，消气剂也可以与渗透到管内的氧气，水蒸气，二氧化碳等等发生物理或/和化学反应，诸如氧气，水蒸气，二氧化碳等等杂质气体随即渗透到管内，随即被吸收消除。然而，令人遗憾的是，至今无法在金属陶瓷气体放电管内使用消气剂。究其原因，主要在于现有技术的金属陶瓷气体放电管不具备使用消气剂的条件抓消气剂放在何处？

现有技术的金属陶瓷气体放电管由两个电极和金属化瓷管密封成惰性气体放电间隙。若要在管内放置消气剂以消除诸如氧气，水蒸气，二氧化碳等等的杂质气体，放置消气剂的位置只有电极的管内部位和金属化瓷管内表面两个选择。电极的管内部位恰好面对惰性气体等离子体的放电路径，若把消气剂放置在电极的管内部位，会对惰性气体放电产生干扰甚至造成短路，显然，把消气剂放置在电极的管内部位是行不通的。同时消气剂无法放置在金属化瓷管内表面。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，克服现有技术的金属陶瓷气体放电管无法使用消气剂的不足，推出一种气体放电管中应用消气剂的方法及使用消气剂的气体放电管，使金属陶瓷气体放电管内的除惰性气体以外的杂质气体在任何时候都很少很少，以提高金属陶瓷气体放电管电气参数的稳定性及储存和使用寿命。

为了实现上述目的，完成上述任务，本发明一种气体放电管中应用消气剂的方法及使用消气剂的气体放电管采用如下技术方案：

一种气体放电管中应用消气剂的方法，包括：

消气剂的选择，设置安装原则，消气剂设置安装在金属陶瓷气体放电管内与惰性气体相连通的任何部位，消气剂的安装不应影响惰性气体气体放电间隙的电场分布，选择的消气剂不应影响气体放电间隙的绝缘强度。

其消气剂通过物理过程或/和化学反应方式消除除惰性气体以外的杂质气体、而不与惰性气体发生物理过程或/和化学反应。

3、消气剂可制造成各种形状，如片状、条状、环状、薄状或颗粒状等等的消气剂。

使用消气剂的气体放电管，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；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；在与惰性气体放电间隙相接触或与惰性气体放电间隙相连通的部位设置安装消气剂，其消气剂通过物理过程或/和化学反应方式清除惰性气体以外的杂质气体，而不与惰性气体发生物理过程或/和化学反应。

消气剂可制造成各种形状，如片状、条状、环状、薄状或颗粒状等等的消气剂，将其设置安装于内电极伸进外电极的一端的顶壁的凹坑、或外电极的顶壁与陶瓷片的上表面之间、或陶瓷环的上表面。

本发明一种气体放电管中应用消气剂的方法及使用消气剂的气体放电管工作机理如下：

上述消气剂为合金或金属与非金属的混合体。它能与诸如氧气、二氧化碳、水等等极性气体发生物理过程或/和化学反应。同时，它不与惰性气体发生物理过程或/和化学反应。当这种消气剂设置安装于金属陶瓷气体放电管内，并且它与惰性气体放电间隙接触或连通，就能与制作过程中残留于管内的或产品储存及使用过程中从管外进入管内的诸如氧气、水蒸气、二氧化碳等等的杂质气体发生物理过程或/和化学反应并予以清除，从而保持惰性气体放电间隙中惰性气体的高纯洁度，诸如氧气、水蒸气、二氧化碳等等的杂质气体很少很少，从而大大提高金属陶瓷气体放电管的工作稳定性及大大延长储存使用寿命。

消气剂可制造成各种形状，如片状、条状、环状、薄状或颗粒状等等的消气剂，既可以增大与惰性气体放电间隙接触或相通的面积，提高消气的效果，也便于设置安装。

内电极伸进外电极的一端的顶壁的表面与外电极的底壁之间垫以陶瓷片，使内电极顶壁的表面既与惰性气体放电间隙连通，又避开了惰性气体的放电路径，同时还避开了惰性气体放电时冲击力的直面作用，适宜设置安装消气剂。陶瓷环的上表面与惰性气体放电间隙连通，不在惰性气体的放电路径上，不会受到惰性气体放电时冲击力的直面作用，因此，也是适宜设置安装消气剂的位置。

同现有技术相比，本发明一种气体放电管中应用消气剂的方法及使用消气剂的气体放电管的有益效果在于：

其一，由于设计内电极及外电极结构，并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，便在金属陶瓷气体放电管内产生了适宜设置安装消气剂的位置，为设置安装消气剂创造了必不可少的条件，使设置安装消气剂成为可能。

其二，消气剂只与诸氧气、水蒸气、二氧化碳等等的杂质气体发生物理过程或/和化学反应，不与惰性气体发生物理过程或/和化学反应，因而，可以使金属陶瓷气体放电管内诸如氧气、水蒸气、二氧化碳等等的杂质气体始终保持在最低水平，使金属陶瓷气体放电管放电稳定，使用寿命也长。

其三，消气剂可制造成各种形状，如片状、条状、环状、薄状或颗粒状等等的消气剂，既可以增大与惰性气体放电间隙接触或相通的面积，提高消气的效果，也便于设置安装。

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为本发明使用消气剂的气体放电管剖开立体图。

图2为本发明使用消气剂的气体放电管剖面图(实施例一)。

图3为为本发明使用消气剂的气体放电管剖面图(实施例二)。

图4为为本发明使用消气剂的气体放电管剖面图(实施例三)。

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；8、消气剂；9、凹坑。

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。

一种气体放电管中应用消气剂的方法，包括：

1、消气剂设置安装在金属陶瓷气体放电管内与惰性气体相连通的任何部位，所述消气剂的安装不应影响惰性气体气体放电间隙的电场分布，所述消气剂不应影响气体放电间隙的绝缘强度。

2、所述消气剂通过物理过程或/和化学反应方式消除除惰性气体以外的杂质气体、而不与惰性气体发生物理过程或/和化学反应。

3、所述消气剂可制造成各种形状，如片状、条状、环状、薄状或颗粒状等等的消气剂。

如图所示，使用消气剂的气体放电管，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；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，陶瓷环5围圈内电极2；内电极2、外电极1、陶瓷片4及陶瓷环5围圈成惰性气体放电间隙6；在与惰性气体放电间隙5相接触或与惰性气体放电间隙5相连通的部位设置安装消气剂8，其消气剂8通过物理过程或/和化学反应消除惰性气体以外的杂质气体、而不与惰性气体发生物理过程或/和化学反应。

消气剂8可制造成片状的消气剂，或条状的消气剂(包括成丝状的消气剂)，或环状的消气剂，或薄状的消气剂，将其设置安装于内电极2伸进外电极1的一端的顶壁的凹坑9(图2)、或外电极1的顶壁与陶瓷片4的上表面之间(图3)、或陶瓷环5的上表面(图4)。

外电极1及内电极2用无氧铜制作，或用合金材料制作。

金属化瓷环3分别与外电极1、内电极2通过焊料7焊接。

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 (1)

1.气体放电管中应用消气剂的方法，其特征在于：消气剂设置安装在金属陶瓷气体放电管内与惰性气体放电间隙相连通的部位；所述消气剂的安装不应影响惰性气体气体放电间隙的电场分布；所述消气剂不应影响气体放电间隙的绝缘强度；所述消气剂为片状、条状、环状或颗粒状；所述消气剂通过物理过程或/和化学反应方式消除惰性气体放电间隙中除惰性气体以外的影响气体放电电气特性的杂质气体，而不与惰性气体发生物理过程或/和化学反应。

2. 使用消气剂的气体放电管，其特征在于：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）的筒口部位与伸进外电极（1）的筒口部位的内电极（2之间安装金属化瓷环（3）并进行气密性封接；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），陶瓷环（5）围圈在内电极（2）的外周；内电极（2）、外电极（1）、陶瓷片（4）及陶瓷环（5）构造形成惰性气体放电间隙（6）；在与惰性气体放电间隙（6）相接触或与惰性气体放电间隙（6）相连通的部位设置安装消气剂（8），其消气剂（8）通过物理过程或/和化学反应方式消除惰性气体放电间隙中除惰性气体以外的影响气体放电电气特性的杂质气体，而不与惰性气体发生物理过程或/和化学反应。

3. 根据权利要求2所述的使用消气剂的气体放电管，其特征在于：消气剂（8）为片状、条状、环状或颗粒状。

4. 根据权利要求2或3所述的使用消气剂的气体放电管，其特征在于：消气剂（8）设置安装于内电极（2）伸进外电极（1）的一端的顶壁的凹坑（9）、或外电极（1）的底壁与陶瓷片（4）之间、或陶瓷环（5）朝向惰性气体放电间隙（6）的表面上。

5. 根据权利要求2所述的使用消气剂的气体放电管，其特征在于：外电极（1）及内电极（2）用无氧铜制作，或用合金材料制作。                                                                                    

  6. 根据权利要求2所述的使用消气剂的气体放电管，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。

Images