CN111952824B - 一种强电晕预电离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种强电晕预电离装置，其中，阴极电极与阳极电极均为长条形；预电离组件包括长条形的预电离电极和套设在预电离电极外侧的氧化铝陶瓷管；阴极电极沿其长边方向的两侧面分别放置有一个预电离组件；阴极电极沿其长边方向的两侧且在放置预电离组件位置处分别设有一个角部；预电离电极的外侧面上沿中轴线方向均设有若干个等间距的环形凹槽。若干个环形凹槽的之间形成的尖端与阴极电极沿其长边方向的两侧在放置预电离组件位置处的角部的尖端之间形成强烈电场，使阴极电极本体上的凸起的周围的工作气体电离，产生初始电子，本发明装置能够增加预电离强度，电晕强度更佳。

Description

一种强电晕预电离装置
技术领域
本发明涉及高压电技术领域，尤其是一种强电晕预电离装置。
背景技术
气体激光器的激光脉冲输出能量的大小依赖于气体介质的预电离程度，即依赖于放电起始阶段的电子浓度的大小和分布。目前，最常用的两种预电离方案是电晕预电离和自由火花预电离，其中，电晕预电离产生的初始电子浓度较低，适合小面积、高重复率、均匀辉光放电。
常用的电晕预电离如图1所示，是将预电离电极和氧化铝陶瓷管放置在无特殊结构的阴极电极且紧贴阴极电极的边缘位置处。将常用的电晕预电离结构进行改进后如图2所示，在阴极电极边缘设置尖角结构，使阴极电极和预电离电极间的电场在尖角处增强而产生更多的预电离电子种子，从而增强电晕预电离的强度。一般使用金属棒作为预电离电极，其长度约为300mm～600mm，直径约为3mm～20mm。氧化铝陶瓷管作为绝缘介质，其内径约为2mm～22mm，壁厚约为1mm～3mm。
另外，由于现有技术预电离电极的金属棒长度太长，其加工中容易产生变形，且由于金属棒套设在陶瓷管内，二者在长度方向上也无法保证同心度为0，因此需要将预电离电极的外径与陶瓷管内径的间隙设置地较大，才能将预电离电极的金属棒安装在陶瓷管内，但预电离电极的金属棒与陶瓷管之间的间隙过大会减小预电离强度。
发明内容
为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种强电晕预电离装置，若干个环形凹槽的之间形成的尖端与阴极电极沿其长边方向的两侧在放置预电离组件位置处的角部的尖端之间形成强烈电场，使阴极电极本体上的凸起的周围的工作气体电离，产生初始电子，本发明能够增加预电离强度，电晕强度更佳。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：
一种强电晕预电离装置，包括：放电电容Cd、阴极电极、阳极电极、预电离组件；
阴极电极与阳极电极分别连接在放电电容Cd的两端；阴极电极与阳极电极均为长条形；
预电离组件包括：长条形的预电离电极、套设在预电离电极外侧的氧化铝陶瓷管；整个预电离组件呈长条形；
阴极电极本体上与阳极电极相对的一侧设有长条形的凸起，且阴极电极本体上的凸起的长边方向与阴极电极本体的长边方向一致；
阴极电极本体上的凸起沿阴极电极的长边方向的两侧面分别放置有一个预电离组件，且所放置的预电离组件的长边方向与阴极电极本体上的凸起的长边方向一致；
阴极电极本体上的凸起沿其长边方向的两侧且在放置预电离组件的位置处分别设有角部；
预电离电极的外侧面沿中轴线方向设有若干个等间距的环形凹槽。
角部的尖端与预电离组件的中轴线齐平。
角部的角度范围为90°～150°。
预电离组件的外壁即氧化铝陶瓷管的外壁与阴极电极上的角部的尖端之间相距0mm～0.1mm。
预电离组件中的预电离电极是由一个第一预电离电极单元、若干个第二预电离电极单元、一个第三预电离电极单元依次相连且构成螺纹连接。
第一预电离电极单元沿中轴线方向的左端设有连接件，连接件上设有外螺纹；第二预电离电极单元沿中轴线方向的右端设有带内螺纹的凹槽，第二预电离电极单元沿中轴线方向的左端设有连接件，连接件上设有外螺纹；第三预电离电极单元沿中轴线方向的右端设有带内螺纹的凹槽。
第一预电离电极单元、第二预电离电极单元、第三预电离电极单元的外侧面沿中轴线方向均设有若干个等间距的环形凹槽。
环形凹槽之间的间距为1mm；环形凹槽的深度为1mm；环形凹槽的凹槽形状为矩形或锥形。
预电离电极与套设在预电离电极外侧的氧化铝陶瓷管之间的间隙为0.1mm～0.2mm。
本发明的优点在于：
(1)阴极电极与预电离电极在加载负高压的过程中，预电离电极的外侧面沿中轴线方向所设的若干个环形凹槽之间形成尖端，若干个环形凹槽的之间形成的尖端与阴极电极沿其长边方向的两侧在放置预电离组件位置处的角部的尖端之间形成强烈电场，使阴极电极本体上的凸起的周围的工作气体电离，产生初始电子，该过程即为预电离，本发明的预电离装置能够增加预电离强度。
(2)预电离电极由多个预电离电极单元拼接构成，预电离电极单元能够方便装入氧化铝陶瓷管，且通过反向互拧第一预电离电极单元和第三预电离电极单元即可将所有的预电离电极单元之间相互拧紧，连接构成预电离电极，使得预电离电极外的氧化铝陶瓷管之间的间隙达到0.1mm～0.2mm，从而增加预电离强度。
附图说明
图1为现有技术中常用的预电离装置的剖面示意图。
图2为现有技术中改进的预电离装置的剖面示意图。
图3为本发明的一种强电晕预电离装置的剖面示意图。
图4为本发明的一种强电晕预电离装置中的预电离组件的剖面示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
由图3所示，本发明的一种强电晕预电离装置，包括：放电电容Cd、阴极电极1、阳极电极2、预电离组件3。
阴极电极1与阳极电极2分别与放电电容Cd的两端相连接；阴极电极1与阳极电极2均为长条形；阳极电极2与大地相连接。
预电离组件3包括：长条形的预电离电极31，和套设在预电离电极外侧的氧化铝陶瓷管32；预电离组件3整体也呈长条形。本实施例中，预电离电极31具体为长圆柱状，预电离组件3整体也呈长圆柱状。
预电离电极31与大地相连接；氧化铝陶瓷管32的壁厚为1mm～3mm。
阴极电极1本体上与阳极电极2相对的一侧设有长条形的凸起，且阴极电极1本体上的凸起的长边方向与阴极电极1的长边方向一致。
阳极电极2本体上与阴极电极1相对的一侧也设有长条形的凸起，且阳极电机2本体上的凸起的长边方向与阳极电极2的长边方向一致。
阴极电极1本体上的该凸起沿阴极电极1的长边方向的两侧面分别放置有一个预电离组件3，且所放置的预电离组件3的长边方向与阴极电极1的长边方向一致。
阴极电极1本体上的该凸起沿其长边方向的两侧且在放置预电离组件3的位置处分别设有角部11。
角部11的尖端与预电离组件3的中轴线齐平；角部11的角度范围为90°～150°，预电离组件3的外壁即氧化铝陶瓷管32的外壁与阴极电极1上的角部11的尖端之间相距0mm～0.1mm。
预电离电极31的外侧面沿中轴线方向设有若干个等间距的环形凹槽5。
在放电电容Cd的两端加载约1万伏～3万伏的负高压，氧化铝陶瓷管32的壁厚为1mm～3mm，氧化铝陶瓷管32作为预电离电极31与阴极电极1之间的绝缘介质，阴极电极1与预电离电极31在加载负高压的过程中，阴极电极1与预电离电极31之间会首先产生强烈的电场，氧化铝陶瓷管32作为预电离电极31与阴极电极1之间的绝缘介质，且氧化铝陶瓷管32的壁厚为1mm～3mm，氧化铝陶瓷管32隔绝阴极电极1与预电离电极31，使预电离组件3不击穿导通。在电场力的作用下，预电离区域内的电子加速运动，在运动过程中，电子与其他气体粒子发生非弹性碰撞，碰撞使中性粒子发生电离或激发，从而产生更多的电子，形成微放电通道。绝缘介质即氧化铝陶瓷管32的存在，使得阴极电极1与预电离电极31之间无法形成大电流放电而起弧。阴极电极1和阳极电极2在预电离电极31提供的初始电子作用下，产生辉光放电，从而形成激光。
由图4所示，本发明的预电离电极31是由一个第一预电离电极单元311、若干个第二预电离电极单元312、一个第三预电离电极单元313依次相连且构成螺纹连接。
第一预电离电极单元311位于预电离电极31沿中轴线方向的最左侧，第三预电离电极单元313位于预电离电极31沿中轴线方向的最右侧，若干个第二预电离电极单元312位于第一预电离电极单元311和第三预电离电极单元313之间。
第一预电离电极单元311沿中轴线方向的左端设有连接件4，连接件4上设有外螺纹；第二预电离电极单元312沿中轴线方向的右端设有带内螺纹的凹槽，第二预电离电极单元312沿中轴线方向的左端设有连接件4，连接件4上设有外螺纹；第三预电离电极单元313沿中轴线方向的右端设有带内螺纹的凹槽。
第一预电离电极单元311沿中轴线方向的左端通过连接件4上的外螺纹连接到第二预电离电极单元312沿中轴线方向的右端；第二预电离电极单元312的左端通过连接件4上的外螺纹连接到相邻的第二预电离电极单元312沿中轴线方向的右端；第二预电离电极单元312的左端通过连接件4上的外螺纹连接第三预电离电极单元313沿中轴线方向的右端。
在实际连接过程中，第一预电离电极单元311、若干个第二预电离电极单元312、一个第三预电离电极单元313均在未连接的情况下依次穿过氧化铝陶瓷管32，当所有的预电离电极单元均穿过氧化铝陶瓷管32后，通过反向互拧第一预电离电极单元311和第三预电离电极单元313即可将所有的预电离电极单元之间相互拧紧，连接构成预电离电极。
第一预电离电极单元311、第二预电离电极单元312、第三预电离电极单元313的外侧面沿中轴线方向均设有若干个等间距的环形凹槽5。
本实施例中，第一预电离电极单元311、第二预电离电极单元312、第三预电离电极单元313均呈圆柱状；第一预电离电极单元311、第二预电离电极单元312、第三预电离电极单元313的圆柱柱身上沿中轴线方向均设有若干个等间距的环形凹槽5。
此若干个环形凹槽5之间的间距为1mm；环形凹槽5的深度为1mm；环形凹槽5的凹槽形状为矩形或锥形。
预电离电极31与套设在预电离电极31柱身外的氧化铝陶瓷管32之间的间隙为0.1mm～0.2mm。
在放电电容Cd的两端加载约1万伏～3万伏的负高压，阴极电极1与预电离电极31在加载负高压的过程中，预电离电极外侧面沿中轴线方向所设的若干个环形凹槽5之间形成尖端，若干个环形凹槽5的之间形成的尖端与阴极电极1沿其长边方向的两侧在放置预电离组件3位置处的角部11的尖端之间形成强烈电场，使阴极电极本体上的凸起的周围的工作气体电离，产生初始电子，该过程即称为预电离，本发明的预电离装置能够增加预电离强度。
以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种强电晕预电离装置，其特征在于，包括：放电电容Cd、阴极电极(1)、阳极电极(2)、预电离组件(3)；
阴极电极(1)与阳极电极(2)分别连接在放电电容Cd的两端；阴极电极(1)与阳极电极(2)均为长条形；
预电离组件(3)包括：长条形的预电离电极(31)、套设在预电离电极外侧的氧化铝陶瓷管(32)；整个预电离组件(3)呈长条形；
阴极电极(1)本体上与阳极电极(2)相对的一侧设有长条形的凸起，且阴极电极(1)本体上的凸起的长边方向与阴极电极(1)本体的长边方向一致；
阴极电极(1)本体上的凸起沿阴极电极(1)的长边方向的两侧面分别放置有一个预电离组件(3)，且所放置的预电离组件(3)的长边方向与阴极电极(1)本体上的凸起的长边方向一致；
阴极电极(1)本体上的凸起沿其长边方向的两侧且在放置预电离组件(3)的位置处分别设有角部(11)；
预电离电极(31)的外侧面沿中轴线方向设有若干个等间距的环形凹槽(5)；
预电离组件(3)中的预电离电极(31)是由一个第一预电离电极单元(311)、若干个第二预电离电极单元(312)、一个第三预电离电极单元(313 )依次相连且构成螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的一种强电晕预电离装置，其特征在于，角部(11)的尖端与预电离组件(3)的中轴线齐平。
3.根据权利要求1所述的一种强电晕预电离装置，其特征在于，角部(11)的角度范围为90°～150°。
4.根据权利要求1所述的一种强电晕预电离装置，其特征在于，预电离组件(3)的外壁即氧化铝陶瓷管(32)的外壁与阴极电极(1)上的角部(11)的尖端之间相距0mm～0.1mm。
5.根据权利要求1所述的一种强电晕预电离装置，其特征在于，
第一预电离电极单元(311)沿中轴线方向的左端设有连接件(4)，连接件(4)上设有外螺纹；第二预电离电极单元(312)沿中轴线方向的右端设有带内螺纹的凹槽，第二预电离电极单元(312)沿中轴线方向的左端设有连接件(4)，连接件(4)上设有外螺纹；第三预电离电极单元(313)沿中轴线方向的右端设有带内螺纹的凹槽。
6.根据权利要求1所述的一种强电晕预电离装置，其特征在于，第一预电离电极单元(311)、第二预电离电极单元(312)、第三预电离电极单元(313)的外侧面沿中轴线方向均设有若干个等间距的环形凹槽(5)。
7.根据权利要求1所述的一种强电晕预电离装置，其特征在于，环形凹槽(5)之间的间距为1mm；环形凹槽(5)的深度为1mm；环形凹槽(5)的凹槽形状为矩形或锥形。
8.根据权利要求1所述的一种强电晕预电离装置，其特征在于，预电离电极(31)与套设在预电离电极(31)外侧的氧化铝陶瓷管(32)之间的间隙为0.1mm～0.2mm。
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