CN113436949A - 一种气体放电管 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电子器件技术领域，具体公开了一种气体放电管，包括上电极、下电极，以及绝缘管体，其中，上电极包括上极帽和上极座；下电极包括下极帽和下极座；上极帽罩设于下极帽，下极帽的顶面与上极帽的内底面之间设置有第一间隙；绝缘管体套设于下极帽且两端分别与上极座和下极座密封紧固，下极帽的外周面与绝缘管体的内壁之间设置有第二间隙，第二间隙的间距小于第一间隙的间距。以此结构设计的气体放电管，不仅结构紧凑，稳定可靠，而且还能够使得该气体放电管的电性能得到有效提升。
Description
技术领域
本发明涉及电子器件技术领域，尤其涉及一种气体放电管。
背景技术
气体放电管是一种开关型保护器件，通常作为过电压保护器件使用。目前一般使用的气体放电管是由绝缘管体及其两端封接电极而成，内腔充惰性气体。当气体放电管电极两端的电压超过气体的击穿电压时，就会引起间隙放电，该气体放电管迅速的由高阻态变为低阻态，形成导通，从而保护了与其并联的其他器件。
随着气体放电管的应用环境越来越复杂，客户对放电管的要求越来越多，对放电管的性能要求越来越严苛，对放电管小型化的要求越来越高。比如雷击要求国家标准GB9043-2008对雷击要求为±5T，气体放电管的直流开启电压及冲击击穿电压复合标准即可，客户根据应用场景的情况会将雷击要求提高到±20T,其直流开启电压及冲击击穿电压仍然需要满足国标要求。之前8/20μs@20KA需要采用φ16mm的产品，由于小型化的要求φ12mm就需要满足此要求。
进一步的，除了过电压保护的能力之外，客户还期望放电管复合其他的功能要求，比如工频续流折断的能力，工频耐受，暂态过电压耐受，宽范围电流开路失效等过流的能力。而满足这些新的要求往往会影响放电管本身过电压保护的能力。比如带开路失效放电管的出现就是过压过流均能保护的气体放电管，传统的开路失效放电管存在开路稳定性及一致性差，开路能力与放电管通流能力相互矛盾的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气体放电管，该气体放电管不仅结构紧凑，体积小，易于装配，同时还能够使得该气体放电管的电性能得到提升。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种气体放电管，包括：
上电极和下电极，所述上电极包括上极帽，以及水平外延于所述上极帽端口边缘的上极座；所述下电极包括下极帽，以及水平外延于所述下极帽端口边缘的下极座；所述上极帽罩设于所述下极帽，所述下极帽的顶面与所述上极帽的内底面之间设置有第一间隙；
绝缘管体，套设于所述下极帽且两端分别与所述上极座和所述下极座密封紧固，所述下极帽的外周面与所述绝缘管体的内壁之间设置有第二间隙，所述第二间隙的间距小于所述第一间隙的间距。
其中，所述下极帽的顶面贯穿设置有安装孔，所述安装孔内设置有电极，所述电极通过低温密封件与所述下极帽密封紧固。
其中，所述电极呈“几”字型或“T”字型设置，所述电极的顶面外露于所述第一间隙，且所述电极的顶面设置有阴极发射层或阳极发射层。
其中，所述上电极和所述下电极均采用片材一体冲压成型。
其中，所述第一间隙和所述第二间隙相互贯通并形成密封腔体，所述密封腔体内填充有氖气、氩气、氢气、氮气、氪气、氙气、氦气中的一种或几种。
其中，所述上极帽和所述下极帽的腔体脱模斜度均大于0度小于10度，所述下极帽的顶面与所述上极帽的内底面均设置有阴极发射层或阳极发射层。
其中，所述下极帽的顶面，及所述上极帽的内底面均设置有蜂窝状凹面，所述蜂窝状凹面内均涂覆有用于形成阴极发射层或阳极发射层的电极发射材料。
其中，所述绝缘管体设置为绝缘陶瓷管，所述绝缘管体的两端面通过密封件与所述上极座和所述下极座密封焊接。
其中，所述下极帽的顶面位于所述上极帽的腔体内，所述第二间隙内设置有触发导电带。
其中，所述上极座和所述下极座均水平外延有接线盘。
本发明的有益效果在于：本发明公开了一种气体放电管，包括上电极、下电极，以及绝缘管体，其中，上电极包括上极帽和上极座；下电极包括下极帽和下极座；上极帽罩设于下极帽，下极帽的顶面与上极帽的内底面之间设置有第一间隙；绝缘管体套设于下极帽且两端分别与上极座和下极座密封紧固，下极帽的外周面与绝缘管体的内壁之间设置有第二间隙，第二间隙的间距小于第一间隙的间距。以此结构设计的气体放电管，不仅结构紧凑，稳定可靠，而且还能够使得该气体放电管的电性能得到有效提升。
附图说明
图1是本实施例中一种气体放电管的轴测图。
图2是图1的主视图。
图3是图2中A-A截面中第一实施例的剖面图。
图4是图2中A-A截面中第二实施例的剖面图。
图中：
1、上电极；11、上极帽；12、上极座；13、接线盘；14、第一间隙；
2、下电极；21、下极帽；22、下极座；23、第二间隙；3、绝缘管体；4、触发导电带；5、电极；6、低温密封件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
图1是本实施例中一种气体放电管的轴测图；图2是图1的主视图；图3是图2中A-A截面中第一实施例的剖面图；图4是图2中A-A截面中第二实施例的剖面图。结合图1至图4所示，本实施例提供的气体放电管不仅结构紧凑，电性能好，而且易于加工，生产成本也较低。
实施例一
本实施例提供了一种气体放电管，该气体放电管由上电极1、下电极2及绝缘管体3等几部分组合而成，作为优选，本实施例中的上电极1包括上极帽11，以及水平外延于上极帽11端口边缘的上极座12，进一步优选的，为了有效降低气体放电管的生产成本，提升加工效率，本实施例中的上极帽11和上极座12采用片材一体冲压折弯成型，成型后的上电极1的上极座12的边缘外延有接线盘13，以此方便与外部供电装置电连接；本实施例在上述上极帽11的内底面的中部还设置有蜂窝状凹面，蜂窝状凹面内涂覆有用于形成阴极发射层或阳极发射层的电极发射材料。
进一步具体的，本实施例中的下电极2的结构与上电极1结构及加工工艺基本相同，作为优选，本实施例中的下电极2包括下极帽21，以及水平外延于下极帽21端口边缘的下极座22，进一步优选的，为了有效降低气体放电管的生产成本，提升加工效率，本实施例中的下极帽21和下极座22采用片材一体冲压折弯成型，进一步的，为了方便冲压时模具脱模，作为优选，上极帽11和下极帽21的腔体脱模斜度均大于0度小于10度，优选的，本实施例中上极帽11和下极帽21的腔体脱模斜度均设置为4度。以此方式成型后的下电极2的下极座22的边缘还外延有接线盘13，以此方便与外部供电装置电连接。
此外通过上述片材一体冲压成型的上电极1和下电极2，通过多次折弯，极大的缓解了材料的加工应力在后续气体放电管的高温封接中，因应力释放对气体放电管的破坏；特别是减少了上电极1和下电极2与绝缘管体3之间的结合面的撕裂，继而能够有效提升气体放电管的安全性和可靠性。
与上电极1不同的是，本实施例中下极帽21上的蜂窝状凹面设置在下极帽21顶面的中部，与上极帽11内底面的蜂窝状凹面相对设置，与上极帽11同样的，下极帽21上的蜂窝状凹面内也涂覆有用于形成阴极发射层或阳极发射层的电极发射材料。
作为优选，本实施例中上述下极帽21上的蜂窝状凹面，与上极帽11上的蜂窝状凹面涂覆的电极发射材料相同，均设置为用于形成阴极发射层的阴极发射材料。本实施例中有关阴极发射材料的具体成分相关技术中都较为常用，在此不做具体赘述。
采用上述结构设计的上极帽11和下极帽21在装配时，可先将绝缘管体3套设于下极帽21，之后再将上电极1盖设至绝缘管体3的上端口，之后再通过密封焊料将绝缘管体3的两端与上极座12和下极座22密封焊接为一体。作为优选，本实施例中的绝缘管体3优选陶瓷套管，以此方式装配后的气体放电管壳体，不仅可以有效减少气体放电管的体积，而且也使得该气体放电管的结构更为紧凑，装配更加方便快捷。
更进一步具体，作为优选，采用上述结构设置的气体放电管下极帽21的顶面与上极帽11的内底面之间设置有第一间隙14，下极帽21的外周面与绝缘管体3的内壁之间设置有第二间隙23，第二间隙23的间距小于第一间隙14的间距，且第二间隙23内设置有触发导电带4；进一步优选的，第一间隙14和第二间隙23相互贯通并形成密封腔体，密封腔体内填充有氖气、氩气、氢气、氮气、氪气、氙气、氦气中的一种或几种，优选的，本实施例优选氮气。
采用上述方式设置的第一间隙14形成本实施例中气体放电管的主放电空间，第二间隙23构成本实施例中气体放电管的触发放电空间。
此外，主放电空间大于触发放电空间，当雷击时对放电管的冲击先作用在主放电空间，冲击力首先作用在下极帽21的顶面上，再传导到上电极1和下电极2与绝缘管体3的结合面上，有利的缓解了对结合面的结构破坏，从而提升了气体放电管的通流和多次冲击的能力。
此外，采用上述结构设计的气体放电管，由于上电极1和下电极2分别成帽型结构设置，下电极2中下极帽21的顶面伸入到上电极1中上极帽11的腔体内，而且下电极2中下极帽21的顶面高于绝缘管体3的顶面，因此使得单位质量下上电极1和下电极2的比表面积最大，散热效果最好。气体放电管的雷击和工频电流耐受能力将提高。比如：能够提升放电管遭受雷击的次数，能够提高工频电流耐受的时间，在AC255v，100A续流折断时，以及暂态过电压耐受试验时不容易因为局部过热烧毁。
更进一步的，采用上述结构设计的气体放电管，上述主放电间隙放电产生的溅射物和蒸发物，会溅射蒸发在电解的侧面，也即下极帽21的顶面，继而能够有效减少到达触发放电空间；极大的缓解了对绝缘管体3内侧的污染，同时也缓解了对触发导电带4的破坏；经多次雷击后放电管的响应速度及残压不会显著的劣化。
更进一步的，由于上述主放电间空间被上电极1包裹，对外部电磁场有屏蔽作用，在续流折断或暂态过电压耐受时不受外部电磁环境的影响，有利于提高其稳定性。
实施例二
与实施例一不同的，本实施例在下极帽21的顶面还贯穿设置有安装孔，安装孔内设置有电极5，电极5通过低温密封件与下极帽21密封紧固。优选的，本实施例中的低温密封件6为低温焊料或者低温粘合剂；进一步优选的，本实施例中的电极5呈“几”字型或“T”字型设置，电极5的顶面外露于上述第一间隙14，也即主放电间空间内，与实施例一相同的，电极5的顶面设置有阴极发射层或阳极发射层，并与上方上极帽11内底面的阴极发射层或阳极发射层相同。
采用实施例二设置的气体放电管，主放电空间和触发放电空间被上电极1和下电极2包围，在放电时能够通过上电极1和下电极2起到较好的屏蔽效果，不受外部电场的干扰，有利于工频开路的一致性和稳定性。
此外，该结构具有将弧光放电产生的温度快速传递到低温密封件6，低温密封件6受热，使得气体放电管的密封性破坏后形成开路，继而起到安全失效的功能；另外该结构散热效果较好，可以保证在小电流工频过电流时形成热平衡而不至于烧毁气体放电管；在大电流时不会因为过热而造成烧毁或熔融短路而造成不安全的失效，因为该结构其散热效果较好，因此在不增大间隙的情况下，在大电流比如50A时具有良好而稳定的开路失效的功能。
此外，该几”字型或“T”字型电极5深藏在下电极2的凹坑中，在进行工频电流开路失效时，由于气密性破坏，使得该气体放电管内部膨胀并向外喷射泄压，继而减轻对气体放电管内部腔体的影响，从而减少起火或爆炸的概率，继而有效提升了该气体放电管的安全性和可靠性。
上述实施例一和实施例二提供的气体放电管与相关技术中气体放电管相比具有以下优势：
1、能够解决产品小型化的问题，在较小的体积情况下满足同样的性能要求；
2、提升放电管的过电压保护能力，比如增加雷击次数之后放电管的响应速度不会显著下降，继而失效；
3、增加放电管的续流折断能力(AC255V,100A)以及暂态过电压耐受能力(AC1200V,300A,0.2S)。
与开路失效气体放电管相比具有以下优势：
1)、在不牺牲放电管的通流过电压能力的同时，增大其过电流开路的分断能力，比如30A提升到50A；
2)、拓宽分断电流开路能力，其分断电流范围更宽；
3)、提高电流开路分断的一致性和稳定性；
4)、保证暂态过电压耐受为耐受或开路模式，不会起火或者短路。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种气体放电管，其特征在于，包括：
上电极(1)和下电极(2)，所述上电极(1)包括上极帽(11)，以及水平外延于所述上极帽(11)端口边缘的上极座(12)；所述下电极(2)包括下极帽(21)，以及水平外延于所述下极帽(21)端口边缘的下极座(22)；所述上极帽(11)罩设于所述下极帽(21)，所述下极帽(21)的顶面与所述上极帽(11)的内底面之间设置有第一间隙(14)；
绝缘管体(3)，套设于所述下极帽(21)且两端分别与所述上极座(12)和所述下极座(22)密封紧固，所述下极帽(21)的外周面与所述绝缘管体(3)的内壁之间设置有第二间隙(23)，所述第二间隙(23)的间距小于所述第一间隙(14)的间距。
2.根据权利要求1所述的一种气体放电管，其特征在于，所述下极帽(21)的顶面贯穿设置有安装孔，所述安装孔内设置有电极(5)，所述电极(5)通过低温密封件(6)与所述下极帽(21)密封紧固。
3.根据权利要求2所述的一种气体放电管，其特征在于，所述电极(5)呈“几”字型或“T”字型设置，所述电极(5)的顶面外露于所述第一间隙(14)，且所述电极(5)的顶面设置有阴极发射层或阳极发射层。
4.根据权利要求1所述的一种气体放电管，其特征在于，所述上电极(1)和所述下电极(2)均采用片材一体冲压成型。
5.根据权利要求1所述的一种气体放电管，其特征在于，所述第一间隙(14)和所述第二间隙(23)相互贯通并形成密封腔体，所述密封腔体内填充有氖气、氩气、氢气、氮气、氪气、氙气、氦气中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种气体放电管，其特征在于，所述上极帽(11)和所述下极帽(21)的腔体脱模斜度均大于0度小于10度，所述下极帽(21)的顶面与所述上极帽(11)的内底面均设置有阴极发射层或阳极发射层。
7.根据权利要求1所述的一种气体放电管，其特征在于，所述下极帽(21)的顶面，及所述上极帽(11)的内底面均设置有蜂窝状凹面，所述蜂窝状凹面内均涂覆有用于形成阴极发射层或阳极发射层的电极发射材料。
8.根据权利要求1所述的一种气体放电管，其特征在于，所述绝缘管体(3)设置为绝缘陶瓷管，所述绝缘管体(3)的两端面通过密封件与所述上极座(12)和所述下极座(22)密封焊接。
9.根据权利要求1所述的一种气体放电管，其特征在于，所述下极帽(21)的顶面位于所述上极帽(11)的腔体内，所述第二间隙(23)内设置有触发导电带(4)。
10.根据权利要求1所述的一种气体放电管，其特征在于，所述上极座(12)和所述下极座(22)均水平外延有接线盘(13)。
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110898998.1A Pending CN113436949A (zh) | 2021-08-04 | 2021-08-04 | 一种气体放电管 |
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113436949A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102301550A (zh) * | 2009-01-29 | 2011-12-28 | 埃普科斯股份有限公司 | 过压放电器和成阵列的多个过压放电器的装置 |
| CN202183352U (zh) * | 2011-08-10 | 2012-04-04 | 爱普科斯电子(孝感)有限公司 | 小直径大通流气体放电管 |
| CN205900497U (zh) * | 2016-08-19 | 2017-01-18 | 深圳市槟城电子有限公司 | 一种气体放电管 |
| CN215644378U (zh) * | 2021-08-04 | 2022-01-25 | 深圳市槟城电子股份有限公司 | 一种气体放电管 |
-
2021
- 2021-08-04 CN CN202110898998.1A patent/CN113436949A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102301550A (zh) * | 2009-01-29 | 2011-12-28 | 埃普科斯股份有限公司 | 过压放电器和成阵列的多个过压放电器的装置 |
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| CN205900497U (zh) * | 2016-08-19 | 2017-01-18 | 深圳市槟城电子有限公司 | 一种气体放电管 |
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