技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及高電壓試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣體式高壓充電開(kāi)關(guān)。
背景技術(shù)：
沖擊電壓發(fā)生器是用于模擬雷電過(guò)電壓和輸電系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)電壓的一種裝置，其原理主要是用多個(gè)脈沖電容器并聯(lián)充電，然后采用點(diǎn)火裝置瞬時(shí)點(diǎn)火，將電容器的電壓串聯(lián)輸出。所產(chǎn)生的沖擊電壓，可供絕緣的沖擊耐受或放電試驗(yàn)用。沖擊電壓發(fā)生器也是高壓納秒脈沖功率發(fā)生器的重要組成部分，可作為大功率電子束和離子束發(fā)生器中以及二氧化碳激光器中的電源裝置。沖擊電壓發(fā)生器由一組儲(chǔ)能高壓電容器，自直流高壓源充電后，通過(guò)點(diǎn)火裝置突然經(jīng)電阻放電，在試品上形成陡峭上升前沿的沖擊電壓波形，持續(xù)時(shí)間以微妙計(jì)，電壓峰值一般為幾十萬(wàn)伏至幾百萬(wàn)伏。
在對(duì)沖擊電壓發(fā)生器充電時(shí)，各級(jí)高壓電容器通過(guò)充電電阻并聯(lián)充電，充電完成后，由點(diǎn)火裝置點(diǎn)火將各級(jí)電容器串聯(lián)形成高壓后放電。充電開(kāi)關(guān)在沖擊發(fā)生裝置中起著切斷和閉合高壓的作用，對(duì)沖擊發(fā)生裝置的穩(wěn)定輸出沖擊電壓起著關(guān)鍵作用。目前所采用的充電開(kāi)關(guān)多為油壓式和機(jī)械式，其中油壓式充電開(kāi)關(guān)易出現(xiàn)油的泄漏，導(dǎo)致高壓開(kāi)關(guān)出現(xiàn)絕緣問(wèn)題；機(jī)械式充電開(kāi)關(guān)在長(zhǎng)期使用后易出現(xiàn)接觸不良等機(jī)械故障。以上兩種類(lèi)型開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于安裝和維護(hù)，同時(shí)存在安全隱患。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種氣體式高壓充電開(kāi)關(guān)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種氣體式高壓充電開(kāi)關(guān)，包括密封氣室、氣路、抽氣泵和充氣泵，其中：
密封氣室內(nèi)從下至上固定有若干固定金屬電極，將密封氣室分隔為若干密封氣室單元，即除位于最下方的密封氣室單元外，其他密封氣室單元底端均為固定金屬電極；除位于最上方的密封氣室單元外，其他密封氣室單元頂端均為固定金屬電極；各密封氣室單元內(nèi)均設(shè)有一底部帶彈簧引線的活塞電極，彈簧引線另一端固定于該密封氣室單元底端，活塞電極可沿其所在的密封氣室單元內(nèi)上下滑動(dòng)；
氣路包括氣路支架和若干輸氣管，若干輸氣管與若干密封氣室單元分別連接，即輸氣管用來(lái)連通氣路支架和各密封氣室單元；
抽氣泵和充氣泵均與氣路支架連接，用來(lái)通過(guò)氣路支架對(duì)各密封氣室單元分別進(jìn)行抽氣和充氣。
進(jìn)一步的，氣路支架設(shè)有用來(lái)調(diào)節(jié)氣路內(nèi)氣壓的壓力閥。
進(jìn)一步的，抽氣泵和充氣泵通過(guò)控制室遠(yuǎn)程控制。
本發(fā)明具有如下特點(diǎn)和有益效果：
（1）本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)多個(gè)密封氣室單元內(nèi)壓力，進(jìn)而推動(dòng)帶彈簧引線的活塞電極在密封氣室單元內(nèi)運(yùn)動(dòng)，從而控制充電開(kāi)關(guān)的打開(kāi)和閉合，實(shí)現(xiàn)沖擊電壓發(fā)生器的充電和放電功能。本發(fā)明氣體式高壓充電開(kāi)關(guān)不存在油壓式充電開(kāi)關(guān)的漏油問(wèn)題以及機(jī)械式充電開(kāi)關(guān)的復(fù)雜機(jī)構(gòu)故障問(wèn)題，并可有效提高沖擊電壓發(fā)生器電壓輸出的可靠性和波形質(zhì)量。
（2）本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝拆卸方便，便于運(yùn)輸，無(wú)環(huán)境污染問(wèn)題，易于維護(hù)，可減輕運(yùn)行維護(hù)的工作量。
（3）由于密封氣室單元內(nèi)氣壓大小可保持一致，通過(guò)充氣和抽氣實(shí)現(xiàn)活塞電極上下移動(dòng)，活塞電極動(dòng)作穩(wěn)定，到位準(zhǔn)確，開(kāi)關(guān)同步性好，適用于戶內(nèi)、戶外和高原等各種環(huán)境。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，1-氣路支架；2a-第一輸氣管；2b-第二輸氣管；3a-第一密封氣室單元；3b-第二密封氣室單元；4a-第一固定金屬電極；4b-第二固定金屬電極；5a-第一活塞電極；5b-第二活塞電極；6a-第一彈簧引線；6b-第二彈簧引線；7a-第一脈沖電容器；7b-第二脈沖電容器；8-抽氣泵；9-充氣泵；10-壓力閥；11-控制室；12-調(diào)壓器。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明包括三大組件：氣泵及控制組件、開(kāi)關(guān)電極組件和氣路組件。氣泵及控制組件是動(dòng)力來(lái)源；開(kāi)關(guān)電極組件可在密封氣室單元內(nèi)滑動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)充電開(kāi)關(guān)的打開(kāi)和閉合；氣路組件用來(lái)實(shí)現(xiàn)密封氣室單元內(nèi)的壓力可控。
（1）氣泵及控制組件
氣泵及控制組件包括抽氣泵、充氣泵和控制室，控制室遠(yuǎn)程控制抽氣泵和充氣泵對(duì)密封氣室單元分別進(jìn)行抽氣和充氣，通過(guò)調(diào)節(jié)密封氣室單元的氣體壓力來(lái)改變密封氣室單元內(nèi)活塞電極的行程和位置。抽氣泵、充氣泵上均配有氣閥?？刂剖疫€可遠(yuǎn)程控制調(diào)壓器對(duì)充電開(kāi)關(guān)進(jìn)行升壓。
（2）開(kāi)關(guān)電極組件
開(kāi)關(guān)電極組件安裝于密封氣室單元中，包括底部帶彈簧引線的活塞電極和固定金屬電極，活塞電極在抽氣泵和充氣泵的作用下，可在密封氣室單元內(nèi)滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)充電開(kāi)關(guān)的打開(kāi)和閉合。
（3）氣路組件
氣路組件包括設(shè)有壓力閥的氣路支架、輸氣管和若干密封氣室單元，通過(guò)氣路組件實(shí)現(xiàn)密封氣室單元內(nèi)壓力可控，保證開(kāi)關(guān)電極組件在不同氣壓下的可靠滑動(dòng)。
本發(fā)明通過(guò)氣路組件、氣泵及控制組件和開(kāi)關(guān)電極組件的配合，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)調(diào)節(jié)密封氣室單元內(nèi)氣壓來(lái)控制活塞電極的滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)充電開(kāi)關(guān)的打開(kāi)和閉合。
下面將結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明技術(shù)方案，所述實(shí)施例的示例在附圖1中示出，下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。圖1僅示出2個(gè)密封氣室單元，則本實(shí)施例以2個(gè)密封氣室單元為例對(duì)本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
本實(shí)施例包括氣路支架（1）、第一輸氣管（2a）、第二輸氣管（2b）、第一密封氣室單元（3a）、第二密封氣室單元（3b）、第一固定金屬電極（4a）、第二固定金屬電極（4b）、第一活塞電極（5a）、第二活塞電極（5b）、第一彈簧引線（6a）、第二彈簧引線（6b）、抽氣泵（8）、充氣泵（9）、壓力閥（10）和控制器（11）。
第一密封氣室單元（3a）以第一固定金屬電極（4a）為頂端 ，以第二固定金屬電極（4b）為底端，第一活塞電極（5a）設(shè)于第一密封氣室單元（3a）內(nèi)，第一活塞電極（5a）底部帶第一彈簧引線（6a），第一彈簧引線（6a）另一端固定于第二固定金屬電極（4b）上。同樣的，第二密封氣室單元（3b）以第二固定金屬電極（4b）為頂端，其底端為密封氣室底端，第二活塞電極（5b）設(shè)于第二密封氣室單元（3b）內(nèi)，第二活塞電極（5b）底部設(shè)有第二彈簧引線（6b），第二彈簧引線（6b）另一端固定于第二密封氣室單元（3b）底端。其中，第一固定金屬電極（4a）和第二固定金屬電極（4b）分別與第一脈沖電容器（7a）、第二脈沖電容器（7b）電連接，第二彈簧引線（6b）與調(diào)壓器（12）電連接，調(diào)壓器（12）也可通過(guò)控制室（11）遠(yuǎn)程控制。
氣路支架（1）設(shè)有分別與第一密封氣室單元（3a）、第二密封氣室單元（3b）連通的第一輸氣管（2a）、第二輸氣管（2b），另，氣路支架（1）還設(shè)有用來(lái)調(diào)節(jié)氣路支架（1）內(nèi)氣壓的壓力閥（10）。抽氣泵（8）和充氣泵（9）均與氣路支架（1）連接，抽氣泵（8）和充氣泵（9）用來(lái)通過(guò)氣路對(duì)第一密封氣室單元（3a）、第二密封氣室單元（3b）分別進(jìn)行抽氣和充氣，控制室（11）遠(yuǎn)程控制抽氣泵（8）和充氣泵（9）。這里，氣路包括氣路支架（1）、第一輸氣管（2a）和第二輸氣管（2b）。
下面將結(jié)合某具體實(shí)施過(guò)程說(shuō)明本發(fā)明工作原理：
不處于工作狀態(tài)時(shí)，各活塞電極在自重作用下處于各密封氣室單元底部。關(guān)閉抽氣泵及其氣閥，打開(kāi)充氣泵及其氣閥向各密封氣室單元內(nèi)注入1.5倍大氣壓的空氣，活塞電極沿密封氣室單元向上穩(wěn)定滑移，經(jīng)5秒左右到達(dá)密封氣室單元頂部，與固定金屬電極接觸。氣壓作用下，活塞電極與固定金屬電極緊密接觸，此時(shí)，充電開(kāi)關(guān)即處于打開(kāi)狀態(tài)，充電開(kāi)關(guān)將各級(jí)脈沖電容器并聯(lián)。由于各級(jí)脈沖電容器通過(guò)開(kāi)關(guān)引線連接沖擊電壓發(fā)生器，充電開(kāi)關(guān)打開(kāi)狀態(tài)下即啟動(dòng)沖擊電壓發(fā)生器，脈沖電容器充電開(kāi)始，經(jīng)過(guò)60秒時(shí)間，升到預(yù)設(shè)電壓U0。
升壓完成后，關(guān)閉充氣泵及其氣閥，打開(kāi)抽氣泵及其氣閥開(kāi)始抽氣，當(dāng)密封氣室單元?dú)鈮哼_(dá)到0.8大氣壓后，保持氣壓不變，此時(shí)，活塞電極在自重及負(fù)壓條件下向下穩(wěn)定滑移，至密封氣室單元底部，充電開(kāi)關(guān)完成閉合動(dòng)作。
本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)密封氣室單元內(nèi)氣壓來(lái)控制活塞電極運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)高壓開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷和閉合，解決了傳統(tǒng)充電開(kāi)關(guān)的絕緣問(wèn)題、以及長(zhǎng)期運(yùn)行中存在的機(jī)械傳動(dòng)故障等問(wèn)題。
最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是：所描述的實(shí)施例僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。