[发明专利]充气火花隙

说明书

技术领域

本发明涉及所有类型电气线路的防过电压充气火花隙领域，例如极高功率下能源运输电路，或如用于光电装置或者高功率的保护设备。本发明尤其涉及稀有气体的火花隙的领域，用于防止在其它事件中雷击引起的过压的电路保护。

背景技术

任何电源或数据传输网络都会遭受在很多情况下瞬时的过电压。瞬时过电压可以有各种原因，例如雷击，具有不同电压的或工业干扰电力线的损坏，等等。这些网络并未设计为可承受这些瞬时过电压。因此通过在网络的上游安装合适的保护设备来保护它们是必要的。

这种用于供电网络的保护设备一般包含充有稀有气体的火花隙。充气火花隙是在供电网络正常运行下，换句话说在缺乏过电压的情况下，一种通常表现为较高阻值且被看作近乎无限的绝缘电阻的电气元件。当它承受瞬时过电压时，瞬时过电压的值超过某一限定值，限定值被称为火花隙击穿电压，充气火花隙瞬间损毁(击穿)且变为以较低阻抗值导电。那么充气火花隙就等于短路因此允许一个大的对应于瞬时过电压的放电电流短路，以便接地。因此保护位于火花隙下游的电路防止瞬时过电压是可行的，对应于瞬时过电压产生的电流由火花隙引入地下。

发明内容

根据一个实施例，本发明提供一种适合作为电路保护设备的充气火花隙。充气火花隙包含：

-一个中空圆筒状绝缘机壳在两相对端处开口。绝缘机壳由高度绝缘材料制成以抵御电弧的极高温，绝缘机壳例如由陶瓷制成。绝缘机壳限制了充气火花隙的内部机壳，

-两个密封法兰，以气密方式分别配置于绝缘机壳的两相对端，为了以气密方式封闭绝缘机壳的开口。不管怎样，每个法兰都包含一个贯穿孔。

-两单片金属电极。每一片电极包含一个沿外部连接杆延伸的主体。每一片电极的主体都可容纳于绝缘机壳的内部机壳内。每一片电极包含一个与连接杆相对的端面，两电极的端面之间有设于内部机壳内的分隔两电极主体的空气隙。电极的外部杆中的任一个穿过其中一个法兰的贯穿孔，法兰以气密方式配置于电极上以便使气体以气密方式封入内部机壳。外部杆伸出法兰上的密封绝缘机壳外。

-一种惰性气体封于充气火花隙的内部机壳内，也包括在放电隙内。优选的，气体在设定气压下密封。

根据实施例，这样的气密火花隙应包含以下的一个或多个特征。

根据一实施例，任一电极端面的外围部分与绝缘机壳内表面构成一定角度，所述角度向其中一个电极的方向倾斜，通过这样的方式偏转材质凸起至所述电极方向。

根据一实施例，法兰由具有一定膨胀系数的材料制成，膨胀系数接近于外部机壳绝缘材料的膨胀系数。法兰的材料与绝缘机壳的材料膨胀系数的差别举例应少于2×10^-6每开尔文(K^-1)，优选的少于或等于1×10^-6K^-1。

根据一实施例，第一电极的端面包含一凹处，且第二电极的端面包含一凸起。

根据一实施例，电极的端面包含互补形状的表面。

封于绝缘机壳的气体应从稀有气体或化学性质不活泼的气体中选取。在一特定实施例中，封于绝缘机壳的气体从包含氮气、氩气、氖气、氢气、氦气、稀有气体以及这些气体的混合物的集合中选取。

电极可由多种金属制成。在一特定实施例中，取决于技术要求电极由从包含铜、钨、铁、它们的合金或其他金属的集合中选取。

根据一实施例，外部杆伸出密封绝缘机壳外且位于法兰之上的一部分设置有螺纹。

根据一实施例，外部杆伸出密封绝缘机壳外且位于法兰之上的无螺纹部分设置有阻断螺旋转动的平坦部分。

根据一实施例，绝缘机壳的开口端包含例如覆盖有镍层的钼锰层，也称为钼-锰，法兰与绝缘机壳的密封由钎焊形成。

根据一实施例，法兰由镍铁合金制成。

根据一实施例，法兰与电极的密封由银铜钎焊形成。

根据一实施例，在环境温度下，法兰的贯穿孔内径大于外部杆外径，以提供膨胀裕量以便允许外部杆的热膨胀大于法兰的热膨胀。

在本发明的特定方面出于在过电压时为充气火花隙提供更好的散热的想法。本发明一方面基于通过作为单片伸出机壳外穿过密封法兰的电极的使用在高强度脉冲时散去产生热量的想法，实际应避免热屏障配置于几种金属部件的交界处。

本发明另一方面是确定由流经火花隙的大电流引起的金属原子凸起的累积位置。超过火花隙一半的定位允许外部中空圆筒状机壳的内表面的另一半从凸起释放。这个定位的重要结论是在两火花隙的连接杆之间保持绝缘特性完整。