[发明专利]一种气体火花开关、金属丝电爆炸回路及其控制方法

说明书

本申请公开了一种气体火花开关、金属丝电爆炸回路及其控制方法，气体火花开关包括上座体、下座体和外壳；上座体、下座体和外壳形成内部具有空腔的密封结构，外壳的侧壁设有气嘴；上座体和下座体均包括电极座和石墨电极，石墨电极伸入外壳的内部，电极座安装于外壳的端部；两个石墨电极相对且间隔设置。金属丝电爆炸回路包括上述的气体火花开关、以及充电电源、储能电容、泄放单元、金属丝负载和压缩空气泵；金属丝电爆炸回路的控制方法包括步骤：气密性检查；储能电容的充电；金属丝负载的工作；储能电容的放电；本申请解决了传统的气体火花开关通过电荷量过大时，气体火花开关的电极和绝缘材料存在严重烧蚀的问题。

技术领域

本申请属于脉冲功率技术领域，具体涉及一种气体火花开关、金属丝电爆炸回路及其控制方法。

背景技术

在水中金属丝电爆炸实验中，气体火花开关作为脉冲源中的能量控制部，气体火花开关击穿性能和稳定性能对金属丝电爆炸的效果和重复性具有重要意义。在目前百千焦级电容储能下的金属丝电爆炸应用时，通过开关的电流最大达到百千安级别，脉宽达到600微秒以上，通过电荷量在数十库仑以上。而传统的小型两电极气体火花开关和触发开关已经不再适合金属丝电爆炸的通过电荷量，传统的气体火花开关会引起电极和绝缘材料的严重烧蚀，从而导致开关提前报废。

发明内容

本申请实施例通过提供一种气体火花开关、金属丝电爆炸回路及其控制方法，解决了传统的气体火花开关应用于金属丝电爆炸时，存在通过电荷量过大而导致气体火花开关的电极和绝缘材料严重烧蚀的问题。

本发明实施例提供了一种气体火花开关，包括上座体、下座体、以及筒状结构的外壳；

所述上座体和所述下座体的结构相同，所述上座体和所述下座体对称设置于所述外壳上端和下端，所述上座体、所述下座体、以及所述外壳形成内部具有空腔的密封结构，所述外壳的侧壁设置有用于向外壳内部空腔充放气的气嘴；

所述上座体和所述下座体均包括电极座、以及连接于所述电极座一端的石墨电极，所述石墨电极伸入所述外壳的内部，所述电极座安装于所述外壳的端部；

所述上座体的石墨电极和所述下座体的石墨电极相对且间隔设置。

在一种可能的实现方式中，所述上座体的石墨电极和所述下座体的石墨电极以9～11mm的间距间隔设置。

在一种可能的实现方式中，所述石墨电极和所述电极座之间还设置有垫片，所述垫片用于调节所述上座体的石墨电极和所述下座体的石墨电极的间距。

在一种可能的实现方式中，所述石墨电极和所述电极座通过螺纹连接，所述石墨电极的端部设置有螺纹孔，所述电极座的端部设置有用于与所述螺纹孔配合的螺柱。

在一种可能的实现方式中，还包括用于固定所述上座体和所述下座体的保护壳，螺栓依次穿过所述保护壳和所述电极座上的孔后旋入所述外壳上的螺纹孔。

在一种可能的实现方式中，所述外壳的外侧壁设置有多个球型凸起。

在一种可能的实现方式中，所述垫片采用紫铜材料，所述电极座采用黄铜材料，所述外壳采用尼龙材料。

本发明实施例还提供了一种金属丝电爆炸回路，包括上述的气体火花开关、以及充电电源、储能电容、泄放单元、金属丝负载和压缩空气泵；

所述充电电源和所述泄放单元并联于所述储能电容的两端，所述泄放单元包括串联连接的泄放开关和泄放电阻；

所述气体火花开关的下座体的电极座连接于所述储能电容的一端，所述气体火花开关的上座体的电极座通过高压电缆连接于所述金属丝负载的一端，所述金属丝负载的另一端分出两路分别连接于所述储能电容的另一端和大地；

所述压缩空气泵的出气管连接于所述气嘴，所述出气管上设置有气压计和泄压阀。