帶外接觸發端子的多間隙金屬陶瓷氣體放電管的製作方法
2023-05-10 09:32:16
專利名稱：帶外接觸發端子的多間隙金屬陶瓷氣體放電管的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及放電管技術領域，特指一種在強電電源系統中雷 擊過電壓後，可以自熄的多間隙金屬陶瓷氣體放電管。
技術背景
金屬陶瓷放電管作為一個僅依賴於電壓的開關元件，憑藉其超強 的過電流能力、快速的響應時間及極小的極間電容，廣泛的應用在電 子設備信號系統中防護雷擊及電磁脈衝帶來的過電壓對電子設備所 造成的損害；而在目前電子設備電源系統中的應用僅限於等電位隔離 接地，用來解決電子設備電源及信號雷擊過電壓防護方案中公共接地 帶來的串音幹擾問題。
目前全球範圍內使用的單間隙金屬陶瓷氣體放電管都存在一共 同的缺陷在強電電源系統防雷中，單間隙金屬陶瓷氣體放電管雷擊 過電壓過後由於電源系統能夠提供其維持放電的電壓及電流，致使過 電壓過後不能自行關閉。
所以單間隙金屬陶瓷氣體放電管不能直接應用在電子設備電源 系統中的根本原因在於金屬陶瓷氣體放電管在強電電源系統中過電 壓後不能自行關閉，導致電源短路使電源系統不能正常工作或使單間 隙放電管自身損壞。
由於該問題的存在，現有的防雷方案只好採用金屬氧化物壓敏電 阻MOV。但從使用情況來看，金屬氧化物壓敏電阻作為一非線性電 阻存在如下根本無法解決的問題一，由於MOV固有特性漏電流的存在，使得MOV在電源系統 中長時間的漏電流環境下，漏電流越來越大即所謂的老化，至致MOV 因熱擊穿短路，並由此帶來火災的隱患，這也是電源防雷箱時常起火 的根本原因。廣大防雷工程技術人員作出了各種努力雖有很大改善， 但無法從根本上解決這一問題。二， MOV作為非線性電阻，雷擊過電流時電壓降高，在電源系 統雷擊防護中沒有續流問題，這是其優點，但同時也帶來了功耗大， 當通過無法承受的過電流時，MOV將炸碎而開路。三，從上面情況來看MOV的失效模式不確定，給應用帶來無法 預知的結果。四，由於MOV固有特性壓比的存在，其殘餘傳輸電壓高，單級 防雷無法保證電子設備的過電壓防護要求，且一般用在第二級、第三 級、第四級防雷箱中，帶來安裝的不便及成本的增高。五，由於MOV是氧化鋅陶瓷結構，其過電流能力與其截面積成 正比，但截面積越大，在其燒制過程中越易變形， 一般40KA8/20 u S 電流波以上其通電流能力就很難再做大。由以上所述，可以看出MOV用於電子設備電源過電壓的防護是 無奈而勉強的做法。因此，製造出過電流能力遠大於雷擊及電磁脈衝帶來的過電流、 殘餘傳輸電壓對電子設備絕對安全、在電源系統中過電壓過後能自行 關閉、沒有漏電流，長時間穩定工作的過電壓防護元件是全球雷擊及 電磁脈衝過電壓防護行業迫切的技術需求。眾所周知，金屬陶瓷氣體放電管的過電流能力沒有極限，理論上 可以做到無窮大，完全可以一步到位的將雷擊及電磁脈衝造成的過電 流洩漏乾淨。在世界上雷擊最嚴重地區探測到的雷擊峰值電流不過300KA8/20uS電流波，而金屬陶瓷氣體放電管目前已輕鬆做到 500KA8/20uS電流完全能滿足應用要求；金屬陶瓷氣體放電管的殘 餘傳輸電壓，對於220V, 50HZ而言使用標稱值為直流擊穿電壓為 600V的金屬陶瓷氣體放電管，其脈衝擊穿電壓《1200V電壓上升率 為1000V/yS時，其殘餘傳輸電壓為小於1200V的脈衝尖峰，該脈 衝寬度約L2uS，不會對電子設備帶來傷害，即使要徹底解決該脈衝 殘餘傳輸電壓，使用簡單的L、 C濾波迴路即可達到目的；金屬陶瓷 氣體放電管的壽命目前已能輕鬆達到20年以上。綜上所述，單間隙金屬陶瓷氣體放電管應用於電子設備電源系 統存在的問題即過電壓過後不能自行關閉。解決金屬陶瓷氣體放電管 過電壓過後自行關閉的問題即解決了目前困擾防雷行業的防護方案 中的潛在隱患，也達到了電源防雷的最佳方案的要求，這也正是本發 明將要解決的問題。如圖1所示，為現有技術中普遍使用的單間隙金屬陶瓷氣體放電 管的結構剖面示意圖，其包括，兩個放電電極01、 一隻金屬化瓷管 02、 一個氣體放電間隙03、四條脈衝點火電極04、兩層電子發射材 料塗層05。但是，該結構有如下缺點其輝光電壓僅70V、弧光電壓在電流 <100A時僅30V，電流〉100A時僅15V。過電壓後，電源系統將提供巨大的短路電流給單間隙金屬陶瓷氣體放電管，產生高溫熱電子發射, 同時由於交流電源系統功率因素的問題，電流電壓不同步致使單間隙 金屬陶瓷氣體放電管在電源電壓過零後不能自行關閉。
如何解決現有技術中單間隙金屬陶瓷氣體放電管的上述問題，成 了本發明的關鍵。 實用新型內容
針對現有技術的不足，本實用新型的目的在於提供帶外接觸發端
子的多間隙金屬陶瓷氣體放電管，極好地解決電子設備交流iiov、
220V、 380V, 50 60HZ及直流電源系統中雷擊過電壓及電磁脈衝的防 護問題。
為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案其包括陶瓷定 位釘，金屬化陶瓷絕緣件，放電間隙電極隔離板，放電間隙過渡連接 隔離板，螺杆電極，端子，至少有兩層的環形金屬化陶瓷絕緣件兩端 連接有螺杆電極，形成的密閉有惰性氣體的多間隙空間，環形金屬化 陶瓷絕緣件一體成形有環形凸緣，環形凸緣上下兩端面支承兩個有放 電間隙電極隔離板，放電間隙電極隔離板開設有陶瓷定位釘孔、放電 延伸通孔，陶瓷定位釘孔內安裝有陶瓷定位釘，兩個金屬化陶瓷絕緣 件之間設有放電間隙過渡連接隔離板，放電間隙過渡連接隔離板上開 設有放電延伸通孔，放電延伸通孔、放電延伸通孔形成氣體關聯通路， 放電間隙過渡連接隔離板上一體成型有端子。
所述的金屬化陶瓷絕緣件、放電間隙電極隔離板、放電間隙過渡 連接隔離板、螺杆電極構成放電間隙。所述的端子設於兩個金屬化陶瓷絕緣件之間， 一端引至金屬化陶 瓷絕緣件外。所述的放電延伸通孔、放電延伸通孔同軸線設計分布，也可不同 軸線設計分布，呈錯位設計分布。本實用新型有益效果為至少有兩層的環形金屬化陶瓷絕緣件兩 端連接有螺杆電極，形成的密閉有惰性氣體的多間隙空間，環形金屬 化陶瓷絕緣件一體成形有環形凸緣，環形凸緣上下兩端面支承兩個有 放電間隙電極隔離板，放電間隙電極隔離板開設有陶瓷定位釘孔、放 電延伸通孔，陶瓷定位釘孔內安裝有陶瓷定位釘，兩個金屬化陶瓷絕 緣件之間設有放電間隙過渡連接隔離板，放電間隙過渡連接隔離板上 開設有放電延伸通孔，放電延伸通 L、放電延伸通孔形成氣體關聯通 路，放電間隙過渡連接隔離板上一體成型有端子。本實用新型通過多間隙金屬陶瓷氣體放電管的高弧光壓降的技 術方案解決了單間隙金屬陶瓷氣體放電管應用於電子設備電源系統 中，存在的過電壓過後單間隙金屬陶瓷氣體放電管在交、直流強電源 系統中不能自行關閉的問題，解決了目前困擾防雷行業的防護方案中 的潛在隱患，達到了電源防雷的最佳方案的要求。
圖1為現有技術的金屬陶瓷氣體放電管的結構剖視圖。 圖2為本實用新型串聯的弧光電壓工作原理圖。 圖3為本實用新型的結構剖視圖。
具體實施方式
見圖2、 3所示，帶外接觸發端子的多間隙金屬陶瓷氣體放電管， 其包括陶瓷定位釘l，金屬化陶瓷絕緣件2，放電間隙電極隔離板3， 放電間隙過渡連接隔離板4，螺杆電極6，端子9，至少有兩層的環 形金屬化陶瓷絕緣件2兩端連接有螺杆電極6，形成的密閉有惰性氣 體的多間隙空間，螺杆電極6可根據需要製作成不同形狀，環形金屬 化陶瓷絕緣件2—體成形有環形凸緣5，環形凸緣5上下兩端面支承 兩個有放電間隙電極隔離板3，放電間隙電極隔離板3開設有陶瓷定 位釘孔10、放電延伸通孔7，陶瓷定位釘孔10內安裝有陶瓷定位釘 1，兩個金屬化陶瓷絕緣件2之間設有放電間隙過渡連接隔離板4, 放電間隙過渡連接隔離板4上開設有放電延伸通孔11，放電延伸通 孔7、放電延伸通孔11形成氣體關聯通路，放電間隙過渡連接隔離 板4上一體成型有端子9。
所述的金屬化陶瓷絕緣件2、放電間隙電極隔離板3、放電間隙 過渡連接隔離板4、螺杆電極6構成放電間隙8。
所述的端子9設於兩個金屬化陶瓷絕緣件2之間， 一端引至金屬 化陶瓷絕緣件2外。
所述的放電延伸通孔7、放電延伸通孔ll同軸線設計分布，
所述的放電延伸通孔7、放電延伸通孔11不同軸線設計分布， 呈錯位設計分布。
當上述多間隙金屬陶瓷氣體放電管因雷擊過電壓擊穿時，維持一 個放電間隙弧光放電所需的電壓不能低於15V，而由n個放電間隙8 組成的多間隙金屬陶瓷氣體放電管維持其弧光放電的電壓為15V的N倍，圖2示在220V有效值交流電源系統中併入n個串聯得放電 管，放電管迴路在高壓脈衝電壓擊穿進入弧光放電時a、 b兩點的電 壓降Uab^Ur， Ur為單個放電管的弧光壓降，n為氣體放電間隙的 數量，UL^220VAcnm.s,當Uab高於電源的最高電壓220Vac rms的峰 值電壓為220X1.414"311V時，過電壓過後電源將不能在多間隙放 電管迴路中產生電流，過電壓過後多間隙金屬陶瓷氣體放電管將自行 關閉。
本實用新型是通過相互關聯的帶外接觸發端子的多間隙放電管 設計方案，來實現上述原理的。
如圖3所示，為相互關聯的帶外接觸發端子的多間隙放電管由 二個帶連接杆的螺杆電極6，四個環形金屬化陶瓷絕緣件2，三個放 電間隙過渡連接隔離板4，四十八個陶瓷定位丁l，八片放電間隙電 極隔板3，十一個放電延伸通孔7、放電延伸通孔ll構成的，擁有十 二個相互關聯的獨立的放電間隙8，三個相鄰放電間隙過渡連接隔離 板4延伸出的三個外接觸發裝置的端子9的多間隙金屬陶瓷氣體放 電管。該放電管相對於單間隙放電管串聯要節約二十二個連接杆的螺 杆電極6，十六片銀銅焊料，八個金屬化陶瓷絕緣件2，且所有放電 間隙8通過放電延伸通孔7、放電延伸通孔11相互關聯，當任意相 鄰兩個放電間隙過渡連接隔離板4延伸出的外接觸發裝置的端子9 之間輸入外接觸發裝置施加的脈衝點火電壓時，所有的放電間隙8在 所有的放電延伸通孔7、放電延伸通孔11的作用下都將在瞬間相互 擊穿，這樣通過外接觸發裝置強制將殘餘傳輸電壓控制在電子設備電源安全電壓內，所有的放電延伸通孔7、放電延伸通孔11可以同軸 線設計分布，也可以不同軸線設計分布，呈錯位分布設計。放電間隙8數量的多少，由防護電源電壓的高低決定，每增加一 個環形金屬化陶瓷絕緣件2可增加三個放電間隙8。例如電源電壓為有效值220V的交流電源系統中使用多間隙金 屬陶瓷氣體放電管時，放電間隙8數量應採用二十一個，此時多間隙 放電管的弧光壓降為315以上高於220V電源的峰值電壓(約311V)， 電源系統在過電壓過形成的電流洩放過程中不能給放電管饋電，過電 壓過後放電管將自行熄滅，達到沒有續流的結果。本實用新型通過多間隙金屬陶瓷氣體放電管的高弧光壓降的技 術方案解決了單間隙金屬陶瓷氣體放電管應用於電子設備電源系統 中，存在的過電壓過後單間隙金屬陶瓷氣體放電管在交、直流強電源 系統中不能自行關閉的問題，解決了目前困擾防雷行業的防護方案中 的潛在隱患，達到了電源防雷的最佳方案的要求。以上所述實施例，只是本實用新型的較佳實例，並非來限制本實 用新型實施範圍，故凡依本實用新型申請專利範圍所述的構造、特徵 及原理所做的等效變化或修飾，均應包括本實用新型專利申請範圍 內。
權利要求1、帶外接觸發端子的多間隙金屬陶瓷氣體放電管，其包括陶瓷定位釘(1)，金屬化陶瓷絕緣件(2)，放電間隙電極隔離板(3)，放電間隙過渡連接隔離板(4)，螺杆電極(6)，端子(9)，其特徵在於至少有兩層的環形金屬化陶瓷絕緣件(2)兩端連接有螺杆電極(6)，形成的密閉有惰性氣體的多間隙空間，環形金屬化陶瓷絕緣件(2)一體成形有環形凸緣(5)，環形凸緣(5)上下兩端面支承兩個有放電間隙電極隔離板(3)，放電間隙電極隔離板(3)開設有陶瓷定位釘孔(10)、放電延伸通孔(7)，陶瓷定位釘孔(10)內安裝有陶瓷定位釘(1)，兩個金屬化陶瓷絕緣件(2)之間設有放電間隙過渡連接隔離板(4)，放電間隙過渡連接隔離板(4)上開設有放電延伸通孔(11)，放電延伸通孔(7)、放電延伸通孔(11)形成氣體關聯通路，放電間隙過渡連接隔離板(4)上一體成型有端子(9)。
2、 根據權利要求1所述的帶外接觸發端子的多間隙金屬陶瓷氣 體放電管，其特徵在於所述的金屬化陶瓷絕緣件(2)、放電間隙電 極隔離板(3)、放電間隙過渡連接隔離板(4)、螺杆電極(6)構成放電 間隙(8)。
3、 根據權利要求1所述的帶外接觸發端子的多間隙金屬陶瓷氣 體放電管，其特徵在於所述的端子(9)設於兩個金屬化陶瓷絕緣件 (2)之間， 一端引至金屬化陶瓷絕緣件(2)外。
4、 根據權利要求1所述的帶外接觸發端子的多間隙金屬陶瓷氣 體放電管，其特徵在於所述的放電延伸通孔(7)、放電延伸通 L(ll) 同軸線設計分布。5、根據權利要求1所述的帶外接觸發端子的多間隙金屬陶瓷氣 體放電管，其特徵在於所述的放電延伸通孔(7)、放電延伸通孔(ll) 不同軸線設計分布，呈錯位設計分布。
專利摘要本實用新型涉及放電管技術領域，特指帶外接觸發端子的多間隙金屬陶瓷氣體放電管，其包括陶瓷定位釘，金屬化陶瓷絕緣件，放電間隙電極隔離板，放電間隙過渡連接隔離板，螺杆電極，端子，至少有兩層的環形金屬化陶瓷絕緣件兩端連接有螺杆電極，形成的密閉有惰性氣體的多間隙空間，環形金屬化陶瓷絕緣件一體成形有環形凸緣，環形凸緣上下兩端面支承兩個有放電間隙電極隔離板，放電間隙電極隔離板開設有陶瓷定位釘孔、放電延伸通孔，兩個金屬化陶瓷絕緣件之間設有放電間隙過渡連接隔離板，放電間隙過渡連接隔離板上開設有放電延伸通孔，放電間隙過渡連接隔離板上一體成型有端子過電壓過後放電管將自行熄滅，達到沒有續流的結果。
文檔編號H01T4/16GK201118096SQ20072005830
公開日2008年9月17日 申請日期2007年10月16日 優先權日2007年10月16日
發明者曾獻昌 申請人:曾獻昌