CN208478278U - 一种大功率高能点火气体放电管 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种大功率高能点火气体放电管，涉及放电管技术领域，包括：陶瓷外壳、位于陶瓷外壳两端的封接盖、两个电极、排气管、引线片、盲支杆和排气支杆，由陶瓷外壳和两端盖构成一容纳腔，所述两个电极的上表面均覆盖保护层，所述保护层为单质钡和碘化钡相互掺杂的保护层。本实用新型解决了现有的放电管在高功率的使用状态下寿命短的问题。

Description

一种大功率高能点火气体放电管

技术领域

本发明涉及放电管技术领域，尤其涉及一种大功率高能点火气体放电管。

背景技术

高能点火气体放电管(以下简称放电管)主要用于发动机点火***。发动机点火***是根据电容储能放电原理制作而成高能点火组件。放电管作为控制点火能量的开关，其击穿性能将直接决定发动机点火***的点火能量、点火频率，从而很大程度上决定了点火***的性能。

一般燃烧室点火的时候都是在固定的低燃料流量环境中点火，再通过逐渐增大燃料流量，加大推进力，这种环境下小功率的放电管即可满足要求。但在需要强力加速度的环境下逐渐增大燃料流量的方案是不能实现的，而是需要突燃增加燃料流量，增大推进力，在这种环境下，极有可能使发动机熄火，所以在突燃加大流量的初期需要持续的大功率点火。持续的大功率点火就需要用动大功率的放电管。这种放电管的使用功率达到200W以上，是目前点火放电管的3倍。

提高高能点火放电管的使用功率，会导致放电管寿命降低。目前国内外放电管寿命在60W功率的使用下能达到100万次。提高放电管使用功率到200W后放电管使用寿命只能达到30万次左右，无法满足使用要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为解决现有的放电管在高功率的使用状态下寿命短的问题，本实用新型提供一种大功率高能点火气体放电管。

本实用新型的技术方案如下：

一种大功率高能点火气体放电管，包括：陶瓷外壳、位于陶瓷外壳两端的封接盖、两个电极、排气管、引线片、盲支杆和排气支杆，由陶瓷外壳和两端盖构成一容纳腔，所述两个电极的上表面均覆盖保护层，所述保护层为单质钡和碘化钡相互掺杂的保护层。

进一步地，所述封接盖包括顶部和竖直部，所述顶部远离陶瓷外壳，所述封接盖为金属端盖。

进一步地，所述封接盖还包括帽沿部，所述顶部、竖直部和帽沿部组成帽状结构。

优选地，所述帽沿部与竖直部之间弧形连接，所述顶部与竖直部之间弧形连接。

优选地，所述封接盖的材料为铁钴镍合金。

采用上述方案后，本实用新型的有益效果如下：

(1)在放电管工作时，保护层中的钡发射电子，由于钡是导电的，所以不影响放电管击穿，且钡的最外层电子的逸出功低，容易发射电子；利用碘化钡的薄膜态对电极形成保护，可以降低电机材料本身的溅射，碘化钡也会发生溅射，但是，溅射的碘化钡会电离出钡离子和碘离子，钡离子带正电向阴极移动，在阴极得到电子后形成单质钡，碘离子带负电向正极移动，由于碘的挥发性强，在放电管放电情况的温度下，单独的碘离子是以气态的方式存在，气态的碘离子可以充斥在整个放电管中，阴极的钡离子和气态的碘离子又会结合形成碘化钡，重新附着在阴极，形成稳态循环，因此，可以降低整个阴极的溅射，碘化钡掺钡的覆盖层相较于其他的覆盖层，变薄或者损耗的速度会大大降低，掺钡的钡化合物的，从而提高放电管寿命。

(2)在本实用新型中，将封接设计成帽状结构，通过金属帽自身的弹性形变，降低陶瓷会形成向内的应力，从而确保瓷件以及瓷件的封接面不被拉裂，达到提高放电管封接合格率、提高封接面密封性的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的封接盖的结构示意图；

图3为本实用新型的封接盖和陶瓷外壳的剖视图；

图中标记：1-陶瓷外壳，2-封接盖，201-顶部，202-竖直部，203-帽沿部，3-电极，4-排气管，5-引线片，6-盲支杆，7-排气支杆，8-容纳腔，9-保护层。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的一种大功率高能点火气体放电管，包括：陶瓷外壳1、位于陶瓷外壳1两端的封接盖2、两个电极3、排气管4、引线片5、盲支杆6和排气支杆7，由陶瓷外壳1和两端盖构成一容纳腔8，排气管4通过设置于排气支杆7内的第一排气孔与排气支杆7连通；盲支杆6与电极3之间螺纹连接，排气支杆7与电极3之间也螺纹连接。放电管阴极选用耐溅射、耐高温、逸出功稳定的钨或钨合金。考虑放电管电性参数的稳定性，本具体实施方式中选用钨钍合金。为降低放电管阴极溅射，根据不同的击穿电压要求，通过调整极间距离，提高放电管工作气体压强，根据目前常规产品情况，击穿电压2900V～3300V的放电管，压强应在30Kpa以上。气体成份方面，首先选用化学性质稳定的单质气体，如：氢、氦、氩、氮等气体中的一种或几种。其次，为了降低溅射率，选用原子质量较小的气体如氢、氦、氮等。本实用新型考虑放电管的高温性选择氢氮混合气体。所述两个电极3的上表面均覆盖保护层9，所述保护层9为单质钡和碘化钡相互掺杂的保护层9。

具体地，本实用新型的单质钡和碘化钡的掺杂过程为：首先将碘化钡通过高温烘烤挥发、结晶的方式，使其在电极3表面形成碘化钡薄膜，再通过交、直流重复充气、抽气老炼，使薄膜层与电极3表面结合，形成单质钡和碘化钡相互掺杂的一种稳定的电极3保护层9，在此过程中，还会产生单质碘和碘化氢，这两种物质会在充气、抽气老练的过程的被抽走。

由单质钡和碘化钡的掺杂保护层9会降低放电管中大质量阳对阴极金属表面的冲击，同时其中的老炼后电离出金属物质又不影响电极3的电子发射。

放电管是利用气体放电原理制作而成的离子器件。其基本结构为：密封的管壳内封装一对难熔金属材料做的电极，内部充有工作气体。当放电管两端电压不高时，放电管呈高阻抗(≥500MΩ)，当两端电压提高到管内气体击穿电压后，放电管电极间产生气体击穿放电，且从辉光放电迅速转为弧光放电，放电管呈极低阻抗状况，管压降降至几百伏。当电极两端的电压降至维持电压以下后，放电停止，放电管又恢复到高阻抗状况。

放电管的工作过程为：(1)初始电子对气体电离；(2)电离的电子轰击阳极；(3)是电离的正离子轰击阴极，从阴极中轰击出大量电子；(4)阴极中轰击出大量的电子到阳极形成雪崩放电，形成击穿。

影响放电管寿命的原因主要是放电管的阴极溅射。放电管放电时阴极表面的金属原子发生分解产生的粒子蒸散到附近管壁。随着管壁蒸散物的逐渐增加和电极的损耗，放电管的绝缘电阻逐渐降低，击穿电压产生变化，放电管能够承受的耐压值降低。当产品的耐压值低于其击穿电压值时，或击穿电压超过用户要求的某一值(一般是放电管初始值的±100V)放电管的寿命终结。

本实用新型的放电管在放电管工作时，保护层中的钡发射电子，由于钡是导电的，所以不影响放电管击穿，且钡的最外层电子的逸出功低，容易发射电子；利用碘化钡的薄膜态对电极形成保护，可以降低电机材料本身的溅射，碘化钡也会发生溅射，但是，溅射的碘化钡会电离出钡离子和碘离子，钡离子带正电向阴极移动，在阴极得到电子后形成单质钡，碘离子带负电向正极移动，由于碘的挥发性强，在放电管放电情况的温度下，单独的碘离子是以气态的方式存在，气态的碘离子可以充斥在整个放电管中，阴极的钡离子和气态的碘离子又会结合形成碘化钡，重新附着在阴极，形成稳态循环，因此，可以降低整个阴极的溅射，碘化钡掺钡的覆盖层相较于其他的覆盖层，变薄或者损耗的速度会大大降低，掺钡的钡化合物的，从而提高放电管寿命。经过测试，通过本方案制作的放电管在200W使用功率下，放电管寿命达到100万次以上。在150万次寿命后，放电管管壁溅射物极少。采用该技术后放电次数为150万次后放电管管壁溅射物的情况远优于现有的放电管放电次数为50万次后管壁溅射物情况。

实施例2

在实施例1的基础上，所述封接盖2包括顶部201、竖直部202和帽沿部203，所述顶部201、竖直部202和帽沿部203组成帽状结构。所述封接盖2为金属端盖。

本实施例将封装盖设计成帽状结构，放电管整管的结构是采用陶瓷加金属帽在790℃以上的高温钎焊焊料焊结而成，在温度升高到焊料熔化温度时陶瓷的膨胀程度和金属帽的膨胀程度是不一致的；当温度降低至焊料凝结时，金属帽和陶瓷密封在一起，放电管持续降温的过程中，由于热膨胀程度不一致，成金属帽对陶瓷会形成向内的应力。在本实用新型中，将封接设计成帽状结构，通过金属帽自身的弹性形变，降低陶瓷会形成向内的应力，从而确保瓷件以及瓷件的封接面不被拉裂，达到提高放电管封接合格率、提高封接面密封性的效果。也就是说，封装盖具有弹性，可以上下、左右压缩或者伸缩，从而保证了陶瓷外壳1的开裂情况。本实施例中的帽沿部203的长度为2-3mm，由于封接盖2的厚度很薄，如果封接面只有顶部201和竖直部202而没有帽沿部203，封接盖2容易变形且会影响放电管的密封性，且在形变过程中强度不高。所述帽沿部203与竖直部202之间弧形连接，所述顶部201与竖直部202之间弧形连接。本实施例中采用的所述封接盖2的材料为铁钴镍合金，应当理解的是，根据各放电管的不同，可以适当调节封装盖的材料、陶瓷外壳1的材料以及各自的膨胀系数。优选地，封装盖的膨胀系数与陶瓷外壳1的膨胀系数越接近越好。目前本技术已经在高能点火气体放电管中使用。使用了本实施例的技术方案后，小功率60W的放电管寿命都至少达到了160万次，普遍可以达到200万次至300万次。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种大功率高能点火气体放电管，包括：陶瓷外壳(1)、位于陶瓷外壳(1)两端的封接盖(2)、两个电极(3)、排气管(4)、引线片(5)、盲支杆(6)和排气支杆(7)，由陶瓷外壳(1)和两端盖构成一容纳腔(8)，其特征在于，所述两个电极(3)的上表面均覆盖保护层(9)，所述保护层(9)为碘化钡表面掺杂单质钡的结构。

2.根据权利要求1所述的一种大功率高能点火气体放电管，其特征在于，所述封接盖(2)包括顶部(201)和竖直部(202)，所述顶部(201)远离陶瓷外壳(1)，所述封接盖(2)为金属端盖。

3.根据权利要求2所述的一种大功率高能点火气体放电管，其特征在于，所述封接盖(2)还包括帽沿部(203)，所述顶部(201)、竖直部(202)和帽沿部(203)组成帽状结构。

4.根据权利要求3所述的一种大功率高能点火气体放电管，其特征在于，所述帽沿部(203)与竖直部(202)之间弧形连接，所述顶部(201)与竖直部(202)之间弧形连接。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种大功率高能点火气体放电管，其特征在于，所述封接盖(2)的材料为铁钴镍合金。