阅读说明：本技术 一种高功率气体开关密封连接结构 (High-power gas switch sealing connection structure ) 是由 王弘刚 洪志强 周豪 谭跃飞 黄程芳 彭海钦 谢晖 文艳凤 周柏林 于 2020-06-24 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种高功率气体开关密封连接结构,包括外壳、外壳底盖板、外壳顶盖板和气体开关,所述外壳底盖板固定于外壳的底部,所述外壳顶盖板固定于外壳的顶部,所述外壳、外壳底盖板和外壳顶盖板共同组成密封体,所述气体开关置于所述密封体内,所述气体开关的底部开设有第一通孔,所述外壳底盖板上与第一通孔同心处开设有第二通孔,气嘴依次穿过第二通孔和第一通孔与气体开关固定连接,所述气体开关与气嘴的接触面设置有密封圈,压环套设于气嘴上,并通过紧固件固定于所述外壳底盖板的底部。本发明通过增设密封圈、压环和紧固件实现了气嘴轴向和径向相结合的双向密封,具有结构简单、密封性好且节省成本的优点。(The invention provides a high-power gas switch sealing connection structure which comprises a shell, a shell bottom cover plate, a shell top cover plate and a gas switch, wherein the shell bottom cover plate is fixed at the bottom of the shell, the shell top cover plate is fixed at the top of the shell, the shell bottom cover plate and the shell top cover plate jointly form a sealing body, the gas switch is arranged in the sealing body, a first through hole is formed in the bottom of the gas switch, a second through hole is formed in the position, concentric with the first through hole, of the shell bottom cover plate, a gas nozzle sequentially penetrates through the second through hole and the first through hole to be fixedly connected with the gas switch, a sealing ring is arranged on the contact surface of the gas switch and the gas nozzle, and a pressing ring is sleeved on the gas nozzle and fixed at the bottom of the shell. The invention realizes the axial and radial combined bidirectional sealing of the air tap by additionally arranging the sealing ring, the pressing ring and the fastener, and has the advantages of simple structure, good sealing performance and cost saving.)

一种高功率气体开关密封连接结构

技术领域

本发明涉及开关密封技术领域，特别涉及一种高功率气体开关密封连接结构。

背景技术

在高电压脉冲功率技术领域，气体火花开关得到了大量的应用。Marx(脉冲调制技术)作为一种重要的脉冲调制技术，使用了多级火花开关，气体开关和外壳之间往往使用绝缘的胶质类气管连接或者直接穿过外壳接到外部气瓶等设备。如图1所示，即为气体开关2和外壳6之间使用绝缘的胶质类气管8连接，在这种使用方式下，其应用时间不长，一般不超过一年，气体开关使用频率不高的情况下，可以满足应用需求。但在Marx工业化应用过程中，当气体开关长时间频繁使用或者长期存放时，开关内部六氟化硫气体经过高压电击后产生的硫化产物会腐蚀气管，使气管变脆老化破损，导致漏气，另外，若定期更换气管，则需要打开Marx装置进行维护，工作量很大。因此，这种通过气管连接的密封方式无法满足长时间使用及存储的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种高功率气体开关密封连接结构，以实现在开关长时间使用或存储时开关的可靠密封及管道维护方便的设计要求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：本发明提出了一种高功率气体开关密封连接结构，包括外壳、外壳底盖板、外壳顶盖板和气体开关，所述外壳底盖板固定于外壳的底部，所述外壳顶盖板固定于外壳的顶部，所述外壳、外壳底盖板和外壳顶盖板共同组成密封体，所述气体开关置于所述密封体内，所述气体开关的底部开设有第一通孔，所述外壳底盖板上与第一通孔同心处开设有第二通孔，气嘴依次穿过第二通孔和第一通孔与气体开关固定连接，所述气体开关与气嘴的接触面设置有密封圈，压环套设于气嘴上，并通过紧固件固定于所述外壳底盖板的底部。

进一步地，所述压环上设有与其同轴的环形凸台，所述外壳底盖板的底部设置有与环形凸台相匹配的第一环形凹槽，所述环形凸台置于所述第一环形凹槽内。

进一步地，所述第一环形凹槽的深度大于环形凸台的高度，其内径与密封圈的外径大小尺寸一致。

进一步地，所述环形凸台的外径小于压环的外径，且环形凸台的内径与第二通孔的孔径大小相同。

进一步地，所述环形凸台外径与第一环形凹槽内径之间的径向间距和环形凸台内径与气嘴外径之间的径向间距相等。

进一步地，所述气嘴上设有与密封圈相匹配的第二环形凹槽，所述密封圈设置于所述第二环形凹槽内。

进一步地，所述紧固件为螺栓，所述压环上设有第三通孔，所述外壳底盖板的底部与第三通孔相对应的位置设有与所述螺栓匹配的螺纹盲孔，所述螺栓通过第三通孔和螺纹盲孔将压环与外壳底盖板固定连接。

进一步地，所述螺栓的数量至少为四个。

进一步地，所述气体开关采用高强度绝缘材料制作。

进一步地，第一通孔为螺纹孔。

相比现有技术，上述结构的高功率气体开关密封连接结构具有如下优点：

1)通过增设密封圈、压环和紧固件实现了气嘴轴向和径向相结合的双向密封，即密封了气体开关内部气压也密封了外壳气压，密封效果好；

2)可防止外壳充气，以免导致外壳底盖板形变引起的对气体开关拉伸力，使气体开关有泄漏气体的现象发生。

3)省去了现有技术中气体开关与外部连接的气管，避免了气体开关重复长时间工作和长时间储存时，六氟化硫经高压电击后，产生的硫化物对气管的腐蚀，使气管变脆，导致开关泄漏气体的问题。

4)密封结构简单，装拆方便且密封效果良好。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为现有技术中一种高功率气体开关密封连接结构的剖视示意图；

图2为本发明一种高功率气体开关密封连接结构的剖视示意图。

附图标记的对应关系为：

1-外壳底盖板；

2-气体开关；

3-气嘴；

4-压环；

5-螺栓；

6-外壳；

7-外壳顶盖板；

8-胶质类气管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”“内”、“外”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

参见图2，一种高功率气体开关密封连接结构，包括外壳6、外壳底盖板1、外壳顶盖板7、气体开关2和气嘴3，外壳底盖板1固定于外壳6的底部，外壳顶盖板7固定于外壳6的顶部，外壳6、外壳底盖板1和外壳顶盖板7共同组成密封体，气体开关2置于该密封体内，气体开关2的底部开设有第一通孔，该第一通孔优选为螺纹孔，外壳底盖板1上与第一通孔同心处开设有第二通孔，气嘴3依次穿过第二通孔和第一通孔与气体开关2固定连接(即螺纹孔与设计好的气嘴3拧紧连接)，气体开关2与气嘴3的接触面设置有密封圈，压环4套设于气嘴3上，并通过紧固件固定于外壳底盖板1的底部，压环4和外壳底盖板1通过紧固件固定，使得密封圈产生预紧力，密封圈通过挤压，从而使气嘴3轴向和径向都达到密封效果，即实现轴向和径向结合密封。优选地，该密封圈为O型密封圈。通过上述设置，当设备运行时，气体开关2裸漏的外部(即外壳6内部)需要充绝缘气体，当气压升高时，外壳底盖板1会产生形变，而气体开关2是固定不动的，与气体开关2连接的气嘴3会产生一个拉伸力，而气嘴3只有一个O型密封圈的径向摩擦力，此摩檫力小于拉伸力，气嘴3会随气体开关2联动，从而使气体开关2相对外壳底盖板1有一定的活动性而不影响密封性能，防止外壳底盖板1变形拉扯气体开关2，这样就实现了开关体的活动性密封连接功能。

在进一步地技术方案中，为使密封圈更好地产生预紧力，压环4上设有与其同轴的环形凸台，该环形凸台的外径小于压环4的外径，且环形凸台的内径与第二通孔的孔径大小相同，环形凸台外径与第一环形凹槽内径之间的径向间距和环形凸台内径与气嘴3外径之间的径向间距相等，外壳底盖板1的底部设置有与环形凸台相匹配的第一环形凹槽，该环形凸台置于第一环形凹槽内，第一环形凹槽的深度大于环形凸台的高度，第一环形凹槽的内径与密封圈的外径大小尺寸一致。需要说明的是，本发明中第一环形凹槽的具体深度根据环形凸台的高度和O型密封圈的压缩比例来确定。优选地，图2所示的实施例中，第二通孔的外径比气嘴3外径大0.5mm，环形凸台的内径比气嘴3外径大0.5mm，环形凸台的外径比第一环形凹槽的内径小0.5mm。

如图2所示，前述紧固件优选为螺栓5，压环4上设有第三通孔，外壳底盖板1的底部与第三通孔相对应的位置设有与该螺栓5匹配的螺纹盲孔，螺栓5通过第三通孔和螺纹盲孔将压环4与外壳底盖板1固定连接，防止环形凸台从外壳底盖板1上的第一环形凹槽中窜出，优选地，第三通孔为螺纹孔。需要说明的是，螺栓5的数量至少为四个。在图2所示的实施例中螺栓5的数量优选为四个，四个螺栓5等间距的分布于压环4的同一圆周上。

此外值得提及的是，气嘴3上设有与密封圈相匹配的第二环形凹槽，密封圈设置于该第二环形凹槽内。

同时，为满足气开关体的耐压需求，该气体开关2优选采用高强度绝缘材料制作，如尼龙，其他零件均可根据需求选材，满足耐压及强度需求即可。

综上所述，本发明图2所示的优选实施例，首先，在气体开关2底部开设有螺纹孔，便于与设计好的气嘴3相连，且气嘴3上与气体开关2的接触面设有第二环形凹槽，用于O型密封圈安装；然后，在外壳底盖板1上与螺纹孔同心处开设有一个比气嘴外径大0.5mm的第二通孔，第二通孔用于气嘴3穿设，且在外壳底盖板1上第二通孔的外侧面，设计一个与O型密封圈外径大小尺寸一致的第一环形凹槽，第一环形凹槽与第二通孔同轴设置；接着，再设计一个内径比气嘴大0.5mm、环形凸台外径比第一环形凹槽内径小0.5mm的压环4，需要说明的是，前述第一环形凹槽的具体深度根据压环4的环形高度和O型密封圈的压缩比例来确定，压环4套设于气嘴3上，压环4上设有第三通孔，在外壳底盖板1底部相对应的位置设螺纹盲孔，压环4和外壳底盖板1通过螺栓5拧紧，使得O型密封圈产生预紧力，O型密封圈通过挤压，从而使气嘴3轴向和径向都达到密封效果，即轴向和径向结合密封。当外壳6内部充气时，外壳底盖板1和外壳顶盖板7会产生向外的形变，气体开关2位置与其他部件有连接是固定不动的，所以外壳底盖板1对气嘴3会有一个向下拉力，气嘴3和外壳底盖板1之间只存在一个O型密封圈的摩檫力，此摩檫力远小于拉伸力，气体开关2连接气嘴3会与外壳底盖板1垂直方向错位，气嘴3一直受有O型密封圈的挤压预紧力作用，保证外壳6和气体开关2的密封性能。

总之，本发明通过在气体开关2的底部开设有第一通孔，外壳底盖板1上与第一通孔同心处开设第二通孔，气嘴3依次穿过第二通孔和第一通孔与气体开关2固定连接，气体开关2与气嘴3的接触面设置密封圈，压环4套设于气嘴3上，并通过紧固件固定于所述外壳底盖板1的底部，可实现长时间的使用及存储，具有结构简单、密封性好且节省成本的优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。