阅读说明：本技术 一种高能点火气体放电管的充气系统及其充电方法 (Inflation system of high-energy ignition gas discharge tube and charging method thereof ) 是由 邱春富 于 2019-11-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种高能点火气体放电管的充气系统及其充电方法,解决现有技术难以控制氚的引入量导致放电管放电稳定性难以保证,从而导致批量生产的放电管一致性较差,最终无法进行大批量使用的技术问题。充气系统包括外真空加热罩、真空管、第一抽真空装置、第二抽真空装置、储气罐、供氢气瓶、供氩气瓶和氚气供给装置。充气的方法主要为在氢氩混合气体中加入放射性元素氚,加氚时通过控制氚靶总量、加热温度和时间以实现加入氚气的精确控制。本发明可用于高能点火放电管批量充气生产,能够较为准确的控制放电管管内气体成分及比例,从而使放电管的放电稳定性得到较大提升,充气生产出的高能点火气体放电管产品一致性增强,满足大批量充气生产。(The invention discloses an inflation system of a high-energy ignition gas discharge tube and a charging method thereof, which solve the technical problems that in the prior art, the discharge stability of the discharge tube is difficult to ensure due to the difficulty in controlling the introduction amount of tritium, so that the discharge tubes produced in batches have poor consistency and can not be used in batches finally. The inflation system comprises an outer vacuum heating cover, a vacuum tube, a first vacuumizing device, a second vacuumizing device, a gas storage tank, a hydrogen supply cylinder, an argon supply cylinder and a tritium supply device. The method for charging the gas mainly comprises the steps of adding a radioactive element tritium into a hydrogen-argon mixed gas, and accurately controlling the tritium adding through controlling the total amount of a tritium target, the heating temperature and the time during tritium adding. The invention can be used for the batch inflation production of the high-energy ignition discharge tubes, and can accurately control the components and the proportion of gas in the discharge tubes, thereby greatly improving the discharge stability of the discharge tubes, enhancing the product consistency of the high-energy ignition gas discharge tubes produced by inflation, and meeting the requirement of mass inflation production.)

一种高能点火气体放电管的充气系统及其充电方法

技术领域

本发明涉及高能点火气体放电管充气技术领域，具体涉及一种高能点火气体放电管的充气系统及其充电方法。

背景技术

高能点火气体放电管主要用于高能点火器，广泛应用于航空发动机、机载弹载发动机、以及船舶、燃气燃油、锅炉等点火装置，石油化工、煤炭化工、天然气工程、冶金及环保等各种可燃性气体放空火炬装置。放电管在高能点火器中作控制大能量的开关元件，使电容器上高压击穿放电管快速对半导体电阻放电，产生脉冲电弧，完成点火。放电管是高能点火器的重要元件，工作电压高达几千伏，放电能量有几十焦耳，其性能对点火器的可靠性有关键性影响，尤其在航空领域发动机点火系统对放电管的质量有更高要求。

高能点火气体放电管工作气体充一定气压、一定比例的氮氢混合气，同时氮氢混合气中还需混入一定量的放射性氚，目前在对高能点火气体放电管进行充气时，一般采用直接充气法或混气法，但放射性元素氚的引入量难以控制，从而导致高能点火气体放电管的放电稳定性难以保证，批量充气生产的高能点火气体放电管一致性较差，无法进行大批量使用。

因此，设计一种高能点火气体放电管的充气系统及其充电方法，以用于高能点火放电管批量充气生产，能够较为准确的控制放电管管内气体成分及比例，从而提升放电管的放电稳定性，增强批量高能点火气体放电管产品的一致性，最终满足高能点火气体放电管大批量生产，成为所属技术领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种高能点火气体放电管的充气系统及其充电方法，解决现有技术在充气时难以控制放射性元素氚的引入量，从而导致高能点火气体放电管的放电稳定性难以保证，进而导致其批量充气生产的高能点火气体放电管一致性较差，最终无法进行大批量使用的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高能点火气体放电管的充气系统，包括外真空加热罩，位于所述外真空加热罩内用于安装待充气高能点火气体放电管的真空管，与所述外真空加热罩相连通的第一抽真空装置，与所述真空管相连通的第二抽真空装置，与所述真空管通过管道相连通的储气罐，以及通过管道分别与所述储气罐相连通的供氢气瓶和供氩气瓶；所述储气罐通过管道连接有用于为所述储气罐定量提供氚气的氚气供给装置。

进一步地，所述氚气供给装置包括外壳，设于所述外壳内通过管道与所述储气罐相连通用于放置氚靶的储氚床，以及设于所述外壳内用于为所述储氚床加热的加热装置。

进一步地，所述氚气供给装置还包括设于所述外壳内的保温结构，所述储氚床、所述加热装置、以及所述保温结构在所述外壳内由内至外顺序分布。

进一步地，所述加热装置包括均位于所述保温结构内的热电偶和用于为所述储氚床加热的电热丝，以及位于所述外壳外并分别与所述电热丝和所述热电偶电性连接的电控箱。

进一步地，所述外壳的内壁和所述保温结构的外壁之间形成有间隙，并且该间隙内设有用于固定所述保温结构的支撑件。

进一步地，所述储气罐连接有进出气管，所述进出气管上设有第七阀门，所述外真空加热罩、所述供氢气瓶、所述供氩气瓶、以及所述储氚床分别通过管道与所述进出气管相连通。

进一步地，所述进出气管与所述外真空加热罩相连通的管道上顺着气流方向上依次设有第二薄膜压力传感器、手动微调阀、第一薄膜压力传感器、以及充气阀。

进一步地，所述供氢气瓶与所述进出气管相连通的管道上设有第六阀门，所述供氩气瓶与所述进出气管相连通的管道上设有第五阀门，所述氚气供给装置与所述进出气管相连通的管道上设有第四阀门。

进一步地，所述第一抽真空装置包括机械泵、第二阀门和第一电阻规，所述机械泵通过管道与所述外真空加热罩内相连通，所述第二阀门和所述第一电阻规顺序分布于所述机械泵和所述外真空加热罩相连通的管道上，所述第一电阻规靠近所述外真空加热罩分布；

所述第二抽真空装置包括通过管道与所述真空管相连通的第一干泵、以及通过管道与所述真空管相连通的分子泵，所述第一干泵与所述真空管相连通的管道上顺着气流方向依次设有预抽阀和第二电阻规，所述分子泵与所述真空管相连通的管道上顺着气流方向依次设有复合规和高真空阀，所述复合规的进口处设有规管阀，所述分子泵和所述干泵管道连接并且该管道上设有前级阀。

进一步地，还包括均压装置和氚气回收设备，所述均压装置包括与所述外真空加热罩内相连通的外均压管道、以及与所述真空管相连通的内均压管道，所述外均压管道上设有第一阀门，所述内均压管道上设有第三阀门，所述外真空加热罩通过所述外均压管道与外界大气相连通，所述真空管通过所述内均压管道与1个标准大气压的氮气源相连通；

所述氚气回收设备包括与所述真空管相连接的回收管，通过所述回收管与所述真空管相连接的氚回收设备，以及顺着气流方向设于所述回收管上的第八阀门和第二干泵。

采用上述充气系统进行高能点火气体放电管充气的方法，包括以下步骤：

步骤1、开启均压装置使外真空加热罩和真空管均压成1个标准气压，将待充气高能点火气体放电管接入真空管，将氚靶放入储氚床，关闭均压装置；

步骤2、依次启动第一抽真空装置和第二抽真空装置，将外真空加热罩和真空管内抽真空；

步骤3、启动氚气供给装置，为储气罐内定量充入氚气，之后关闭；

步骤4、开启供氩气瓶，为储气罐内定量充入氩气，之后关闭；

步骤5、开启供氢气瓶，为储气罐内定量充入氢气，之后关闭；

步骤6、开通储气罐与真空管为待充气高能点火气体放电管充入混合气，即可。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明充气系统结构简单、设计科学合理，使用方便，可用于高能点火放电管批量充气生产，能够较为准确的控制放电管管内气体成分及比例，从而使放电管的放电稳定性得到较大提升，充气生产出的高能点火气体放电管产品一致性增强，满足大批量充气生产。本发明充气方法操作简便，流程顺畅，可高效稳定批量地为高能点火气体放电管进行充气。

附图说明

图1为本发明充气系统的结构框图。

图2为本发明氚气供给装置结构示意图。

图3为本发明氚气供给装置截面视图。

图4为本发明外壳横截面视图。

图5为本发明电热丝结构示意图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-外真空加热罩、2-真空管、3-第一抽真空装置、4-第二抽真空装置、5-储气罐、6-供氢气瓶、7-供氩气瓶、8-氚气供给装置、81-外壳、82-储氚床、83-电热丝、84-热电偶、85-电控箱、86-保温结构、87-间隙、88-支撑件、9-第七阀门、10-第二薄膜压力传感器、11-手动微调阀、12-第一薄膜压力传感器、13-充气阀、14-进出气管、15-第六阀门、16-第五阀门、17-第四阀门、18-机械泵、19-第二阀门、20-第一电阻规、21-第一干泵、22-分子泵、23-预抽阀、24-第二电阻规、25-高真空阀、26-规管阀、27-复合规、28-外均压管道、29-内均压管道、30-第一阀门、31-第三阀门、32-回收管、33-氚回收装置、34-第八阀门、35-第二干泵、36-待充气高能点火气体放电管、37-前级阀。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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或者以特定的方位构造和操作，因此其不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；当然的，还可以是机械连接，也可以是电连接；另外的，还可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-5所示，本发明提供的一种高能点火气体放电管的充气系统，结构简单、设计科学合理，使用方便，可用于高能点火放电管批量充气生产，能够较为准确的控制放电管管内气体成分及比例，从而使放电管的放电稳定性得到较大提升，充气生产出的高能点火气体放电管产品一致性增强，满足大批量充气生产。本发明包括外真空加热罩1，位于所述外真空加热罩1内用于安装待充气高能点火气体放电管36的真空管2，与所述外真空加热罩1相连通的第一抽真空装置3，与所述真空管2相连通的第二抽真空装置4，与所述真空管2通过管道相连通的储气罐5，以及通过管道分别与所述储气罐5相连通的供氢气瓶6和供氩气瓶7；所述储气罐5通过管道连接有用于为所述储气罐5定量提供氚气的氚气供给装置8。

本发明所述氚气供给装置8包括外壳81，设于所述外壳81内通过管道与所述储气罐5相连通用于放置氚靶的储氚床82，以及设于所述外壳81内用于为所述储氚床82加热的加热装置。所述氚气供给装置8还包括设于所述外壳81内的保温结构86，所述储氚床82、所述加热装置、以及所述保温结构86在所述外壳81内由内至外顺序分布。所述加热装置包括均位于所述保温结构86内的热电偶84和用于为所述储氚床82加热的电热丝83，以及位于所述外壳81外并分别与所述电热丝83和所述热电偶84电性连接的电控箱85。所述外壳81的内壁和所述保温结构86的外壁之间形成有间隙87，并且该间隙内设有用于固定所述保温结构86的支撑件88。

本发明外壳为不锈钢外壳，呈空心圆柱形；保温结构也呈空心圆柱形，置于不锈钢外壳内；储氚床呈空心圆柱形，其一端开口，储氚床置于保温结构内，储氚床的开口端通过玻璃段与外界管道密封连接，储氚床、保温结构、以及外壳同心分布。外壳与保温结构之间留有筒形空隙，该空隙内设有支撑件，支撑件用于固定保温结构，支撑件最好是陶瓷棒，三根陶瓷棒周向等距分布于保温结构外周，如图3和4所示，外壳内壁周向等距开设有若干个陶瓷棒插接槽，陶瓷棒插接入外壳内壁的陶瓷棒插接槽内，陶瓷棒外露侧则与保温结构外壁相顶底以固定保温结构。保温结构内壁与储氚床外壁之间设有空隙，电热丝和热电偶则设于该空隙内，电热丝最好是钼丝，呈螺旋形，储氚床位于钼丝的螺旋内，钼丝一端直接穿过保温结构底部与电控箱连接，另一端走线至外壳与保温结构之间的筒形空隙后在穿过保温结构底部与电控箱连接，热电偶穿插在保温结构底部，测量端位于保温结构底部内壁与储氚床外壁之间的空隙内，连线段位于外壳外，方便与电控箱连线。

本发明所述储气罐5连接有进出气管14，所述进出气管14上设有第七阀门9，所述外真空加热罩1、所述供氢气瓶6、所述供氩气瓶7、以及所述储氚床82分别通过管道与所述进出气管14相连通。所述进出气管14与所述外真空加热罩1相连通的管道上顺着气流方向上依次设有第二薄膜压力传感器10、手动微调阀11、第一薄膜压力传感器12、以及充气阀13。所述供氢气瓶6与所述进出气管14相连通的管道上设有第六阀门15，所述供氩气瓶7与所述进出气管14相连通的管道上设有第五阀门16，所述氚气供给装置8与所述进出气管14相连通的管道上设有第四阀门17。

本发明所述第一抽真空装置3包括机械泵18、第二阀门19和第一电阻规20，所述机械泵18通过管道与所述外真空加热罩1内相连通，所述第二阀门19和所述第一电阻规20顺序分布于所述机械泵18和所述外真空加热罩1相连通的管道上，所述第一电阻规19靠近所述外真空加热罩1分布；所述第二抽真空装置4包括通过管道与所述真空管2相连通的第一干泵21、以及通过管道与所述真空管2相连通的分子泵22，所述第一干泵21与所述真空管2相连通的管道上顺着气流方向依次设有预抽阀23和第二电阻规24，所述分子泵22与所述真空管2相连通的管道上顺着气流方向依次设有复合规27和高真空阀25，所述复合规27的进口处设有规管阀26，所述分子泵22和所述干泵21管道连接并且该管道上设有前级阀37。

本发明还包括均压装置和氚气回收设备，所述均压装置包括与所述外真空加热罩1内相连通的外均压管道28、以及与所述真空管2相连通的内均压管道29，所述外均压管道28上设有第一阀门30，所述内均压管道29上设有第三阀门31，所述外真空加热罩1通过所述外均压管道28与外界大气相连通，所述真空管2通过所述内均压管道29与1个标准大气压的氮气源相连通；所述氚气回收设备包括与所述真空管2相连接的回收管32，通过所述回收管32与所述真空管2相连接的氚回收装置33，以及顺着气流方向设于所述回收管32上的第八阀门34和第二干泵35。

本发明所使用的供氢气瓶和供氩气瓶均自带有减压阀，本发明所使用的薄膜压力传感器、热电偶、电控箱、薄膜压力传感器、干泵、分子泵、以及机械泵等电气设备，均为现有已知设备，其结构、电路、以及控制原理均为现有已知技术，因此，关于本发明所使用的薄膜压力传感器、热电偶、电控箱、薄膜压力传感器、干泵、分子泵、以及机械泵等电气设备的结构、电路、以及控制原理在此不赘述。本发明所使用的复合规包括有复合的电阻规和电离规。

本发明提供的采用上述充气系统进行高能点火气体放电管充气的方法，包括以下步骤：

步骤1、开启均压装置使外真空加热罩和真空管均压成1个标准气压，将待充气高能点火气体放电管接入真空管，将氚靶放入储氚床，关闭均压装置；

步骤2、依次启动第一抽真空装置和第二抽真空装置，将外真空加热罩和真空管内抽真空；

步骤3、启动氚气供给装置，为储气罐内定量充入氚气，之后关闭；

步骤4、开启供氩气瓶，为储气罐内定量充入氩气，之后关闭；

步骤5、开启供氢气瓶，为储气罐内定量充入氢气，之后关闭；

步骤6、开通储气罐与真空管为待充气高能点火气体放电管充入混合气，即可。

本发明为混气法，在氢氩混合气体中定量加入放射性元素氚，利用氚靶加热释放氚气引入放射性元素氚，通过控制氚靶总量、加热温度、以及时间从而获得气态氚气，实现氚气加入量的精确控制。

如图1所示，为了使本领域技术人员更好地理解本发明技术方案，特提供以下实例进行阐述。

本次充气系统中混气系统体积为4.25L，总压为800kPa，氚气总含量750～1000毫居里。具体操作如下：

(1)依次打开阀门1和3，30s后关闭，使外真空加热罩内和真空管内均压为1个大气压，如此可方便操作员开启外真空加热罩，并将待充气高能点火气体放电管产品接入真空管，可同时批量接入多个待充气高能点火气体放电管产品，然后将氚气供给装置接入系统内，将储氚床通过玻璃连接段与连通于储气罐上的管道相连接，储氚床内预放有四个氚靶，氚靶的吸附量为200～250毫居里。

(2)依次打开干泵、预抽阀、充气阀、手动微调阀、第七阀门、第六阀门、第五阀门、以及第四阀门，预抽阀打开后待第二电阻规低于10Pa时关闭预抽阀。之后打开机械泵和第二阀门将外真空加热罩内抽真空至1Pa内(如此可有效防止外真空加热罩加热时产品表面氧化)。然后再打开前级阀、分子泵、规管阀门、以及高真空阀(此处最好用插板阀，插板阀是高真空阀门的一种)，以对所有管道进行抽气，同时外真空加热罩温度提升至80℃(外真空加热罩的内壁上自带加热设备)，直至真空度低于10^-5Pa时，关闭前级阀、分子泵、干泵、规管阀门、以及高真空阀。

(3)关闭充气阀、手动微调阀、第五阀门、第六阀门。通过电控箱控制电热丝加热，使储氚床温度升至500℃并保持该温度5min，如此，储氚床内的氚靶吸附的氚气能够释放出95％的氚气，760～950毫居里。

(4)关闭第四阀门，打开供氩气瓶，开通第五阀门为储气罐进行充气，待第二薄膜压力传感器的读数为400Kpa时关闭第五阀门。

(5)打开供氢气瓶，开通第六阀门为储气罐进行充气，待第二薄膜压力传感器的读数为800Kpa时关闭第六阀门。

(6)最后通过手动微调阀对安装于真空管上的待充气高能点火气体放电管产品进行充气，第一薄膜压力传感器实时显示充气压力变化，当充气压达到需要的击穿电压对应的充气气压时即可。

通过此种方式，一方面可以使每批产品管内气体成分保持一致，从而实现同批产品的一致性；另一方面在不同批次，特别是重新配气时，也能保持每批次产品的一致。从而满足大批量生产的质量控制要求。

对于击穿电压高的产品也可以通过关闭第七阀门，打开第八阀门，通过手动微调阀利用第二干泵对其抽气，使其管内气压降低，达到需要的气压。

基于环保要求，本发明设有氚气回收设备，氚气回收设备中的氚回收装置为氚专用回收设备，为现有设备，当高能点火气体放电管充好气后，开启外真空加热罩将高能点火气体放电管取出，之后开启氚气回收装置将系统中的氚气回收。

最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，当然更不是限制本发明的专利范围；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；也就是说，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内；另外，将本发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。