[发明专利]一种高压脉冲电容器过压保护与释能装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁脉冲成形系统中高压脉冲电容器的过压保护与释能装置。

背景技术

磁脉冲成形又称电磁成形，是50年代于国外兴起的一种利用强脉冲磁场对受磁压力作用 的金属坯料进行塑性加工的高效率成形技术。这种加工方法具有大幅度提高材料的成形极 限、成形工件精度高、便于实现自动化生产的特点，是一种绿色环保的成形过程。磁脉冲成 形系统通常为能产生冲击大电流的LC回路，原理为：通过高压充电机对高压脉冲电容器充 电，在高压脉冲电容器中储存能量，然后闭合高压开关，脉冲电容器通过高压开关和成形线 圈进行放电，产生瞬时变化的强脉冲电流，从而在线圈周围建立强脉冲磁场，处在磁场中的 金属工件受到磁场力的作用，从而实现对金属工件的成形加工。

由于人为操作失误或者高压充电机发生故障，充电电压超过磁脉冲成形系统中高压脉冲 电容器的电压安全阈值时，高压脉冲电容器将会发生电压击穿，损坏高压脉冲电容器和附属 设备，严重时甚至会危及人身安全，因此必须要对高压脉冲电容器进行过压保护。传统的高 压脉冲电容器的过压保护方法就是在高压脉冲电容器两端并联一个压敏电阻，但压敏电阻的 通流能力有限，容易被烧毁，并且压敏电阻的击穿导通电压为恒定值，不可调节。另外磁脉 冲成形系统放电后，高压脉冲电容器上会残存有一点的能量，需要释能装置将其释放干净， 以免造成触电事故。

发明内容

本发明的目的是克服现有高压脉冲电容器过压保护设备的缺陷，提出一种同时具备过压 保护和残余能量释放功能的新装置。

本发明的过压保护与释能装置包括绝缘筒、静电极、动电极、活塞板、气囊、管式电磁 铁和牵引杆。所述的绝缘筒为上端敞口下端密封的圆柱筒。绝缘筒下端板中心开有圆孔，用 来固定所述静电极的尾部。绝缘筒侧面开有一个圆孔用于进出气体。绝缘筒侧面用于进出气 体的圆孔上安装有一个导气管，导气管的另一端连接所述的气囊。所述的活塞板直径比绝缘 筒的内径略小。活塞板中心开有圆孔用来固定动电极的尾部，活塞板侧壁中部开有半圆形的 凹槽，凹槽中镶嵌有一个与凹槽直径相同的密封胶圈。活塞板从绝缘筒上端所开的敞口塞入 绝缘筒。活塞板侧壁通过密封胶圈与绝缘筒内壁形成密封。绝缘筒内壁涂有润滑剂，活塞板 能够沿着绝缘筒内壁上下移动。所述的静电极和动电极结构完全相同，其整体形状近似为蘑 菇状，头部为较大直径的具有圆弧过度面的圆柱，尾部为直径稍小的长圆柱。静电极和动电 极均放置在绝缘筒内部。静电极的尾部从绝缘筒下端板中心的圆孔穿出，静电极尾部与绝缘 筒下端板中心圆孔之间的缝隙采用环氧胶填充，形成密封。动电极的尾部从活塞板中心的圆 孔穿出，动电极尾部与活塞板中心圆孔之间的缝隙采用环氧胶填充，形成密封。动电极的尾 端通过一个绝缘杆连接到所述的牵引杆的一端，牵引杆的另一端插入到所述的管式电磁铁的 中心孔内。牵引杆上套接一个弹簧。绝缘筒和气囊内充有干燥的氮气。

当给管式电磁铁加电后，管式电磁铁对牵引杆产生吸引力，此牵引力克服弹簧的弹力使 牵引杆带动动电极和活塞板向左移动，动电极将会和静电极产生间距，气囊中的氮气将会流 入绝缘筒，从而保持绝缘筒中的气压不变。增大管式电磁铁供电电源的电压，使管式电磁铁 对牵引杆的吸引力变大，牵引杆带动动电极和活塞板向左移动的位移增大，动电极和静电极 之间的间距变大。减小管式电磁铁供电电源的电压，使管式电磁铁对牵引杆的吸引力变小， 在弹簧的弹力作用下牵引杆带动动电极和活塞板向右移动，动电极和静电极之间的间距变 小，绝缘筒内的氮气部分流入气囊，维持绝缘筒内的气压不变。断开管式电磁铁供电电源， 动电极与静电极接触在一起。

所述静电极的尾部通过导线串联一个电阻，然后同大地相连。动电极的尾部连接到高压 脉冲电容器的正极上。当需要本发明的过压保护与释能装置对高压脉冲电容器进行过压保护 时，通过调节管式电磁铁供电电源的电压值来调节动电极与静电极之间的间距，从而调节动 电极与静电极之间的击穿导通电压，此击穿导通电压即为高压脉冲电容器的过压保护阈值电 压。当需要本发明的过压保护与释能装置对高压脉冲电容器进行残余能量释放时，断开管式 电磁铁供电电源，动电极和静电极接触导通，高压脉冲电容器通过电阻对大地放电。

附图说明

图1为高压脉冲电容器的过压保护与释能装置结构示意图。