專利名稱：點火放電管擊穿電壓的精確控制方法
點火放電管擊穿電壓的精確控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氣體放電領(lǐng)域，特別涉及點火放電管擊穿電壓的精確控制技術(shù)。背景技術(shù)：
點火放電管(以下簡稱放電管)廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機、鍋爐、油田等大型裝備的 點火系統(tǒng)。一直以來，放電管的生產(chǎn)工藝都存在一個問題生產(chǎn)過程中缺少對關(guān)鍵參數(shù)—— 擊穿電壓的控制手段，即在生產(chǎn)過程中無法確定最終的擊穿電壓值。具體地說，是指在排充 氣工序中，放電管完成充氣，但還沒有割下玻璃排管時測得的擊穿電壓(生產(chǎn)中稱為“割管 電壓”)，與生產(chǎn)完成后最終檢測的擊穿電壓值有偏差，而且偏差值的大小在一定范圍內(nèi)無 法確定。經(jīng)過長期的生產(chǎn)實踐證明，放電管的擊穿電壓要經(jīng)過三次變化過程才能最終穩(wěn)定 下來第一次發(fā)生在排充氣工序中，將充氣后的放電管從排氣臺上分離下來，其擊穿電壓會 立即上升，與“割管電壓”相比升高約60 200V ；第二次變化發(fā)生在排充氣工序完成后的數(shù) 小時之內(nèi)，其擊穿電壓會逐漸下降約20 160V ；最后一次變化發(fā)生在放電管交付并使用一 段時間后，擊穿電壓會有約40 80V的變化。對于此問題，目前沒有解決辦法。因此在航空、航天等領(lǐng)域的發(fā)動機點火系統(tǒng)，對 放電管擊穿電壓有很嚴(yán)格要求的情況下，只能按照最終檢測的擊穿電壓值對放電管進(jìn)行篩 選。這不但增加了生產(chǎn)成本，而且大大降低了產(chǎn)品的合格率。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的不足，提供一種在生產(chǎn)過程 中精確控制點火放電管擊穿電壓的方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的一種點火放電管擊穿電壓的精 確控制方法，包括—、對點火放電管內(nèi)吸氣量較大的零件及組件進(jìn)行真空除氣處理；二、對充入點火放電管的氣體氣壓值進(jìn)行精確定量。對點火放電管內(nèi)吸氣量較大的零件及組件進(jìn)行真空除氣處理共分為三次，分別設(shè) 置在電極組件釬焊之前、電極組件完成釬焊后且在整管封接之前以及排充氣工序過程中。對充入點火放電管的氣體氣壓值進(jìn)行精確定量，具體包括下述步驟第三次真空除氣后，必須等真空系統(tǒng)冷卻至60°C以下才能進(jìn)行充氣操作；充氣時，先向點火放電管內(nèi)充入一定量的遠(yuǎn)低于實際需要的工作氣體，然后用“擊 穿電壓測試設(shè)備”測出排氣臺上所有點火放電管此時的擊穿電壓值，并按照由高到低的順 序編號；將“擊穿電壓測試設(shè)備”與上一步驟測試電壓值最高的點火放電管連接，然后對點 火放電管進(jìn)行補氣，直至測試設(shè)備上顯示的擊穿電壓值達(dá)到要求，即可停止補氣，并對此點 火放電管進(jìn)行分離操作；
依上步操作對剩下的點火放電管依序進(jìn)行補氣并分離，即最后對擊穿電壓值最低 的點火放電管進(jìn)行補氣并分離。點火放電管擊穿電壓的精確控制方法還包括三充氣后放電管與排氣臺的分離是 采用直接用液壓鉗剪斷金屬排管的方式。所述點火放電管與排氣臺的連接方式為柔性連接方式，對于采用全玻璃外殼結(jié)構(gòu) 的點火放電管，需要在點火放電管管體與玻璃排管之間加上一段采用可伐合金制成的過渡 排管，再采用上述柔性連接方式。本發(fā)明點火放電管擊穿電壓的精確控制方法的優(yōu)點在于使點火放電管生產(chǎn)完成 后最終檢測的擊穿電壓與生產(chǎn)過程中的“割管電壓”基本保持一致，因此實現(xiàn)了點火放電管 生產(chǎn)過程中對關(guān)鍵參數(shù)的可控性。
具體實施方式
本發(fā)明基于的理論是氣體放電學(xué)的巴邢定律和潘寧效應(yīng)。點火放電管是平行雙平 板電極系統(tǒng)，在其他條件保持不變的情況下，根據(jù)巴邢定律，其擊穿電壓U是管內(nèi)氣壓P與 電極間距d乘積的函數(shù)(巴刑曲線)；根據(jù)潘寧效應(yīng)，工作氣體中混入少量的雜質(zhì)氣體就會 使巴刑曲線產(chǎn)生很大偏移。而電極間距對于某個點火放電管來說是一個定值，因此只有管 內(nèi)氣壓和氣體成分這兩個因素影響點火放電管的擊穿電壓。我們對傳統(tǒng)工藝出現(xiàn)問題的原因進(jìn)行了分析，很好的印證了上述理論擊穿電壓 的第一次變化是由于點火放電管充氣后采用高溫火焰熔化玻璃排管的方式進(jìn)行割管分離 引起的，因為在高溫下玻璃排管會釋放出大量的雜質(zhì)氣體，導(dǎo)致管內(nèi)氣壓升高，同時氣體成 分改變；第二次變化是由于溫度的下降引起的，點火放電管由排充氣工序時的高溫降至室 溫，導(dǎo)致管內(nèi)氣壓降低；而最后一次變化是因為在工作過程中，管內(nèi)零件會逐漸釋放出其材 料內(nèi)部吸附的雜質(zhì)氣體，導(dǎo)致工作氣體成分的再次改變。為實現(xiàn)本發(fā)明點火放電管擊穿電壓的精確控制方法，本發(fā)明采取的總體技術(shù)方案 是通過一系列的特殊方法來保證充入點火放電管的氣體氣壓值和氣體成分的基本穩(wěn)定， 因此在點火放電管進(jìn)行充氣時，就可以精確的充到最終需要的擊穿電壓。技術(shù)方案具體包 括以下三個部分一、對點火放電管內(nèi)吸氣量較大的零件及組件進(jìn)行真空除氣處理，具體真空除氣 處理步驟包括A.點火放電管的電極組件釬焊之前，對點火放電管的零件進(jìn)行第一次真空除氣， 除氣真空度必須達(dá)到5 X IO-2Pa,最好優(yōu)于10_3Pa，溫度一般為850°C 900°C，除氣后的零件 必須真空貯存；B.電極組件完成釬焊后，進(jìn)行第二次真空除氣，若點火放電管采用陶瓷管殼，其 管殼也需要在此步驟進(jìn)行真空除氣，除氣溫度要低于釬焊焊料的熔點，一般設(shè)在650°C 700 0C ；C.第二次真空除氣后要盡快進(jìn)行整管封接，若超過12小時則需再次真空除氣，對 于采用全玻璃外殼結(jié)構(gòu)的點火放電管，為了實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案，則需在整管封接時，在 點火放電管管體與玻璃排管之間加上一段采用可伐合金制成的過渡排管；D.排充氣工序過程中，對整管進(jìn)行第三次真空除氣，本次除氣溫度一般設(shè)在450°C 480°C，真空度最好優(yōu)于10_4Pa。二、對充入點火放電管的氣體氣壓值進(jìn)行精確定量，具體包括下述步驟E.第三次真空除氣后，必須等真空系統(tǒng)冷卻至60°C以下才能進(jìn)行充氣操作；F.充氣時，先向點火放電管內(nèi)充入一定量的遠(yuǎn)低于實際需要的工作氣體，可以充 至30kPa 50kPa，一般充至40kPa，然后用現(xiàn)有的“擊穿電壓測試設(shè)備”測出排氣臺上所有 點火放電管此時的擊穿電壓值，并按照由高到低的順序編號；G.將“擊穿電壓測試設(shè)備”與上一步驟測試電壓值最高的放電管(1號管)連接， 然后對點火放電管進(jìn)行補氣，直至測試設(shè)備上顯示的擊穿電壓值達(dá)到要求，即可停止補氣， 并對此點火放電管進(jìn)行分離操作；H.依上步操作對剩下的點火放電管進(jìn)行補氣并分離，氣壓越高，擊穿電壓越高，因 此要從測試電壓最高的放電管開始補氣，最后對擊穿電壓值最低的點火放電管進(jìn)行補氣并 分離。三、充氣后放電管與排氣臺的分離工藝，具體方法如下I.在上述步驟G.和H.中，對點火放電管進(jìn)行補氣，當(dāng)達(dá)到需要的擊穿電壓后，本 發(fā)明對點火放電管與排氣臺的分離是采用直接用液壓鉗剪斷金屬排管的方式，在操作過程 中，排氣臺的玻璃排管部分的受力比傳統(tǒng)工藝大，因此為避免玻璃排管在操作中折斷，必須 對點火放電管與排氣臺的連接方式進(jìn)行了調(diào)整，由傳統(tǒng)的玻璃對玻璃熔封的剛性連接，改 為柔性連接方式，如將點火放電管的排管插入排氣臺上的橡膠密封圈后，再用螺紋壓緊密 封圈的連接方式，另外，對于一小部分采用全玻璃外殼結(jié)構(gòu)的點火放電管，由于點火放電管 本身沒有金屬排管，因此需要在點火放電管管體與玻璃排管之間加上一段采用可伐合金制 成的過渡排管，再采用上述柔性連接方式即可以實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但是熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解，我們所描述的具體的實施例只是說明性的，而不是用于對本發(fā)明的范圍的限定，熟悉本 領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本發(fā)明的精神所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當(dāng)涵蓋在本發(fā)明的 權(quán)利要求所保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種點火放電管擊穿電壓的精確控制方法，其特征在于一、對點火放電管內(nèi)吸氣量較大的零件及組件進(jìn)行真空除氣處理；二、對充入點火放電管的氣體氣壓值進(jìn)行精確定量。
2.如權(quán)利要求1所述的點火放電管擊穿電壓的精確控制方法，其特征在于對點火放 電管內(nèi)吸氣量較大的零件及組件進(jìn)行真空除氣處理共分為三次，分別設(shè)置在電極組件釬焊 之前、電極組件完成釬焊后且在整管封接之前以及排充氣工序過程中。
3.如權(quán)利要求2所述的點火放電管擊穿電壓的精確控制方法，其特征在于電極組件 釬焊之前，對點火放電管的零件進(jìn)行第一次真空除氣，除氣真空度必須達(dá)到5 X 10_2Pa，最好 優(yōu)于10_3Pa，溫度為850°C 900°C，除氣后的零件必須真空貯存。
4.如權(quán)利要求3所述的點火放電管擊穿電壓的精確控制方法，其特征在于電極組件 完成釬焊后，進(jìn)行第二次真空除氣，若點火放電管采用陶瓷管殼，其管殼也需要在此步驟進(jìn) 行真空除氣，除氣溫度要低于釬焊焊料的熔點，設(shè)在650°C 700°C;第二次真空除氣后要盡 快進(jìn)行整管封接，若超過12小時則需再次真空除氣，對于采用全玻璃外殼結(jié)構(gòu)的點火放電 管，則需在整管封接時，在點火放電管管體與玻璃排管之間加上一段采用可伐合金制成的 過渡排管。
5.如權(quán)利要求4所述的點火放電管擊穿電壓的精確控制方法，其特征在于排充氣工 序過程中，對整管進(jìn)行第三次真空除氣，除氣溫度設(shè)在450°C 480°C，真空度優(yōu)于10_4Pa。
6.如權(quán)利要求2所述的點火放電管擊穿電壓的精確控制方法，其特征在于對充入點 火放電管的氣體氣壓值進(jìn)行精確定量，具體包括下述步驟第三次真空除氣后，必須等真空系統(tǒng)冷卻至60°C以下才能進(jìn)行充氣操作；充氣時，先向點火放電管內(nèi)充入一定量的遠(yuǎn)低于實際需要的工作氣體，然后用“擊穿電 壓測試設(shè)備”測出排氣臺上所有點火放電管此時的擊穿電壓值，并按照由高到低的順序編 號；將“擊穿電壓測試設(shè)備”與上一步驟測試電壓值最高的點火放電管連接，然后對點火放 電管進(jìn)行補氣，直至測試設(shè)備上顯示的擊穿電壓值達(dá)到要求，即可停止補氣，并對此點火放 電管進(jìn)行分離操作；依上步操作對剩下的點火放電管依序進(jìn)行補氣并分離，即最后對擊穿電壓值最低的點 火放電管進(jìn)行補氣并分離。
7.如權(quán)利要求6所述的點火放電管擊穿電壓的精確控制方法，其特征在于充氣時，先 向點火放電管內(nèi)充入30kPa 50kPa之間的工作氣體。
8.如權(quán)利要求2至6任一項所述的點火放電管擊穿電壓的精確控制方法，其特征在于 還包括三充氣后放電管與排氣臺的分離是采用直接用液壓鉗剪斷金屬排管的方式。
9.如權(quán)利要求8所述的點火放電管擊穿電壓的精確控制方法，其特征在于所述點火 放電管與排氣臺的連接方式為柔性連接方式，對于采用全玻璃外殼結(jié)構(gòu)的點火放電管，需 要在點火放電管管體與玻璃排管之間加上一段采用可伐合金制成的過渡排管，再采用上述 柔性連接方式。
10.如權(quán)利要求9所述的點火放電管擊穿電壓的精確控制方法，其特征在于所述柔性 連接方式為將點火放電管的排管插入排氣臺上的橡膠密封圈后，再用螺紋壓緊密封圈的連 接方式。
全文摘要
一種點火放電管擊穿電壓的精確控制方法，包括對吸氣量較大的零件及組件進(jìn)行的三次真空除氣處理，對充入放電管的氣體氣壓值進(jìn)行精確定量，充氣后放電管與排氣臺的分離采用直接用液壓鉗剪斷金屬排管的方式。三次真空除氣處理分別設(shè)置在電極組件釬焊之前、電極組件完成釬焊后且在整管封接之前以及排充氣工序過程中。點火放電管與排氣臺的連接方式為柔性連接方式。本發(fā)明的優(yōu)點在于使點火放電管生產(chǎn)完成后最終檢測的擊穿電壓與生產(chǎn)過程中的“割管電壓”基本保持一致，因此實現(xiàn)了點火放電管生產(chǎn)過程中對關(guān)鍵參數(shù)的可控性。
文檔編號H01J9/38GK101924000SQ20101022927
公開日2010年12月22日 申請日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者劉娟, 吳華夏, 畢競, 胡海城, 邱祚良 申請人:安徽華東光電技術(shù)研究所