專利名稱：燒蝕性等離子體槍裝置和系統的制作方法
技術領域：
本發明大致涉及等離子體槍，且更具體地涉及燒蝕性(ablative)等 離子體槍。
背景技術：
電弧裝置被用于各種應用中，包括串聯電容器保護、大功率開關、 發聲器、沖擊波發生器、脈沖等離子體推力器和電弧消除裝置。這種 裝置包括由空氣或另一氣體的間隙間隔開的兩個或更多個主電極。跨 越間隙向主電極上應用偏轉電壓。
觸發這種電弧裝置的一種方法是通過強電流脈沖。例如，強電流 脈沖源可提供強電流脈沖，以觸發等離子體槍，從而在主電極之間產 生傳導性的燒蝕性等離子體蒸汽。強電流脈沖源還可用于例如軌道 槍、火花間隙開關、照明鎮流器和串聯電容器保護等裝置。
強電流脈沖典型地大于大約5，000安培(5kA),從而例如產生足夠 的等離子體蒸汽。另外，利用大于大約5,000伏(5kV)的高電壓來克服 空氣的擊穿電壓，并引發跨越脈沖電極，例如等離子體槍電極的強電 流脈沖。典型的強電流脈沖可以是通常所說的閃電脈沖，其可凈皮限定 為具有8微秒的上升時間和20微秒的下降時間。產生這種強電流脈 沖的電路通常利用昂貴的高能量電容器，該電容器可具有在毫法拉范 圍內的電容值。雖然現存的等離子體槍適合其預期的目的，但本領域 中存在對克服這些缺陷的等離子體槍裝置的需求。
發明內容
本發明的一個實施例包括一種燒蝕性等離子體槍分組件。該分組 件包括主體、第一對和第二對槍電極以及燒蝕性材料，第一對和第二對槍電極具有設置在主體內部的遠端，燒蝕性材料設置在第 一對槍電 極和第二對槍電極中的至少其中 一對電極的遠端附近。
本發明的另 一實施例包括一種設置在主電弧裝置中的燒蝕性等 離子體槍子組件。主電弧裝置包括兩個或更多個主電極，其中各電極 連接在電路的電氣上不同的部分上。該燒蝕性等離子體槍子組件包括 主體、具有設置在主體內部的遠端的第一對和第二對槍電極，以及設 置在第 一對槍電極和第二對槍電極的至少其中 一對電極的遠端附近 的燒蝕性材料。響應于第二對槍電極之間的低電壓強電流電弧，燒蝕 性等離子體槍將燒蝕性等離子體注入到兩個或更多個主電極之間的 主間隙中，從而在兩個或更多個主電極之間觸發電弧。
從以下結合附圖提供的對本發明的優選實施例的詳細說明中將 更容易理解這些以及其它優點和特征。
參照示例性的圖紙，在附圖中用相似的標號表示相似的元件
圖1描繪了根據本發明一個實施例的雙電極等離子體槍的透視
圖2描繪了根據本發明 一個實施例的第 一對和第二對等離子體槍 電極的示意圖3描繪了根據本發明一個實施例的圖1的雙電極等離子體槍的 放大的分解透-見圖4描繪了根據本發明一個實施例的圖3的雙電極等離子體槍的 槍管的放大的分解的局部截面圖5描繪了根據本發明一個實施例的電脈沖電路的示意圖6描繪了根據本發明 一個實施例的電脈沖電路的高電壓源的示 意圖7描繪了根據本發明一個實施例的電脈沖電路的強電流源的示 意圖；圖8描繪了根據本發明 一個實施例的用于觸發電弧裝置的雙電極
燒蝕性等離子體槍的常規電路圖9描繪了根據本發明 一個實施例的電弧裝置的雙電極燒蝕性等 離子體才&觸發器的示范性電路圖10描繪了4艮據本發明一個實施例的觸發電弧消除裝置的燒蝕 性等離子體槍的截面圖；和
圖11描繪了根據本發明一個實施例的觸發電弧消除裝置的燒蝕 性等離子體槍的透視圖。
部件列表20等離子體槍
25導線對
27觸發器電路
30導線對
32觸發器電路
35槍管
40帽狀物
45孔
50等離子體蒸汽
55第一對槍電極
60第二對槍電極
65槍電極
70多個電弧
75第一電弧
80第二電弧
83等離子體^r子組件
85燒蝕性材料
86燒蝕性插塞
787內腔 90鍵 95凹槽 100螺紋
105,110，115，120槍電極
125,130,135,140遠端
142第一間隙
143第二間隙
145,150,155,160引線
165脈沖發生器
170高電壓脈沖源
175強電流脈沖源
180控制器
185,190觸發器信號
190第一對電極
192第二對電極
193第一電弧
194第二電弧
195電源
196第一間隙
197第二間隙
200開關
202整流器
205變壓器
210電流
215電阻器
217電容器
218 二極管
8220初級繞組 225次級繞組 227導線對 230電源 233電阻器 235整流器 240充電開關 245充電電路 250電阻器 255電容器 260放電開關 265電感器 270電阻器 275變壓器
277金屬氧化物變阻器
280電流
285初級繞纟且
290次級繞組
292導線對
300主間隙
305主電弧裝置
310,315主電極
320,325電^各部分
330偏轉電壓
335主電弧
340電弧短;洛器
345電弧閃光
350耐壓罩殼355觸發器信號 360主電極 365通風口
具體實施例方式
本發明的一個實施例提供了一種等離子體槍，其具有設置在燒蝕 性材料附近，以產生傳導性燒蝕性等離子體蒸汽的不止一對槍電極。
圖1描繪了等離子體槍20的一個實施例，例如雙電極等離子體 槍20，其至少包括第一對導線25和第二對導線30。每對導線25,30 與相應的脈沖觸發電路27,32及一對槍電極55，60成電源連接(參看圖 2最好地所見)，如將在下面進行進一步描述。等離子體槍20包括槍 管35(在這里也被稱為"主體")和具有孔45的帽狀物40。帽狀物40 設置在槍管35上，位于槍電極附近(圖3中所示)。在一個實施例中， 孔45限定了擴散型噴嘴，該噴嘴在遠離槍電極對55,60的方向上發散， 并且等離子體槍20從孔45中按擴散模式以超聲速發射傳導性電離等 離子體蒸汽50。
圖2描繪了第一對槍電極55和第二對槍電極60的示意圖，它們 彼此靠近地設置在槍管35的內部。如此處所用，標號65應總體地指 等離子體槍20的電極。第一對和第二對槍電極55,60分別與導線對 25，30成電源連接。描繪了設置在槍電極對55，60之間的多個電弧70。 在一個實施例中，在第一對槍電極55之間產生第一電弧75，并且在 第二對槍電極60之間產生第二電弧80。第一電弧75和第二電弧80 可各包括設置在^T電極對65之間的不止一個電弧。
第一電弧75的產生代表高電壓低電流脈沖，其需要直接與第一 對電極55的電極65之間的距離相關聯的第一對槍電極55之間的電 壓電勢。在一個實施例中，產生第一電弧75所需要的電壓必須大于 空氣的擊穿電壓，該擊穿電壓在電極65之間為大約每厘米距離或間 隙30,000伏。響應于在第一對4倉電極55之間產生第一電弧75,顯著地減小了在第一對槍電極55之間的阻抗。此外，響應于第一電弧75 的產生，還減小了圍繞第一電弧75的阻抗，例如在第二對槍電極60 之間的阻抗。因此，響應于第一電弧75的產生，同不存在第一電弧 75時的擊穿電壓相比，顯著地減小了產生第二電弧80所需要的電壓， 該第二電弧80代表低電壓強電流脈沖。例如，在一個實施例中，高 電壓低電流脈沖為至少5,000伏，且電流水平小于大約5安培，并且 低電壓強電流脈沖大約為600伏且電流水平大于4,000安培。
圖3描繪了帽狀物40附近的等離子體^r子組件83的一個實施例 的放大的分解圖。該子組件83包括槍管35和燒蝕性材料85。槍管 35的內部限定了內腔87,電極65設置在內腔87中(參看圖4最好的 所見)。燒蝕性材料85設置在電極65附近，特別是產生第二電弧80 的第二對電極60附近(參看圖2最好地所見)。在一個實施例中，燒蝕 性材料85是燒蝕性插塞86,該插塞86與帽狀物40和主體35分離， 并可包括鍵90，該鍵90構造成裝配在槍管35的特定槽95中，以定 向燒蝕性插塞86,使得該插塞86保持住電極65。如圖3中所示，燒 蝕性材料85可以是分立元件，例如設置在槍電極對55,60和帽狀物 40之間的燒蝕性插塞86，或者備選地可集成或結合到槍管35和帽狀 物40的至少其中一個部件內。在槍管35上可設置螺紋100，以固定 并保持住帽狀物40。
通過電極65的尺寸和間隔、內腔87的尺寸、電極65相對于燒 蝕性材料85的接近度、燒蝕性材料85的類型、與電弧70相對應的 脈沖波形和能量、以及孔45的形狀和尺寸等可控制等離子體蒸汽 50(圖1中所示)的特征，例如速度、離子濃度和散布性。燒蝕性材料 85可以是熱塑性材料，例如聚四氟乙烯、聚曱醛聚酰胺、聚曱基丙烯 酸曱酯(PMMA)、其它燒蝕性聚合物或這些材料的各種混合物，包括 復合物。
圖4描繪了帽狀物40附近的等離子體槍20的一個實施例的放大 的截面圖。在內腔87中設置有四個電極105,110,115,120，這些電極各分別具有遠端125,130,135,140，使得帽狀物40基本上包圍了第一 對和第二對;險電4及55,60的遠端125-140、燒蝕性材沖牛85和內腔87。 如此處所用，用語"基本上包圍"指被具有孔45的帽狀物40封閉。在 一個典型的實施例中，電極110,115是第一對電極55，而電極105,120 是第二對電極60。在一個實施例中，第一對電極110,115的遠端 130,135間隔開，并彼此相對地設置在腔室87內的槍管35的相對側。 在另一個實施例中，第二對電極105,120的遠端125,140間隔開，并 彼此相對地設置在腔室87內的4&管35的相對側。
如圖所示，第一對電極110,115的遠端130,135由第一間隙142 隔開。在一個示范性實施例中，在第二對電極105,120的遠端125,140 之間的第二間隙143等于第一對電極110,115之間的第一間隙142。 此外，各個電極105-120設置成使得沒有任何兩個電極105-120相互 接觸。在一個示范性實施例中，電極對55，60之間的第一間隙和第二 間隙142,143大約為3毫米。如此處所用，用語"大約"應代表給定值 的偏差，其由于任何設計、材料和裝配公差而引起。
如上所述，參看圖2，第二對槍電極60設置在第一對槍電極55 附近，從而響應于在第一對槍電極55之間跨越第一間隙142第一電 弧75的產生，同不存在第一電弧75時的擊穿電壓相比，跨越第二間 隙143的擊穿電壓顯著地減小。例如，將會懂得，在具有3毫米尺寸 的第二間隙143之間的空氣擊穿電壓大約為9,000伏。在一個實施例 中，響應于3爭越第一間隙142第一電弧75的產生，^爭越第二間隙143 的擊穿電壓小于2,700伏，即被減小了70%,減小到不存在第一電弧 75時對應于第二間隙143的空氣擊穿電壓的30。/。。在另一個實施例中， 響應于第一電弧75的產生，跨越第二間隙143的擊穿電壓小于900 伏，即減小了 90%,減小到不存在第一電弧75時對應于第二間隙143 的空氣擊穿電壓的10%。在又一實施例中，第一電弧的產生將跨越第 二間隙143的擊穿電壓減小了大約94%到小于480伏，即大約為不存 在第一電弧75時對應于第二間隙143的空氣擊穿電壓的6%。
12槍電極65可形成為如圖所示的導線，以便最大限度地減小費用， 或者它們可具有其它形式。電極65的材料，或至少電極65的遠端 125-140的材料可以是鴒鋼、鎢、其它高溫難熔金屬/合金、碳/石墨或 其它合適的電弧電極65的材料。
在一個實施例中，圍繞靠近遠端125- 140的槍電極65的至少一 部分的等離子體槍組件20的槍管35的至少一部分由燒蝕性材料85 模制而成。考慮到聚合物例如聚曱醛和聚四氟乙烯相對較低的成本和 有利的模制屬性，這可以提供遞增的生產成本下降。這種結構和低成 本可使等離子體槍20易于更換和拋棄。可提供電極引線 145,150,160,165，以利用合適的鎖定和極性鍵而將等離子體槍20快速 連接至內插頭(未顯示)上。
現在參照圖2和圖3，處于插塞86、槍管35和帽狀物40的至少 其中一個部件的燒蝕性材料85的附近的第一電弧75和第二電弧80 的至少其中一個電弧，其應具有足夠的電流水平，以提供燒蝕性材料 85的燒蝕，從而產生傳導燒蝕性等離子體蒸汽50(圖1中所示)。使燒 蝕性材料開始燒蝕并產生燒蝕性等離子體蒸汽50的足夠的電流水平 典型地大于5,000安培(5KA)。因此，雙電極等離子體槍20的使用促 進了在低于槍電極65之間的空氣擊穿電壓的電壓下形成強電流的第 二電弧80。由強電流的第二電弧80引起的輻射提供了來自燒蝕性材 料85充分的燒蝕作用，從而提供高能量的等離子體。
圖5描繪了產生強電流脈沖的脈沖發生器(這里也被稱為"電脈沖 電路")165的一個實施例的示意圖，諸如適合于等離子體槍20使用， 以產生例如傳導性等離子體蒸汽50。雖然已經描述了供等離子體槍 20使用的脈沖發生器165的一個實施例，但將會懂得，本發明的范圍 并不如此有限，并且本發明還將適用于脈沖發生器165，該脈沖發生 器165在其它應用中用來形成強電流脈沖，這些應用例如軌道槍、火 花間隙開關、照明鎮流器、串聯電容器保護電路以及避雷器盤或氧化 鋅(ZnO)非線性元件的測試。
13脈沖發生器165包括高電壓電脈沖源170、強電流電脈沖源175 和控制器180，以提供觸發器或使信號185,190能夠傳送給脈沖源 170,175。在一個實施例中，高電壓脈沖源170和強電流脈沖源175分 別與第一對脈沖電極191和第二對脈沖電極192,例如圖2中所顯示 的第一對和第二對槍電極55,60成電源連接。高電壓脈沖源170產生 足夠高的電壓以克服與第一對電極191末端之間所限定的第一間隙 196相對應的空氣擊穿電壓，并從而產生第一電弧193(這里也稱為"高 電壓低電流電弧")。在一個實施例中，第一電弧193的電流，例如與 等離子體槍20相關聯的第 一 電弧75的電流可小于產生所需的等離子 體蒸汽50所必要的電流。與第一電弧193相關聯的電離作用顯著地 減小了跨越第一間隙196和其附近的阻抗。第一間隙196設置在限定 于第二對電極192末端之間的第二間隙197附近，從而響應于第一電 弧193的產生而顯著地減小跨越第二間隙197的阻抗。
響應于第 一 電弧19 3的電離作用而引起的跨越第二間隙19 7的降 低的阻抗，其容許在明顯小于第二間隙197相對應的空氣擊穿電壓的 電壓下，由強電流脈沖源175產生第二電弧194(在這里也被稱為"低 電壓強電流電弧")。第二電弧194的更大的電流水平，例如第二電弧 80的電流水平，產生足夠的輻射，以產生圖1中所示的所需傳導性等 離子體蒸汽50。
圖6描繪了高電壓脈沖源170的一個實施例，例如變壓器脈沖源 170。變壓器脈沖源170包括電源195、開關200、整流器202和變壓 器205，例如脈沖變壓器205。在一個示范性實施例中，電源195產 生第一電壓，例如120伏交流電壓。開關200與電源195串聯:&置， 并與控制器180信號連通。開關200通過觸發器信號185而響應于控 制器180以閉合，從而容許電流210從電源195流經開關200和電阻 器215及電容器217,它們限定了阻容型充電常數。來自電流210的 電荷儲存在電容器217中。響應于電容器217對特定電壓的充電，二 極管218在特定電壓下短路或擊穿，從而容許儲存在電容器217中的電荷流經變壓器205的初級繞組220。 二極管218提供了可被稱為"火 花間隙"的事物，其例如可用于高電壓鎮流器中。雖然電阻器215示 出為分立電阻器215,但是將懂得電阻器215可以是例如由變壓器205 的初級繞組220產生的等效電阻。響應于穿過初級繞組220的電流 210，通過變壓器205的次級繞組225跨越第一對導線227，例如等離 子體槍20的第 一對導線25建立了第二電壓電勢。在一個實施例中， 跨越第一對導線227的第二電壓電勢跨越第一對電極191而提供。在 第 一對導線227之間的電壓電勢與第 一電壓電勢及初級繞組和次級繞 組220,225的匝數比相關聯。在一個實施例中，第一對導線227之間 的第二電壓電勢大于5,000伏，并且電弧電流小于5安培。在另一個 實施例中，第一對導線227之間的第二電壓電勢大于IO，OOO伏，并且 電弧電流小于1安培。控制器180通過觸發器信號185和開關200來 確定并控制電流210的持續時間。在一個實施例中，控制器180使開 關200閉合一段持續時間，該持續時間等于第一電弧193和第二電弧 194所需的持續時間。
雖然已經描繪了包括脈沖變壓器的高電壓脈沖源170的一個實施 例，但是將會懂得，本發明的范圍并不如此有限，并且其可應用于利 用其它方法在第一對導線227之間產生電壓電勢的高電壓脈沖源170 的實施例，例如電容器放電電路、照明鎮流器電路以及點火線圈電路。
圖7描繪了強電流脈沖源175的一個實施例，例如電容器放電脈 沖源175。電容器放電脈沖源175包括電源230、電阻器233、整流器 235、充電開關240、充電電^各245和》文電開關260。電感器265和電 阻器270與放電開關260串聯。脈沖源175可可選地包括變壓器275 以升高電源230的電壓，例如/人120伏交流電壓升高至480伏交流電 壓。可選地，可將金屬氧化物變阻器277與第二對導線292并聯以保 護電容器放電脈沖源175免于受到例如可能由高電壓脈沖源170產生 的過大瞬態電壓的影響。充電電路245包括與電容器255串聯的電阻 器250,該電容器255并^:在第二對導線292上。充電開關240在整流器235和充電電^各245之間成電源連接，并 與控制器180保持信號相通。放電開關260通過導線292而在充電電 路245和第二對電極192之間成電源連接。開關240,260響應于觸發 器190而分別斷開和閉合。
在接收觸發器190的信號之前，充電開關240是閉合的，而放電 開關260是斷開的。來自電源230的電流280流經電阻器233和變壓 器275的初級繞組285。響應于穿過初級繞組285的電流280，通過 變壓器275的次級繞組290建立了電流和電壓。由次級繞組290建立 的電流和電壓通過整流器235而被轉換成直流。由整流器235轉換的 直流流經開關240和電阻器250,并對電容器255充電。
響應于控制器180提供的觸發信號190，充電開關240斷開，從 而使電源230不再對充電電路245進行充電。另外，放電開關260響 應于觸發信號190而閉合，容許儲存在電容器255中的電荷流經電阻 器270和電感器265。因此放電開關260的閉合在第二對導線292上， 例如與等離子體槍20相關聯的第二對導線30上建立起電壓電勢。在 一個實施例中，跨越第二對導線292的電壓電勢提供了跨越第二對電 極192的電壓電勢，以產生第二電弧194(圖5中所示)。
因此引發第一電弧193的高電壓脈沖源170的使用，其容許強電 流脈沖源175以才喿作電壓產生第二電弧194，該，操作電壓小于第二電 弧194所跨越的第二對電極192之間的間隙197的空氣擊穿電壓。設 想強電流脈沖源175的操作電壓可大約為600伏或更小，這容許在充 電電路245中使用具有在微法拉范圍內的電容值的電容器255。這種 具有微法拉范圍內的電容值的電容器255，其被認為比具有毫法拉范 圍內的電容值的電容器更為廉價。在一個實施例中，電容器255具有 小于500微法拉的電容值。在另一個實施例中，電容器255具有小于 250微法拉的電容值。
考慮到前面所述，圖8是雙電極等離子體槍20的大體示意圖， 該等離子體才倉可在主電弧裝置305的主間隙300中用作觸發器。在前述語句的環境中，用語"主"用于將基于較大電弧的裝置的元件與相 應的等離子體槍20的元件(例如用作觸發器)區分開，因為等離子體槍
20也構成了基于電弧的裝置。主電弧裝置305可以是例如電弧消除裝 置(這里也被稱為"電弧閃光吸收器")、串聯電容器保護旁路、高功 率開關、發聲器、沖擊波發生器、脈沖等離子體推力器或其它電弧裝置。
通常，主電弧裝置305具有兩個或更多個由空氣間隙或另一氣體 間隙300間隔開的主電極310,315。各電極310，315連接在電路320,325 的電氣上不同的部分上，例如不同的相位、不帶電或接地。這提供了 跨越電弧間隙300的偏轉電壓330。觸發電路，例如脈沖發生器165， 與等離子體槍20成電源連通，并為等離子體槍20提供高電壓(低電流) 和強電流(低電壓)脈沖，導致其將燒蝕性等離子體蒸汽150注入到主 間隙300中，降低了間隙300的阻抗，從而在電極310,315之間引發 主電弧335。
圖9顯示了用于測試電弧消除裝置340的電路的一個示例。顯示 了電路320,325上的電弧閃光345減小跨越間隙300可獲得的偏轉電 壓330。對于給定的電壓，可通過主電極310,315的尺寸和間距而設 計主電極間隙300的阻抗，從而在出發前不容許發生電弧放電。基于 傳導性等離子體蒸汽150的特征，可設計主間隙300的阻抗，以響應 于等離子體槍20的觸發而產生相對較快且強健的主電弧335。
圖10和圖11將等離子體槍20描繪為可在一個典型的實施例中 配置成觸發耐壓罩殼350中的電弧消除裝置340。當接收到觸發器信 號355時，觸發器電路165發送高電壓脈沖和強電流脈沖給等離子體 槍20，導致其將燒蝕性等離子體150注入到短路器340的主電極 310,315,360之間的間隙300中，以引發保護電弧335。罩殼350可構 造成能承受由保護電弧335所引起的爆炸壓力，并可包括用于控制壓 力釋放的通風口 365。
一旦在受保護的電路上檢測到電弧閃光，就應觸發電弧消除裝置
17的電極間隙300。可設置一個或多個合適的傳感器以檢測電弧閃光， 并提供觸發器信號355。在600V系統的情況下，在電弧閃光期間， 跨越間隙300的電壓通常小于250伏，其可能不足以引發電弧335。 燒蝕性等離子體150以小于大約1毫秒的時間橋接間隙300，從而通 過電弧335使能保護性短路電路，以在造成損害之前消除電弧閃光。
在電弧消除裝置340的一系列成功的試驗中，短路器電極 310,315,360均為直徑在大約10mm至大約50mm范圍內的^求體，各離 相鄰的球體隔開大約25mm，且球體中心定位在離公共的中心點大約 37.52mm的半徑位置。觸發器是具有由聚曱醛或聚四氟乙烯制成的燒 蝕性材料85的燒蝕性等離子體槍20。帽狀物40定位在電極 310,315，360的球體中心平面下面大約25mm的位置。
在試驗中通過雙電極等離子體槍20觸發了處于大約120V至大約 600V范圍的間隙偏轉電壓，該雙電極等離子體^r 20使用了觸發脈沖 8/20(例如，具有大約8 ^f效秒的上升時間和大約20 ^f鼓秒的下降時間的 脈沖)，且第一電弧75的高電壓脈沖具有大約10，000伏(10kV)的電壓 和小于1安培的電流，而第二電弧80的強電流脈沖具有大約480伏 的電壓和大約5000安培的電流。相反，對于該相同的偏轉電壓，沒 有本文所述的第一對和第二對電極55,60的傳統的等離子體槍，其將 需要具有大約20,000伏電壓和5,000安培電流的觸發脈沖，使得傳統 的等離子體槍和其電路比主電極貴了幾倍。
如所公開的，本發明的某些實施例可包括以下某些優點能夠產 生強電流脈沖的脈沖發生器具有整體較低的成本；能夠產生強電流脈 沖的脈沖發生器使用較低成本的高能量微法拉范圍的電容器；并且提 供傳導性燒蝕性等離子體蒸汽的等離子體槍使用低成本的雙源脈沖 發生器。
雖然已經參照示范性實施例描述了本發明，但是本領域技術人員 將會懂得，在不脫離本發明的范圍的情況下可做出各種變化，并且可 使用等效物替代其元件。另外，在不脫離本發明的本質范圍的情況下還可進行許多改型，以使特殊的情形或材料適于本發明的教導。因此，
唯一模式而公開的特殊的實施例，相反本發明將包括落在所附權利要 求范圍內的所有實施例。另外，在附圖和說明書中已經公開了本發明 的示范性實施例，并且雖然可能采用了特殊用語，但除非另外聲明， 否則它們只是用于一般性且描述性的意義，而非用于限制目的，因此 本發明的范圍并不如此有限。此外，用語"第一，，、"第二，，等的使 用并不表示任何順序或重要性，相反用語"第一"、"第二"等等用 于將一個元件與另一元件區分開。此外，用語"一"、"一個"等的 使用并不表示數量的限制，而是表示存在至少一個所指事物。
權利要求
1. 一種燒蝕性等離子體槍子組件(83)，包括主體(35)；第一對槍電極(55)，其包括設置在所述主體(87)內部中的遠端(125，130，135，140)；第二對槍電極(60)，其包括設置在所述主體(87)內部中的遠端(125，130，135，140)；和燒蝕性材料(85)，其設置在所述第一對槍電極(55)和所述第二對槍電極(60)的至少其中一對槍電極的遠端(125，130，135，140)附近。
2. 根據權利要求1所述的燒蝕性等離子體槍(20),其特征在于 所述第二對槍電極(60)設置在所述第一對槍電極(55)附近，從而響應于在所述第一對槍電極(55)的遠端(125,130,135,140)之間第一電弧 (75,193)的產生，與不存在所述第一電弧(75,193)的擊穿電壓相比，顯 著地減小了所述第二對槍電極(60)的遠端(125,130,135,140)之間的擊 穿電壓。
3. 根據權利要求1所述的燒蝕性等離子體槍(20)，其特征在于， 所述燒蝕性等離子體槍(20)還包括包括孔(45)的帽狀物(40),所述帽狀物(40)設置在所述主體(35)上， 位于所述第 一 對槍電極(55)和所述第二對槍電極(60)的遠端 (125,130,135,140)附近。
4. 根據權利要求1所述的燒蝕性等離子體槍(20)，其特征在于 所述第一對槍電極(55)設置在所述主體(35)的相對側。
5. 根據權利要求1所述的燒蝕性等離子體槍(20)，其特征在于 所述燒蝕性材料(85)包括所述主體(35)的至少一部分，該至少一部分包圍所述第一對槍電極(55)的至少一部分和所述第二對槍電極(60) 的至少 一部分，所述主體(3 5)由可模制的材料制成。
6. 根據權利要求1所述的燒蝕性等離子體槍(20),其特征在于所述燒蝕性材料(85)包括熱塑性塑料和復合物中的至少 一種。
7. —種設置在主電弧裝置(305)中的燒蝕性等離子體槍子組件 (83),所述主電弧裝置(305)包括兩個或更多個主電極(310,315，360)， 所述兩個或更多個主電極(310,315,360)中的每個電極都連接到電路 (320，325)的電氣上不同的部分上，所述燒蝕性等離子體槍子組件(83) 包括主體(35);第一對槍電極(55)，其包括設置在所述主體(87)內部中的遠端 (125,130,135,140);第二對槍電極(60)，其包括設置在所述主體(87)內部中的遠端 (125,130,135,140);和燒蝕性材料(85),其設置在所述第一對^r電極(55)和所述第二對槍 電極(60)的至少其中一對槍電極的遠端(125，130，135，140)附近；其中，響應于所述第二對;f倉電才及(60)之間的 <氐電壓強電流電弧 (80,194)，所述燒蝕性等離子體槍(20)將燒蝕性等離子體(50)注入到所 述主電弧裝置(3 05)的兩個或更多個主電極(310，315，360)之間的主間隙 (300)中，從而在所述兩個或更多個主電極(310,315,360)之間觸發電弧 (335)。
8. 根據權利要求7所述的燒蝕性等離子體槍子組件(83)，其特征 在于所述燒蝕性等離子體(50)具有足以降低所述主間隙(300)的電阻， 并在所述兩個或更多個主電極(310，315,360)之間引發電弧(335)的成分。
9. 一種電弧閃光吸收器(305),包括保護性電弧裝置(305)，其包括在耐壓罩殼中的氣體內的由主間隙 (300)間隔開的主間隙電極(310,315，360)，各個主間隙電極(310，315,360) 均連接到電^各(320,325)的電氣上不同的部分上；燒蝕性等離子體槍子組件(83)，其安裝在所述保護性電弧裝置(305)中，并配置成將燒蝕性等離子體(50)注入到所述主間隙(300)中， 所述燒蝕性等離子體槍子組件(83)包括 主體(35);第一對槍電極(55)，其包括設置在所述主體(87)內部中的遠端 (125,130,135,140);第二對槍電極(60),其包括設置在所述主體(87)內部中的遠端 (125,130,135,140);和燒蝕性材料(85)，其設置在所述第一對槍電極(55)和所述第二對槍 電極(60)的至少其中一對槍電極的遠端(125,130,135，140)附近；及觸發器電路(27,32)，其與所述燒蝕性等離子體槍(20)成電源連通， 以用于所述燒蝕性等離子體槍(20)的激活。
10.根據權利要求9所述的電弧閃光吸收器，其特征在于所述第二對槍電極(60)設置在所述第一對槍電極(55)附近，從而響 應于在所述第一對槍電極(55)的遠端(125，130,135，140)之間第一電弧 (75，193)的產生，同不存在所述第一電弧(75,193)的擊穿電壓相比，顯 著地減小了所述第二對槍電極(60)的遠端(125,130,135,140)之間的擊 穿電壓。
全文摘要
本發明公開了燒蝕性等離子體槍裝置和系統，具體而言，公開了一種燒蝕性等離子體槍子組件(83)。該子組件(83)包括主體(35)、第一對槍電極(55)和第二對槍電極(60)以及燒蝕性材料(85)，第一對槍電極(55)和第二對槍電極(60)具有設置在主體(87)內部的遠端(125，130，135，140)，并且燒蝕性材料(85)設置在第一對槍電極(55)和第二對槍電極(60)中的至少其中一對槍電極的遠端(125，130，135，140)附近。
文檔編號H05H1/32GK101448356SQ20081018570
公開日2009年6月3日 申請日期2008年11月27日 優先權日2007年11月27日
發明者A·K·博霍里, D·A·羅巴奇, G·W·羅斯克, J·J·杜赫蒂, T·阿索肯 申請人:通用電氣公司