技术领域
本发明涉及高电压试验技术领域，具体涉及一种气体式高压充电开关。
背景技术：
冲击电压发生器是用于模拟雷电过电压和输电系统内部过电压的一种装置，其原理主要是用多个脉冲电容器并联充电，然后采用点火装置瞬时点火，将电容器的电压串联输出。所产生的冲击电压，可供绝缘的冲击耐受或放电试验用。冲击电压发生器也是高压纳秒脉冲功率发生器的重要组成部分，可作为大功率电子束和离子束发生器中以及二氧化碳激光器中的电源装置。冲击电压发生器由一组储能高压电容器，自直流高压源充电后，通过点火装置突然经电阻放电，在试品上形成陡峭上升前沿的冲击电压波形，持续时间以微妙计，电压峰值一般为几十万伏至几百万伏。
在对冲击电压发生器充电时，各级高压电容器通过充电电阻并联充电，充电完成后，由点火装置点火将各级电容器串联形成高压后放电。充电开关在冲击发生装置中起着切断和闭合高压的作用，对冲击发生装置的稳定输出冲击电压起着关键作用。目前所采用的充电开关多为油压式和机械式，其中油压式充电开关易出现油的泄漏，导致高压开关出现绝缘问题；机械式充电开关在长期使用后易出现接触不良等机械故障。以上两种类型开关结构复杂，不利于安装和维护，同时存在安全隐患。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种气体式高压充电开关。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种气体式高压充电开关，包括密封气室、气路、抽气泵和充气泵，其中：
密封气室内从下至上固定有若干固定金属电极，将密封气室分隔为若干密封气室单元，即除位于最下方的密封气室单元外，其他密封气室单元底端均为固定金属电极；除位于最上方的密封气室单元外，其他密封气室单元顶端均为固定金属电极；各密封气室单元内均设有一底部带弹簧引线的活塞电极，弹簧引线另一端固定于该密封气室单元底端，活塞电极可沿其所在的密封气室单元内上下滑动；
气路包括气路支架和若干输气管，若干输气管与若干密封气室单元分别连接，即输气管用来连通气路支架和各密封气室单元；
抽气泵和充气泵均与气路支架连接，用来通过气路支架对各密封气室单元分别进行抽气和充气。
进一步的，气路支架设有用来调节气路内气压的压力阀。
进一步的，抽气泵和充气泵通过控制室远程控制。
本发明具有如下特点和有益效果：
（1）本发明通过调节多个密封气室单元内压力，进而推动带弹簧引线的活塞电极在密封气室单元内运动，从而控制充电开关的打开和闭合，实现冲击电压发生器的充电和放电功能。本发明气体式高压充电开关不存在油压式充电开关的漏油问题以及机械式充电开关的复杂机构故障问题，并可有效提高冲击电压发生器电压输出的可靠性和波形质量。
（2）本发明结构简单，安装拆卸方便，便于运输，无环境污染问题，易于维护，可减轻运行维护的工作量。
（3）由于密封气室单元内气压大小可保持一致，通过充气和抽气实现活塞电极上下移动，活塞电极动作稳定，到位准确，开关同步性好，适用于户内、户外和高原等各种环境。
附图说明
图1为本发明的具体结构示意图。
其中，1-气路支架；2a-第一输气管；2b-第二输气管；3a-第一密封气室单元；3b-第二密封气室单元；4a-第一固定金属电极；4b-第二固定金属电极；5a-第一活塞电极；5b-第二活塞电极；6a-第一弹簧引线；6b-第二弹簧引线；7a-第一脉冲电容器；7b-第二脉冲电容器；8-抽气泵；9-充气泵；10-压力阀；11-控制室；12-调压器。
具体实施方式
本发明包括三大组件：气泵及控制组件、开关电极组件和气路组件。气泵及控制组件是动力来源；开关电极组件可在密封气室单元内滑动，以实现充电开关的打开和闭合；气路组件用来实现密封气室单元内的压力可控。
（1）气泵及控制组件
气泵及控制组件包括抽气泵、充气泵和控制室，控制室远程控制抽气泵和充气泵对密封气室单元分别进行抽气和充气，通过调节密封气室单元的气体压力来改变密封气室单元内活塞电极的行程和位置。抽气泵、充气泵上均配有气阀。控制室还可远程控制调压器对充电开关进行升压。
（2）开关电极组件
开关电极组件安装于密封气室单元中，包括底部带弹簧引线的活塞电极和固定金属电极，活塞电极在抽气泵和充气泵的作用下，可在密封气室单元内滑动，实现充电开关的打开和闭合。
（3）气路组件
气路组件包括设有压力阀的气路支架、输气管和若干密封气室单元，通过气路组件实现密封气室单元内压力可控，保证开关电极组件在不同气压下的可靠滑动。
本发明通过气路组件、气泵及控制组件和开关电极组件的配合，实现了通过调节密封气室单元内气压来控制活塞电极的滑动，从而实现充电开关的打开和闭合。
下面将结合实施例详细描述本发明技术方案，所述实施例的示例在附图1中示出，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。图1仅示出2个密封气室单元，则本实施例以2个密封气室单元为例对本发明的具体结构进行说明。
本实施例包括气路支架（1）、第一输气管（2a）、第二输气管（2b）、第一密封气室单元（3a）、第二密封气室单元（3b）、第一固定金属电极（4a）、第二固定金属电极（4b）、第一活塞电极（5a）、第二活塞电极（5b）、第一弹簧引线（6a）、第二弹簧引线（6b）、抽气泵（8）、充气泵（9）、压力阀（10）和控制器（11）。
第一密封气室单元（3a）以第一固定金属电极（4a）为顶端 ，以第二固定金属电极（4b）为底端，第一活塞电极（5a）设于第一密封气室单元（3a）内，第一活塞电极（5a）底部带第一弹簧引线（6a），第一弹簧引线（6a）另一端固定于第二固定金属电极（4b）上。同样的，第二密封气室单元（3b）以第二固定金属电极（4b）为顶端，其底端为密封气室底端，第二活塞电极（5b）设于第二密封气室单元（3b）内，第二活塞电极（5b）底部设有第二弹簧引线（6b），第二弹簧引线（6b）另一端固定于第二密封气室单元（3b）底端。其中，第一固定金属电极（4a）和第二固定金属电极（4b）分别与第一脉冲电容器（7a）、第二脉冲电容器（7b）电连接，第二弹簧引线（6b）与调压器（12）电连接，调压器（12）也可通过控制室（11）远程控制。
气路支架（1）设有分别与第一密封气室单元（3a）、第二密封气室单元（3b）连通的第一输气管（2a）、第二输气管（2b），另，气路支架（1）还设有用来调节气路支架（1）内气压的压力阀（10）。抽气泵（8）和充气泵（9）均与气路支架（1）连接，抽气泵（8）和充气泵（9）用来通过气路对第一密封气室单元（3a）、第二密封气室单元（3b）分别进行抽气和充气，控制室（11）远程控制抽气泵（8）和充气泵（9）。这里，气路包括气路支架（1）、第一输气管（2a）和第二输气管（2b）。
下面将结合某具体实施过程说明本发明工作原理：
不处于工作状态时，各活塞电极在自重作用下处于各密封气室单元底部。关闭抽气泵及其气阀，打开充气泵及其气阀向各密封气室单元内注入1.5倍大气压的空气，活塞电极沿密封气室单元向上稳定滑移，经5秒左右到达密封气室单元顶部，与固定金属电极接触。气压作用下，活塞电极与固定金属电极紧密接触，此时，充电开关即处于打开状态，充电开关将各级脉冲电容器并联。由于各级脉冲电容器通过开关引线连接冲击电压发生器，充电开关打开状态下即启动冲击电压发生器，脉冲电容器充电开始，经过60秒时间，升到预设电压U0。
升压完成后，关闭充气泵及其气阀，打开抽气泵及其气阀开始抽气，当密封气室单元气压达到0.8大气压后，保持气压不变，此时，活塞电极在自重及负压条件下向下稳定滑移，至密封气室单元底部，充电开关完成闭合动作。
本发明通过调节密封气室单元内气压来控制活塞电极运动，来实现高压开关的开断和闭合，解决了传统充电开关的绝缘问题、以及长期运行中存在的机械传动故障等问题。
最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。