[发明专利]水下等离子体声源的放电电极

说明书

技术领域

本发明涉及一种放电电极，具体为一种水下等离子体声源的放电电极。

背景技术

水下等离子体声源是一种利用“液电效应”来产生水下冲击波的脉冲声源。具有发射声功率大、脉冲窄、频带宽等一系列优点，在体外碎石和管道除垢、食品消毒和污水处理、海洋勘探和目标探测等领域具有广泛应用。所谓的液电效应是指在液体中进行高压放电时，在放电区域内产生极高压力的现象。水下等离子体声源系统主要包括充电系统、储能系统、触发系统、放电电极和聚能反射罩，其中放电电极是水下等离子体声源中将系统电能转化为机械能的电声转换核心部件，它直接决定了放电系统的电声转换效率。

在高电压作用下，放电电极的击穿过程就是先导的产生和发展的过程，直到其中一个先导接通放电电极，产生“液电效应”。当“液电效应”发生时，电极间水被迅速蒸发，并电离形成高温高压等离子体，等离子体通道内的温度可达2×10⁴~5×10⁴K，压力可达1GPa。如此恶劣的工作环境要求电极材料具有熔点高、强度高、导电性能好、耐烧蚀等特性。

放电电极的间距对电声转换效率有着决定性的影响。放电电极间距的过大或过小都会影响电声转换效率，应该根据冲击波要求和高压系统的配置，选择一个最佳间距，从而使电声转换效率达到最佳。在使用过程中，随着放电电极的不断烧蚀，电极间距会发生变化，达不到其最佳效果，为始终保证最佳效率，需要对间距进行及时调整。现有技术中公开了许多放电电极，其中存在各种各样的缺点，如专利US4809682（Underwater electrodes for contactless lithotripsy）和专利CN00204843.4（放电电极）中提到的放电电极为固定间距，且固定支架为门架，通流能力小、易变形；而专利CN200920101579.5（放电电极）和专利US6217531（Adjustable electrode and related method）的放电电极采用螺纹和螺母连接，可基本实现间距可调，但这种结构接触电阻大，放电效率低，放电不稳定，在大电压大电流的情况下容易烧结而导致无法调整电极间距。

放电电极的高度对聚能效果有着决定性的影响。对于配备聚能反射罩的水下等离子体声源系统，声源中心必须严格处于聚能反射罩的第一焦点处，才能得到最佳聚能效果。而放电电极的高度对应着放电通道（即声源中心）的高度，因此放电电极初始安装时，需要对电极高度进行精确调整；在放电电极使用过程中，由于烧蚀不对称的原因，电极高度会发生变化，也需要对电极高度进行及时调整；同时，为了研究电极高度变化对不同型面和焦距的聚能反射罩性能特性的影响，也要求电极高度方便调整。上述专利均无法实现电极高度调整，特别是在大功率条件下的精确调整。

发明内容

要解决的技术问题

为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种水下等离子体声源的放电电极，其在大功率大电流高重复频率的情况下也可实现间距可调、高度可调，即声场中心可任意调节，能够适应于不同型面和焦距的聚能反射罩。

技术方案

本发明的技术方案为：

一种水下等离子体声源的放电电极，其特征在于：包括一体化内电极、绝缘层、一体化外电极、固定支架；所述一体化内电极由内部电极主体和内放电触点组成，内放电触点焊接在内部电极主体的一端；绝缘层固定在一体化内电极外表面上，绝缘层外圆面为外螺纹结构；所述一体化外电极由十字支架、外放电触点和螺纹连接部件组成，十字支架采用双门架十字交叉结构，外放电触点焊接在十字支架中内部交叉的位置，十字支架下部焊接在螺纹连接部件的一端；所述螺纹连接部件为中空圆柱结构，螺纹连接部件的内表面和外表面都有螺纹；螺纹连接部件与绝缘层同轴螺纹密封固定连接，且内放电触点中心轴线与外放电触点中心轴线同轴；螺纹连接部件与固定支架同轴螺纹密封固定连接；固定支架固定在外部安装基座上。

所述一种水下等离子体声源的放电电极，其特征在于：在螺纹连接部件远离外放电触点的一端装有锁紧扣；在固定支架端部装有锁紧扣。

有益效果

本发明具有以下效果：

1、本发明中的内部电极和外部电极都采用一体化结构，具有耐大电流，损耗小，机械强度高，抗冲击等特点，特别适用于大功率大电流脉冲放电；

2、本发明中一体化内电极与绝缘层形成整体，从而提高电极内芯的机械强度和绝缘强度；