ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ РАЗРЯДНИК (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2007 года по МПК H01T1/22 

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может найти применение при разработке искровых коммутирующих устройств, в частности в качестве свечей зажигания, в карбюраторных ДВС.

Известен высоковольтный разрядник, предназначенный для генерации высоковольтных импульсов, содержащий два электрода, выполненных в виде дисков, между которыми имеется искровой промежуток. См., например, патент РФ №1756001, МПК Н 01 Т 2/02, «Управляемый разрядник», опубл. 23.08.02, БИ №31.

Недостаток известного разрядника заключается в том, что из-за эрозии электродов, имеющей место в процессе разрядов, его ресурс невелик.

Более близким и принятым за прототип является высоковольтный разрядник, описанный в патента США №4393324, МПК Н 01 Т 13/20 (НКИ 313-133) «Искровой разрядник со сферическим электродом» (Spark plag with a sphere-like metal center electrode and manufactoring process thereof», опубл, 12.07.83.

Известный разрядник содержит два электрода, разделенных искровым промежутком, причем один из электродов выполнен сферическим, а второй электрод расположен по отношении к нему с некоторым зазором.

Этот разрядник, хотя и в меньшей степени, чем аналог, также недостаточно надежен, поскольку в процессе работы его электроды подвержены эрозии. Кроме того, для обеспечения пробоя между электродами к ним должно быть приложено слишком высокое напряжение.

Целью данного изобретения является повышение ресурса работы электродов и снижение необходимого для создания разряда напряжения.

Указанная цель достигается за счет того, что в известном высоковольтном разряднике, содержащем разделенные искровым промежутком электроды, в котором первый электрод выполнен сферическим, а второй электрод расположен по отношению к сферическому электроду с зазором, согласно изобретению часть поверхности сферического электрода содержит область неровности, выступающая часть которой направлена в сторону второго электрода.

В варианте технического решения область неровности выполнена в виде остроконечного шипа.

В варианте технического решения остроконечный шип имеет резьбовое соединение со сферической поверхностью электрода, причем шип содержит поперечный стержень для завинчивания шипа.

В варианте технического решения остроконечный шип снабжен шестеренкой и микроприводом.

В варианте технического решения сферический электрод выполнен полым, состоящим из двух половин, сочлененных между собой.

В варианте технического решения область неровности сферического электрода содержит несколько остроконечных шипов, расположенных по его диаметру, а второй электрод выполнен в виде части поверхности цилиндрической трубы, охватывающей сферический электрод так, что вогнутая сторона второго электрода направлена навстречу остроконечным шипам, причем расстояние между остриями шипов и поверхностью второго электрода одинаково.

В варианте технического решения область неровности сферического электрода содержит несколько остроконечных шипов, расположенных по периметру сектора сферического электрода, а второй электрод выполнен в виде полусферы, охватывающей периметр сектора с шипами сферического электрода, причем расстояние между остриями шипов и поверхностью второго электрода одинаково.

Наличие на части поверхности сферического электрода области неровности, выступающая часть которой направлена в сторону второго электрода, способствует снижению подводимого к электродам напряжения. В самом деле, шаровой электрод благодаря более развитой поверхности способствует большему накоплению заряда, а наличие неровностей обеспечивает сток заряда на второй электрод.

Выполнение области неровности в виде шипа, острие которого направлено в сторону второго электрода, упрощает конструкцию сферического электрода.

Резьбовое соединение шипа со сферической поверхностью электрода дает возможность с помощью поперечного стержня изменять, при необходимости, зазор между электродами, что позволяет компенсировать эрозию в процессе эксплуатации.

Наличие шестеренки на шипе, снабженном резьбовым сочленением со сферической поверхностью, позволяет осуществить дистанционное управление зазором между электродами с помощью микропривода.

Выполнение сферического электрода пустотелым, состоящим из двух половин, приводит к снижению металлоемкости электрода.

Если область неровности сферического электрода выполнена в виде нескольких остроконечных шипов, расположенных по диаметру, а второй электрод выполнен в виде части цилиндрической трубы, вогнутая сторона которой направлена навстречу остроконечным шипам так, что расстояние между остриями шипов и поверхностью второго электрода одинаково, то в таком варианте ресурс работы электродов повышается. Это определяется тем, что искровой разряд возникает между одним из шипов первого электрода и поверхностью второго. Однако в связи с эрозией зазор между работающим шипом и вторым электродом увеличивается, и автоматически начинает работать второй шип и т.д. Это вариант используется для получения направленного электрогидравлического удара, поскольку ударная волна, как показывает практика, развивается по поверхности, идущей вдоль зазора.

В варианте, когда область неровности сферического электрода содержит несколько остроконечных шипов, расположенных по периметру сектора сферического электрода, а второй электрод выполнен в виде полусферы, охватывающей периметр сектора с шипами сферического электрода, обладает наибольшим ресурсом. Этот вариант может найти применение в качестве высоконадежной, с большим ресурсом работы свечи зажигания. По мере деградации работающего шипа в действие вступает другой шип.

Изобретение иллюстрируется пятью чертежами.

На фиг.1 представлена пара электродов, один из которых выполнен сферическим, а область неровности имеет вид шипа.

На фиг.2 показан сферический электрод, в котором шип и электрод сочленены резьбовым соединением.

На фиг.3 изображен пустотелый сферический электрод.

На фиг.4 нарисована пара электродов, в которой сферический электрод содержит несколько остроконечных шипов, расположенных по его диаметру, а второй электрод выполнен в виде части цилиндрической трубы.

На фиг.5 имеется вид пары электродов, в которой сферический электрод содержит несколько остроконечных шипов, расположенных по периметру сектора сферического электрода, а второй электрод выполнен в виде полусферы, охватывающей периметр сектора с шипами сферического электрода.

Общие элементы на фигурах обозначены одинаково.

Высоковольтный разрядник выполнен следующим образом.

Первый электрод 1 (фиг.1) выполнен сферическим. Второй электрод 2 выполнен в виде пластины. Электроды 1 и 2 разделены между собой зазором (не обозначен). Электроды 1 и 2 снабжены подводящими шинами, соответственно 3 и 4. Часть поверхности сферического электрода 1 содержит область неровности, выступающая часть которой направлена в сторону второго электрода. Эта область неровности выполнена в виде остроконечного шипа 5, острием направленного в сторону поверхности электрода 2.

В варианте технического решения остроконечный шип 5 имеет резьбовое соединение со сферической поверхностью электрода 1 (фиг.2), причем шип 5 содержит поперечный стержень 6 для завинчивания шипа. Резьбовая часть шипа 5 обозначена цифрой 7. Резьбовое отверстие в теле электрода 1 обозначено цифрой 8. Если вместо поперечного стержня на шип насажена шестеренка (не показана), то в таком варианте второй стержень снабжается дистанционным приводом, позволяющим изменять зазор между электродами (не показано).

В варианте технического решения сферический электрод 1 выполнен полым (фиг.3) с полостью 9. Электрод состоит из двух половин (не обозначено), сочлененных между собой, например, с помощью сварки 10. Сочленение двух половин полого сферического электрода может быть выполнено с помощью фланцевого соединения (не показано).

В варианте технического решения область неровности первого сферического электрода 1 содержит несколько остроконечных шипов 5 (фиг.4), расположенных по его диаметру, а второй электрод 2 выполнен в виде части поверхности цилиндрической трубы, охватывающей электрод 1. Вогнутая сторона электрода 2 направлена навстречу остроконечным шипам 5 так, что расстояние между остриями шипов 5 и поверхностью второго электрода 1 одинаково.

В варианте технического решения область неровности первого сферического электрода 2 содержит несколько остроконечных шипов 5, расположенных по периметру сектора сферического электрода, а второй электрод 2 выполнен в виде полусферы (фиг.5), охватывающей периметр сектора с шипами сферического электрода, причем расстояние между остриями шипов и поверхностью второго электрода одинаково.

Высоковольтный разрядник действует следующим образом. При подаче высоковольтного напряжения на электроды 1 и 2 сферический электрод с его развитой поверхностью выполняет функции накопителя заряда. Область неровности в виде шипа 5 обеспечивает сток заряда в направлении от электрода 1 к электроду 2, облегчая разрядный процесс. При этом удается значительно снизить величину разрядного напряжения. Напряжение разряда зависит от величины зазора. Если используется вариант, при котором шип допускает его перемещение вдоль зазора (фиг.2), то этим процессом можно управлять, в том числе и дистанционно. Последнее возможно, если шип снабжен шестеренкой. Для перемещения шипа применяется микропривод.

Вариант, при котором сферический электрод содержит несколько остроконечных шипов, расположенных по диаметру (фиг.4), а второй электрод 2 выполнен в виде части цилиндрической трубы, вогнутая сторона которого направлена навстречу остроконечным шипам, ресурс работы электродов повышается. Это определяется тем, что искровой разряд возникает между одним из шипов первого электрода и поверхностью второго. Однако в связи с эрозией зазор между работающим шипом и вторым электродом увеличивается, и автоматически начинает работать второй шип и т.д. Это вариант используется для получения направленного электрогидравлического удара, поскольку ударная волна, как показывает практика, развивается по поверхности, идущей вдоль зазора.

В варианте, когда сферический электрод содержит несколько остроконечных шипов 5, расположенных по периметру сектора сферического электрода (фиг.5), а второй электрод выполнен в виде полусферы, охватывающей периметр сектора с шипами сферического электрода, обладает наибольшим ресурсом. Эта конструкция может найти применение в качестве высоконадежной, с большим ресурсом работы, свечи зажигания ДВС.

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может найти применение при разработке искровых коммутирующих устройств, в частности в качестве свечей зажигания, в карбюраторных двигателях внутреннего сгорания. Технический результат - повышение ресурса работы электродов и снижение необходимого для создания разряда напряжения. Разрядник содержит два электрода, разделенных искровым промежутком. Один из электродов выполнен сферическим, а второй расположен по отношению к сферическому электроду с зазором. Часть поверхности сферического электрода содержит область неровности, выступающая часть которой направлена в сторону второго электрода. В одном варианте исполнения область неровности сферического электрода содержит несколько остроконечных шипов, расположенных по его диаметру, а второй электрод выполнен в виде части поверхности цилиндрической трубы, охватывающей сферический электрод так, что вогнутая сторона второго электрода направлена навстречу остроконечным шипам, причем расстояние между остриями шипов и поверхностью второго электрода одинаково. В другом варианте исполнения сферический электрод содержит несколько остроконечных шипов, расположенных по периметру его сектора, а второй электрод выполнен в виде полусферы, охватывающей периметр сектора с шипами сферического электрода, причем расстояние между остриями шипов и поверхностью второго электрода одинаково, 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Высоковольтный разрядник, содержащий два электрода, разделенных искровым промежутком, один из электродов выполнен сферическим, а второй электрод расположен по отношению к сферическому электроду с некоторым зазором, отличающийся тем, что сферический электрод имеет несколько остроконечных шипов, расположенных по его диаметру, а второй электрод выполнен в виде части поверхности цилиндрической трубы, охватывающей сферический электрод так, что вогнутая сторона второго электрода направлена навстречу остроконечным шипам, причем расстояние между двумя остриями шипов и поверхностью второго электрода одинаково.2. Высоковольтный разрядник по п.1, отличающийся тем, что сферический электрод выполнен полым, состоящим из двух половин, сочлененных между собой.3. Высоковольтный разрядник, содержащий два электрода, разделенных искровым промежутком, один из электродов выполнен сферическим, а второй электрод расположен по отношению к сферическому электроду с некоторым зазором, отличающийся тем, что сферический электрод имеет несколько остроконечных шипов, расположенных по периметру сектора сферического электрода, а второй электрод выполнен в виде полусферы, охватывающей периметр сектора с шипами сферического электрода, причем расстояние между остриями шипов и поверхностью второго электрода одинаково.4. Высоковольтный разрядник по п.3, отличающийся тем, что сферический электрод выполнен полым, состоящим из двух половин, сочлененных между собой.