ГАЗОНАПОЛНЕННЫЙ РАЗРЯДНИК Российский патент 2008 года по МПК H01J17/02 H01T1/00 

Изобретение относится к газоразрядной технике и может быть использовано при создании газоразрядных приборов, например газоразрядных искровых разрядников с высокой механической и электрической прочностью.

Известен газонаполненный искровой разрядник, содержащий оболочку, состоящую из металлического корпуса и изолятора, выполненного в виде полого тела вращения (усеченного конуса), размещенного внутри металлического корпуса и припаянного к нему нижним основанием посредством охватывающего цилиндрического спая, а второе меньшее основание, на котором расположен первый электрод, обращено в сторону второго электрода, закрепленного на металлическом корпусе [Авторское свидетельство СССР №360886, H01J 17/18, 1973 г.].

Известен также газонаполненный искровой разрядник, содержащий оболочку, состоящую из изолятора в виде полого усеченного конуса и металлического корпуса, образованного цилиндром с отбортовкой и ввинченной в него крышкой, сваренных по месту соединения, катод, закрепленный на внутренней поверхности крышки, анод, расположенный на торцевой поверхности меньшего основания изолятора соединенного сваркой другим основанием с отбортовкой цилиндра [Высоковольтные разрядники-обострители /Ю.В.Киселев, Б.П.Меркулов/ - Электронная техника. Серия 4. Электровакуумные и газоразрядные приборы. Выпуск 2(79)/1980 г., стр.37].

Жесткость конструкции таких разрядников обеспечивается за счет того, что изолятор, выполненный в виде усеченного конуса, выпуклая поверхность которого обращена внутрь разрядника, испытывает усилия на сжатие, при этом изолятор опирается непосредственно на внутреннюю отбортовку металлического корпуса. Вакуумная плотность разрядников со стороны места соединения изолятора с металлическим корпусом осуществляется охватывающим цилиндрическим спаем. Такой спай изолятора с металлическим корпусом возможен при сравнительно небольших геометрических размерах спаиваемых деталей (диаметр деталей не более 50 мм), так как при увеличении их размеров из-за большой разницы теплового расширения спаиваемых деталей при температуре пайки возникает большой зазор, что снижает качество спая, а при толщине стенки металлического корпуса значительно более 1 мм после пайки в массе изолятора в непосредственной близости от места спая возникают сжимающие усилия, приводящие к его разрушению.

Таким образом, недостатком данных разрядников является низкая механическая прочность при использовании металлического корпуса с толщиной стенки более 1 мм.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является газонаполненный разрядник, содержащий оболочку, состоящую из металлического корпуса в виде цилиндрического стакана с отбортовкой и размещенного в нем изолятора в виде полого усеченного конуса с боковой цилиндрической поверхностью в его нижней части, два электрода, один из которых закреплен на внутренней поверхности дна цилиндрического стакана, а второй - на поверхности меньшего основания изолятора, внутри которого проходит осевой вывод второго электрода, манжету, расположенную с внутренней стороны нижней части металлического корпуса и соединенную с основанием нижней части изолятора [Авторское свидетельство №932578, H01J 17/02, 1982 г. - прототип].

Данный газонаполненный разрядник отличается от предыдущих тем, что с целью повышения его механической прочности и надежности за счет устранения изгибающих усилий в спае, между внутренней поверхностью металлического корпуса и торцевой поверхностью нижней части изолятора размещен узел, состоящий из переходного кольца и манжеты, причем переходное кольцо соединено с металлическим корпусом, а манжета - с торцевой поверхностью нижней части изолятора. Конструкция спая позволяет выдерживать высокие избыточные давления (десятки атмосфер) при больших геометрических размерах. Избыточное давление наполняющего газа в такой конструкции вызывает сжимающие усилия в спае, так как усилие на изолятор передается через компенсирующее кольцо и переходное кольцо на внутреннюю отбортовку металлического корпуса.

Недостатком разрядника является ограничение пространства между осевым выводом электрода, расположенного на изоляторе и металлическим корпусом разрядника, что снижает электрическую прочность разрядника между осевым выводом второго электрода и металлическим корпусом, и создает неоднородность электрического поля при коаксиальном включении нагрузки.

Задачей изобретения является создание газонаполненного разрядника с высокой электрической и механической прочностью, согласующегося с нагрузкой при коаксиальном включении.

Указанная цель достигается тем, что в известном газонаполненном разряднике, содержащем оболочку, состоящую из металлического корпуса в виде цилиндрического стакана с отбортовкой и размещенного в нем изолятора в виде полого усеченного конуса с боковой цилиндрической поверхностью в его нижней части, два электрода, один из которых закреплен на внутренней поверхности дна цилиндрического стакана, а второй - на поверхности меньшего основания изолятора, внутри которого проходит осевой вывод второго электрода, манжету, расположенную с внутренней стороны нижней части металлического корпуса и соединенную с основанием нижней части изолятора, манжета расположена на внутренней поверхности металлического корпуса, повторяя ее форму с образованием уступа, в котором установлено основание нижней части изолятора, боковая цилиндрическая поверхность которой соединена с внутренней поверхностью верхней части манжеты швом герметизации, при этом нижние части манжеты и металлического корпуса соединены друг с другом, например, аргонно-дуговой сваркой.

Использование манжеты, расположенной на внутренней поверхности нижней части металлического корпуса и повторяющей ее форму с образованием уступа, в котором расположено большее основание изолятора, боковая цилиндрическая поверхность которого соединена с манжетой швом герметизации, позволяет значительно повысить электрическую прочность разрядника за счет увеличения изоляционного пространства между осевым выводом второго электрода и металлическим корпусом, а также значительно уменьшить неоднородность электрического поля при коаксиальном включении нагрузки.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволяет установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня был проведен дополнительный поиск известных решений, с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как не выявлены технические решения, позволяющие повысить электрическую прочность и обеспечить выполнение условия согласования разрядника с коаксиально включенной нагрузкой при сохранении механической прочности газонаполненных разрядников, содержащих оболочку, состоящую из металлического корпуса в виде цилиндрического стакана и размещенного в нем изолятора в виде полого усеченного конуса с боковой цилиндрической поверхностью в его нижней части, два электрода, один из которых закреплен на внутренней поверхности дна цилиндрического стакана, а второй - на поверхности меньшего основания изолятора, внутри которого проходит осевой вывод второго электрода, манжету, расположенную с внутренней стороны нижней части металлического корпуса и соединенную с основанием нижней части изолятора за счет расположения манжеты на внутренней поверхности металлического корпуса, повторяя ее форму с образованием уступа, в котором установлено основание нижней части изолятора, боковая цилиндрическая поверхность которой соединена с внутренней поверхностью верхней частью манжеты швом герметизации, при этом нижние части манжеты и металлического корпуса соединены друг с другом, например, аргонно-дуговой сваркой.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".

Заявленное изобретение поясняется чертежом, где показан один из вариантов предлагаемого газонаполненного разрядника в разрезе.

Газонаполненный разрядник содержит металлический корпус 1 в виде цилиндрического стакана с отбортовкой, изолятор 2 в виде полого усеченного конуса, имеющего боковую цилиндрическую поверхность в его в нижней части, причем выпуклая поверхность изолятора 2 обращена внутрь металлического корпуса 1, электроды - анод 3, закрепленный на внутренней поверхности дна металлического корпуса 1, и катод 4, размещенный на торцевой поверхности меньшего основания изолятора 2, манжета 5, расположенная на внутренней поверхности нижней части металлического корпуса 1, повторяя форму этой поверхности с образованием уступа 6, в котором установлено основание нижней части изолятора 2, при этом манжета 5 соединена своей нижней частью с металлическим корпусом 1, например, аргонно-дуговой сваркой, а внутренней поверхностью соединена с боковой цилиндрической поверхностью изолятора 2 швом герметизации 7, сформированным, например, посредством пайки серебросодержащим припоем.

Работает газонаполненный разрядник следующим образом.

Между анодом 3 и катодом 4 прикладывают импульсное напряжение, амплитуда которого нарастает со временем. По достижению напряжения, равного напряжению пробоя, разрядник пробивается и в нагрузке возникает импульс тока, величина и форма которого определяется параметрами разрядной цепи и величиной напряжения пробоя разрядника.

Использование предлагаемого изобретения позволило создать механически прочный и надежный в работе газонаполненный искровой разрядник-обостритель РО-50 с динамическим напряжением пробоя 250 кВ при давлении наполняющего газа порядка 80 атмосфер и полным согласованием с нагрузкой при коаксиальном включении. Такие разрядники найдут широкое применение в рентгеновской дефектоскопии металлоконструкций и при разработке генераторов субнаносекундных импульсов.

Изобретение может быть использовано при создании газонаполненных искровых разрядников с высокой механической и электрической прочностью. Разрядник содержит оболочку, состоящую из металлического корпуса в виде цилиндрического стакана с отбортовкой и размещенного в нем изолятора в виде полого усеченного конуса с боковой цилиндрической поверхностью в его нижней части и два электрода (анод и катод). Анод закреплен на внутренней поверхности дна цилиндрического стакана, а катод - на торцевой поверхности меньшего основания изолятора. Внутри изолятора проходит осевой вывод катода. С внутренней стороны нижней части металлического корпуса расположена манжета, соединенная с основанием нижней части изолятора. Манжета расположена на внутренней поверхности металлического корпуса, повторяя ее форму с образованием уступа, в котором установлено основание нижней части изолятора, боковая цилиндрическая поверхность которой соединена с внутренней поверхностью верхней части манжеты швом герметизации. Нижние части манжеты и металлического корпуса соединены друг с другом, например, аргонно-дуговой сваркой. Технический результат - повышение электрической и механической прочности разрядника и обеспечение его согласования с нагрузкой при коаксиальном включении за счет снижения неоднородности электрического поля. 1 ил.

Газонаполненный разрядник, содержащий оболочку, состоящую из металлического корпуса в виде цилиндрического стакана с отбортовкой и размещенного в нем изолятора в виде полого усеченного конуса с боковой цилиндрической поверхностью в его нижней части, два электрода, один из которых закреплен на внутренней поверхности дна цилиндрического стакана, а второй - на торцевой поверхности меньшего основания изолятора, внутри которого проходит осевой вывод второго электрода, манжету, расположенную с внутренней стороны нижней части металлического корпуса и соединенную с основанием нижней части изолятора, отличающийся тем, что манжета расположена на внутренней поверхности металлического корпуса, повторяя ее форму с образованием уступа, в котором установлено основание нижней части изолятора, боковая цилиндрическая поверхность которой соединена с внутренней поверхностью верхней части манжеты швом герметизации, при этом нижние части манжеты и металлического корпуса соединены друг с другом, например, аргонно-дуговой сваркой.