ГАЗОНАПОЛНЕННЫЙ РАЗРЯДНИК Российский патент 2008 года по МПК H01J17/18 

Изобретение относится к газоразрядной технике и может быть использовано при разработке разрядников-обострителей с малым временем коммутации и большой механической прочностью для малогабаритных импульсных рентгеновских аппаратов и генераторов импульсов напряжения с длительностью фронта менее 1 наносекунды.

Известен газонаполненный искровой разрядник, содержащий оболочку, состоящую из металлического корпуса в виде цилиндрического стакана, образованного цилиндром и сваренной с ним крышкой, и изолятора, выполненного в виде полого тела вращения (усеченного конуса), размещенного внутри металлического корпуса и припаянного к нему нижним основанием посредством охватывающего цилиндрического спая, два электрода, один из которых закреплен на дне цилиндрического стакана, а второй - на торцевой поверхности меньшего основания изолятора [Авторское свидетельство СССР №360886, H01J 17/18, 1973 г.].

Этот разрядник имеет большую механическую прочность при диаметре оболочки не более 50 мм и позволяет наполнять его газом до давления порядка 4-5 МПа. В разряднике высокое давление наполняющего газа при малых межэлектродных расстояниях обеспечивает время коммутации в пределах нескольких единиц наносекунд. Механическая прочность такой конструкции ограничена прочностью шва, соединяющего цилиндр и крышку, полученного посредством аргонно-дуговой сварки, и не превышает усилия, возникающие при давлении наполняющего газа порядка 4÷5 МПа, что не позволяет создать разрядник с напряжением пробоя более 200 кВ и временем коммутации 1 нс и менее, так как требует увеличения давления газа до величины порядка 10 МПа и диаметра разрядника до величины более 50 мм. Таким образом, недостатком данного разрядника является низкая механическая прочность, определяемая прочностью шва, выполненного посредством аргонно-дуговой сварки, в конструкциях с диаметром оболочки более 50 мм, наполненных газом до давления порядка 10 МПа.

Известен газонаполненный разрядник, содержащий оболочку, состоящую из металлического корпуса в виде цилиндрического стакана, образованного цилиндром и сваренной с ним крышкой, и размещенного в нем изолятора в виде полого усеченного конуса, 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.].

Недостатком разрядника также является низкая механическая прочность, определяемая прочностью шва, выполненного посредством аргонно-дуговой сварки.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является газонаполненный разрядник, содержащий оболочку, состоящую из изолятора в виде полого усеченного конуса и корпуса в виде металлического стакана, образованного цилиндром и ввинченной в него крышкой, сваренных по месту соединения, два электрода, один из которых закреплен на внутренней поверхности крышки, а второй - на торцевой поверхности меньшего основания изолятора, другое основание которого образует с нижней частью цилиндра герметичное соединение [Высоковольтные разрядники-обострители /Ю.В.Киселев, Б.П.Меркулов/ - Электронная техника. Серия 4. Электровакуумные и газоразрядные приборы. Выпуск 2 (79) / 1980 г., стр.37]

Данный разрядник, как и рассмотренные выше, имеет большую механическую прочность и обеспечивает малое время коммутации при диаметре оболочки не более 50 мм и давлении 4÷5 МПа, что существенно при использовании разрядников в наносекундной технике. Недостатком конструкции является низкая механическая прочность и надежность разрядника при изготовлении высоковольтных разрядников-обострителей с напряжением пробоя более 200 кВ и временем коммутации порядка 1 нс и менее, что требует увеличения геометрических размеров оболочки разрядника и увеличения давления наполняющего газа.

Задачей изобретения является создание газонаполненного разрядника с высокой механической прочностью и надежностью в работе.

Указанный технический эффект достигается тем, что в известном газонаполненном разряднике, содержащем оболочку, состоящую из изолятора в виде полого усеченного конуса и корпуса в виде металлического стакана, образованного цилиндром и ввинченной в него крышкой, сваренных по месту соединения, два электрода, один из которых закреплен на внутренней поверхности крышки, а второй - на торцевой поверхности меньшего основания изолятора, другое основание которого образует с нижней частью цилиндра герметичное соединение, на внутренней поверхности цилиндра в месте ее пересечения с внутренней поверхностью крышки выполнен шов из припоя, например, Пср-72, оплавленный после сварки цилиндра с крышкой.

Дополнительный шов из припоя усиливает прочность соединения цилиндра и крышки в металлическом стакане, образующем оболочку разрядника.

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 механическую прочность и надежность разрядника, содержащего оболочку, состоящую из изолятора в виде полого усеченного конуса и корпуса в виде металлического стакана, образованного цилиндром и ввинченной в него крышкой, сваренных по месту соединения, два электрода, один из которых закреплен на внутренней поверхности крышки, а второй - на торцевой поверхности меньшего основания изолятора, другое основание которого образует с нижней частью цилиндра герметичное соединение за счет выполнения на внутренней поверхности цилиндра в месте ее пересечения с внутренней поверхностью крышки шва из припоя, например, Пср-72, оплавленного после сварки цилиндра с крышкой.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".

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

Газонаполненный разрядник содержит электроды 1 и 2, металлический корпус, образованный цилиндром 3, соединенным посредством резьбы с крышкой 4, в осевое отверстие которой впаивается резьбовой вывод 5 и электрод 1, керамический изолятор 6 в виде полого усеченного конуса, большее основание которого спаивается с помощью охватывающего цилиндрического спая с манжетой 7, а меньшее основание изолятора 6 соединено с электродом 2 через экран 8 и вывод 9 электрода 2 посредством торцевого спая, например, серебросодержащим припоем Пср-72. Крышка 4 с электродом 1, выводом 5 и штенгелем 10 образует металлический электродный узел, а керамический изолятор 6, электрод 2 с выводом 9, манжета 7, экран 8 образуют металлокерамический электродный узел. В процессе изготовления разрядника металлокерамический электродный узел вставляется внутрь цилиндра 3 до упора с отбортовкой и заваривается аргонно-дуговой сваркой по кромке манжеты 7 с цилиндром 3, образуя шов 11. Затем металлический электродный узел вкручивается в верхнюю часть цилиндра 3 до упора, при этом предварительно на внутреннюю поверхность цилиндра 3 в месте ее пересечения с внутренней поверхностью крышки размещают припой для формирования шва 12, герметично соединяющего крышку 4 и цилиндр 3 внутри металлического корпуса. Как правило, в качестве припоя используется проволока Пср-72, которая устанавливается в технологическую канавку для выхода стружки, получаемой при нарезке резьбы в цилиндре. Крышка 4 и цилиндр 3 завариваются аргонно-дуговой сваркой с образованием шва 13. Оплавление припоя производится только после аргонно-дуговой сварки. В противном случае расплавленный припой в процессе пайки может выйти на кромку спаиваемых деталей (крышки и цилиндра) за счет капиллярных сил и нарушить герметичность аргонно-дуговой сварки.

Работает газонаполненный разрядник следующим образом.

Между электродами 1 и 2 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.

В предлагаемой конструкции газонаполненного разрядника использование резьбового соединения, аргонно-дуговой сварки и дополнительно пайки крышки с цилиндром позволяет значительно повысить его механическую прочность, которая практически определяется прочностью оболочки прибора.

Предлагаемое изобретение позволяет конструировать механически прочные и надежные в работе газонаполненные разрядники высокого давления до 10 МПа и выше с диаметром оболочки порядка 50 мм, что необходимо для создания разрядников со временем коммутации 1 нс и менее и динамическим напряжением пробоя более 200 кВ.

На основе заявленного изобретения созданы разрядники-обострители РО-43, РО-48, РО-49, РО-50, механическая прочность которых позволяет выдерживать избыточное давление наполняющего газа порядка 15 МПа.

Такие разрядники найдут широкое применение в импульсных рентгеновских аппаратах для дефектоскопии металлоконструкций и в генераторах импульсов наносекундной длительности для спецприменений.

Изобретение относится к газоразрядной технике и может быть использовано при разработке разрядников-обострителей с малым временем коммутации и большой механической прочностью для малогабаритных импульсных рентгеновских аппаратов и генераторов импульсов напряжения с длительностью фронта менее 1 наносекунды. Газонаполненный разрядник содержит оболочку, состоящую из изолятора в виде полого усеченного конуса и корпуса в виде металлического стакана, образованного цилиндром и ввинченной в него крышкой, сваренных по месту соединения, два электрода, один из которых закреплен на внутренней поверхности крышки, а второй - на торцевой поверхности меньшего основания изолятора, другое основание которого образует с нижней частью цилиндра герметичное соединение. На внутренней поверхности цилиндра в месте ее пересечения с внутренней поверхностью крышки выполнен шов из припоя, например, Пср-72, оплавленного после сварки цилиндра с крышкой. Технический результат: повышение механической прочности и надежности разрядника. 1 ил.

Газонаполненный разрядник, содержащий оболочку, состоящую из изолятора в виде полого усеченного конуса и корпуса в виде металлического стакана, образованного цилиндром и ввинченной в него крышкой, сваренных по месту соединения, два электрода, один из которых закреплен на внутренней поверхности крышки, а второй - на торцевой поверхности меньшего основания изолятора, другое основание которого образует с нижней частью цилиндра герметичное соединение, отличающийся тем, что на внутренней поверхности цилиндра в месте ее пересечения с внутренней поверхностью крышки выполнен шов из припоя, например Пср-72, оплавленный после сварки цилиндра с крышкой.