Сильноточный искровой разрядник Российский патент 2024 года по МПК H01T1/08 

Предложение относится к импульсной технике, точнее к сильноточным воздушным искровым разрядникам на токи в десятки килоампер при напряжении порядка пятидесяти киловольт, предназначенных, главным образом, для использования в электрогидравлических установках.

В настоящем описании некоторые термины будут использованы в следующих толкованиях:

- выражения «входной», «выходной» толкуются применительно к направлению движения потока продувочного воздуха или газа;

- продувочный газ - газообразная среда, в том числе и воздух, продуваемая через разрядник с целью охлаждения его электродов, удаления газообразных продуктов разряда и ускорения восстановления электрической прочности разряда;

- манжета - кольцо с отвёрнутыми в одну сторону краями. В уровне техники отогнутые края часто называют воротниками [П.И. Орлов. Основы конструирования т. 1/ М.: Машиностроение, 1988, с. 475];

- отверстие - проход, дыра, скважина, щель [Толковый словарь русского языка: в 4 т. п/ред. Д.Н. Ушакова. Т. 2 /М.: Гос. изд-во иностранных и национальных словарей, 1938];

- разрядные поверхности электродов - поверхности, между которыми наиболее вероятно прохождение разряда;

- слова «зазор», «отверстие», «щель» считаются синонимами, а соответствующие признаки эквивалентными.

Производительность электрогидравлических установок прямо пропорциональна частоте следования разрядов. Для повышения частоты необходимо обеспечить хорошее охлаждение и малое время восстановления электрической прочности используемых в этих установках искровых разрядников. Продувка разрядника воздухом или иным газом позволяет решить обе эти задачи при условии рационального конструирования электродов и разрядника в целом.

Известен сильноточный воздушный искровой разрядник для электрогидравлических установок, содержащий корпус с боковой частью и торцевыми частями из изолирующего материала на которых закреплены массивные латунные стержни-токоподводы с разрядными электродами (далее - электродами) и расположенными вне корпуса радиаторами на их концах. Электроды выполнены в виде шаров со вставками из тугоплавкого материала на противостоящих сторонах. Для продувки полости корпуса разрядник содержит также патрубки, установленные на его боковой поверхности. [Л.А. Юткин. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. Л.: "Машиностроение", 1986, стр. 95, рис. 3.4.]

Необходимость использования тугоплавких вставок, удорожающих электроды, объясняется тем, что при шаровой форме электродов разряд происходит преимущественно между наиболее сближенными противостоящими участками их поверхности. Площадь этих участков невелика, при работе в частотно-импульсном режиме вставки перегреваются и быстро деформируются распылением при протекании тока большой силы. Шарообразная форма электродов, имея минимально площадь поверхности, не способствует отводу тепла обдувом воздуха. Расположение воздушных патрубков не обеспечивает быстрое удаление продуктов разряда из межэлектродного промежутка и восстановление его электрической прочности.

Известен также сильноточный воздушный искровой разрядник для электрогидравлических установок, содержащий корпус с металлическими заземлёнными боковой и торцевыми частями, установленные на проходных через торцевые части изоляторах два электрода в виде тонкостенных цилиндрических стаканов, край которых отвёрнут наружу на 180°, образуя выпуклые кольцевые разрядные поверхности. Глухая донная часть стаканов оснащена проушинами для их закрепления на проходных изоляторах, установленных на торцевых частях корпуса. Разрядник содержит также патрубок для присоединения к вытяжному вентилятору, установленный на торцевой части корпуса [Ю.Г. Бойченко, В.А. Заварихин, А.С. Скляров. Долговечный искровой воздушный разрядник с высокой стабильностью напряжения пробоя / В сб. «Разрядно-импульсная технология», Киев: «Наукова думка», 1978, с. 43]. Недостаток разрядника состоит в малой (2 Гц) допустимой частоте следования разрядов, ограниченной как нагревом электродов, так и большим временем восстановления электрической прочности из-за неэффективной организации потока воздуха, продуваемого через разрядник. Другой недостаток известного разрядника состоит в наличии открытых высоковольтных деталей вне корпуса, что затрудняет его использование в многоканальных устройствах, где в ограниченном объёме должны быть размещены несколько независимых разрядников и конденсаторы.

Известен также искровой разрядник, содержащий корпус с боковой частью из изолирующего материала, два электрода с выпуклыми кольцевыми разрядными поверхностями, установленные на коротких патрубках, имеющих отверстия в стенках и закреплённых на торцевых частях корпуса, выполненных в виде металлических фланцев. Как и в предыдущем аналоге, диаметр патрубков равен диаметру разрядных поверхностей. Рабочим газом, заполняющим полость разрядника, служит азот под давлением 2 атм. [FR 1394234]. Недостатком известного разрядника является малая допустимая частота повторения разрядов, обусловленная слабым охлаждением электродов и большим временем восстановления электрической прочности из-за отсутствия смены рабочего газа.

Известен также искровой разрядник тригатронного типа, содержащий корпус с боковой и торцевыми частями, входным и выходным патрубками для продувки воздухом, двумя электродами с выпуклыми разрядными поверхностями, установленными на торцевых частях корпуса [SU135960]. Вентиляция разрядника происходит через поджигающий зазор. Недостатком известного разрядника является малая допустимая частота следования разрядных импульсов, обусловленная слабым охлаждением электродов и большим временем восстановления электрической прочности из-за неэффективной схемы удаления ионизованного воздуха, загрязнённого к тому же химическими продуктами разряда, препятствующими деионизации.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является сильноточный искровой разрядник тригатронного типа, содержащий два соосных электрода с выпуклыми кольцевыми разрядными поверхностями, первый из которых имеет тороидальную форму с кольцевым ребром на внешней боковой поверхности, а второй, противостоящий ему электрод, имеет коническую торцевую выемку, входной диаметр которой равен диаметру отверстия первого электрода, причём образующие боковой поверхности выемки направлены на кольцевое ребро первого электрода [SU884013]. Вентиляция разрядника происходит через осевой канал в поджигающем электроде. Поступающий в межэлектродный промежуток поток вентилирующего (охлаждающего, продувочного) газа ударяется о дно выемки, охлаждая второй электрод, отражается от него в стороны и, попадая на кольцевое ребро, охлаждает первый электрод. Кольцевое ребро улучшает охлаждение электрода незначительно, но удлиняет продолжительность нахождения ионизованного пробоем газа между электродами, то есть увеличивает время восстановления электрической прочности разрядника. Кроме того, ребро увеличивает поперечный размер разрядника и, соответственно, его корпуса. Диаметр осевого канала в поджигающем электроде мал по сравнению с размерами межэлектродного пространства и не может обеспечить достаточный расход воздуха, необходимый для сокращения времени восстановления электрической прочности разрядника. Всё это снижает максимальную частоту следования разрядов.

Технический результат от применения предложенного изобретения состоит в повышении частоты следования разрядов за счёт улучшения охлаждения электродов и уменьшения времени восстановления электрической прочности разрядного промежутка.

Указанные недостатки устраняются тем, что в сильноточном искровом разряднике, содержащем корпус с боковой и торцевыми частями, входной и выходной патрубки для продувки, два электрода с выпуклыми разрядными поверхностями, установленные на концах патрубков два электрода, по меньшей мере, один из которых имеет разрядную поверхность выпуклой кольцевой формы и сквозной осевой канал, первый электрод установлен с зазором на конце входного патрубка, второй электрод установлен на конце выходного патрубка, с возможностью сообщения полости корпуса с выходным патрубком через отверстия, обращённые в сторону боковой или ближайшей торцевой части корпуса.

Кроме того, второй электрод с помощью опорных элементов установлен с зазором на выходном патрубке, зазор разделён на отдельные отверстия указанными опорными элементами, расстояния между которыми неодинаковы, при этом конец патрубка частично входит внутрь электрода.

Кроме того, второй электрод выполнен с отверстиями, сообщающими полость корпуса с выходным патрубком.

Кроме того, разрядные поверхности обоих электродов одинаковы.

Кроме того, разрядная поверхность электродов выполнена в виде кольцевого прямоугольного выступа со скруглёнными углами.

Кроме того, скругление углов выступов выполнено по профилю электродов Роговского.

Кроме того, второй электрод выполнен в виде колпака, обращённого выпуклостью к первому электроду.

Кроме того, первый электрод выполнен в виде манжеты, диаметр внутреннего воротника которой увеличивается в направлении разрядной поверхности.

Кроме того, край внутреннего воротника манжеты частично заходит внутрь входного патрубка.

Кроме того, диаметр патрубков составляет 0,5…0,7 диаметра электродов, а высота электродов не превышает их диаметра.

Кроме того, разрядник дополнительно содержит управляющий электрод, выполненный в виде диска с отверстием, соосным с электродами, диаметр отверстия составляет от 0,9 до 1,2 диаметра электродов, кромка отверстия равноудалена от обоих электродов, с обеих сторон диск имеет цилиндрические выступы, причём выполняются соотношения h = (1,5-3)t, t = (1,3-2)z, где h - высота выступов, t - расстояние от выступов до электродов, z - расстояние между электродами.

Благодаря тому, что первый электрод установлен на конце входного патрубка с зазором, он охлаждается со всех сторон, что позволяет увеличить его тепловую нагрузку от увеличения частоты следования разрядов.

Благодаря тому, что второй электрод установлен на конце выходного патрубка с зазором, а конец патрубка частично входит внутрь электрода, он охлаждается со всех сторон, что позволяет увеличить частоту следования разрядов.

Благодаря тому, что второй электрод установлен на конце выходного патрубка на опорных элементах, расстояния между которыми неодинаковы, продувочный газ, проходящий через зазор разделяется опорными элементами на неодинаковые потоки. Это, нарушает симметрию поступления продувочного газа или воздуха и устраняет возможность образования застойных зон в полости электрода. Тем самым улучшается его охлаждение, что позволяет увеличить частоту следования разрядов.

Благодаря тому, что отверстия, сообщающие полость корпуса с выходным патрубком обращены в сторону боковой или ближайшей торцевой части корпуса, обеспечивается всестороннее охлаждение второго электрода и надёжное удаление продувочного воздуха с продуктами разряда из межэлектродного зазора. Последнее позволяет ускорить восстановление электрической прочности разрядного промежутка и повысить тем самым частоту следования разрядов.

Выполнение второго электрода с отверстиями, сообщающими полость корпуса с выходным патрубком, позволяет, в случае изготовления электрода как массивной детали, обеспечить его интенсивное охлаждение протекающим через каналы воздухом.

Выполнение разрядных поверхностей обоих электродов одинаковыми, устраняет возможность образования места предпочтительного возникновения искры, которое перемещается от разряда к разряду. Это предотвращает локальный перегрев электрода, повышая тем самым его способность работать при повышенной частоте следования разрядов.

Выполнение разрядной поверхности электродов в виде кольцевого прямоугольного выступа со скруглёнными углами обеспечивает тот же технический результат.

Скругление углов выступов по профилю электродов Роговского выравнивает напряжённость электрического поля по всей поверхности выступа, что увеличивает площадь поверхности, с которой может начинаться искровой разряд, и снижает тем самым риск деформации или локальной эрозии электрода. Искровой разряд в почти однородном поле не имеет предпочтительных участков для своего развития, что предотвращает локальный перегрева электрода.

Выполнение второго электрода в виде колпака, обращённого выпуклостью к первому электроду, ускоряет вынос ионизованного газа из области с высокой напряжённостью поля, способствуя тем самым скорейшему восстановлению электрической прочности разрядника и повышению частоты следования разрядов.

Выполнение первого электрода в виде манжеты, диаметр внутреннего воротника которой увеличивается в направлении разрядной поверхности, то есть кольца манжеты, ускоряет вынос ионизованного газа из области с высокой напряжённостью поля за счёт уплотнения потока газа вблизи стенки воротника.

Выполнение первого электрода в виде манжеты и её установка так, что её внутренний край частично заходит внутрь патрубка способствует наиболее эффективному теплосъёму с электрода, что также позволяет увеличить частоту следования разрядов.

Благодаря тому, что диаметр патрубков составляет 0,5…0,7 диаметра электродов, а высота электродов не превышает их диаметра, магнитное поле тока разряда приобретает конфигурацию, обеспечивающую перемещение разряда по поверхности электрода под воздействием магнитного поля, тока, протекающего через патрубок и электрод. Это предотвращает локальный перегрев электрода, распределяя тепло по его поверхности.

Благодаря заявленной конструкции и соотношению размеров управляющего электрода предложенного разрядника предотвращается образование в корпусе застойных для продувочного газа зон и достигается скорейшее удаление ионизованного газа в область с меньшей напряжённостью поля, что ускоряет восстановление электрической прочности разрядника, позволяя тем самым поднять частоту следования разрядов. Выполнение заявленного соотношения размеров электродов, отверстия в управляющем электроде и выступов обеспечивает быстрое удаление продуктов разряда из межэлектродного пространства при хорошей управляемости и защите боковой стенки корпуса от запыления.

Существо изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 показан общий вид предлагаемого разрядника в разрезе плоскостью, проходящей через ось его симметрии.

На фиг. 2 изображён вариант исполнения второго электрода разрядника в виде колпака.

На фиг. 3 показано сечение выходного патрубка плоскостью, перпендикулярной его оси и проходящей через опорные элементы, на которых укреплён второй электрод.

На фиг. 4 показан вариант исполнения массивных электродов разрядника.

На фиг. 5 показан вариант исполнения разрядника с управляющим электродом.

Предложенный разрядник (фиг. 1) содержит корпус из изолирующего материала, состоящий из боковой 1 и торцевых частей 2 и 3. В торцевых частях 2 и 3 закреплены входной 5 и выходной 6 патрубки, служащие для подвода и отвода продувочного газа.

Торцевые части 2 и 3 могут составлять одно целое с боковой частью 1 (фиг. 1), либо быть выполнены в виде отдельных деталей, как, например, показано на фиг. 5. Независимо от выполнения на чертежах торцевые части имеют одинаковое позиционное обозначение. Предпочтительно, чтобы во всех вариантах корпус выполнялся таким, чтобы его выступающие концы корпуса закрывали токоведущие элементы разрядника.

Патрубки 4 и 5 на расположенных вне полости корпуса концах открыты и могут иметь средства для присоединения к устройствам для нагнетания и отвода рабочего газа. Это могут быть фланцы, штуцера или, как показано на чертежах, внешние концы самих патрубков, выполненные в виде ершей для шлангов.

На патрубках 4 и 5 на опорных элементах (стержнях) 6 и 7 (фиг. 1 и 2) закреплены соответственно первый 8 и второй 9 электроды. Электроды могут образовывать с патрубками разъёмные, либо неразъёмные соединения.

Поскольку функциональное назначение и достигаемый заявленный технический результат, у всех показанных на чертежах электродов одинаковые, на чертежах они имеют одинаковое позиционное обозначение, к которому через дефис добавлен цифровой индекс, отображающий номер варианта конструктивного исполнения. Если конкретное конструктивное исполнение электрода в контексте описания не имеет значения, то цифровой индекс не указывается.

На фиг. 1 и 2 электроды показаны в штампованном исполнении, которое целесообразно при серийном выпуске разрядников. Если изготовление штампов нерационально, как для разрядников, изготавливаемых по разовым заказам, то электроды могут быть в массивном точёном исполнении, как показано на фиг. 4 и 5. На фиг. 4 оба электрода точёные, на фиг. 5 электрод 8-1 изображён в штампованном, а электрод 9-4 - в точёном исполнении.

Первый электрод 8 имеет сквозной осевой канал 10, предпочтительно расширяющийся в направлении второго электрода, образуя подобие воронки.

Для регулировки межэлектродного расстояния, определяющего напряжение пробоя разрядника, один или оба патрубка 4 и 5 могут быть установлены в торцевых частях 2 и 3 на резьбе.

Штампованные электроды 8-1, 9-1 и 9-2 скреплены с патрубками 4 и 5 опорными элементами (стержнями, стойками, далее - стойками) 6 или 7 (фиг. 1, 2, 3 и 5). Длины стоек 6 и 7 установлены такими, что между штампованными электродами и патрубками 4 и 5 имеются зазоры 11 и 12 (фиг. 1 и 2), через которые полость разрядника сообщается с выходным патрубком 5. Для надёжного закрепления и предотвращения перекоса электродов, каждый электрод должен быть закреплён, по меньшей мере, на трёх стойках 6 или 7, разделяющих зазоры на несколько отверстий, или щелей. Стойки рассекают поток продувочного газа на части. Во избежание образования застойных зон в полости электродов 9-1 и 9-2 расстояния между стойками должны быть разными, как это показано на фиг. 3. Асимметрия частей потока приводит к завихрениям, способствующим лучшему охлаждению электрода.

В случае массивных точёных электродов, таких, например, как изображённые на фиг. 4 и 5 электроды 8-2, 9-3 и 9-4, отверстия 13, сообщающие полость разрядника с патрубками 4 и 5 могут быть выполнены непосредственно в теле электродов.

Во всех случаях, будь то зазоры 12 между вторым электродом и выходным патрубком, либо отверстия 13 во втором электроде (фиг. 4 и 5), их входные по потоку продувочного газа участки должны быть обращены либо ближайшей торцевой части 3 (фиг. 1, 2 и 5), либо к боковой части 1 корпуса разрядника.

Разрядные поверхности 14, по меньшей мере, одного из электродов, имеют выпуклую кольцевую форму (на фиг. 1, 4 и 5 у обоих электродов, на фиг. 2 у электрода 8-1). В сечении электрода плоскостью, проходящей через его ось, предпочтительно, чтобы они имели форму прямоугольного выступа со скруглёнными углами, либо, что лучше, профиль электродов Роговского. Этот профиль обеспечивает наибольшую площадь области с однородным полем между разрядными поверхностями, что увеличивает площадь поверхности, с которой может начинаться искровой разряд и снижает тем самым риск деформации или локальной эрозии электрода, многократно увеличивает срок службы электродов по сравнению с полукруглой формой выступа. Этот профиль может быть рекомендован при выпуске разрядников большими партиями. При разовом изготовлении электродов проще выполнять разрядную поверхность в виде кольцевого прямоугольного выступа со скруглёнными углами.

Второй электрод 9-2 может быть выполнен в виде колпака, обращённого выпуклостью к первому электроду 8-1 (фиг. 2). Такое исполнение полностью исключает образование застойных зон и ускоряет удаление продувочного газа из межэлектродного промежутка.

Для лучшего охлаждения первого электрода предпочтительным является его выполнение в виде манжеты, представляющей собой кольцо 15, одновременно служащее разрядной поверхностью 16, с краями, отогнутыми в направлении к боковой части корпуса. В уровне технике отогнутые края манжеты принято назвать воротниками. Диаметр внутреннего воротника 16 увеличивается в направлении разрядной поверхности 16 (кольца 15). Наилучшее охлаждение внутренней поверхности электрода достигается, когда край внутреннего воротника 16 манжеты частично заходит внутрь входного патрубка 4. Длины L внутреннего и внешнего воротников примерно одинаковы и составляют от 0,3 до 0,8 диаметра электрода d. При L < 0,3d охлаждение электрода может оказаться недостаточным, а при L > 0,8d увеличивается продольный размер разрядника.

В точёном исполнении электрода опорные элементы могут быть выполнены заодно с телом самого электрода 8-2 (фиг. 4), а для усиления теплоотвода электрод может быть снабжён рёбрами 17.

Диаметры Ф патрубков 4 и 5 предпочтительно должны составлять 0,5…0,7 диаметра d электродов 8 и 9. То есть должно выполняться соотношение 0,5 < Ф/d < 0,7.

При Ф/d < 0,5 увеличивается давление продувочного газа, требуемое для обеспечения необходимой кратности газообмена. При Ф/d > 0,7 снижается срок службы электродов из-за прекращения движения дуги разряда по поверхности электродов.

При этом высота каждого из электродов не превышает его диаметра. В противном случае воздействие искривлённого магнитного поля на дугу практически отсутствует.

Патрубки разрядника могут быть оснащены элементами для присоединения проводов, а его корпус - элементами для крепления разрядника на установке, где он используется.

Для защиты внутренних стенок корпуса от запыления проводящими продуктами эрозии электродов, разрядник может включать экран 18, предпочтительно подключённый к средней точке делителя напряжения 19, включённого параллельно разряднику.

Вышеописанный двухэлектродный неуправляемый разрядник может быть превращён в трёхэлектродный управляемый путём добавления управляющего электрода, выполненного в виде диска 20, имеющего соосное с электродами центральное отверстие, диаметр которого D составляет от 0,9 до 1,2 диаметра электродов d. При D < 0,9d понижается максимальная рабочая частота разрядника из-за ухудшения продувки, а при D > 1,2d снижается стабильность запуска.

Наилучшая стабильность работы разрядника достигается, когда диск 20 и кромка отверстия равноудалены от обоих электродов. Для предотвращения запыления стенок корпуса 1 продуктами эрозии электродов диск 20 должен иметь с обеих сторон цилиндрические выступы 21, экранирующие стенки корпуса от зоны разряда. Достаточное экранирование достигается, когда выполняются соотношения h = (1,5-3)t и t = (1,3-2)z, где h - высота выступов, t - расстояние от выступов до электродов, z - расстояние между электродами. При h < 1,5t от разряда экранируется лишь малая часть боковой стенки корпуса, а при h > 3t чрезмерно увеличивается продольный размер разрядника. При t < 1,3z становятся возможным пробои с электродов на выступы, что увеличивает время восстановления электрической прочности разрядника, а при t > 2z чрезмерно увеличивается поперечный размер разрядника.

Управляющий электрод подключается к средней точке делителя напряжения 19, включённого параллельно разряднику. Соотношение сопротивлений плеч разрядника должно соответствовать соотношению расстояний от каждого из электродов до диска 20. Предпочтительно, чтобы эти расстояния были равными. Для запуска (поджига) разрядника на управляющий электрод подаётся пусковой импульс, нарушающий симметрию распределения поля в разрядном промежутке, либо управляющий электрод через резистор соединяется с одним из электродов 8 или 9.

Предложенное устройство работает следующим образом.

В полость разрядника через патрубок 4 и первый электрод 8 подаётся продувочный газ или смесь газов, например, воздух. Струя газа, ударяясь о поверхность второго электрода 9, растекается в стороны, мгновенно выдувая газообразные продукты разряда из межэлектродного пространства, ускоряя тем самым восстановление электрической прочности разрядника. Совершив поворот на 90° (фиг. 4) или 180° (фиг. 1, 2 и 5) через разделённый на отдельные отверстия (щели) опорными элементами 6 или 7 зазор 12 или отверстия 13, поток газа попадает внутрь патрубка 5 и выводится наружу. Такая конфигурация обеспечивает хорошую вентиляцию всей полости разрядника, устраняя застойные зоны, в которых могли бы скапливаться продукты распыления электродов или агрессивные газы, образующиеся, если рабочим газом служит воздух. Это способствует уменьшению времени восстановления электрической прочности разрядника и повышению предельной частоты разрядов. Одновременно достигается эффективное охлаждение электродов, что также способствует повышению предельной частоты разрядов.

Если сквозной осевой канал 10 в первом электроде 8 выполнен расширяющимся в направлении ко второму электроду 9, образуя подобие воронки, то, из-за растекания потока продувочного газа вдоль стенок воронки, бóльшая его часть сразу попадает в область минимального расстояния между электродами, то есть в область разряда. Это ускоряет выдувание ионизированного газа и ускоряет восстановление электрической прочности разрядного промежутка.

Патрубки 4 и 5 являются токоподводами, и если их диаметр Ф меньше диаметра d электродов, направление тока и создаваемого им магнитного поля в области перехода от патрубка к электроду изменяется. Взаимодействие этого поля с дугой разряда заставляет её перемещаться по окружности разрядной поверхности. Это уменьшает плотность энергии на единицу площади разрядной поверхности электродов, тем самым уменьшая их эрозию, что позволяет увеличить частоту следования разрядов, повышает долговечность разрядника. Наибольшая долговечность разрядника, оцениваемая по степени эрозии, достигается, когда Ф < 0,7 d. При этом высота электрода не должна превышать его диаметра. В этом случае искривление магнитного поля достаточно, чтобы обеспечить перемещение разрядного пятна на электроде в пределах 10…20 угловых градусов. Чем меньше относительный диаметр патрубков, тем эффективнее магнитное поле тока вращает разряд.

В то же время, диаметр Ф патрубков должен быть достаточным для обеспечения расхода рабочего газа, требуемого для заданной частоты следования разрядов. При разрядных параметрах, характерных для электрогидравлических установок, минимальный диаметр патрубков должен быть не менее половины диаметра электрода: 0,5d < Ф. Подразумевается, что диаметр электрода равен диаметру разрядной поверхности, хотя, строго говоря, разрядная поверхность не имеет определённого диаметра.

Дуга разряда предпочтительно развивается между ближайшими точками. В случае, когда разрядная поверхность в сечении имеет вид полуокружности, геометрическим местом таких точек является окружность, то есть кольцо бесконечно малой ширины. Поэтому разрушение этой поверхности происходит очень быстро, как из-за её малой ширины, так и из-за недостаточного теплоотвода. Если же разрядная поверхность электродов выполнена в виде кольцевого прямоугольного выступа со скруглёнными углами, ближайшие точки электродов образуют кольца определённой ширины. Теплоотвод от разрядной поверхности улучшается, площадь участков, с которых может развиваться дуга, увеличивается, и разрушение электродов происходит медленнее.

Предложенный разрядник использовался в электрогидравлической дробильной установке, где показал устойчивую продолжительную работу в режиме: ток разряда 10…20 кА, частота разрядов до 20 Гц, длительность разрядов 5…20 мкс, продувочный газ - воздух. Вскрытие разрядника спустя 128 часов работы показало отсутствие видимого износа электродов из стали марки Ст3кп.

Изобретение относится к области импульсной техники, в частности к сильноточному искровому разряднику, предназначенному преимущественно для электрогидравлических установок. Технический результат - повышение частоты разрядных импульсов за счёт улучшения продувки и охлаждения электродов. Сильноточный искровой разрядник содержит корпус с боковой и торцевыми частями, входной и выходной патрубки для продувки, установленные на концах патрубков два электрода, по меньшей мере один из которых имеет разрядную поверхность выпуклой кольцевой формы и сквозной осевой канал. Первый электрод установлен с зазором на конце входного патрубка, второй электрод установлен на конце выходного патрубка с возможностью сообщения полости корпуса с выходным патрубком через отверстия, обращённые в сторону боковой или ближайшей торцевой части корпуса.10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Сильноточный искровой разрядник, содержащий корпус с боковой и торцевыми частями, входной и выходной патрубки для продувки, установленные на концах патрубков два электрода, по меньшей мере один из которых имеет разрядную поверхность выпуклой кольцевой формы и сквозной осевой канал, отличающийся тем, что первый электрод установлен с зазором на конце входного патрубка, второй электрод установлен на конце выходного патрубка с возможностью сообщения полости корпуса с выходным патрубком через отверстия, обращённые в сторону боковой или ближайшей торцевой части корпуса.

2. Сильноточный искровой разрядник по п. 1, отличающийся тем, что второй электрод с помощью опорных элементов установлен с зазором на выходном патрубке, зазор разделён на отдельные отверстия указанными опорными элементами, расстояния между которыми неодинаковы, при этом конец патрубка частично входит внутрь электрода.

3. Сильноточный искровой разрядник по п. 1, отличающийся тем, что второй электрод выполнен с отверстиями, сообщающими полость корпуса с выходным патрубком.

4. Сильноточный искровой разрядник по п. 1, отличающийся тем, что разрядные поверхности обоих электродов одинаковы.

5. Сильноточный искровой разрядник по п. 4, отличающийся тем, что разрядная поверхность электродов выполнена в виде кольцевого прямоугольного выступа со скруглёнными углами.

6. Сильноточный искровой разрядник по п. 5, отличающийся тем, что скругление углов выступов выполнено по профилю электродов Роговского.

7. Сильноточный искровой разрядник по п. 1, отличающийся тем, что второй электрод выполнен в виде колпака, обращённого выпуклостью к первому электроду.

8. Сильноточный искровой разрядник по п. 1, отличающийся тем, что первый электрод выполнен в виде манжеты, диаметр внутреннего воротника которой увеличивается в направлении разрядной поверхности.

9. Сильноточный искровой разрядник по п. 6, отличающийся тем, что край внутреннего воротника манжеты заходит внутрь входного патрубка.

10. Сильноточный искровой разрядник по п. 1, отличающийся тем, что диаметр патрубков составляет 0,5…0,7 диаметра электродов, а высота электродов не превышает их диаметра.

11. Сильноточный искровой разрядник по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит управляющий электрод, выполненный в виде диска с отверстием, соосным с электродами, диаметр отверстия составляет от 0,9 до 1,2 диаметра электродов, кромка отверстия равноудалена от обоих электродов, с обеих сторон диск имеет цилиндрические выступы, причём выполняются соотношения h = (1,5-3)t,

t = (1,3-2)z, где h – высота выступов, t – расстояние от выступов до электродов, z – расстояние между электродами.