Газоразрядное устройство Советский патент 1984 года по МПК H01J17/24 

Изобретение относится к конструкциям газоразрядных устройств и может быть использовано для защиты электрических цепей и элементов аппаратуры от воздействия опасных перенапряжений в газоразрядных лампах и устройствах для исследования свойств га зового разряда. Известно газоразрядное устройство содержащее герметичную колбу, заполненную рабочим газом, в которой на определенном расстоянии друг от друга установлены два самокалящихся электрода С13. Однако для обеспечения стабильное ти параметров таких устройств их кон струкцию приходится УСЛОЖНЯТЬ, напри мер, введением источника радиоактивного излучения. Кроме того, в процес се работы устройства вьвделяемые при нагреве его деталей примеси изменяют состав и свойства рабочего газа-напо нителя. Известно также газоразрядное уст ройство, содержащее заполненную рабо чим газом герметичную колбу с размещенными в ней электродами, установленными на стержневых металлических держателях-токовводах, и нераспыляемыми цилиндрическими газопоглотителями, коаксиально охватывающими держатели-токовводы, находящиеся в тепловом контакте с ними и выполненными преимущественно из спеченного титана и2Д, Стабильность параметров и достаточный срок службы устройства обеспечиваются лишь при условии, если проходящий через него после пробоя ток меняется лищь в небольших пределах, определяемых условием нагрева газопоглотителя, установленного на держателе-токовводе, до температуры, соответствующий оптимуму газопоглотителя из спеченного титана рабочих температур диапазон 200 - , а оптимальных - 500-700С). Однако, например, защитные разрядники эксплуатируются в условиях, когда величина разрядного тока зависит от конкретной причины перенапряжения (разряд молнии, наведение в линии связи напряжения от высоковольтных линий, переходные процессы в аппаратуре, и т.п.), поэтому на практике ток через разрядник меняется от максимально допустимой величины до относительно малых значений. Но в известном устройстве газопоглотитель устанавливается на держателе на таком расстоянии от электрода, чтобы при максимально допустимом токе разряда он нагревался до оптимальной температуры, соответствующей наиболее активному газопоглощению, но чтобы при таком токе исключался перегрев газопоглотителя, приводящий к обратному вьщелению абсорбированных им примесей. Однако, если после пробоя в известной конструкции величина тока через нее остается сравнительно небольшой, газопоглотитель не нагревается до температуры активного газопоглощения и не абсорбирует вредные примеси в рабочем газонаполнителе, которые в этом случае отравляют активный слой на электродах и увеличивают напряжение пробоя и напряжение горения разряда в межэлектродном промежутке. Эти факторы приводят к нестабильности пара1 етров разрядника в процессе эксплуатации и к снижению его надежности. Цель изобретения - повышение стабильности параметров и надежности газоразрядного устройства при его эксплуатации в условиях изменения разрядного тока в широком диапазоне. Цель достигается тем, что в газоразрядном устройстве, содержащем заполненную рабочим газом герметичную колбу с размещенными в ней электродами, установленными на стержневых металлических держателях-токовводах, и нераспыляемыми цилиндрическими газопоглотителями, коаксиально охватывающими держатели-токовводы, находящимися в тепловом контакте с ними и выполненными преимущественно из спеченного Титана, внутри каждого держателя-токоввода, на его участке, охваченном газопоглотителем, выполнена соосная держателю-токовводу цилиндрическая полость, длина которой составляет 0,2-0,5 длины газопоглотителя, а диаметр равен 0,5-0,8 диаметра держателя-токоввода. На чертеже изображен возможный вариант предлагаемого устройства, в частичном осевом разрезом. Устройство содержит стеклянную колбу 1, наполненную инертным газом, например неоно-аргоновой смесью. В колбу 1 герметично впаяны стержневые цилиндрические держатели-токовводы 2, например коваровые, внутри котоых имеются соосные им цилиндрические полости 3, не выходящие за пред лы газопоглотителей 4, представляющих цилиндры из спеченного титанового порошка, снабженные скво ным осевым отверстием, плотно установленные на держателях 2. На внутренних концах держателей 2 при помощи стержневых кернов 5 из тугоплавкого металла, например молибдена, установлены электроды 6, представляю щие собой прессованные на кернах 5 и спеченные цилиндры, например из смеси порощков вольфрама и алюмосиликата бария-кальция. Снаружи колбы 1 держатели-токовводы 2 припаяны к цоколям 7, присоединенным к колбе 1 при помощи цоколевочной мастики. Длина участка 8 цилиндра газопоглотителя, расположенная вокруг полости 3, составляет 0,2-0,5 общей длины газопоглотителя 4, Между электродами 6 имеется зазор, равный заданному разрядному промежутку, а расстояние между электродом 6 и газопоглотителем 4 выбирается например, в пределах 0,5-1,5 величины диаметра держателя 2, который может быть выполнен (кроме ковра), из молибдена или другого металла, способного герметично спаиваться со стеклом оболочки. При изготовлении устройства элект роды 6 прессуются на кернах 5 и спекаются в режиме, зависящем от конкретного катодного материала, в заготовках держатёлей-токовводах 2 высверливаются осевые каналы на заданную глубину, в зоне заварки в колбу 1 держатель-токоввод 2 остекловывается, после его электрической очистки на нем плотно закрепляется газопоглотигель 4 (детали, фиксирующие цилиндр на держателе-токовБОде 2, например металлические пистоны, на чертеже не показаны). В открытый конец осевого канала вводится керн 5 электрода 6 до контакта последнего с держателем-точ овводом 2, и закрепляется путем контактной электросварки. При односторонней контактной сварке вдоль керна 5 образуется узкий канал, достаточный для откачки воздуха из полости 3 во время вакуумной обработки устройства. Образованная таким образом внутри держателя-токоввода 2, внутри также итела газопоглотителя 4 полость 3 ограничена торцом керна 5. Собранные элект родные узлы завариваются в колбу 1, во время вакуумной обработки устройства газопоглотители 4 обезгаживаются и активируются нагревом токами высокой частоты. При работе устройства, после его пробоя, между электродами 6 в инертном газе-наполнителе возникает разряд. Если ток разряда при зтом невелик, выделяемое разрядом тепло недостаточно для непосредственного нагрева газопоглотителей 4 до оптимальной температуры. Однако на участке полости 3 сечение держателя-токоввода 2 резко уменьшено, соответственно увеличено сопротивление электрическому току, поэтому держатель-токоввод 2 на этом участке нагрет до более высокой температуры, чем остальные его части, и это добавочное тепло, в основном, передается газопоглотителю 4. Кроме того, часть тока проходит через участок 8, сопротивление которого сравнимо с сопротивлением участка держателя-токоввода 2 с полостью 3, вызывая дополнительный нагрев газопоглотителя 4 на его участке 8, окружающем полость 3. Поэтому участок 8 газопоглотителя 4 нагревается за счет тепла, получаемого от разряда между электродами 6, и за счет добавочного тепла до температуры активного газопоглощения, обеспечивая поглощение выделяющихся примесей и стабилизацию газового состава. В результате, этого и при небольших разрядных токах надежность устройства высокая. В случае больших разрядных токов, вплоть до максимально допустимого, участок 8 газопоглотителя 4 перегревается выше рабочей температуры, однако при зтом температура остальной части газопоглотителя 4 при средних токах на участке, примыкающем к участку 8, а при больших токах до отдаленного от электрода 6 торца, достигает оптимальной для активного газопоглощения температуры, поэтому обеспечивается поглощение вредных примесей, вьщеляемых как перегретым участком 8, так и остальными деталями разрядника. При этом участок 8 обезгаживается, поэтому при очередном зажигании разрядника участок 8 газопоглотителя 4 уже в начальный период горения разряда активно поглощает примеси в газенаполнителе. Этим обеспечивается сохранение высокой стабильности параметров устройства. Так как участок 8, $ длина которого определяется длиной полости 3, при рабочих токах, близких к максимально допустимым для да кого типа устройства, выполняет фун ции пускового газопоглотителя, а в остальное время горения разряда абсорбция примесей обеспечивается остальной частью газопоглотителя 4, увеличение длины полости 3 свыше 0,5 длины газопоглотителя 4 приводит к увеличению габаритой электрод нбго узла, так как для обеспечения достаточной сорбдионной емкости газопоглотителя, необходимой для погл щения примесей при большом сроке службы устройства, приходится значи тельно увеличивать длину газопоглотителя 4, Уменьшение же длины полос ти 3 менее 0,2 длины газопоглотителя 4 приводит к резкому снижению эф фекта дополнительного разогрева участка 8, особенно при выполнении держателя-токоввода 2 из металла с повьшенной электропроводностью, и при . небольших разрядных токах стабильность параметров устройства ухудшается. Для металлов, применяемых в качестве вводов в стеклянную оболочку, оптимальным оказывается диаметр полости 3 в пределах 0,5-0, диаметра держателя-токоввода 2; если диаметр полости 3 меньше указанного нижнего предела, даже йри мате риале держателя-токоввода 2 с повышенным электросопротивлением и отно 96 сительно небольшой теплопроводностью, эффект дополнительного разогрева участка 8 выражен слабо, и не обеспечивается стабильность параметров устройства при небольших токах. Если диаметр полости 3 превышает верхний предел, при максимальном рабочем токе перегревается весь газопоглотитель 4, даже при выполнении держателя-токоввода 2 из металла с более высокой электропроводностью, т.е. газопоглотитель не функционирует, и положительный эффект не достигается. В предлагаемом устройстве поглощение вредных примесей в газе-наполнителе обеспечивается при его работе Б широком диапазоне разрядных токов, а после окончания разряда ближайшие к электродам участки газопоглотителей оказываются в состоянии повышенной сорбционной готовности, при следующем зажигании устройства очень быстро нагреваясь до температуры активного газопоглощёния. Все это исклю чает повышение катодного падения напряжения в устройстве и соответствующее распыление активного слоя на электродах. Поэтому обеспечивается высокая надежность и стабильность параметров при длительной эксплуатации устройства. Это достигается практически без усложнения конструкции, что облегчает внедрение предложенного устройства.

ГАЗОРАЗРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее заполненную газом герме тичную колбу с размещенными в ней электродами, установленными на сте ////////////ЛУ7 / S 6 невых металлических держателях-токовводах, и нераспыляемыми цилиндрическими газопоглотителями, коаксиально охватывающими держатели-токовводы, находящимися, в тепловом контакте с ними и выполненными преимущественно из спеченного титана, отличающееся тем, что, с целью повьниения стабильности параметров и надежности устройства, внутри каждого держателя-то ков вод а, на его участке, охваченном газопоглотителем, выполнена соосная держателю-токовводу цилиндрическая полость, длина которой составляет 0,2-0,5 длины газопоглотителя, а диаметр равен 0,5-0,8 диаметра держателя-токоввода.