Анодно-сеточный узел ртутного вентиля Советский патент 1984 года по МПК H01J13/00 

111 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в мощных ртутных приборах, например в высоковольтных импульсных экситронах При протекании токов с амплитудой более нескольких килоампер на промежуточных электродах приборов вьщеляется высокая средняя Ж)щность5 достигающая нескольких киловатт. При этом температура промежуточных электродов, если не принять специальных мер, может достигать 800-900 0. Это неизбежно вызывает разрежение концен трации нейтральных атомов у электродов, ограничивая перегрузочную способность промежутка, В результате увеличивается значение падения напря жения на промежутке, возникает возможность обрьша сильноточного разряда.. Известны конструкции ртутных приборбв, в которых производится трубчатым охладителем, которы располагается вокруг сеточного узла l . Охлаждение промеяруточного электро да в этом случае происходит за счет излучения тепла экраном, на котором этот электрод укреплен. Это вьюывает некоторое снижение концентрации нейт ральных атомов в районе сеточного узла, но с увеличением разрядных токов такое охлаждение неэффективно. Известна также конструкция ртутны ламп с принудительным охлаждением потоком газа или жидкости наиболее энергоемких электронов. Конструкция представляет собой Герметично запаян ный корпус, который имеет внутреннкио цилиндрическую стенку, образующую ка нал для прохождения охлаждаки |его потока. Электроды располагаются внутри герметичного корпуса прибора вокруг 1Ц1ли дрической стенки и имеют полости, которые могут сообщаться с калалом, образуя общую систему охлаждения. Кроме тбго, они имеют хороший тепловой контакт с внутренней цилин дрической стенкой. Охлгшдение электродов может происходить двояко: про пусканием , потока охладителя только по каналу, образованному внутренней циливдрической стенкой, или можно ис пользовать для этой же цели внутренние полости самих электродов 2 . Однако указанная конструкция дос-таточно сложна. Кроме того, температура охлаждакмдей жидкости или газа в 2 ртутных приборах также не может быть ниже 100 С. Иначе это вызовет конденсацию паров ртути на электродах, что может привести к появлению обратных зажиганий. Наибол-ее близким по технической сущности к изобретению является анодно-сеточный узел ртутного вентиля, содержащий корпус, последовательно расположенные в ней анод, промежуточные электроды, укрепленные, на экране, а также трубчатый охладитель, систеьйл ввода и вывода хладагента. В известном решении промежуточные электроды выполнены в виде спиралей из трубки, по которой циркулирует охлаждающая жидкость или газ з. Система охлаждения очень проста, однако и в этом случае она разделена с системой охлаждения катода, а создание единой охлажданяцей системы невозможно, так как катод охлаждается жидкостью с температурой 15-25 С. При снижении температуры охлаждающей жидкости до 15-25 С на электродах возможна конденсация ртутных паров, что снижает электропрочность промежутка , Цель изобретения - повышение перегрузочной способности, стабильности режима протекания разрядного тока и упрощение системы охлаждения, а также повышение электропрочности промежутка. Указанная цель достигается тем, что в анодно-сеточном узле ртутного вентиля, содержащем корпус,. последовательно расположенные в нем анод, промежуточные электроды, укрепленные на экранах, а также трубчатый охла-дитель, системы ввода и вывода хладагента, промежуточные электроды выполнены в виде дисков с параллельными щелями, ширина которых выбрана из соотношения U й 2,5, а, где Н - толщина перемычек; Нц ширина щели, а трубчатый охладитель охватывает снаружи нижнюю часть экранов на промежуточных электродов. Кроме того, между анодом и промежуточными электродами может быть укреплен разделительный экран, имекяций отверстие в нижней части, диаметр которого равен диаметру рабочей час-г ти промежуточных электродов, причем экран электрически соединен с катодом через ограничительный резистор.. Ограничение участка охлаждения нижней частью экранов с помощью труб чатого охладителя наиболее эффективно при использовании промежуточных электродов с параллельныю щелями по сравнению с многодырчатыми электрода ми. В этом случае при одинаковой про ницаемости за счет меньшего падения напряжения на электроде при проте- . кании разрядного тока и меньшей суммарной внутренней поверхности пропускного сечения в условиях щелевого электрода по сравнению с многодьфчатым ш щеляется значительно мень шая мощность и электрод имеет меньшую температуру. Геометрия щелевого электрода устанавливается из следукшщх соображеОЬирина пропускного сечения (щели) (HI) для обеспечения высокой перегрузочной способности (на основании большого опыта эксплуатации ртутных вентилей) выбирается таким образом, чтобы она была равна толщине элекг трода. Из соображений жесткости и сохранности формы электрода при высоких тепловых нагрузках толщина дешжна быть 5-6 мм. Соотношение между толщиной перемы чек (Нц) электрода, между щелями и шириной щели должно обеспечить необходимую проницаемость электродд без ухудшения условий теплоотвода вьщеля мцейся энергии на электроде к трубчА охладителю. Это достигается, когда эыпопняется условие -д-$ 2,5. Таким образом, оптимальный диапазон ширины щели устанавливается- соот ношением . HU На чертеже представлен предложенный анодно-сеточный узел, общий вид. Узел содержит icopnyc 1, анод 2, промежуточные электроды 3 и 4, которые укреплены на экранах 5 и 6. Промежуточные электроды выполнены в виде дисков с параллельными щелями. Трубчатый охладитель 7 охватывает снаружи нижнюю часть экранов (на чертеже - только промежуточного элек трода 5). Разделительный экран 8 соединен с катодом через ограничительный, резистор с сопротивлением в несколько десятков Ом (не показано). Экран закрьгеает от анода только не,рабочие .участки электродов 3 и 4. В верхней крышке корпуса 1 расположены системы ввода 9 и вывода 10, 11 (не показано) хладагента и вводы от промежуточньк электродов. Рассмотренная конструкция допускает снижение температуры охлаждения анодно-сеточного узла до значений температуры охлаждения (1525 с) катодного фиксатора и анода и использование единой системы охлаждения. В этом случае, охлаждая лишь периферийную часть электрода за счет перепада температур в его теле, удается получить температуру рабочей части 1007120 С и этим исключить необходимость охлаждения электрода горячим хладагентом. Такая температура исключает конденсатдаю паров ртути на рабочих участках электродов, способствует высокой концентрации нормальных атомов в районе промежуточного электрода и перегрузочной способности прибора в целом. Охлаждение периферийной части электрода происходит эа счет хорощего теплового контакта между электродами и экранами, на которых укреплены трубчатые охладители, по которым протекает, например, вода с температурой 15-25 С. Соединения могут быть выполнены, например, паяные или сварные. На периферии диска промежуточного электрода возможна локальная конденсация ртутных паров. Для исключения влияния конденсата ртути на электропрочность промежутка между анодом и промежуточными электр1одамр помещен разделительньй экран, электрически соединенный с катодом. В результате введения разделительного экрана с отверстием, диаметр которого равен диаметру рабочей части промежуточных электродов, имеет место деление разрядного промежутка прибора на высоковольтную и. низковольтную области. Наличие конденсата ртути в низковольтной области прибора не оказывает влияния на работу прибора. Экспериментальная проверка предагаемых технических решений показаа, что перегрузочная способность рибора резко повышается, возможно спользование единой для всех элекродов системы охлаждения с темпераурой 15-25°С.

1. АНОДНО-СЕТОЧНЫЙ УЗЕЛ РТУТНОГО ВЕНТИЛЯ, содержащий корпус, последовательно расположенные в нем анод, пр омежуточные электроды, укрепленные на экранах, а также трубчатый охладитель, системы ввода вывода хладагента, отличающийся тем, что, с целью повышения перегрузочной способности, повышения ста- бильности режима протекания разрядного тока и упрощения системы охлаждения, промежуточные электроды вьтолнеиы в виде дисков с параллельными щелями, ширина которых выбрана из соотношения 2,5, 1 Н Ц где Н„ - толщина перемычки ц ширина щели,,, а трубчатый охладитель охватывает снаружи нижнюю часть экранов на уровне промежуточных электродов. 2. Узел по П.1, отличающийся тем, что, с целью повышения электропрочности промежутка, между анодом и промежуточнь ш .элек(Л трсдаьв укреплен разделительный экс ран, имеющий отверстие в нижней части, диаметр которого равен диаметру рабьчей части прсжежуточных электро- . дов, причем экран электрически сое.динен с катодом через ограничительный резистор.