Электронно-лучевая пушка Советский патент 1990 года по МПК B23K15/00 

3, катодный узел 4 с управляющим электродом 5 и анодом 6, введен дополнительный резервуар 7. Установка дополнительного резервуара 7, сообщающегося с объемом изолятора 3, обеспечивает отвод тепла от катодного узла 4 через жидкий диэлектрик. Выбор расстояния от клемм 19 до стенки резервуара 7 в 1,5-2,0 раза большим, чем расстояние между управляющим электродом 5 и анодом 6, повьштает устойчивость пушки к образованию пробоев . Объем резервуара 7 превьш1ает объем изолятора 3 в 3-4 раза для уменьшения разогрева диэлектрика, вызывающего снижение его изоляционных свойств без чрезмерного увеличения габаритов пушки. Конструкция электроно-лучевой пушки позволяет исключить необходимость ввода внутрь камеры шлангов для подвода диэлектрика, что улучшает условия обслуживания пушки и упрощает ее конструкцию в целом. 1 ил.

Изобретение относится к электронно-лучевой сварке, в частности к оборудованию для электронно-лучевой сварки крупногабаритных изделий. Цель изобретения - уменьшение габаритов пушки и повышение надежности эксплуатации путем исключения принудительной прокачки жидкого диэлектрика. В состав электронно-лучевой пушки, содержащей корпус 1 с фланцем 2 и установленным на нем изолятора 3, катодный узел 4 с управляющим электродом 5 и анодом 6, введен дополнительный резервуар 7. Установка дополнительного резервуара 7, сообщающегося в объемом изолятора 3, обеспечивает отвод тепла от катодного узла 4 через жидкий диэлектрик. Выбор расстояния от клемм 19 до стенки резервуара 7 в 1,5-2,0 раза большим, чем расстояние между управляющим электродом 5 и анодом 6, повышает устойчивость пушки к образованию пробоев. Объем резервуара 7 превышает объем изолятора 3 в 3-4 раза для уменьшения разогрева диэлектрика, вызывающего снижение его изоляционных свойств без чрезмерного увеличения габаритов пушки. Конструкция электронно-лучевой пушки позволяет исключить необходимость ввода внутрь камеры шлангов для подвода диэлектрика, что улучшает условия обслуживания пушки и упрощает ее конструкцию в целом. 2 ил. 1 табл.

Изобретение относится к электронно-лучевой сварке, в частности к оборудованию для электронно-лучевой сварки крупногабаритных изделий.

Целью изобретения является уменьшение габаритов пушки и повьпяение .надежности эксплуатации путем исключения принудительной прокачки жидкого диэлектрика.

Па чертеже изображена схема электронно-лучевой пушки.

Путшса содержит корпус 1 с фланцем 2 и установленным на нем высоковольтным блоком, состоящим из изолятора .3, катодного узла 4, съемного электронно-оптического блока с управляющим электродом 5, и анод 6. На фланце 2 установлен цилиндрический резервуар 7 с отверстием для заливки. В отверстии для заливки установлена диафрагма 8, фиксируемая пр1-1жимом 9. Прижим 9 поджат к диафрагме 8 крьш1- кой 10 через уплотнение П. На боковой поверхности резервуара 7 закреплен стакан 12, Через отверстие в стакане 12 внутрь резервуара 7 вве- ден высоковольтный кабель 13. Герметизация участка подвода кабеля осуществляется через прокладку 14, фиксируемую в стакане 12 штуцером 15. Па штуцер 15 установлен ниппель 16, закрепленный накидной гайкой 17.

Па изоляторе 3 установлена изоляционная втулка 18 с клеммами 19 в виде болтов. К клеммам 19 крепятся жилы 20 высоковольтного кабеля и подключаются втулки, на которых установлен подогреватель катода.

Во втулке 18 выполнены четыре отверстия , соединяющие внутренний объем изолятора 3 с объемом цшшндри

ческого резервуара 7 и обеспечивающи циркуляцию жидкого диэлектрика.

Электронно-лучевая пушка работает следующим образом.

При подаче напряжения через высоквольтный кабель 13 на клеммы 19 и через них на электронно-оптический блок катод имитирует электроны, которые посредством управляющего электрода 5 и анода 6 формируются в элек .тронньй луч. Электронный луч фокусируется на поверхности свариваемых деталей в зоне сварки фокусирующей магнитной катушки (не показана).

Параметры луча и качество сварки существенно зависят от соосности (юстировки) высоковольтного узла и анода 6, которая достигается расположением фланца 2 в корпусе 1 по посадке .

В процессе работы пушки затруднено образование высоковольтного пробоя между резервуаром 7 и клеммами 19 из-за того, что расстояние между ними больше расстояния от управляющего . электрода до анода. Благодаря этому .повьш1ается надежность работы пушки.

Жидкий диэлектрик, заполняющий внутренний объем изолятора 3 при ра- ,боте пушки нагревается от катодного узла. За счет теплопередачи тепло распространяется и нагревается диэлектри во внутреннем объеме резервуара 7. Это тепло отводится за счет лучистой теплопередачи с поверхности резервуара 7 в вакз умную камеру, а также за счет теплопроводности от корпуса резервуара 7 через корпус 1 пушки и далее в технологическую оснастку вакуумной камеры.

515938А4

Наиболее стабильная работа пуижи достигается при использовании в качестве жидкого диэлектрика касторового масла.

Расстояние от клемм 9 до стенки дополнительного цилиндрического резервуара выбирают в 1,5-2 раза больвн дл в ч

шим, чем расстояние между управляющи электродом и анодом. Это позволяет повысить устойчивость пушки к образованию высоковольтных пробоев.и выход из строя кабеля 13. В случае, если расстояние между корпусом 1 и клеммами 19 превьшает расстояние между управляющим электродом 5 и анодом 6 менее чем в 1,5 раза, наблюдается частое возникновение высоковольтных пробоев между клеммами 19 и корпусом .I. В результате этого часто нарушается процесс сварки и выходит из стрся высоковольтный кабель. Увеличение расстояния между корпусом 1 и клеммами 1 9 более чем в 2 раза по отношению к расстоянию между управляющим электродом 5 и анодом 6, предотвра- щая образование высоковольтных пробоев, в то же время значительно уве- |личивавт габаритные размеры и массу пушки.

На образование высоковольтных пробоев большое внимание оказывает объем жидкого диэлектрика, заключенного в резервуаре 7. В зависимости от данного объема меняется температура нагрева жидкого диэлектрика в процессе работы пушки (фиг.2). При объеме резервуара 7, превосходящего внутренний объем изолятора менее чем в 3 раза, на номинальной мощности пушки при непрерывной работе в.течение 4 ч наблюдается разогрев жидкого диэлектрика до температуры 16П-170°С. Это может привести к снижению его сопротивления и возникновению высоковольтного Пробоя в пушке. При увеличении объема резервуара 7 до 3-4 объемов изолятора 3 наблюдается снижение температуры нагрева жидкого диэлектрика до 100-110 С. Дальнейшее увеличение объема резервуара 7 приводит к монотонному снижению температуры жидкого диэлектрика. Однако при этом значительно возрастают габариты пушки, Опыт эксплуатации заявляемой пушки в условиях серийного производства изделий показал, что оптимальным является превьш1ение объема резервуара 7 к объему изолятора 3 в 3-4 раза.

6

Установка цилиндрического резервуара позволяет отказаться от применения принудительной прокачки масла - для охлаждения высоковольтного блока. Объем изолятора сообщается с объемом резервуара и тем обеспечивается отвод тепла от катодного узла через жидкий диэлектрик и корпус ре10 зервуара в узел крепления пушки. При этом объем цилиндрического резервуара должен превьшхать объем изолятора в 3-4 раза. При объеме резервуара, менее чем в 3 раза превосхо 5 дящего объем изолятора, наблюдается разогрев диэлектрика, сопровождающийся снижением его изоляционных свойств и возникновением электрических пробоев между клеммами 19, к которым подключен высоковольтный кабель 13. Это вызывает нарушение процесса сварки и может привести к повреждению изоляции кабеля 13. Увеличение объема цилиндрического резервуара более чем в 4 раза по отношению к объему изолятора нецелесообразно в связи с ростом габаритов пушки.

Высокая эксплуатационная надежность пушки против образования высоковольтных пробоев из-за перегрева диэлектрика при минимальных размерах цилиндрического резервуара достигается при отношении его объема к объему изолятора как (3-4):1.

20

25

30

35

I

0

Расстояние от клемм 19 до стенки цилиндрического резервуара превьшгает в 1,5-2 раза расстояние между управляющим электродом и анодом. В случае, если расстояние между стенкой цилиндрического резервуара 7 и клеммами 19 превышает расстояние между управляющим электродом и анодом менее чем в 1,5 раза, наблюдается частое воз- 5 никновение электрических пробоев между клеммами 19 и корпусом резервуара 7, Вьшоковольтные пробои приводят к короткому замыканию электрической цепи и выходу из строя высоковольтного .кабеля и источника питания пушки. При величине расстояния между клеммами 19 и корпусом резервуара 7, в 1,5-2,0 раза превышающим расстояние между анодом и управляющим электродом, возникающие электрические пробои при нарушении степени разряжения в камере возникают между анодом и управляющим электродом. Поэтому не образуется пробоя высоковольтного кабеля.

0

5

Увеличение расстояния между клеммами 19 и корпусом резервуара 7 более чем в 2 раза по отношению к расстоянию между управляющим электродом и анодом нецелесообразно из-за увеличения габаритов пушки.

Корпус электронно-лучевой пугаки мощностью 15 кВт изготовлен из алюминиевого сплад аАК4. На фланце корпуса установлен дрполнитёльный резервуар емкостью 500 см. На фланце также установлен изолятор из капролона с внутренним-объемом 150 см. Технические характеристики путки1 Ускоряющее Напряжение, кВ 60±1 Ток луча, мА . До 250 Ток фокусирующей линзы, А . До 1 Рабочее расстояние, мм 50-200 Габаритные размеры, мм; диаметр150

высота544

Данная конструкция электронно- 25 лучевой пушки позволяет исключить необходимость ввода внутрь камеры шлангов для подвода масла от насоса, от специального наконечника), для ввода высоковольтного кабеля в корпус зо пушки, что существенно улучшает условия обслуживания пушки в процессе

0

5

5 о

0

эксплуатации при упрощении ее конструкции в целом. Формула изобретения

Электронно-лучевая пушка, содержа- щая корпус с фланцем и установленным в нем высоковольтным блоком с изолятором, закрепленным на фланце через уплотнение накидной гайкой, катодным узлом и съемным электронно-оптическим блоком, управляющим электродом, ,анодом и высоковольтным кабелем, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения габаритов, упрощения конструкции пушки и повьш1ения надежности эксплуатации путем исключения принудительной прокачки жидкого диэлектрика, она снабжена цилиндрическим резервуаром для жидкого диэлектрика и изоляционной втулкой с закрепленными в ней клеммами, при этом цилиндрический резервуар установлен на фланце электронно-лучевой п ушки, высоковольтный кабель подсоединен к клеммам, изоляционная втулка закреплена на изоляторе, причем расстояние от клемм до резервуара в 1,5-2,0 раза превышает расстояние между управляющим электродом и анодом пушки, а объем цилиндрического резервуара превышает объем изолятора в 3-4 раза.