ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ РТУТНЫЙ ВЕНТИЛЬ Советский патент 1968 года по МПК H01J13/50 H01J13/32 

Известны высоковольтные ртутные вентили, содержащие корпус с.каналами для охлаждаюпдей жидкости, камеру, главный анодный изолятор, анод, катод, промежуточные электроды, охладитель, сетки, фильтр, аноды возбуждения, делитель напряжения н высоковакуумный кран с электромагнитным приводом откачной системы. Однако мош,ность таких 1вентилей не превышает 1,7 мет.

Вентиль фирмы ASEA (Швеция), использованный в передаче с постоянным током через пролив Ла-Мапш, имеет мощность 13,3./ивг при четырех параллельно работающих анодах. Таким образом, мощность на один анод составляет 3,4 мет. Применение четырех параллельно работающих анодов делает конструкцию вентиля громоздкой и тяжелой.

Целью изобретения 1вляется создание вентиля больщей мощности, повышение надежности работы, обеспечение компактности, улучшение характеристик и снижение его стоимости. Для этого сечение каналов выполнено переменным по высоте корпуса, чем обеспечивается требуемая скорость протекапия охлаждающей жидкости (например, 120 см1сек. на входе и 70 см/сек на выходе) для устранения пограпичной пленки между жидкостью и стенками корпуса, снижающей эффективность охлаждения. Промежуточные электроды собраны из монолитных усеченных конусов.

скрепленных между собой стержнями из тугоплавкого металла с железными оболочками. Газоразрядный промежуток расположен в нижней части анодной камеры. Сетки выполнены с несколькими сквозными разрезами, идущими через центр по диаметру, не доходящими до краев сеток. Анодный изолятор имеет форму конуса. Опорные изоляторы анодного узла армнрованы железными колпачками, укрепленными холодной запрессовкой.

Чтобы исключить возможность появлепия конденсата ртути в зоне вводов вспомогательных электродов и повысить плотность ртутного пара, вводы могут быть отделены от корпуса вентиля цилиндрическим экраном.

Для соединения внутренних электродов анодного узла с делителем напряжения применяются вводы с разборным уплотненпем,

выполненные в впде полых болтов, внутри которых помещены контактный стерл ень с контактной чашечкой на конце и .

Делптель напряжения .может быть низкоомным; это устраняет возможность пропусков

зажиганий главного разряда.

Чтобы уменьшить распыление анодов возбуждения, они могут быть закрыты в торцовой части и частично экранированы в цилиндрической части.

НОИ системы привод указанного крана имеет сердеЧиик из малоуглеродистой стали, направляющую сердечника из нелегироваииой стали, шарнирное устройство, сочленяющее клаиан со штоком, и нажимную пружину, расположенную между иаправляющей и штоком.

На фиг. 1 изображен предлагаемый вентиль в разрезе; на фиг. 2 - конструкция промежуточных электродов; на фиг, 3 - конструкция сеток; на фиг. 4 - конструкция опорных изоляторов; на фиг. 5 - конструкция высоковакуумного крана; на фиг. 6 - охладитель; на фиг. 7 - конструкция ввода для соединения делителя напря кения с цилиндром крепления электродов; на фиг. 8 - экранировка анодов возбуждения.

Вентиль одноаиодной конструкции состоит из корпуса 1, камеры 2, главного анодного изолятора 3, анода 4, катода 5, охладителя 6, промел :уточных электродов 7, сеток 8, фильтра 5 и анодов 10 возбуладения.

Нужный паровой режим обесиечивается при такой конструкции корпуса, которая дает практически равенство температур конденсата ртути и охлалсдающей жидкости. Это достигается большой скоростью течения охлаждающей жидкости в каналах 11 корпуса.

Электроды 7 крепятся к концам концентрических цилиндров 12. Чтобы удержать температуру аподного изолятора 3 в допустимых пределах при большой нагрузке, цилиндры 12 и камера 2 удлинены таким образом, что разрядное пространство вынесено в часть камеры.

Цилиндрическая часть камеры имеет охлаждающие ребра 13. При большой удельной нагрузке температура электродов 7 и сеток 8 сравнительно высокая. Для увеличения механической прочности при повышенной температуре копуса 14 (см. фиг. 2) электроды 7 монтируются на шпильках 15 из тугоплавкого металла (например молибдена), которые снаружи защищены железными трубками 16.

При включении холодного вентиля на полную токовую нагрузку возмолаш коробление сеток 8 из-за -неравномерного нагрева их центра и периферии. Для устранения этого вредного явления предлагается сетку разрезать в радиальном направлении так, чтобы пазы 17 (см. фиг. 3) не доходили до ее края. Вспомогательные вводы 18 сеток расположены на плите 19.

Обычно анодные изоляторы 5 высоковольтных вентилей имеют ступенчатую форму. Производство их сопрялсено с трудностями. Для его удешевления и упрощения технологической обработки изолятора, а также облегчения сборки вентиля предлагается внутреннюю поверхность изолятора делать конической формы.

При появлении конденсата ртути на уровне или выше горячих частей сеточного узла неизбежно недопустимое повышение плотности ртутного пара в вентиле, особенно при падении капель ртути па горячие поверхности, что ведет к аварийным релсимам.

Для предотвращения этого предлагается экранирующее устройство. Меледу корпусом 1 и конусом 20 сделан цилиндрический экран 21. Это исключает появление конденсата на поверхностях объема плитой 19, конусом 20 и экраном 21. Для крепления анодных цилиндров используются опорпые изоляторы 22 (см. фиг. 1), армпрованпые металлическими колпачками. Для крепления колпачков применялась и дорогая пайка серебром в вакууме. В целях удешевления иредлагается колпачки 23

крепить к керамике 24 путем холодной запрессовкп с надлежащими допусками размеров металла и керамики (см. фиг. 4).

Обычно в откачной системе высоковольтного вентиля высоковакуумный кран либо отсутствовал, либо имел ручной привод, что весьма неудобно при эксплуатации на высоком наирял ении. Для удобства эксплуатации и надел ности работы вентиль предлагается снабдить высоковакуумным краном 25 с дистанционным электромагнитным управлением, закрывающимся автоматически при исчезновении папрял ;ения собственных (см. фиг. 5). Кран состоит из магнитопровода 26, катушки 27, сердечника 28, стакана 29, направляющего цилиндра 30, 31, корпуса 32, шарнирного соединения 33, клапана 34 и уплотнения 35. Откачка производится в направлении, указанном стрелками. При работе вентиля катушка включена и сердечник

втянут, клапан открыт. При исчезновении тока в катушке под влиянием пружины 31 клапан 34 закрывается. Паделшость закрытия гарантируется шарнирным соединением клапаиа и эластичным уплотнением.

Для упрощения конструкции и удешевления изготовления охладителя 6 исключить иаропровод в имеющейся конструкции, иередав его функции корпусу 36 охладителя (см. фиг. 6).

При работе вентиля па дне 37 охладителя кипит ртуть, пар устремляется вверх внутри корпуса 36 и конденсируется на радиаторе 38. Вводы 39 через изолятор 3 для соединения делителя напрял ения 40 с цилиндрами 12

промел уточных электродов 7 делаются разборными (см. фиг. 7). Через отверстие в изоляторе иропускается специальной формы полый болт 41, который прижимается к фарфору через уплотнение 42 гайкой 43 и пруЛ4ИНОЙ 44. В полости болта помещеп контактный стерл ень 45 с чашечкой на конце и прул ина 46.

Нарул ный конец отверстия болта закрывается пробкой 47 и заваривается вакуумноплотным швом. Чашечка ирилсимается к анодному цилиндру 46 и осуществляет контакт. Ход стержня 45 внутрь вентиля ограничен плечиками в отверстии болта и выступами на конце стерл ня. буждения, предлагается экранировка 48 (см. фиг. 8), которая отличается тем, что анод возбуждения с торцовой части закрыт полностью, а с цилиндрической - в значительной степени. Для снятия отрицательных зарядов с промежуточных электродов 7 и снижения вероятности пропусков зажиганий главного разряда к.электродам присоединен внешний активный делитель напряжения 40 (см. фиг. 1). Катод- Ю ный колпак 49 последовательно с корпусом / обтекается охлаждающей жидкостью. Вентиль откачивается ртутным насосом 50, являющимся одновременно датчиком электрического вакуумметра, показывающего вакуум 15 в вентиле. Предмет изобретения 1. Высоковольтный ртутный вентиль, содер- 20 жащий корпус с каналами для охлажда14щей жидкости, камеру, главный анодный изолятор, анод, катод, промежуточные электроды, охладитель, сетки, фильтр, аноды возбуждения, делитель напрялсения и высоковакуум- 25 ный кран с электромагнитным приводом откачной системы, отличающийся тем, что, с целью создания вентиля больщой мощности. повышения надежности работы, обеспечения компактности, улучшения характеристик и 30 снижения его стоимости, сечение каналов выполнено переменным по высоте корпуса, чем обеспечивается требуемая скорость протекания охлаждающей жидкости (например. 120 см/сек на входе и 70 см/сек на выходе) 35 для устранения пограничной пленки между жидкостью и стенками корпуса, снижающей эффективность охлаждения, промежуточные электроды собраны из монолитных усеченных конусов, скрепленных между собой стержня- 40 ми из тугоплавкого металла с железными 5 оболочками, газоразрядный промежуток расположен в нижней части анодной камеры, сетки выполнены с несколькими сквозными разрезами, идущими через центр по диаметру, не доходящими до краев сеток, анодный изолятор имеет форму конуса, опорные изоляторы аподного узла армированы железными колпачками, укрепленными холодной запрессовкой. 2. Вентиль по п. 1, отличающийся тем, что, с целью исключения возможности появления конденсата ртути в зоне вводов вспомогательных электродов и повыщения плотности ртутного пара, его вводы отделены от корпуса вентиля цилиндрическим экраном, 3. Вентиль по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью соединения внутренних электродов анодного узла с делителем напряжения, применены вводы с разборньвт уплотнением, выполненные в виде полых болтов, внутри которых помещен контактный стержень с контактной чагиечкой на конце и прзжина. 4. Вентиль по пп. 1-3, отличающийся тем. что. с целью устранения вероятности пропусков зажиганий главного разряда, делитель напряжения выполнен низкоомным. 5. Вентиль по пп. 1-4, отличающийся тем, что, с целью уменьшения распыления анодов возбуждения, они закрыты в торцовой части и частично экранированы в цилиндрической гасти анодов. 6. Вентиль ио пп. 1-5, отличающийся тем,. то, с целью повьппения надежиости работы откачной системы, привод крана содержит сердечник из малоуглеродистой стали, направляющую сердечника из нелегированной стали, пгариирное устройство, сочленяющее клаиан со HITOKOM. и нажимную пружину, расположеппую между направляющей и HJTOKOM.

15 П

Щ W / / V/.

5

/50

1U 6

fus.Z

fus3

26

26

л

23

2

гя:У ::

3

fuz

X/r

3 J5 J3

J2

ЙУЭ 5

7 и 6

3

fus в

fus 7