Конденсатор переменной емкости Советский патент 1934 года по МПК H01G5/13 

Генерирование переменного тока посредством периодического изменения механическим путем емкости соответственно настроенной электрической колебательной системы, по методу трансформации механических и электрических процессов один в другой и параметрнческого генератора переменного тока с независимым возбуждением, связано со значительными трудностями и в весьма значительной степени зависит от целесообразно выбранного способа, посредством которого производится требуемое периодическое изменение емкости. Особенно большие трудности возникают тогда, когда требуется осуществить быстрое, периодическое и значительное по величине изменение емкости при наличии высоких напряжений, как например, в случае генерации мощных переменных таков повышенной частоты.

Трудности эти заключаются в следующем: с одной стороны, для достижения значительных изменений емкости необходимо сделать расстояние между обкладками возможно меньше, с другой стороны, малые расстояния между обкладками не допускают в воздухе при нормальном давлении высоких напряжений, необходимых для получения боль(3S3)

ших мощностей. Применение для повышения диэлектрической прочности - газов, находящихся в состоянии большого разрежения пли под высоким давлением, правда, позволяет устранить эту трудность, но при этом возникает новое затруднение, заключающееся в том, что требуемое быстрое вращение оси, связаиной с подвижной обкладкой конденсатора, вызывает неизбежное просачивание газа в местах прохода оси через стенки, отделяющие газовую диэлектрическую среду от наружной атмосферы. Описываемый в настоящей заявке способ осуществления конденсатора переменной еакости, основанный на применении в качестве диэлектрика газовой среды определенного состава и давления, повышенного или пониженного по сравнению с пормальным, для получения достаточной электрической прочности при малых расстояниях между обкладками, позволяет преодолеть указанные выше трудности при помощи особых охранных осевых коробок специальной конструкции, обеспечивающей как нужную степень вакуума или повышенного давления, так и требуемый состав газа и, вместе с тем, допускающей быстрое вращение оси.

На прилагаемом чертеже фиг. 1, 2, 3 и 4 изображают устройство и его видоизменения согласно изобретению,

На фиг. 1 изображена одна из возможных форм выполнения. Здесь 1 обозначает иодвижную систему плгстнн в виде дисков с секторообраэными радиальными вырезами, не доходящими до центра и до края, соединенных жестко с осью вращения и образующих од-ну обкладку конденсатора. Вторую обкладку составляет система пластин 2 такого же типа, жестко связанных между собой и изолир ваиных (изоляторы 4) как от первой обкладки (оси), так и от жесткого кожуха 5, окружающего обе системы пластин конденсатора и .ось двигателя с подшипниками 9,12 и, за исключением выводной трубки 7 для поддержания требуемого давления и места прохода оси, герметически их отделяющего от наружной атмосферы. Со стороны двигателя ось проходит в кожух через цилиндрическую трубку, возможно более полно охватывающую ее. Для возможно более полного устранения протекания газа через это отверстие ось, прежде чем попасть в атмосферу, проходит через охранную коробку, герметически соединенную с кожухом, и такую же плотно охватывающую ее цилиндрическую трубку, герметически вделанную в коробку. Через трубку 10 охранная коробка соединяется с установкой, позволяющей поддерживать в ней давление, промежуточное между наружным давлением и давлением в конденсаторе, и, таким образом, сильно уменьшить протекание газа в месте прохода оси Заметим, что в случае надобности можно провести ось через две и более таких коробок с соответственным пpo feжyтoчным давлением. Подвод напряжения к неподвижной обкладке конденсатора осуществляется через изолированный, герметически вделанный в кожух ввод 3, а к подвижной обкладке-через ось 11. В указанной на фиг. 1 форме выполнения конденсатора переменной емкости оба подшипника находятся внутри кожуха. Разумеется, возможны и такие конструкции, в которых один или оба подщипника находятся вне кожуха, как, например на фиг. 3. Точно так же возможны и другие формы выполнения обкладок вондепсатора, например, в виде коаксиальных цилиндров (фнг. 2), из которых один, являющийся вращающейся обкладкой, насажен на оси и имеет на своей наружной поверхности продольные пазы 5, в то время, как второй цилиндр снабжен аналогично расположенными пазами 6 на внутренней поверхности, причем эти пазы могут быть, в случае надобности, заполнены изолирующим веществом (фиг. 2), обладающим возможно малой диэлектрической постоянной, и, в случае применения конструкции в ьакууме, возможно малой упругостью паров.

Так как, несмотря на применение охранных осевых коробок, получение достаточно совершенного вакуума может представить практически большие затруднения, то предлагается для достижения необходимой электрической прочности придать такую форму всем частям конденсатора внутри кожуха и так их расположить, чтобы все длины электрических силовых линий были меньше длины свобооного пробега ионов в газовой среде при практически достижимом разрежении. В этом случае, как известно, ионизация ударами практически отг сутствует и, следовательно, легстрический разряд внутри конденсатора или между обкладками и кожухом не может иметь места. Для того, чтобы практически осуществить такие условия, достаточно выполнить такую конструкцию конденсатора, в которой как величина зазоров между обкладками конденсатора, так и все нормальные расстояния между поверхностями, граничащими с газом внутри коясуха, как-то: конденсатора и кожуха и т. д., были бы сделаны длины свободного пробега в газовой среде. Кроме того, целесообразно в качестве газа, заполняющего среду внутри кожуха, применять инертные газы с наибольшей длиной свободного пробега, например, гелий, аргон, азот и пр.

Рассмотренные до сих пор различные примерные формы выполнения конденсатора переменной емкости предусматривали применение специальной вакуумной или нагнетательной установки для поддерясания требуемого состава и давления газа как в нем, так и в охранных осевых коробках. Однако, представляется возможным придать такую конструк. дню яодвижным и неподвижным обкладкам конденсатора, чтобы он сам мог служить в качестве молекулярного вакуумного насоса.

Для этой дели можно, например, в конструкции конденсатора, изображенного на фиг. 3, обкладкп которого имеют вид двух коаксиальных цилиндров с продольными пазами 1, заменить нродольные пазы на наружной поверхности одного из цилиндров и внутренней поверхности другого винтообразными выемками 2 и 3 (см. фиг. 4, представляющую развертку поверхности цилиндра), идущими от круговой выемки, делящей цилиндр по длине на две равные части, к краям, причем направления их соответствуют правому и левому винту. Выемки эти в одном из цилиндров, внутреннем пли наружном, должны быть заполнены изолирующим веществом так, чтобы получить Достаточно гладкую поверхность.

В качестве самоэвакуирующегося конденсатора возможно также применить и конструкцию, схематически изобра кенную на фиг. 1. В этом случае необходимо заполнить вырезы в дисках статора и ротора изолирующим веществом.

Необходимо заметить, что эта последняя конструкция будет в основном соответствовать молекулярному насосу типа Геде, тогда как описанная выше конструкция с цилиндрическими обкладками (фиг. 4) аналогична насосу типа Гольвека.

Предмет изобретения.

1. Конденсатор переменной емкости, отличающийся тем, что, с целью использования самого конденсатора в качестве молекулярного вакуумного насоса, по.движная обкладка его образована цилиндрической поверхностью, разделенной

посередине круговой выемкой на две равных части,, каждая из кот-орых, .в свою очередь, подразделена на винтообразные полосы выемками, ведущими от круго 9ofl выемки к краям цилиндра, причем направления полос ка:кдой половины соответствуют правому и левому винту, тогда как неподвижная обкладка, образованная внутренней поверхностью коаксиального цилиндра, снабжена аналогично расположенными выемками, причем выемки на одном из цилиндров, подвижном или неподви:«ном, должны быть заполнены изолирующим веществом так, чтобы обеспечить достаточно гладкую внутреннюю поверхность.

2.Видоизменение конденсатора по п. 1, отличающееся тем, что как подвижная, так и неподвижная обкладки его образованы системой металлических дисков с радиальными се-кторообразными вырезами, заполненными изолирующим веществом, причем их расположение соответствует конструкции молекулярного насоса Геде.

3.В конденсаторе по п. п. 1, 2 применение в качестве газа, заполняющего герметическую коробку (кожух) конденсатора и охранные осевые коробки, азота, гелия, аргона и других инертных газов.

4.Форма выполнения конденсатора по п.п. 1-3, состоящая в том, что все размеры, определяющие длины электрических силовых линий внутри кЬжуха, т. е. как величина зазоров между обкладками конденсатора, так и все нормальные расстояния между поверхностями, граничащими с газом внутри кожуха, как-то: конденсатора и кожуха, прохода для оси от самой оси, охранной короб и от оси, поверхности изоляторов от кожуха и т. д. выбираются меньше длины свободного пробега ионов в разреясенной среде.