Газонаполненный разрядник Советский патент 1986 года по МПК H01J17/00 

Изобретение относится к области конструирования мощных высоковольт-. ных разрядных устройств, работающих при давлениях газа в разрядной камере, соответствующих левой ветви кривой Пашена.

Известно высоковольтное газоразрядное устройство-, содержащее электроды, разделяющий их изолятор, закрепленный, в центральной части изолятора металлический экран, торцы которого приближены к месту сочленения изолятора и металлическими выводами на расстояние от половины до двух рабочих зазоров между электродами; величина радиуса кривизны внутренней поверхности разрядной камеры в местах сочленения изолятора с металлическими выводами в любом сечении составляет не менее величины рабочего зазора, величина же сдвига внутренней поверхности изо лятора внутрь разрядной камеры относительно внутренней поверхности металлических выводов меньше величины рабочего зазора между электродами. Это устройство работает в области давлений, соответствующих ле,вой ветви кривой Пашена, обеспечивает высокую энергетическую прочность.

Однако оно имеет ограниченную величину максимальной коммутируемой энергии и малый срок службы.

Цель изобретения - увеличение энергии, коммутируемой газоразрядным прибором, и его долговечности.

Цель достигается тем, что в предлагаемом газонаполненном разряднике у внутренней поверхности изолятора расположены (1+2и) отдельных металлических экрана, которые закреплены на сплошных металлических кольцах, установленных на изоляторе на равном расстоянии одно от другого и от металлических выводов; вакуумные промежутки между торцами экранов и между экранами и вьшодами электродов равны высоте рабочего зазора; торцы экрана выполнены шириной в 2-3 раза больше, чем высота разделяющего их вакуумного промежутка; вакуумные полости выводов электродов соединены отверстиями с тороидальной полостью, образованной стенками выводов и изолятором, и с рабочим зазором между электродами.

На чертеже схематически изображен предлагаемый газонаполненный разрядник .

Разрядная камера имеет вид тороидальной полости t с врезанным в нее рабочим зазором 2. Последний отделяет электрод 3 от электрода. 4, которые закреплены на полых металлических выводах 5 и 6, икеюш гх вакуумные полости 7 и 8. Вакуумные полости 7 и 8 соединены соответственно отверстиями 9 и 10 с тороидальной.полостью 1 и отверстиями 11 и 12 - с рабочим зазором 2.

Нечетное число (1+2и), где п может принимать зна 1ения 1, 2, 3 и т.д. ( в данном случае три), отдельных металлических экранов 13 закреплено на сплошных металлических кольцах 14, которые установлены в изоляторе 15 на равном расстоянии одно от другого и от металлических выводов 5 и 6.

Такое закрепление экранов обеспечивает всегда расположение в центральной части изолятора 15 одного из экранов 13, который находится под напряжением, равным половине приложенного напряжения, и перекрывает рабочий зазор 2 между электродами 3 и 4,Торцы экранов 13 имеют ширину в 2-3 раза больше, чем высота разделяющего их вакуумного промежутка 16. Вакуумные промежутки 16 между торцами экранов 13 и между торцами и выводами 5 и 6 имеют высоту, равную высоте рабочего зазора 2 между электродами 3 и 4.

Высоту рабочего зазора 2 выбирают исходя из величины требуемой электрической прочности, давления и рода газа, заполняющего прибор. Газоразрядньй прибор работает при давлениях, соответствующих левой ветви кривой Пашена.

Экраны 13 вместе со сплошными кольцами 14 и внутренней поверхностью изолятора 15 образуют вдоль изолятора вакуумные полости-карманы 17. Снаружи прибора к кольцам 14 и выводам 5 и 6 подсоединен делитель напряжения на резисторах.

.Отверстия 9-12 конструктивно выполнены так, что обеспечивают в 5 области их расположения при давлениях, соответствующих левой ветви кривой Пашена, высокую электрическую прочность. Сочленения изолятора с 3 выводами 5, 6 и кольцами 14 могут быть вьшолнены любыми известными средствами. В приборе разряд возникает в ра бочем зазоре 2 между основными эле тродами 3 и 4 в результате самопро боя или его инициирования каким-ни будь известным устройством .запуска В момент разряда в рабочем зазоре 2 между электродами 3 и 4 повышает ся давление газа, возникает ударная волна. Плазма разряда, возника щего в рабочем зазоре 2, через отверстия 11 и 12 устремляется в полости 7 и 8, а также движется из рабочего зазора 2 в тороидальную полость 1, налетая на один из металлических экранов 13 и растекаяс вдоль выводов 5 и 6. Экраны 13, сплошные металлически кольца 14, внутренняя поверхность изолятора 15 образуют вдоль изоля тора 15 вакуумные полости-карманы 17. Неионизованный газ тороидальной полости 1 под давлением движуще ся плазмы из рабочего зазора 2 устремляется в вакуумные полости-карма ны 17, в которых давление газа повы шается. Повышение давления газа в замкнутых полостях-карманах 17 вдол поверхности изолятора 15 препятствует дальнейшему поступлению в эти области движущейся плазмы разряда. Кроме того, движение плазмы разряда от рабочего зазора 2 к поверхности изолятора 15 происходит поперек силовых линий электрического поля по каналам между экранами 13 и выводами 5 и 6 и между торцами экранов 13 шириной в 2-3 раза больше высоты вакуумного промежутка 16. Движение по таким каналам очищает поток газа от заряженных части 4 и паров металла. Заряды снимаются стенками этих каналов, так как к ним приложена разность потенциалов, а пары металла конденсируются на ;этих более холодных металлических стенках. В рабочем зазоре 2 за ударной волной образуется о.бласть разрежения (более пониженного давления газа, чем в остальных частях газоразрядного прибора). В область разрежения рабочего зазора 2 через отверстия 11 и 12 из полостей 7 и 8 начинает поступать , выравнивая давление газа в рабочем зазоре 2 и в полостях 7 и 8. Так как давление газа в полостях 7 И; 8 меньше, чем в вакуумных полостях-карманах 17, плазма , разряда устремляется не в полости-карманы 17 вдоль изолятора 15, где давление газа вьш1е, а через отверстия 9 и 10 в полости 7 и 8 более низкого давления. Таким образом, на протяжении всего времени протекания разряда в приборе предотвращается соприкосновение изолятора 15 с плазмой разряда и парами металла, образующимися в рабочем зазоре 2. Поступление газа через отверстия 11 и 12 в рабочий зазор 2 в момент разряда при коммутации больших количеств злектричес1{ой энергии также уменьшает эрозию электродов 3 и 4, так как при этом имеет место меньшее распыление металла. Устранение соприкосновения изолятора 15 с плазмой разряда и парами металла в газоразрядном приборе позволяет повысить величину коммутируемой им электрической энергии, а также увеличить долговечность прибора при коммутации мощных импульсов в. высоковольтных установках. I

ГАЗОНАПОЛНЕННЫЙ РАЗРЯДНИК, заполненный газом до давления, соответствующего левой ветви кривой Пашена, содержащий электроды, установленные на полых металлических выводах, разделяющий электроды изо^ лятор и металлические экраны,закрепленные в изоляторе, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения величины коммутируемой энергии и долговечности прибора, вдоль внутренней поверхности изоляторарасположено нечетное количество отдельных металлических экранов, которые закреплены на сплошных металлических кольцах, установленных в изоляторе на равном расстоянии одно от другого и от металлических выводов, причем величина зазора между торцами экранов и между экранами и выводами электродов равна высоте рабочего зазора, толщина экранов взята в 2-3 раза больше, чем высота разделяющего их вакуумного промежутка^ а полости выводов электродов сообщаются посредством отверстий в стенках выводов с тороидальной полостью, образованной стенками выводов *и изолятором, и зазором между электродами.!?(Л^ СП СП о» •^l1C