Ионно-механический выпрямитель Советский патент 1936 года по МПК H01J13/50 H02M7/30 

В основном авторском свидетельстве № 48875 описан , комбинированный ртутный ионно-струйный выпрямитель, в котором применено гибкое сопло, погруженное одним концом в ртуть, в то время, как наружный его конец описывает круговые движения под действием вращающегося магнитного поля, создаваемого электромагнитом, питаемым трехфазным переменным током. Под действием центробежной силы струя ртути вырывается из сопла, попадая на неподвижный контакт.

В непосредственной близости от этого контакта расположен второй 5 неподвижный контакт, играющий роль анода в ионном выпрямителе и потенциал которого несколько выше, чем потенциал неподвижного контакта механического выпрямителя, вследствие чего дуга, возникающая между струей и первой из пластин, переходит затем на анод.

Предлагаемое, согласно изобретению, дополнительное устройство отличается тем, что выбрасываемая соплом струя ртути, лосле замыкания его контактом выпрямителя используется для поддержания вакуума в сосуде по методу ртутно струйного насоса путем пропускания сквозь расположенные в стенке камеры выпрямителя трубки.

Другой особенностью предлагаемого устройства является использование для разбивания струи ртути вместо неподвижных ножей либо совместно с ними дополнительной струи ртути, либо какого-либо инертного газа.

На чертеже фиг. 1 изображает предлагаемое устройство; фиг. 2-картину распределения струи ртути в выпрямителе; фиг. 3, 3, 4, 4 -расположение разрывающих дугу струй ртутн или инертного газа.

На фиг. 1 представлен схематический общий вид выпрямителя.

В нижней части его корпуса помещается колеблющаяся система рписанной выше конструкции; при этом все детали управления движением сопла2,3 за исключением самого вибратора находятся вне вакуума. Ртутная струя попадает на электроды 7, где рассекается на небольщие отрезки ножами, форма и расположение которых даны на фиг. 2.

Пройдя электроды, отрезки струи обращаются в крупные капли и попадают в трубки 8. Внутренний диаметр этих трубок немного меньше диаметра струи, вследствие чего ртуть заполняет все сечение трубок, образует таким образом естественный поршень, который го.нит перед собой находящийся в трубке газ в резервуар 11. Из резервуара ртуть возвращается через трубку 10 и фильтр 4 обратно в выпрямитель, а газы через трубку 14 и клапан 18 вытесняются наружу.

На фиг, 2 дана схема размыкания струи. Вольфрамовый изолированный нож 19, расположенный между соседними электродами, рассекает ртутную струю незадолго до прекращения анодного тока. В момент разрыва струи, на вольфрамовом ноже кратковременно возникнут две дуги, которые быстро объединяются в одну общую дугу; при этом катодное пятно останется на струе, анодом же будет служить вся поверхность электрода.

Такая коммутация может себя оправдать при не очень больших силах тока, так как вольфрамовый нож находится вблизи катодного пятна, которое создает чрезвычайный перегрев этого ножа.

Задача коммутации весьма больших токов найдет свое полноценное решение, если ртутная струя будет рассекаться ртутной же струей; тогда возникающая дуга не может вызывать перегрева и сплавлений никаких деталей устройства. Поверхность ртутного анода не может нагреваться выше точки кипения ртути, вследствие чего опасность обратного зажигания полностью исключается.

На фиг. 3 изображено устройство рассекания при помощи струи ртути. Ниспадающая струя 24 омывает стальной или вольфрамовый нож 25, который собственно и рассекает струю. Коммутационная струя 26 сначала рассекается ножом, затем скользит по бокам ниспадающей струи и, наконец, размыкается с ней, чем возбуждает дугу, которая горит между отрезком коммутационной струи и ниспадающей струей. Сопло ниспадающей струи ограждено от катодного пятна кварцевым ободком, который не дает пятну перейти на корпус.

Число ниспадающих струй соответствует числу электродов и потенциал они имеют общий с корпусом.

Дуга, горящая при атмосферном давлении, стремится сжаться, вследствие чего плотность тока в дуге и на аноде чрезвычайно велика; это влечет быстрый нагрев поверхности анода, а вместе с тем и опасность обратных зажиганий. Совершенно иные условия имеют место, если дуга горит в вакууме. В этом случае дуга охватывает все сечение пространства между электродами, плотность тока на аноде может быть выбрана по желанию любой и падение напряжения на единицу длины дуги значительно снижается. При этих условиях в выпрямителе могут коммутироваться токи очень большой силы без опасности местных перегревов и оплавления электродов, тем более, что аноды подвергаются охлаждению ртутью струи. Как известно, оплавление электродов является самым существенным недостатком механических выпрямителей, которые ограничивают повышение их мощности.

Многими опытами установлено, что основной причиной возникновения обратных зажиганий является высокая температура анодов, причем на возникновение обратных зажиганий влияет не только слищком высокая температура, но и слишком низкая. Оптимальной температурой анодов в настоящее время считается 200-500°; при этом обратные зажигания случаются менее всего при температуре анодов около 200°. В рассматриваемом выпрямителе такую температуру очень легко поддержать, если перепад температур ртути и анодов не доводить до слишком больших значений.

Регулирование выпрямленного напряжения, аналогичное управляемому ртутному выпрямителю с сетками, в этом случае можно получить, если угол замкнутого состояния уменьшать и сдвигать по сразе. Первое достигается изменением амплитуды колебаний, а второе- смещением фазы вращающегося поля. При небольщих напряжениях выпрямленного тока (до 40-50 вольт) способ такого регулирования не вносит какихлибо изменений в конструкцию выпрямителя; регулирование более высоких напряжений связано с установкойсеток, которые закрывали бы аноды. На сетки накладывается некоторый отрицательный постоянный потенциал, общий для всех сеток, который исключает зажигание анодов в моменты, предшествующие замыканию анодов струей.

В ртутных выпрямителях можно достигнуть значительного повышения выпрямляемого напряжения за счет увеличения длины дуги. Последнее может быть достигнуто применением струи инертного газа, обдувающего рассекающий ртутную струю нож.

Для создания этой струи может быть использована разность давлений, создаваемая движение капель ртути в трубках 8.

На фиг. 4 представлено схематически предлагаемое видоизменение устройства. Ртутная струя 26 вытекает из напорной трубки 1 и рассекается вольфрамовым изолированным ножом 25. Рассекающий нож все время обдувается из сопла 27 струей нейтрального газа, который поступает из резервуара высокого давления выпрямителя. Возбудивщаяся рассекающим ножом дуга 28 оттесняется от места своего возникновения струей нейтрального газа, благодаря чему длина дуги увеличивается, причем к моменту своего прекращения она должна иметь такую длину, при которой восстанавливающееся отрицательное напряжение не могло бы вызвать обратного зажигания.

Предмет изобретения.

1.Форма выполнения ионно-механического выпрямителя по авторскому свидетельству N° 48875, отличающаяся применением изогнутой трубки, через которую пропускается струя ртути, с целью получения вакуума по принципу насоса Шпрингеля за счет кинетической энергии струи.

2.В выпрямителе по п. 1 применение рассечения одной струи ртутью другой. к завиеимому авторскому свидетельству И. Д. Школнна i 48876

фиг. 4