РАЗРЯДНИК Советский патент 1994 года по МПК H01T9/00 

Указанное устройство относится к импульсной технике и может быть использовано в мощных выcокочаcтотных генераторах высоковольтных импульсов нано- и микросекундной длительности, в генераторах импульсных токов большой мощности и т.д.

Известны газовые разрядники с продувкой разрядного промежутка.

Однако недостатком разрядников является наличие твердотельного изолятора. Нагрев его и разрушение под действием разряда ведет к ограничению частоты срабатывания и долговечности.

Наиболее близким из известных технических решений к данному является разрядник, содержащий разделенные жидким диэлектриком противостоящие электроды, один из которых выполнен cо cквозным оcевым отверcтием, и уcтройcтво для нагнетания рабочей среды.

Недостатками этого разрядника является загрязнение диэлектрической жидкости продуктами разряда, что ограничивает частоту срабатывания и срок службы разрядника.

Цель изобретения - повышение частоты срабатывания и срока службы.

Это достигается тем, что известный разрядник, содержащий разделенные жидким диэлектриком противостоящие электроды, один из которых выполнен со сквозным осевым отверстием и устройство для нагнетания рабочей среды, согласно данному изобретению снабжен двумя трубообразными токопроводящими элементами, коаксиально внутри которых с зазором установлены указанные электроды, каждый из которых электрически соединен с соответствующим трубообразным элементом, причем второй электрод также выполнен со сквозным осевым отверстием, трубообразные элементы подключены соответственно к входу и выходу устройства для нагнетания рабочей среды, расстояние между рабочими торцами электродов выбрано меньшим расстояния между торцами трубообразных элементов, а в качестве рабочей среды использован газ.

В нерабочем состоянии внутренний объем разрядника заполнен диэлектрической жидкостью. Каждый из металлических электродов разрядника выполнен в виде полых цилиндров, коаксиально установленных с помощью металлических держателей внутри полых металлических трубообразных элементов большего диаметра. Один из последних служит соплом и подключен к выходу устройства нагнетания газа, в качестве которого может служить, в частности, компрессор. Другой трубообразный элемент подсоединен к входу устройства нагнетания газа. Причем его диаметр должен быть несколько больше диаметра сопла, так как струя газа будет расширяться, проходя через жидкость.

На фиг.1 схематически изображен предлагаемый разрядник; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Разрядник изображен для случая использования его в формирующей линии мощного наносекундного генератора. Разрядник состоит из высоковольтного электрода 1, который выполнен с осевым отверстием и представляет из себя полый цилиндр с закругленным краем в рабочей области. Заземленный электрод 2, установленный соосно имеет такую же форму. Электроды 1 и 2 металлическими перемычками 3 и 4 удерживаются внутри трубообразных элементов 5 и 6. Трубообразный элемент 5 может иметь форму сопла Лаваля. Выходной трубообразный элемент 6 соединяется герметично с заземленным корпусом 7 формирующей линии, трубообразный элемент (сопло) 5 также герметично соединяется с высоковольтным электродом 8 формирующей линии, трубообразный элемент 6 через металлический патрубок 9 подсоединен к входу устройства 10 для нагнетания газа (компрессору). Выходной патрубок устройства нагнетания газа через диэлектрическую трубу 11 подключен к соплу 5. Электроды разрядника поддерживаются в заданном положении шпильками 12, расположенными в жидком диэлектрике 13, заполняющем формирующую линию. Роль шпилек могут также играть межэлектродные изоляторы, устанавливаемые в линии. При продувке газа, в межэлектродной области разрядника образуется газовая полость 14, в которой происходит разряд. Диаметр трубообразного элемента 6 больше трубообразного элемента (сопла) 5 для того, чтобы газ, выходящий из сопла, не попадал в объем с жидким диэлектриком. Зазор между электродами 1 и 2 определяется величиной коммутируемого напряжения и давлением газа. Электроды 1 и 2 выступают за края трубообразных элементов 5 и 6, создавая тем самым необходимый межэлектродный зазор. Такая конструкция, предотвращает пробой по поверхности жидкости, так как пробивное напряжение по поверхности в газовой среде меньше, чем в газе с тем же давлением.

Работа разрядника происходит следующим образом.

Газ из устройства 10 нагнетания газа поступает через диэлектрическую трубку 11 к соплу 5. Через отверстия в перемычке 3 и отверстие в электроде 1 газ проходит через слой диэлектрической жидкости 13, образуя газовую полость 14. Далее газ с частичками жидкости, проходя через трубообразный элемент 6, с расположенным в нем электродом 2, через патрубок 9 поступает снова в устройство 10 для нагнетания газа (компрессор). Здесь частички жидкости могут отделяться от газа (допустим в центрифуге компрессора) и подаваться снова в объем формирующей линии, образованной электродами 7 и 8. Следует отметить, что может использоваться в разряднике и смесь газа с распыленными частичками жидкости. В качестве устройства нагнетания газа может использоваться и баллон со сжатым газом, а выход подключаться к объему для сбора жидкости.

После создания газовой полости на корпус 7 и электрод 8 формирующей линии и соответственно на электроды 1 и 2 разрядника подается коммутируемый импульс напряжения или постоянное напряжение. Электроды 1 и 2 при достижении пробивного напряжения пробиваются в газовой среде.

Следует отметить, что в таком разряднике значительно увеличивается допустимая энергия, пропускаемая через разрядник, по сравнению с разрядником, имеющим твердотельные изоляторы. В указанном случае иcключаетcя разрушение изолятора . Это приводит к увеличению чаcтоты срабатывания и долговечности разрядника. К тому же в таком разряднике увеличивается скорость коммутации за счет уменьшения индуктивности разрядного контура. Это достигается тем, что зазор по изоляции можно уменьшить, не опасаясь случайных пробоев по поверхности жидкого диэлектрика.

РАЗРЯДНИК, содержащий разделенные жидким диэлектриком противостоящие электроды, один из которых выполнен со сквозным осевым отверстием, устройство для нагнетания рабочей среды, отличающийся тем, что, с целью повышения частоты срабатывания и срока службы, он снабжен двумя трубообразными токопроводящими элементами, коаксиально внутри которых с зазором установлены указанные электроды, каждый из которых электрически соединен с соответствующим трубообразным элементом, причем второй электрод также выполнен со сквозным осевым отверстием, трубообразные элементы подключены соответственно к входу и выходу устройства для нагнетания рабочей среды, расстояние между рабочими торцами электродов выбрано меньшим расстояния между торцами трубообразных элементов, а в качестве рабочей среды использован газ.