Катодный узел для мощных газораз-РядНыХ лАМп Советский патент 1981 года по МПК H01J61/73 H01J61/86 

1

Изобретение относится к источникам света, а более конкретно к уст- , ройству катодного узла мощных металлических, ксеионовых ламп сверхвысокого давления (СВД).

Известен подвижный катод композитной конструкции, в котором вольфрамовая вставка вплавлена в медную коническую втулку, входящую в рабочем положении в медное подоохлаждаемое гнездо. Электрический контакт между подвижной и неподвижной частями в rtpouecce зажигания осуществляется входящимш в углубления подвижной части медными шарик ли, которые скользят по стенкам отверстия неподвижной части TI} .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является подвижный катод с водяным охлаждением для мощных газоразрядных ламп СВД, в котором подвижная часть из вольфрама образует разъемное коническое соединение с ответным водоохлаждаемым медным гнездом неподвижной части.. При зажигании дуги подвижная часть поднимается до соприкосновения с анодом посредством жестко связанного с ней хвостовика, движение которому передается электромагнитом. После зажигания дуги подвиж иая часть, падая под собственным весом, плотно входит в гнездо неподвижной части, образуя контакт для

тока дуги и отвода тепла из рабочей зоны катода. Электрический контакт указанных частей в процессе зажигания достигается путем скольжения цилиндрического участка подвижной

0 части по стенкам отверстия неподвижной части .22

Недостаток известной конструкции заключается в том, что в процессе работы ухудиается тепловой контакт

5 вольфргаловой вставки с медной втул-. кой из-за усталостного разрушения последней термическими напряжениями, возникающими при многократных режимах нагрева-охлаждения вследствие

20 разных коэффициентов термического , расяхшрения.

К недостаткам указанных конструкций относятся Taipice следующие.

подвижная часть, выполненная це25 диком из вольфрама, склонна к термическому схватыванию с медным гнездом из-за разных коэффициентов термического расширения.

Передача электрического тока в

30 процессе опускания подвижной части

происходит у известных катодов посредством касания без силового замыкания соприкасающихся деталей. Происходящее при этом нарушение контакта приводит к возникновению искрения между взаимно перемещакяцимися поверхностями и заеданию в результате электрической эрозии и свариваний.

Усилие, развиваемое электромагнитом и приложенное посредством стального хвостовика к плотно сидящей в гнезде подвижной части, не всегда достаточно для страгивания последней из-за жесткой связи ее с хвостовиком исключающей возможность ударного воздействия его на подвижную часть.

Цель изобретения - увеличение ресурса и надежности работы катода путем устранения термического схватывания и сохранелия теплового и электрического контактов подвижной части с гнездом.

Для достижения поставленной цели подвижная часть выполнена в зиде сопряженных между собой под углом в несколько раз меньшим угла трения медной биконической втулки и соосно установленной внутри нее водьфрс1мовой вставки, шток выполнен с отверстием в нижней части, в котором установлен с возможностью перемещения в осевом направлении толкатель якоря электромагнита, вокруг штока установлена токоподводящая спираль, концы которой подсоединены соответственно к корпусу и к нижней части штока.

Угол сопряжения подвижной части и гнезда равен 7-12°, а угол сопрядения медной втулки и вольфрамовой вставки в 2-3 раза меньше.

На чертеже схематически изображен предлагаемый катодный узел, общий вид.

.Узел состоит из неподвижного медного корпуса 1 с каналами для протока охлаждающей жидкости, медной втулки 2, вольфрамовой вставки 3, штока 4, токоподводящей спирали 5 толкателя б якоря 7. Вольфрамовая вставка 3 конструктивно состоит из рабочей части 8, конической части 9, обеспечивающей надежность, тепловой контакт с йепрдвижным гнездом через медную втулку .2, хвостовика 10,- предназначенного для соединения со штоком 4. Шток на одном конце имеет резьбу для сочленения с вольфрамовой вставкой , а на другом - отверстие 11, в котором может свободно перемещаться толкатель 6 якоря 7 электромагнита. Токоподвод выполнен в виде свободно намотанной на шток многовитковой спирали, концы которой припаяны-к штоку и- гнезду.

Страгивание подвижной части катода происходит под ударным воздействием якоря электромагнита, соединенного со штоком посредством толкателя б. В первый момент после включения

электромагнита толкатель якоря свободно перемещается внутри отверстия на конце штока, прио 5ретая запас кинетической энергии, после чего резко ударяет, тем самым страгивая наJ конечник из гнезда.

В предлагаемом катоде вставка яв ляется источником тепла, создающим радиальный температурный градиент в сопрягаемых деталях. Благодаряэто0 увеличивается радиальный натяг сопряжения, усиливающий тепловой и электрический контакт вставки, втулки и гнезда. Начальный натяг вставки во втулке в п)Оцессе нагрева катода обеспечивается силой веса штока и якоря, приложенной непосредственно к вставке. Применение медной втулки устраняет возможность термического схватывания наконечника с гнездом при остывании катода.

0 Наличие гибкого токоподвода гарантирует электрический контакт между . гнездом и наконечником во время опускания последнего при зажигании лампы. Проведенные испытания показали,

5 что использование катода предлагаемой конструкции в металлических высо-. коинтенсивных лампах СВД обеспечивает увеличение ресурса их работы со 170 ч до 250 ч.

Формула изобретения

1. Катодный узел для мощных газос разрядных ламп, содержащий медный

корпус с каналами для протока охлаждающей жидкости, имеющий гнездо конической формы, в котором установлена сопряженная с ним под углом, близким к углу трения, подвижная часть, соединенная через шток с якорем электромагнита, обеспечивающего подъем подвижной части, ©тличающийс я тем, чт©, с целью повышения ресурса и надежности работы путем

5 устранения термического схватывания, создания надежного теплового и электрического контакта, указанная подвиж.ная часть выполнена в виде сопряженных Между собой под углом в несколько раз меньшим угла трения медной биконической втулки и соосно установленной внутри нее вольфрамовой встав;ки, шток выполнен с отверстием в нижней части, в котором установлен с возможностью перемещения в осевом направлении толкатель якоря электромагнита/ вокруг штока установлена токоподводящая спираль, концы которой подсоединены соответственно к корпусу и к нижней части штока.

0 2. Узел по п. 1, отличающийся тем, что угол сопряжения подвижной части и гнезда равен 7-12 , а угол сопряжения медной втулки и . вольфрамовой вставки в 2-3 раза мень5 .ше.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рабинович Г.И.Металлическая ксеноновая лампа-светильник СВД мощностью 40-50 кВт.- Светотехника, 1969, 9. с. 10-13.

2. Авторское свидетельство СССР, № 246674, кл. Н 01 J 61/04, 1967.