Сильноточный газоразрядный управляемый вентиль

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

НОЮ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВТОВОНОМУ ОВИДЕУВОВОТВУ (21) 3606193/18- 21 (22) 17.06.83 (46) 15.10.84. Бюл. В 38 (72) А.ЛАБаранников. А.С.Гладников и М.М.Капустин (53) 621.387(088,8) (56) 1. Каганов И.Л, Ионные приборы. М., "Энергия", 1973, с. 385.

2. Авторское свидетельство СССР

У 719374, кл. Н 01 J 17/56, 1978 (прототип);, SU, 119098 .

/ (54)(57) СИЛЬНОТОЧНЫЙ ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ

УПРАВЛЯЕМЫЙ ВЕНТИЛЬ, содержащий цилиндрической формы электроды — катод, анод и сетку, а также систему подачи рабочего тела, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения КПД, он снабжен диэлектрическими герметичными перегородками, установленными в можэлектродном за зоре катод — анод и выполненными в вице колец, разделяющих герметичные полости, при этом каждая из образованных .герметичных полостей соединена с общей системой подачи рабочего тела.

1 1119

Изобретение относится к области преобразовательной техники, а именно к устройству газоразрядных полностью управляемых вентилей.

Известны сильноточные газоразряд5 ные полностью управляемые вентили, где используются несамостоятельный разряд — таситроны, содержащие термоэмиссионный катод, анод и сетку, расположенную между ними. В качестве 1п рабочего тела (газа) используются пары ртути, которыми заполнена герметичная межэлектродная полость, либо водород 1 ).

Однако ввиду высоких падений напряжения как в водородном газовом разряде, так и при горении разряда в парах ртути (20...60 В) эти приборы отличаются низкой экономичностью при работе в цепях низкого напряжения, что затрудняет их использование для преобразования напряжения постоянного тока меньше 60... 100 В. Кроме того, ярко выраженная неравномерность распределения тока по радиусу рабочей поверхности электродов приводит к снижению удель ной электрической мощности, которую могут коммутировать эти вентили.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является

30 сильноточный газоразрядный полностью управляемый вентиль, содержащий цилинд рической формы электроды — катод, анод и сетку, а также, систему подачи рабочего тела j2).

В известном вентиле неравномерность в распределении тока, обусловленная градиентом давления, выравнивается за счет создания области нейтрального газа, связанной с областью разряда отверстиями в одном из основ-411 ных электродов (аноде или катоде), где отсутствует электромагнитная сила j х В и поэтому выполняется условие р = const. Однако при этом озникает течение плазмы вдоль элект- одов, при котором из области разряда ,область с нейтральным газом поступают ионы, а обратно (в область разряда - нейтралы, что приводит к дополнительным потерям на ионизацию.

Цель изобретения — увеличение КПД вентиля.

Указанная цель достигается тем, что сильноточный газоразрядный управ ляемый вентиль, содержащий цилиндри- ээ ческой формы электроды — катод, анод и сетку, а также систему подачи рабочего тела, снабжен диэлектрически098 2 ми герметичными перегородками, установленными в межэлектродном зазоре катод — анод и выполненными в виде колец, разделяющих герметичные полости, при этом каждая из образованных герметичных полостей соединена с общей системой подачи рабочего тела.

На чертеже представлен один из вариантов выполнения вентиля.

Вентиль содержит цилиндрический термоэмиссионный катод 1, анод 2 с отверстиями 3 для подачи плазмообразующего газа, расположенную между катодом и анодом сетку 4. Между сеткой и катодом, а также сеткой и анодом расположены диэлектрические перегородки 5 в виде колец, разделяющие межэлектродный зазор на несколько герметичных полостей, сообщающихся между собой газодинамически только через область нейтрального газа с помощью отверстий 3. Перегородки 5 могут играть роль дистанционаторов, предотвращающих провисание сетки, что позволит сделать ее более тонкой и тем самым снизить потери в разряде от рекомбинации ионов на сетке.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения между анодом

2 и катодом 1 и отсутствии запирающего потенциала на сетке между электродами загоряется разряд;/ Кольцевые перегородки 5 препятствуют движению плазмы разряда вдоль электродов, поэтому не возникает обмена ионами и нейтронами через отверстия 3 от об-щей системы подачи рабочего тела 6, соединяющие области разряда и общую для них систему подачи.

При протекании разрядного тока в межэлектродном зазоре возникает пондеромоторная сила У = j х В, приводящая к возникновению градиента давления

dP — =jpВЧ, где L - расстояние между диэлектрическими кольцами вдоль оси вентиля;, Р - давление нейтрального газа в точке подвода. .Таким образом, уменьшая величину

L,,ò.е. разделяя межэлектродный за1119098

Составитель В. Гаврюшин

Редактор О. Колесникова Техред Ж.Кастелевич

Корректор О. Тигор

Заказ 7464/40

Тираж б82

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР, по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП -"Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 зор на все большее число полостей, можно уменьшить перепад давления àÐ, а значит и величину неравномерности в распределении тока вдоль электродов. Минимальная величина Ь ограничивается Диаметром сеточного отверI стия. Однако оптимальную величину следует выбирать с учетом того, что при уменьшении L растут потери в разряде от рекомбинации ионов на разделяющих перегородках 5.

Повышение КПД в предлагаемом вентиле по сравнению с известным достигается за счет меньшего напряжения горения разряда. В прототипе плазма движется вдоль электродов, поэ- тому, во-первых, существует пос— тоянный приток иеиониэированного

rasa в область разряда, во-вторых, тратится энергия . на преодоление сил вязкого трения плазмы °