Устройство для нагрева электродов и создания самостоятельного дугового разряда с поджигом от тонкой металлической проволочки


 


Владельцы патента RU 2418341:

Мискинова Наталия Аркадьевна (RU)
Швилкин Борис Николаевич (RU)

Изобретение относится к области исследования физических свойств вещества, в частности, к исследованию процессов в газоразрядных приборах и плазме. Цель достигается тем, что между электродами при фиксированном расстоянии между ними подается напряжение, возникающий ток плавит и испаряет тонкую проволочку, которая размещается между электродами, расстояние между электродами выбирается таким, при котором разряд без проволочки самопроизвольно не возникает, а между электродами создаются условия для лавинного пробоя разрядного промежутка. При этом электроды помещаются в камере с отверстиями для подсоса и обеспечения протока газа через разрядный промежуток и служат источником тепла при сгорании металла электродов в воздухе. Изобретение обеспечивает создание самостоятельного дугового разряда. 1 ил.

 

Изобретение относится к области исследования физических свойств вещества, в частности, к исследованию процессов в плазме и в газоразрядных приборах, между анодом и катодом в которых при фиксированном расстоянии между ними подается напряжение. Возникающий ток плавит и испаряет тонкую проволочку, которая размещается между электродами, контактируя с ними. Расстояние между электродами выбирается таким, при котором разряд без проволоки не возникает. Между электродами создаются условия для лавинного пробоя разрядного промежутка. Сами же электроды помещаются в камере с отверстиями для подсоса и обеспечения протока газа через разрядный промежуток и служат источником тепла при сгорании металла электродов в воздухе.

Технический результат изобретения - разработка способа нагрева электродов и зажигания самостоятельного дугового разряда с поджигом от тонкой металлической проволочки.

Известно устройство для нагрева электродов и создания дугового разряда при подаче напряжения между неподвижными друг относительно друга электродами за счет взрыва тонкой проволочки, расположенной между ними [1].

Это устройство не позволяет нагревать электроды и получать самостоятельный дуговой разряд.

Известно устройство для нагрева катода и зажигания дугового разряда за счет начального плотного соприкосновения перемещающихся друг относительно друга электродов с последующим их разведением.

Это устройство не позволяет нагревать катод и зажигать дуговой разряд в разрядном промежутке между неподвижными электродами [2].

Техническая задача, решаемая в предложенном изобретении, заключается в разработке устройства для нагрева электродов и создания самостоятельного дугового разряда при плавлении и испарении проволочки внутри разрядного промежутка при помещении электродов в камере с отверстиями для подсоса и обеспечения протока газа через разрядный промежуток, позволяющего получать тепло при сгорании металла электродов в воздухе.

Поставленная задача достигается тем, что между анодом и катодом при фиксированном расстоянии между ними плавится и испаряется тонкая металлическая проволочка. При этом происходит разогрев электродов и зажигается самостоятельный дуговой разряд в случае, когда электроды помещаются в камере с отверстиями для подсоса и обеспечения протока газа через разрядный промежуток и служат источником тепла при сгорании металла электродов в воздухе.

Данное устройство впервые дает возможность нагреть электроды и зажечь самостоятельный дуговой разряд в промежутке с расстоянием между электродами, при котором без проволочки и без камеры с отверстиями для подсоса и обеспечения протока газа через разрядный промежуток он самопроизвольно не зажигается.

Сущность устройства заключается в следующем. Тонкая металлическая проволочка помещается между электродами, контактируя с ними. При этом расстояние между электродами выбирается таким, при котором дуга самопроизвольно не образуется. На электроды подается напряжение от источника. Возникающий электрический ток плавит и испаряет проволочку. Между электродами создаются условия для лавинного пробоя разрядного промежутка. В том случае, если электроды помещаются в камере с отверстиями для подсоса и обеспечения протока газа через разрядный промежуток, происходящее окисление металла в замкнутом пространстве производит дополнительный разогрев электродов и между ними возникает самостоятельный дуговой разряд, причем пары металла для поддержания разряда поступают из самих раскаленных электродов. Происходит разогрев электродов и между электродами возникает самостоятельный дуговой разряд.

Схема устройства показана на чертеже. Между электродами 1 натянута проволочка 2, контактирующая с электродами, электроды помещаются внутри камеры 3, через которую самотоком проходит поток воздуха. К электродам прикладывается напряжение от источника. Использовался источник постоянного напряжения величиной 240 В, а также источник переменного напряжения с частотой 50 Гц и максимальным напряжением 380 В. Применялись различные металлические электроды (Cu, Ni, Fe, латунь, нержавеющая сталь и другие). Брались проволочки разных металлов и сплавов (Cu, Ni, Fe, нихром, ковар и другие). Толщина проволочек менялась в интервале 0,07-0,15 мм, их длина менялась от 10 до 30 мм.

При подаче напряжения между анодом и катодом с натянутой между ними проволочкой происходит нагрев электродов, и возникает самостоятельный дуговой разряд в атмосфере в случае, если электроды помещаются в камере с отверстиями для подсоса и обеспечения протока воздуха через разрядный промежуток и служат источником тепла при сгорании металла электродов в воздухе.

В отсутствие проволочки между электродами разряд не возникает из-за высокого напряжения пробоя. Так, при атмосферном давлении в воздухе при расстоянии между электродами 10-2 м пробой происходит при напряжении 3,1·104 В [3]. В присутствии проволочки, но в отсутствие камеры с отверстиями для подсоса и обеспечения протока воздуха через разрядный промежуток между электродами возникает кратковременный несамостоятельный разряд [1].

Таким образом, в предложенном устройстве впервые дано решение нагрева электродов и создания самостоятельного дугового разряда при плавлении и испарении проволочки в разрядном промежутке в том случае, если электроды помещаются в камере с отверстиями для подсоса и обеспечения протока газа через разрядный промежуток и служит источником тепла при сгорании металла электродов в воздухе. Устройство может быть использовано в технике, например, в сварочном производстве.

Устройство просто в осуществлении и эффективно. Его можно применять в технике и в научных исследованиях.

Источники информации

1. Р.Н.Кузьмин, Н.А.Мискинова, Б.Н.Швилкин. Заявка на изобретение №2008112377 (имеется положительное решение о выдаче патента).

2. Теория сварочных процессов, редактор В.В.Фролов. М.: «Высшая школа», 1988.

3. Радиофизическая электроника, редактор Н.А.Капцов. Издательство МГУ, 1960, с.497.

Устройство для нагрева электродов и создания самостоятельного дугового разряда с поджигом от тонкой металлической проволочки в воздухе, в котором между электродами при фиксированном расстоянии между ними подается напряжение, возникающий ток плавит и испаряет тонкую проволочку, которая размещается между электродами, при этом расстояние между электродами выбирается таким, при котором разряд самопроизвольно без проволочки не зажигается, а между электродами создаются условия для лавинного пробоя разрядного промежутка, при этом электроды помещаются в камере с отверстиями для подсоса и обеспечения протока воздуха через разрядный промежуток и служат источником тепла при сгорании металла электродов в воздухе.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к каталитической химии, в частности к приготовлению катализатора (КТ) для крекинга нефтяных фракций и дожига оксида углерода в процессе регенерации КТ.

Изобретение относится к способам и устройствам для возбуждения объемного самостоятельного импульсного продольного разряда в газовых средах для создания источников спонтанного или когерентного излучения

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам тестирования параметров планарных полупроводниковых светодиодных гетероструктур (ППСГ) на основе GaN. Способ включает облучение светоизлучающей полупроводниковой гетероструктуры пучком электронов и возбуждение катодолюминесценции, причем возбуждение катодолюминесценции осуществляют облучением в импульсном режиме с длительностью импульса от 10 нс до 400 нс. Энергию электронов обеспечивают преимущественно 18 кэВ и выше. Технический результат заключается в уменьшении влияния неоднородности ионизационных потерь и в устранении деградации активных слоев ППСГ при измерениях. 2 ил.

Изобретение относится к вакуумно-плазменной технике, а именно к источникам атомов металла, преимущественно для синтеза на изделиях в вакуумной камере износостойких нанокомпозитных покрытий, и к источникам быстрых молекул газа, преимущественно для очистки и нагрева изделий перед синтезом покрытий для повышения их адгезии к изделию, а также для бомбардировки быстрыми молекулами поверхности покрытия. Технический результат - создание устройства для синтеза как проводящих, так и диэлектрических покрытий на изделиях из проводящих и диэлектрических материалов, которое обеспечивало бы снижение до нуля тока ускоренных ионов на поверхности изделия и импульсно-периодическую бомбардировку синтезируемого на ней покрытия молекулами газа с энергией в десятки кэВ. Устройство для синтеза композитных покрытий содержит рабочую вакуумную камеру 1, эмиссионную сетку 2 из осаждаемого металла, полый катод 3, ограниченный эмиссионной сеткой 2, анод 4 внутри полого катода 3, источник 5 питания разряда, положительным полюсом соединенный с анодом 4, а отрицательным полюсом соединенный с полым катодом 3, мишень 6, установленную на дне полого катода 3 напротив эмиссионной сетки 2, источник 7 высокого напряжения, положительным полюсом соединенный с полым катодом 3, а отрицательным полюсом соединенный с мишенью 6, источник 8 сеточного напряжения, положительным полюсом соединенный с анодом 4, а отрицательным полюсом соединенный через высоковольтный диод 9 с эмиссионной сеткой 2, и генератор 10 импульсов высокого напряжения, положительным полюсом соединенный с анодом 4 и отрицательным полюсом соединенный с эмиссионной сеткой 2. 1 ил.

Изобретение относится к электронным линзам, а точнее к иммерсионным магнитным объективам, и может быть использовано при формировании эмиссионного изображения исследуемого объекта на люминесцентном экране эмиссионного электронного микроскопа. Технический результат - повышение электронно-оптического увеличения при сохранении оптической базы микроскопа, улучшение качества эмиссионного изображения и расширение номенклатуры исследуемых объектов. Иммерсионный магнитный объектив эмиссионного электронного микроскопа содержит корпус с верхним и нижним полюсными наконечниками из магнитопроводящего материала с продольным каналом по оптической оси системы, в зазоре между которыми размещен объектодержатель с объектом. Верхний полюсный наконечник является анодом, изолирован от корпуса и выполнен из двух частей с разрывом между ними в виде щели в плоскости, перпендикулярной оптической оси. Нижний полюсный наконечник выполнен с возможностью осевого перемещения. Нижняя часть верхнего наконечника закреплена на корпусе через изолятор. Верхний наконечник помещен в экранирующий электрод, который выполнен из немагнитного материала в виде усеченного конуса, соосного оптической оси, закрепленный на корпусе. Торцевые поверхности нижней части анода и конуса ограничены единой плоскостью. 1 ил.

Изобретение относится к области исследования физических свойств вещества, в частности к исследованию процессов в газоразрядных приборах и плазме. Между электродами при фиксированном расстоянии между ними подается напряжение, возникающий ток плавит и испаряет тонкую металлическую проволочку, которая размещается в свободном пространстве между электродами при таком расстоянии между ними, при котором разряд без проволочки самопроизвольно не возникает, а между электродами создаются условия для лавинного пробоя разрядного промежутка. При этом разрядный канал помещают в перпендикулярное к нему магнитное поле такого направления, при котором увеличивается уход заряженных частиц из разрядного промежутка, что уменьшает разогрев электродов, необходимый для их испарения, что требуется для образования самостоятельного дугового разряда. Технический результат - предотвращение возникновения самостоятельного дугового разряда, также гашение горящего разряда. 1 ил.

Изобретение относится к плазменной электронике и может быть использовано при создании СВЧ-генераторов на основе взаимодействия электронных пучков с плазмой. Устройство содержит размещенные в однородном магнитном поле коаксиально расположенные в вакуумной камере кольцевой диск с центральным отверстием и с закрепленным на нем кольцевым термокатодом, трубку-сепаратор, выполненную по размерам центрального отверстия и установленную со стороны кольцевого термокатода, причем направление однородного магнитного поля совпадает с их осью симметрии, а также катушку индуктивности, соединенную с управляемым источником питания и выполненную с возможностью изменения напряженности магнитного поля в вакуумной камере для управления размерами трубчатой плазмы, а трубка-сепаратор изготавливается из металла с высокой проводимостью и толщиной стенки, исключающими проникновение через нее импульсного магнитного поля катушки индуктивности. Технический результат - повышение управляемости устройства путем обеспечения возможности увеличивать и уменьшать поперечные размеры плазменной трубки без смены термокатода и без воздействия на сильноточный электронный пучок, распространяющийся внутри трубки-сепаратора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано при создании сильноточных релятивистских импульсных источников микроволн для защиты их генераторных секций от коллекторной плазмы и отраженных электронов. Устройство представляет собой трубу с поперечным размером, превышающим поперечный размер электронного пучка, формируемого генераторной секцией, и с продольным размером, превышающим длину распространения плазмы с коллектора со скоростью 3·107 см/с в течение импульса, а поверх трубы выполнена соединенная с источником тока винтовая обмотка, создающая перпендикулярное сечению трубы магнитное поле, силовые линии которого переходят в генераторную секцию, при этом входной торец трубы перекрыт пластиной, устанавливаемой поперек трубы на половину поперечного сечения, а труба, выполненная с поперечным размером, превышающим не менее чем вдвое поперечный размер электронного пучка в генераторной секции, изогнута по дуге на установленный угол. Технический результат - повышение защитных характеристик устройства. 2 ил.
Наверх