Катод для мощных газоразрядных приборов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 29.12.78 (21) 2704691/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 1511.80. бюллетень № 42

Дата опубликования описания 151180 (51)М. Кл.

Н 01 J 61/073

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (3) УДК 621. 327 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В. П. Хомяков и В. С. Шуманов (71) Заявитель с

1 3 Ф (54) КАТОД ДЛЯ МОЩНЫХ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ПРИБОРОВ

Иэобретечие относится к области мощных газоразрядных приборов и может найти применение в дуговых ксеноновых лампах сверхвысокого давления (СВД).

В мощных газоразрядных приборах

СВД обычно используется "конусный" катод, представляющий собой цилиндрический наконечник иэ торированного вольфрама, имеющий с одной стороны коническую заточку, выполненную с таким расчетом, чтобы на конце оставалась круговая площадка, диаметр которой выбирается по величине номинального тока катода. Таким выбором рабочей поверхности достигается наилучшая работоспособность катода, так как в этом случае катодное пятно горячей дуги полностью занимает всю площадку (1 ).

В некоторых областях применения газоразрядных приборов, например в мощных дуговых ксеноновых лампах

СВД, используемых в печах лучистого нагрева, для создания различных температур на поверхности объекта, к катодам предъявляются требования обеспечения оптимальной работоспособности в широком диапазоне рабочих токов.

Испытания "конусных" катодов, проВеденные при токах, меньших номинального, псказали наличие значительных пульсаций лучистого потока лам5 пы, вызванных нестабильным горением дуги, что уКазывает на плохую работоспособность катодов при данных токах из-за неоптимального теплового режима работы, так как воэникаю lO щее катодное пятно занимает лишь часть предназначенной для него площадки, вледствие чего уменьшается температура в этой области площадки по cpaaHeHNo c оптимальной, затрудняется дифФузия тория на поверхность катода из его глубинных слоев и происходит интенсивное распыление материала катода. Кроме то" го, произвольная локализация катод20.ного пятна на площадке вызывает одновременно как несимметричность расположения дуги относительно продольной оси электродов, так и нестабильность ее горения, вызванную соответ25 ственной несимметричностью конвективных потоков..Оба эти явления отрицательно сказываются на сроке службы самих ламп, так как продукты распыления <атода начинают оса..кдать3Q ся на оболочке, а не на массивном

780080 аноде лампы, что приводит к резкому уменьшению КПД лампы.

Прототипом настоящего изобретения является катод для мощных газо разрядных приборов, содержащий цилиндрический стержень из торированного вольфрама с конической заточкой, имеющий на торцовой рабочей .части кольцевой выступ трапецеидальной формы L2j .

Величина площадки выступа также выбирается по значению номинального тока, При работе с такими катодами на номинальном токе в дуге отсутствует наиболее горячая центральная часть, имеющая место при работе с "конусными" катодами. Благорадя тому, рабочая поверхность анода, подвергается меньшим удельным тепловым и механическим нагрузкам, что в конечном итоге увеличивает срок службы лампы.

Однако при токах, меньших номинального, катодное пятно занимает часть кольцевой площадки, вследствие чего уменьшается температура рабочей зоны и диффузия тория на поверхность катода из глубинных слоев, что вызывает интенсивное распыление материала катода. Кроме того, произвольное расположение катодного пятна на кольцевой площадке ведет к несимметричности расположения дуги относительно продольной оси электродов и к нестабильности ее горения, которая вызвана соответственной асимметрией конвективных потоков наполняющего газа. Оба эти явления, ведут к снижению срока службы ламп, так как продукты распыления катода начинают осаждаться на оболочке, а не на массивном аноде лампы..

Целью изобретения является создание катода с увеличением срока службы при различных токовых нагрузках.

Эта цель достигается тем, что катод, содержащий стержень из торированного вольфрама с конической за точкой, имеющий на торцовой части кольцевой выступ трапецеидальной формь|, имеет осевой выступ трапецеидальной формы с высотой, превышающей высоту кольцевого выступа. Йа чертеже представлен предлагаемый, катод в продольном разрезе. ..Катод представляет. собой цилиндрический стержень 1 из торированного фольфрама, имеющий:-коническую, заточку 2 на одном конце. Непосредственно рабочая часть катода имеет осевой выступ 3 трапецеидальной формы с находящейся на конце площадкой

4, выбираемой по величине минимального тока рабочего диапазона токов

Катода. Катод имеет также кольцевой выступ 5 трапецеидальной формы с площадкой б. Величина площадки б выбирается В соответствии с разностью максимальной и минимальной величин токов рабочего диапазона катода.

Осевой выступ 3 имеет несколько больший вылет по сравнению с кольцевым выступом 5 для того, чтобы при зажигании лампы путем касания электродов и последующего их разведения катодное пятно располагалось на осевом выступе катода. Как показали проведенные исследования, разница вылетов должна лежать в пределах

2-3 мм.

Предложенный катод работает сле- дующим образом.

После зажигания лампы посредством касания электродов и последующего их разведения возникает дуга на кон- . чике осевого выступа 3. При достиже= . нии величины тока, равной нижней границе рабочего диапазона,катодное пятно полностью заполняет площадку выступа 3; При дальнейшем увеличении тока дуга постепенно распространяется на кольцевую площадку б. При достижении верхней границы рабочего диапазона токов дуга занимает пол10

20 ностью как площадку, осевого выступа, так и кольцевую площадку.

Предложенная конструкция "конусно-кольцевого" катода дает возможность получения значительных преимуществ в области эксплуатации источников излучения, в частности установок по имитации Солнца, которые с введением в.них источника с описанным катодом, приобретают способность значительно расширить диапазон созЗО даваемых облученностей. дает годовой экономический эффект

2000 руб, в расчете на одну лампу.

Таким образом, значительное улуч40 шение работоспособности катода в выбранном диапазоне токов достигается благодаря поддержанию необходимого теплового режима во всем диапазоне рабочих токов катода, а также круговой симметричности расположения активной зоны катода относительно продольной Оси электродов, обеспечивающей стабильное и симметричное горение дуги и уменьшение пульсаций выходящего иэ лампы лучистого потока.

4f

Формула изобретения

Катод для мощных гаэоразрядных приборов, содержащий цилиндрический стержень из торированного вольфрама с конической заточкой, имеющий ., на торцовой рабочей части кольцевой выступ трапецеидальной формы, о. тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения срока службы в широком диапазоне рабочих токов. на торцовой рабочей части катода допол55

35 Применение описанной конструкции катода в лампе-светильнике

ДКсРИ-56000, стоимостью 9280 руб., 780080

Составитель В.Горчанова

Редактор Н.Коган Техред Н,Граб Корректор; Н.Швыдкая

Заказ 9335/18 Тираж 844 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изОбретений и открытий

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

Филиал IIIIII "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 нительно выполнен осевои выступ трапецеидальной ормы с высотой, превышающей высоту кольцевого выступа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Светотехника", 1977, Р 10, с.13-14.

2. Материалы 16 Всеобщего технического совещания. Институт защиты окружающей среды. 1970, Бостон, СИЛ.