Высоковольтный электроизолирующий газовый канал

 

В1ЛСОКОБОЛЬТНЫЙ ЭЛЕКТРОИЗОЛИРУИДИЙ ГАЗОВЬЙ КАНАЛ для электровакуумных установок высокого напряжения содержащий подсоединительные . фланцы, соединенные с кольцевыми изоляторами , между которыми разме1 ены электроды, подключенные к делителю т л и ч а ю щ и и с я напряжения. тем, что, с целью увеличения газовойi производительности, электроды выполнены в виде чашек, с основаниями из металлической сетки, обращенными друг к другу, а между основаниями двз однопотенциальных электродов установлены жалюзийные экраны, при этом величины всех электроизолирующих зазоров удовлетворяют условию торр.см,. , ,. . . с где Р - давление газа, dg - величина эффективного зазора. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК др4 Н 05 H 5/0.2 pW P fl(l f+ ft(, j

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCH0IVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2955484/18-21 (22) 12.06.80 (46) .30.05.88. Бюл. Р 20 (71) Институт физики твердого тела

Академии Наук СССР (72) Б.А.Дьячков и Г.В.Казанцев (53) 621.384.6 (088.8) ° (56) .Воробьев А.А. Сверхвысокие электрические напряжения, И. Л. Гос., энергетическое изд-во, 1966, с. 9697..

Дьячков Б.А. и др. Ускоритель юнов водорода. ЛТЭ 1966, Р 2,с. 17. (54) (57) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ЗЛЕКТРОИЗОЛИРУ1ЩИЙ ГАЗОВЬЙ КАНАЛ .для электрова- куумиых установок высокого напряжения, содержащий подсоединительные

Я0» 876042 A фланцы, соединенные с кольцевыми изоляторами, между которыми разме01ены электроды, подключенные к делителю напряжения, отличающийся тем, что, с целью увеличения газовой::; производительности, электроды выполнены в виде чашек, с основаниями из металлической сетки, обращенными друг к другу, а между основаниями двух однопотенциальных электродов установлены жалюэийные экраны, при этом величины всех электроизолирующих зазоров а удовлетворяют условию. Pd, с 1О торр.см, O где Р— давление газа, е

d, — величина эффективного зазора. э(p р

876042

Изобретение относится к области электровакуумной техники высоковольтных установок, может быть использовано для перетока газа при давлении

5 ) 0 -10 торр., между разнопотенциальйыми участками в ускорителях прямого действия, инжекционных системах термоядерных установок с газовой циркуляцией. 10

Известен много секционный высоковольтный газотрон с рабочим давлением газа -(3-2) ° 10 торр., рабочее напряжение несколько сот кВ, содержащий подсоединительные фланцы, коль- 15 цевые изоляторы, электроды, градиентные кольца, делитель напряжения. Указанный высоковольтный газотрон может быть использован как электроизолирующий газовый канал, работающйй при 20 давлении . "10 торр.

Недостатком этого электроизолирующего газового канала является низкая . газовая проводимость, что объясняется небольшой величиной отверстий в 25 электродах D: 0,5 см, поскольку только при небольших отверстиях в электродах обеспечивается достаточно высокая электрическая прочность канала. Лри P d> )О торр.см в газотроне возникает электрический разряд, характерный для левой ветви кривой Лашена. Согласно Пашену электрическая прочность газоразрядного промежутка зависит от величины P d,„, где P - давление в промежутке, а

d,„ - эффективное расстояние между электродами. В этом случае эффективная длина зазора dq(pp» L+2D ® 11,5 см, при P d»< 10 .,P 10 торр.

Наиболее близким техническим решением.является высоковольтный многосекционный электроизолирующий газовый канал, напряжение сотни кило- . вольт, несколько мегавольт, для диф- 45 ференциальной откачки (перетока) .газа иэ источников ионов,. находящихся под высоким напряжением, содержащий подсоединительные фпанцы, кольцевые изоляторы, электроды, градиентные кольца, делитель напряжения.

Недостатком указанного высоко/ вольтного электроизолирукицего газового канала является невысокая производительность по величине, перетекающего через него газа и необходимость в ряде случаев использования в цепи перетока газа высоковакуумного насо. са. Низкая газовая производительность указанного электроизолируницего газового канала объясняется невы-

-Ф сокой величиной давления P 10

"5

10 торр., при котором осуществляется переток газа. Для рассматриваемого электроизолирующего канала характерны весьма .большие проходные отверстия в электродах D - 10-20 см, следствием чего является непрерывный градиент потенциала вдоль оси канала, поэтому величина d <+ для этого случая определяется полной длиной канала L с поправкой на глубину проникаю.щего поля на концах канала, т.е.

d L + 2D. Если принять значение

P dq = 10 торр.см как допустимое

- 2 для работы канала, то

P — торр.

Лри использовании рассматриваемого электроизолирующего канала в устройствах с газовой циркуляцией, а также при осуществлении стационарной дифференциальной откачки, обязательНо применение компресионного вв|соковакуумного насоса, подсоединяемого к выходу канала и повышающего давление с 10 -10 торр. до 10 -10 торр.

Целью изобретения является повышение газовой производительности секционированного высоковольтного электроизолирующего газового канала.

Лоставленная цель достигается тем, что в известном высоковольтном электроизолирующем газовом канале для электровакуумных установок высокого напряжения, содержащем подсоединительные фланцы, соединенные с кольцевыми изоляторами, между которыми размещены электроды, подключейййе к делителю напряжения, электроды выполнены в виде чашек с основаниями из металлической сетки обращенными друг к другу, а между основаниями двух однопотенциальных электродов установлены жалюзийные экраны, при этом величины всех электроизолирующих зазоров удовлетворяют условию

P и,р,д 10 торр.см, где P - давление газа; Й вЂ” величина эффективного зазора.

Это позволяет повысить его рабочее давление с )О -10 до 10

10 1 торр. при сохранении высокой газовой проводимости и электропрочности.

На фиг.1 приведен разрез многосекционного электроизолирующего канала, з 876 выполненного на основе цилиндрических изоляторов. На фиг.2 — участок межэлектродных зазоров с обозначением характерных размеров.

Высоковольтный электроизолирующий газовый канал (фиг.1 ) состоит Hs подсоединительных фланцев 1, кольцевых изоляторов 2, чашеобразных электродов 3 с основаниями, выполненными на проволочной сетке 4 с высокой прозрачностью (4а, 4б — проволочки верх-. него и нижнего..оснований электродов, соответственно,. (фиг.2) диаметр проволочек 0,3 мм, материал - нержавеющая .сталь, тугоплавкие.металлы или их сплавы) жалюзийных экранов 5, сопротивлений 6 делителя напряжения, градиентных. колец.7. Характерные размеры межэлектродного зазора, а также некоторые другие размеры, влияницие.. на межэлектродную электропрочность, нри рабочем давлении Р 10 -10 торр., следующие.(фиг.2): d = 2-.

5 мм; а 2»5 мм, 1 2-5 мм, г = 1,5-3 мм. Величина.dz>< определи« ется иэ соотношения и d + 2а, где d — расстояние между основаниями электродов, а а — глубина проникающего через сетки электрического поля.

При этом меньше значения приведенных выше размеров относятся к электроизолирующему каналу, работающему при давлениях, близких к 10 торр., а, соответственно, большие размеры к наналу, работающему при давлениях

-а

10 торр. Испытания на электропрочность ряда вариантов сеток показали, что наиболее высокой электропрочнос-. .тью обладают сетки, выполненные из параллельных проволочек при взаимно . перпендикулярном расположении проволочек, относящихся к разнопотенциальным электродам одного зазора. . Электропрочность зазора при взаимноперпендикулярном расположении проволочек на 40Х больше, чем при па" раллельном их расположении. Введение жалюзийных экранов 5 между однопо-.

042

4 тенциальными электродами приводит к увеличению рабочего давления - в 3- .

4 раза. Назначение жалюзийного экра5 на 5 позволяет предотвратить развитие электронной лавины вдоль канала и тем самым в значительной мере устранить так называемый эффект полного напряжения, наблюдаемый в длинных многосекционнык электроизолирующих газовых каналах. Через жалюзийный экран может проникнуть лишь небольшая часть быстрых электронов, образующихся в малоэлектродном зазоре и действие их на следующий зазор будет незначительно. 111аг жалюзи в экране может быть взят 1,5-2 см, каких-либо особенных требований к его конструкции не предъявляется, важно обеспечить высокую газовую .проводимость

его.

Высоковольтный электролизолирующий газовый канал работает следующим

25 образом. Включается вакуумная часть установки, составной частью которой является данный электроизолирующий газовый канал, устанавливается рабочее давление в канале (1О тбрр.), включаются другие узлы, обеспечиваю-щие работу установки, на канал подается высокое напряжение, при этом через канал проходит газовый проток из области большего давления в область меньшего давления. ЭлектропрочЗ5 ность канала обеспечивается благодаря выполнению условия электропрочности зазора в соответствии с законом Лашена и принятию мер по предотвращению

4О развития .: электронной лавины вдоль канала (установка жалюзийных экранов внутри электродов канала).

Высоковольтный электроизолирующий газовый канал выполненный в соответt

I ствии с описываемым изобретением, имеет газовую производительность в

100 раз большую, чем у прототипа при одинаковых геометрических размерах каналов ..

876042

Составитель E. Громов

Редактор Н.Сильнягина Техред М.Дидык

Корректор В.Бутяга

Заказ 3387

Тираж 832 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

:Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4