Высоковольтный ртутный вентиль

Высоковольтный ртутный вентиль

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

23lOl8

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Соеа Советских

Социалиотичеоких

Реолублин

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 02.Х.1963 (№ 858406/24-7) Кл. 21g 14/01 с присоединением заявки №

Приоритет

МПК Н 011

УДК

Комитет ло делам иаобретеиий и открытий ори Совете Миииотров

СССР

Опубликовано 15.XI.1968. Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 27.III.1969

Лвторы изобретения

Ф. И. Бутаев, Н. С. Климов, А, А. Перцев, H. П. Степанов, И. Д. Школин и А. М. Шемаев

Всесоюзный электротехнический институт им. В. И. Ленина

Заявитель

ВЫСОКОВОЛЪТНЫЙ РТУТНЫЙ ВЕНТИЛЬ

Известны высоковольтные ртутные вентили, содержащие корпус с каналами для охлаждающей жидкости, камеру, главный анодный изолятор, анод, катод, промежуточные электроды, охладитель, сетки, фильтр, аноды возбуждения, делитель напряжения и высоковакуумный кран с электромагнитным приводом откачной системы. Однако мощность таких вентилей не превышает 1,7 ивт.

Вентиль фирмы ASEA (Швеция), использованный в передаче с постоянным током через пролив Ла-Манш, имеет мощность 13,3 мвт при четырех параллельно работающих анодах. Таким образом, мощность на один анод составляет 34 ивт. Применение четырех параллельно работающих анодов делает конструкцию вентиля громоздкой и тяжелой.

Целью изобретения является создание вентиля большей мощности, повышение надежности работы, обеспечение компактности, улучшение характеристик и снижение его стоимости. Для этого сечение каналов выполнено переменным по высоте корпуса, чем обеспечивается требуемая скорость протекания охлаждающей жидкости (например, 120 сл/сек на входе и 70 си/сек на выходе) для устранения пограничной пленки между жидкостью и стенками корпуса, снижающей эффективность охлаждения. Промежуточные электроды собраны из монолитных усеченных конусов, скрепленных между собой стержнями из тугоплавкого металла с железными оболочками. Газоразряд ый промежуток расположен в нижней части анодной камеры. Сетки выпол5 пены с несколькими сквознымп разрезамп, идущими через центр по диаметру, не доходящими до краев сеток. Лнодный изолятор имеет форму конуса. Опорные изоляторы анодного узла армпрованы железными кол10 пачками, укрепленными холодной запрессовкой.

Чтобы исключить возможность появления конденсата ртути в зоне вводов вспомогательных электродов и повысить плотность ртут15 ного пара, вводы могут быть отделены от корпуса вентиля цилиндрическим экраном.

Для соединения внутренних электродов анодного узла с делителем напряжения применяются вводы с разборным уплотнением, 20 выполненные в виде полых болтов, внутри которых помещены контактный стержень с контактной чашечкой на конце и пружина.

Делитель напряжения может быть низкоомным; это устраняет возможность пропусков

25 зажиганий главного разряда.

Чтобы уменьшить распыление анодов возбуждения, они могут быть закрыты в торцовой части и частично экранированы в цилиндрической части.

30 Для повышения надежности работы откач231018 ной системы привод указанного крана имеет сердечник пз малоуглеродистой стали, направляющую сердечника из нелегированной стали, шарнирное устройство, сочленяющее клапан со штоком, и на>киыную пру>кину, расположенную мсгкду. направляющей H ruzoком.

На фиг. 1 изображен предлагаемый вентиль в разрезе; на фиг. 2 — конструкция проме>куточных электродов; на фиг. 3 — конструкция сеток; на фиг. 4 — конструкция опорных изоляторов; на фиг. 5 — — конструкция высоковакуумного крана; на фиг. 6 — охладитель; на фиг. 7 — конструкция ввода для соединения делителя напрягкения с цилиндром крепления электродов; на фиг. 8 — экранировка анодов возбуждения.

Вентиль одноанодной конструкции состоит из корпуса 1, камеры 2, главного анодного изолятора 8, анода 4, катода 5, охладителя 6, промежуточных электродов 7, сеток 8, фильтра 9 и анодов 10 возбуждения.

Нужный паровой режим обеспечивается при такой конструкции корпуса, которая дает практически равенство температур конденсата ртути и охлаждающей жидкости, Это достигается большой скоростью течения охлаждающей жидкости в каналах 11 корпуса.

Электроды 7 крепятся к концам концентрических цилиндров 12. Чтобы удержать температуру анодного изолятора 8 в допустимых пределах при большой нагрузке, цилиндры 12 и камера 2 удлинены таким образом, что разрядное пространство вынесено в нижнюю часть камеры.

Цилиндрическая часть камеры имеет охлагкдающие ребра 13. При большой удельной нагрузке температура электродов 7 и сеток 8 сравнительно высокая. Для увеличения механической прочности при повышенной температуре конуса 14 (см. фиг. 2) электроды 7 монтируются на шпильках 15 из тугоплавкого металла (например молибдена), которые снаружи защищены железными трубками 16.

При включении холодного вентиля на полную токовую нагрузку возмо>кно коробление сеток 8 из-за неравномерного нагрева их центра и периферии. Для устранения этого вредного явления предлагается сетку разрезать в радиальном направлении так, чтобы пазы 17 (см, фиг. 3) не доходили до ее края.

Вспомогательные вводы 18 сеток расположены на плите 19.

Обычно анодные изоляторы 3 высоковольтных вентилей имеют ступенчатую форму. Производство их сопряжено с трудностями. Для его удешевления и упрощения технологической обработки изолятора, а также облегчения сборки вентиля предлагается внутреннюю поверхность изолятора делать конической формы.

При появлении конденсата ртути на уровне или выше горячих частей сеточного узла неизбежно недопустимое повышение плотности ртутного пара в вентиле, особенно при паде5

65 пии капель ртути на горячие поверхности, что ведет к аварийным режимам, Для предотвращения этого предлагается экранирующее устройство. Между корпусом 1 и конусом 20 сделан цилиндрический экран 21.

Это исключает появление конденсата на поверхностях объема между плитой 19, конусом

20 п экраном 21.

Для крепления анодных цилиндров используются опорные изоляторы 22 (см. фиг. 1), армированные металлическими колпачками.

Для крепления колпачков применялась сложная и дорогая пайка серебром в вакууме. В целях удешевления предлагается колпачки 28 крепить к керамике 24 путем холодной запрессовки с надлежащими допусками размеров металла и керамики (см. фиг. 4).

Обычно в откачной системе высоковольтного вентиля высоковакуумный кран либо отсутствовал, либо имел ручной привод, что весьма неудобно при эксплуатации на высоком напряжении. Для удобства эксплуатации и надежности работы вентиль предлагается снабдить высоковакуумным краном 25 с дистанционным электромагнитным управлением, закрывающимся автоматически при исчезновении напря>кения собственных нужд (см. фиг. 5). Кран состоит из магнитопровода 26, катушки 27, сердечника 28, стакана 29, направляющего цилиндра 80, пружины 31, корпуса 32, шарнирного соединения 88, клапана

84 и уплотнения 85. Откачка производится в направлении, указанном стрелками. При работе вентиля катушка включена и сердечник втянут, клапан открыт. При исчезновении тока в катушке под влиянием пружины 81 клапан 84 закрывается. Надежность закрытия гарантируется шарнирным соединением клапана и эластичным уплотнением.

Для упрощения конструкции и удешевления изготовления охладителя 6 можно исключить паропровод в имеющейся конструкции, передав его функции корпусу 86 охладителя (см. фиг. 6).

При работе вентиля на дне 87 охладителя кипит ртуть, пар устремляется вверх внутри корпуса 86 и конденсируется на радиаторе

88. Вводы 39 через изолятор 3 для соединения делителя напря>кения 40 с цилиндрами 12 проме>куточных электродов 7 делаются разборными (см, фиг. 7). Через отверстие в изоляторе пропускается специальной формы полый болт 41, который прижимается к фарфору через уплотнение 42 гайкой 48 и пружиной 44. B полости болта помещен контактный стержень 45 с чашечкой на конце и пру>кина 46.

Наружный конец отверстия болта закрывается пробкой 47 и заваривается вакуумноплотным швом. Чашечка прижнмается к анодпому цилиндру пружиной 46 и осуществляет контакт. Ход стер>кня 45 внутрь вентиля ограничен плечиками в отверстии болта и высту.пами на конце стержня, Чтобы уменьшить распыление анодов воз231018 буждения, предлагается экранировка 48 (см. фиг. 8), которая отличается тем, что анод возбуждения с торцовой части закрыт полностью, а с цилиндрической — в значительной степени.

Для снятия отрицательных зарядов с промежуточных электродов 7 и снижения вероятности пропусков зажиганий главного разряда к электродам присоединен внешний активный делитель напряжения 40 (см. фиг. 1). Катодный колпак 49 последовательно с корпусом 1 обтекается охлаждающей жидкостью. Вентиль откачивается ртутным насосом 50, являющимся одновременно датчиком электрического вакуумметра, показывающего вакуум в вентиле.

Предмет изобретения

1. Высоковольтный ртутный вентиль, содер>кащий корпус с каналами для охлаждак)щей жидкости, камеру, главный анодный изолятор, анод, катод, промежуточные электроды, охладитель, сетки, фильтр, аноды возбуждения, делитель напряжения и высоковакуумный кран с электромагнитным приводом откачной системы, отличающийся тем, что, с целью создания вентиля большой мощности, повышения надежности работы, обеспечения компактности, улучшения характеристик и снижения его стоимости, сечение каналов выполнено переменным по высоте корпуса, чем обеспечивается требуемая скорость протекания охлаждающей жидкости (например, 120 сл/сек на входе и 70 см/сек на выходе) для устранения пограничной пленки между жидкостью и стенками корпуса, снижающей эффективность охла>кдения, промежуточные электроды собраны цз монолитны., усеченных конусов, скрепленных между собой стержнямц из тугоплавкого металла с железпымц оболочками, газоразрядный промежуток расположен в нижней части янодной камеры, сетки выполнены с несколькими сквозными разрезами, идущими через центр по диаметру, не доходящими до краев сеток, анодный изолятор имеет форму конуса, опорные изоляторы янодного узла армпрованы железными колпачками, укрепленными холодной запрессовкой.

2. Венти.чь по п. 1, отлачтощиися тем, что, с целью исключения возмо>кности появления конденсата ртути в зоне вводов вспомогательных э.чектродов и повышения плотности ртутного пара, его вводы отделены от корпуса вентиля цилиндрическим экраном.

3. Вентиль по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью соединения внутренних электродов анодного узла с делителем напряжения, применены вводы с рязборHûì уплотнением, выполненные в виде полых болтов, внутри которых помещен контактный стержень с контактной чашечкой на конце и пружина.

4. Вентиль по пп. 1 — 3, отличающийся тем, что, с целью устранения вероятности пропусков зажиганий главного разряда, делитель напряжения выполнен низкоомным.

5. Вентиль по пп. 1 — 4, отличататттттйся тем, что, с целью уменьшения распыления анодов возбу>кдения, они закрыты в торцовой части и частично экратчироваHhI в ITèëèíäðè÷åñêîé части анодов.

6. Вентиль по пп. 1 — 5, отлттающийся тем,. что, с тте,чьто повыптенпя надежности работы

З5 откачной системы, прттвод крана содержит сердечник из малоуглеродпстой стали, направляющую сердечника цз нелегированной стали, шарнирное устройство, сочленяющес клапан со штоком. ц нажимнуто

40 пру>кину, рясно,чоженпую те>кду направляющей и штоком.

231018 и г 6

9иг В

Ф .г 7

Составитель И. Кондрашова

Редактор Н. Михайлова Техред А. А, Камышникова Корректор А. П. Татаринцева

Заказ 31377 Тираж 530 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2