Газоразрядный электронный кольцевой нагреватель

Газоразрядный электронный кольцевой нагреватель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

".À" .. Ф

О П Й вЂ” 6" А H - -И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

303738

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 29.!.1966 (¹ 1051716/24-7) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 13.V.1971. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 15ХП.1971

МПК Н 05b 7! 00

Н О11 37 ЗО

Квинтет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.365.91(088.8) Авторы изобретения

Д. А. Носков и В. И. Судаков

Томский институт радиоэлектроники и электронной техники

Заявитель

ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ КОЛЬЦЕВОЙ НАГРЕВАТЕЛЬ

Известные газоразрядные электронные кольцевые нагреватели металлических тел симметричной формы с полым катодом,не достаточно надежны в работе, имеют небольшой срок службы и достаточно сложную кон- 5 струкцию.

Отличительная особенность описываемого нагревателя состоит в том, что он снабжен кольцевым источником магнитного поля, например соленоидом, расположенным во внут- 10 ренней полости кольцевого катода коаксиально с ним и с нагреваемым телом, а катод состоит из двух участков, один из которых представляет собой в радиальном сечении С-образ ный магнитопровод, разомкнутая часть кото- 15 рого находится со стороны нагреваемого тела, другой, выполненный из электро проводящего немагнитного материала, прилегает к полюсам магнитопровода со стороны, обращенной к источнику магнитного поля, образуя с магнитопроводом электрически надежный и вакуумноплотный контакт, Эти отличия, позволяют повысить надежность работы, срок службы и упростить конструкцию нагревателя.

Схематичная конструкция нагревателя, изображенная на чертеже, представляет двухэлектродную систему. Полый катод образован цилиндром 1, фланцем 2 и цилиндрическим ЗО электродом 8. Анод 4 является объектом нагрева.

Цилиндр 1 и фланец 2 изготавливаются из ферромагнитного материала и выполняют одновременно роль магнитопровода и вакуумной оболочки нагревателя. Цилиндрическое кольцо (электрода) 8, изготовленное из нсмагнитного материала, выполняет роль вакуумной оболочки нагревателя и соединяется с цилиндром 1 и фланцем 2 вакуумноплотно методом пайки или сварки для обеспечения хорошей герметизации и электрического конт а|кта.

Фланец 5 и шпилька 6 (шпилек несколько) являются магнитопроводами и изготавливаются из ферромагнитного материала.

По оси нагревателя размещается нагреваемая деталь (анод 4). Кольцевая полость, ограниченная цилиндром 1, фланцем 2 и цилиндрическим электродом 3, имеющими электрический контакт между собой, при работе нагревателя выполняет роль отрицательного электрода (полого катода) .

Напряжение прикладывается между кольцевой полостью (цилиндр 1, фланец 2, цилиндрическое кольцо электрода 3) и нагреваемой деталью (анодом) 4, (плюсом на нагреваемую деталь 4). При работе нагревателя нагреваемая деталь 4 является коллектором электронов (анодом), Электромагнитная катушка 7 зоз7зв

35

55 при пропускании через нее тока создает маг нитное поле, которое с помощью ш пилек б, фланцев 5 и 2 и цилиндра 1 концентрируется в кольцевой полости, Электромагнитная катушка 7 закрепляется таким образом, чтобы с одной стороны обеспечить необходимую электрическую изоляцию между катушкой 7 и окружающими ее деталями, и с другой стороны обеспечить доступ воздуха для охлаждения фланца 2, цилиндрического кольца электрода 3 и цилиндра 1.

Принцип работы нагревателя состоит в следующем.

При достижении внутри нагревателя необходимого вакуума с помощью электромагнитной катушки 7 создается магнитное поле в объеме кольцевой полости, и прикладывается напряжение между кольцевой полостью и нагреваемой деталью. Возникает разряд между поверхностью кольцевой полости и нагреваемой деталью. Магнитное поле, искривляя траектории электронов с одной стороны облегчает возникновение разряда, а с другой стороны способствует увеличению степени ионизации газа в объеме кольцевой полости, так что разряд оказывается локализованным в кольцевой полости. Электроны под действием электрического поля приобретают кинетическую энергию и, достигнув анода (нагреваемая деталь 4), вызывают его нагрев.

Режим работы нагревателя изменяется изменением параметров разряда (ток и напря жение разряда, давление газа, напряженность магнитного поля) .

Устройства и приспособления, необходимые для обеспечения работы нагревателя (вакуумная камера, держатель нагреваемой детали и т. п.), подсоединяются со стороны фланцев2и5.

В случае затруднений с подачей на пряже.ния на катушку 7, связанных с необходимостью ее изоляции от магнитопрово да на полное рабочее напряжение, для создания необходимого магнитного поля можно нспользо BBTb постоянные магниты. Это существенно уп.рощает схему питания напревателя и облегчает его эксплуатацию.

В предлагаемом нагревателе в качестве источника электронов используется газоразрядная плазма, возникающая в разряде между объектом нагрева, являющ|имся анодом, и полым кольцевым катодом, помещенным в магнитное поле. Наличие магнитного поля в кольцевом полом катоде способствует концентрации,плазмы в области катода за счет того, что под действием магнитного поля электроны движутся по сложным циклическим траекториям и производят большое число ионизирующих соударений и только после этого уходят на анод. Под действием электрического поля между анодом и катодом происходит ускорение электронов до энергий,,необходимых для нагрева анода. Применение в кольцевом нагревателе в качестве источника электронов газоразрядного полого кольцевого катода, помещенного в магнитное поле постоянного магнита или электромагнита, является новым, Благодаря использованию газоразрядного полого катода значительно .повышается надежность нагревателя. Такой катод не чувствителен к вакууму. и не боится ионной бомоардировки, что позволяет работать при сравнительно плохом вакууме. Он имеет простую конструкцию и не требует накала. Нагреватель будет работать как на переменном, так и на постоянном напряжении, Отсутствие накальных цепеи позволяет запитывать нагреватель непосредственно от выпрямителя, если необходимо осуществлять нагрев на постоянном токе, а если можно вести нагрев на переменном напряжении, то на нагреватель подается напряжение прямо от повышающего трансформатора.

Указанные преимущества газоразрядного кольцевого нагревателя свидетельствуют о его перспективности. При давлении 5 10 †льч рт. ст. получен ток на анод 150 ча при напряжении 500 в.

Предмет изобретения

Газоразрядный электронный кольцевой нагреватель металлических тел симметричной формы, являющихся анодом, содержащий полый катод, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, срока службы и упрощения конструкцви, он снабжен кольцевым источником магнитного поля, например, соленоидом, расположенным во внутренней полости указанного катода коаксиально с ннм и с нагреваемым телом, а катод состоит из двух участков, один из которых представляет собой в радиальном сечении С-образный магнитопровод, разомкнутая часть которого находится со стороны нагреваемого тела, другой, выполненный из электропроводящего,немагнитного материала, прилегает к полюсам магнитопровода со стороны, обращенной к источнику магнитного поля, образуя с магнитопроводом электрически надежный и вакуумноплотный контакт.

303738 б 5 3

Составитель А. И. Обух

Редактор В. В. Фельдман Техред Е. Борисова

Корректор А. П. Васильева

Заказ 256/943 Изд. М 704 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, K-35, Раушская наб., д, 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»