CN2500023Y - 定向静电场电能输出装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种定向静电场电能输出装置,它具有一筒形真空绝缘外壳,筒形真空绝缘外壳内部设有一对平行布置构成定向静电场的金属阴极板和金属阳极板,筒形真空绝缘外壳靠近金属阴极板的一端安装有一栅控电子枪,靠近金属阳极板的一端外侧设有一筒形真空金属集电极,该筒形真空金属集电极与筒形真空绝缘外壳通过耳孔连通。金属阴极板和金属阳极板上分别开有与栅控电子枪和上述耳孔呈轴线排列的通孔。筒形真空金属集电极与电路负载的一端相连,电路负载的另一端接地。筒形真空金属集电极的外部还设有一冷却散热套。该装置依靠静电场力获得电势差,不需要机械运动,结构简单轻巧,运行轻便洁净,不会污染生态环境。

Description

定向静电场电能输出装置

                   技术领域

本实用新型涉及生产电能的设备，具体地指一种定向静电场电能输出装置。

                   背景技术

目前，人们生产电能的设备主要有火力发电装置和水力发电装置，也有少量的核能发电装置。这些发电装置有的需要消耗大量的煤、油等宏观原材料资源，有的需要依赖天然水流落差资源，有的需要通过原子核裂变来产生相应的推动力，使装置中的导体线圈不停地切割磁力线，才能实现电能的连续输出。上述装置共同的缺陷是其设施都很庞大，结构都很复杂，投资成本极高；特别是火力发电装置还存在着对不可再生资源消耗量大、对生态环境破坏和污染严重等弊端。

                   发明内容

本实用新型的目的就是要提供一种结构简单、成本低廉、不需消耗宏观原材料资源、对生态环境无破坏和污染的定向静电场电能输出装置。

为实现此目的，本实用新型充分利用了在真空中建立的定向静电场可以加速带电电荷、使其获得动能这一特殊物理过程，通过设置一个真空电荷捕获部件来收集被加速运动的电荷，使该电荷累积形成负高压而与负载和零电位构成回路，从而输出电能。依此原理所设计的定向静电场电能输出装置，具有一筒形真空绝缘外壳，该筒形真空绝缘外壳的内部设置有一对平行布置构成定向静电场空间的金属阴极板和金属阳极板，金属阴极板和金属阳极板的外侧分别设有阴极绝缘层和阳极绝缘层。筒形真空绝缘外壳靠近金属阴极板的一端安装有一栅控电子枪，靠近金属阳极板的一端内侧设有耐高温绝缘层，外侧设有筒形真空金属集电极，该筒形真空金属集电极与筒形真空绝缘外壳通过耳孔连通。金属阴极板和金属阳极板上分别开有与栅控电子枪和上述耳孔呈轴线排列的通孔。筒形真空金属集电极与电路负载的一端相连，电路负载的另一端接地。筒形真空金属集电极的外部还设有一冷却散热套。

本实用新型的优点在于：采用栅控电子枪所发射的低速电子束在强大的真空定向静电场作用下获得能量，高速轰击既无电场又无磁场的筒形真空金属集电极的内壁，在筒形真空金属集电极的端部外侧迅速产生电荷累积，形成极高的负电压，大幅提高了电子束与零电位的电势差，完全可以满足负载的工作需要。并且其电势差的形成不需要机械运动，结构简单轻巧，运行轻便洁净，不会污染生态环境。

                   附图说明

附图为一种定向静电场电能输出装置剖视结构示意图。

                 具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步的详细描述：

图中所示的定向静电场电能输出装置，具有一筒形真空绝缘外壳8，筒形真空绝缘外壳8的内部设置有一对平行布置构成定向静电场空间d的金属阴极板3和金属阳极板4，金属阴极板3和金属阳极板4的外侧分别设有阴极绝缘层2和阳极绝缘层5。筒形真空绝缘外壳8靠近金属阴极板2的一端安装有一栅控电子枪1，靠近金属阳极板4的一端内侧设有耐高温绝缘层6，外侧设有筒形真空金属集电极9，筒形真空金属集电极9与筒形真空绝缘外壳8通过耳孔连通。金属阴极板2、金属阳极板4上分别开有与栅控电子枪1和上述耳孔呈轴线排列的通孔。筒形真空金属集电极9与负载R的一端相连，负载R的另一端接地。筒形真空金属集电极9的外部设有一冷却散热套10。

上述栅控电子枪1是低压大电流可控栅极电子枪，这种电子枪比较容易控制电子速流的变化，其阴极接零电位。金属阴极板3和金属阳极板4要求开孔光滑、平行度高，其间所输入的电压为5万伏以上。阴极绝缘层2要求能耐400度以上高温，厚度大于5毫米，其作用是削弱金属阴极板3与栅控电子枪1之间的空间电场的影响。阳极绝缘层5要求能耐400度以上高温，厚度大于15毫米，其作用是削弱金属阳极板4与筒形真空金属集电极9之间的空间电场的影响，提高筒形真空金属集电极9的输出电压。耐高温绝缘层6可由绝缘陶瓷材料制成，厚度大于5毫米，其作用是隔离筒形真空金属集电极9的高温，使装置能正常工作。在筒形真空绝缘外壳8的外侧处于定向静电场空间d的位置区域还设置有一环形永磁聚焦体7，其作用是利用磁场约束电子束会聚而不发散，使加速后的电子束聚焦于筒形真空金属集电极9的耳孔。筒形真空绝缘外壳8可由耐高温和热膨胀系数小的石英玻璃或化学钠玻璃或钾玻璃制成。筒形真空金属集电极9口小腔大，其内形成一个既无电场又无磁场的空间，以便使电子束在其中发散开来尽可能均匀的吸附在其内表面上，这样既有利于散热，又可避免打在其内表面上的电子和轰击产生的二次电子逃逸出来。筒形真空金属集电极9的端部外侧可设计呈球面形，以使其表面的电场分布均匀；端部内侧可设计呈圆锥形，其锥顶角为45～135°，以防止高速电子流反弹后从入射口逃逸。在筒形真空金属集电极9的内壁上还涂覆有一层二次发射系数较低的碳膜材料11，这样可以进一步阻止自由电子的逃逸，便于集电极电荷累积。冷却散热套10内可以用硅油、气体等绝缘介质，将筒形真空金属集电极9因高速运动的电子轰击而产生的热量交换出去，保证装置工作安全可靠。

本实用新型的工作过程是这样的：在真空状态下，栅控电子枪1获得起动电源，发射低速电子，该低速电子穿过阴极绝缘层2，在金属阴极板3和金属阳极板4建立的定向静电场空间d中加速获得动能，穿过阳极绝缘层5和高温绝缘层6，打入既无电场又无磁场的筒形真空金属集电极9的内壁，从而产生电荷累积而形成负高压，再与负载和零电位连接即可形成回路，输出工作电能。

Claims (5)

1.一种定向静电场电能输出装置，其特征在于：它具有一筒形真空绝缘外壳8)，筒形真空绝缘外壳8)的内部设置有一对平行布置构成定向静电场空间d)的金属阴极板3)和金属阳极板4)，金属阴极板3)和金属阳极板4)的外侧分别设有阴极绝缘层2)和阳极绝缘层5)；筒形真空绝缘外壳8)靠近金属阴极板2)的一端安装有一栅控电子枪1)，靠近金属阳极板4)的一端内侧设有耐高温绝缘层6)，外侧设有筒形真空金属集电极9)，筒形真空金属集电极9)与筒形真空绝缘外壳8)通过耳孔连通；金属阴极板2)、金属阳极板4)上分别开有与栅控电子枪1)和上述耳孔呈轴线排列的通孔；筒形真空金属集电极9)与负载R)的一端相连，负载R)的另一端接地；筒形真空金属集电极9)的外部设有一冷却散热套10)。

2.根据权利要求1所述的定向静电场电能输出装置，其特征在于：所说的筒形真空绝缘外壳8)的外侧处于定向静电场空间d)的位置区域还设置有一环形永磁聚焦体7)。

3.根据权利要求1或2所述的定向静电场电能输出装置，其特征在于：所说的筒形真空金属集电极9)的端部外侧呈球面形，端部内侧呈圆锥形，其锥顶角为45～135°。

4.根据权利要求1或2所述的定向静电场电能输出装置，其特征在于：所说的筒形真空金属集电极9)的内壁上还涂覆有一层二次发射系数较低的碳膜材料11)。

5.根据权利要求3所述的定向静电场电能输出装置，其特征在于：所说的筒形真空金属集电极9)的内壁上还涂覆有一层二次发射系数较低的碳膜材料11)。