RU165525U1

RU165525U1 - ELECTRON BEAM ELECTRON BEAM

Info

Publication number: RU165525U1
Application number: RU2016111728/07U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Витальевич Панов; Виктор Иванович Кулик; Николай Игоревич Созонович; Владимир Глебович Бещеков; Николай Иванович Макаревский; Валерий Васильевич Богданов; Николай Владимирович Успенский
Original assignee: Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш"
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2016-10-20

Abstract

Электронный прожектор электронно-лучевой пушки, содержащий держатель, в котором размещен анод с центральным отверстием, катод с эмиттером, а также токоподводы, отличающийся тем, что электронный прожектор снабжен управляющим электродом, центральным электродом, а также тремя пластинами, установленными на вертикально закрепленных на держателе стержнях с возможностью относительного перемещения и фиксации в заданном положении, центральный электрод установлен на верхней пластине, катод с эмиттером - на средней пластине, а управляющий электрод - на нижней, при этом токоподводы подсоединены к пластинам.An electronic spotlight of an electron beam gun comprising a holder in which an anode with a central hole is placed, a cathode with an emitter, and current leads, characterized in that the electronic spotlight is equipped with a control electrode, a central electrode, and also three plates mounted on a vertically mounted holder rods with the possibility of relative movement and fixation in a given position, the central electrode is mounted on the upper plate, the cathode with the emitter on the middle plate, and the control elec the genus is on the bottom, while the current leads are connected to the plates.

Description

Полезная модель относится к области электронно-лучевой сварки деталей и, в частности, к устройствам для генерации направленного электронного пучка в процессе сварки агрегатных сборок жидкостных ракетных двигателей.The utility model relates to the field of electron beam welding of parts and, in particular, to devices for generating a directional electron beam in the process of welding aggregate assemblies of liquid rocket engines.

Существующий в настоящее время ассортимент электронных прожекторов, применяемых в электронно-лучевых пушках, вследствие невозможности обеспечения равномерной по поверхности катода плотности эмиссии электронов, обусловленной нестабильностью подогрева катода, значительно снижает срок его службы и, как результат, не обеспечивает стабильности режима работы катода, приводя к понижению качества получаемых сварных изделий.The current assortment of electron projectors used in electron beam guns, due to the inability to ensure a uniform electron emission density on the cathode surface due to the instability of the cathode heating, significantly reduces its service life and, as a result, does not ensure the stability of the cathode operation mode, leading to lowering the quality of the welded products.

Известен электронный прожектор электронно-лучевой пушки, содержащий выполненный из двух частей корпус, в одной из которых (верхней части) смонтирован держатель катода с прикатодным электродом, в котором размещен катод, контактирующий с электроподогревателем. В другой части (нижней) корпуса смонтирован держатель анода, анод в котором установлен соосно катоду и выполнен в виде цилиндрического тела с отверстием, образованным сопряженными друг с другом конфузором, цилиндрическим поясом и диффузором.Known electronic spotlight of an electron beam gun containing a housing made of two parts, in one of which (the upper part) is mounted a cathode holder with a cathode electrode, in which a cathode is placed in contact with an electric heater. In the other part of the (lower) case, the anode holder is mounted, the anode in which is mounted coaxially to the cathode and is made in the form of a cylindrical body with an opening formed by mating confuser, cylindrical belt and diffuser.

Электронный прожектор устанавливают в корпус электронно-лучевой пушки внутренний объем прожектора откачивают высоковакуумным насосом до давления 5·10^-5 мм.рт.ст.An electronic searchlight is installed in the casing of the electron beam gun; the internal volume of the searchlight is pumped out with a high-vacuum pump to a pressure of 5 · 10 ^-5 mm Hg.

Во время сварочного процесса включают электроподогреватель и поток электронов пучка, вырабатываемых катодом (изготовленным из гексаборида лантана), поступает к щелевой разделке свариваемых деталей. Катод при этом нагревается до температуры порядка 1600°С, при которой происходит интенсивная эмиссия электронов с поверхности катода. Попадая в конфузор, электроны пучка, пройдя цилиндрический поясок, в растре диффузора увеличивают скорость своего движения, значительно превышающую скорость звука и попадают на свариваемую поверхность, (см. патент РФ №2093918, кл. H01J 23/06, 1997 г.) - наиболее близкий аналог.During the welding process, the electric heater is turned on and the beam of electron beam generated by the cathode (made from lanthanum hexaboride) is fed to the gap cutting of the parts to be welded. In this case, the cathode is heated to a temperature of about 1600 ° C, at which intense electron emission from the cathode surface occurs. Entering the confuser, the beam electrons, having passed through a cylindrical girdle, increase the speed of their movement in the diffuser raster, significantly exceeding the speed of sound and fall on the surface being welded (see RF patent No. 2093918, class H01J 23/06, 1997) - the most close analogue.

В результате анализа известного электронного прожектора электроннолучевой пушки установлено, что подаваемые на катод прикатодным электродом токи вызывают неконтролируемый нежелательный разогрев электронно-лучевой пушки, приводящий к необратимой температурной деформации ее элементов и, как результат, нарушению электростатической фокусировки луча и снижению качества свариваемых изделий.As a result of the analysis of the well-known electron beam of an electron beam gun, it was found that the currents supplied to the cathode by the cathode electrode cause uncontrolled unwanted heating of the electron beam gun, which leads to irreversible temperature deformation of its elements and, as a result, disrupt the electrostatic focusing of the beam and reduce the quality of the welded products.

Технический результат настоящей полезной модели заключается в повышении качества электронно-лучевой сварки изделий, путем подогрева катода за счет бомбардировки его электронами со стороны прикатодного электрода, что улучшает фокусировку электронного пучка, устраняет нежелательный разогрев деталей электронной пушки из-за его рассеивания и последующее их термическое коробление, и нарушение заданного режима работы прожектора.The technical result of this utility model is to improve the quality of electron beam welding of products by heating the cathode by bombarding it with electrons from the side of the cathode electrode, which improves the focusing of the electron beam, eliminates unwanted heating of the details of the electron gun due to its scattering and their subsequent thermal warpage , and violation of the set operating mode of the searchlight.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в электронном прожекторе электронно-лучевой пушки, содержащем держатель, в котором размещен анод с центральным отверстием, катод с эмиттером, а также токоподводы, новым является то, что электронный прожектор снабжен управляющим электродом, центральным электродом, а также тремя пластинами, установленными на вертикально закрепленных на держателе стержнях с возможностью относительного перемещения и фиксации в заданном положении, центральный электрод установлен на верхней пластине, катод с эмиттером - на средней пластине, а управляющий электрод - на нижней, при этом, токоподводы подсоединены к пластинам.The specified technical result is ensured by the fact that in the electronic searchlight of the electron-beam gun containing the holder in which the anode with the central hole is located, the cathode with the emitter, as well as the current leads, it is new that the electronic searchlight is equipped with a control electrode, a central electrode, and with three plates mounted on rods vertically mounted on the holder with the possibility of relative movement and fixation in a given position, the central electrode is mounted on the upper plate , the cathode with the emitter is on the middle plate, and the control electrode is on the bottom, while the current leads are connected to the plates.

Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлен электронный прожектор в разрезе.The essence of the claimed utility model is illustrated by graphic materials on which an electronic searchlight is shown in section.

Электронный прожектор электронно-лучевой пушки состоит из держателя 1, в котором размещен анод 2 с выполненным в нем осевым отверстием. На держателе вертикально закреплены стержни 3, выполненные из электроизоляционного материала с целью предотвращения короткого замыкания при подводе к ним напряжения. На стрежнях с возможностью перемещения и фиксации в заданном положении установлены пластины 4, 5, 6 (соответственно, верхняя, средняя, нижняя).The electronic searchlight of the electron beam gun consists of a holder 1, in which an anode 2 is placed with an axial hole made therein. On the holder, rods 3 are vertically fixed, made of insulating material in order to prevent short circuits when voltage is applied to them. On rods with the ability to move and fix in a predetermined position, plates 4, 5, 6 are installed (respectively, upper, middle, lower).

На средней пластине 5 закреплен катод 7 с эмиттером 8.A cathode 7 with an emitter 8 is fixed on the middle plate 5.

На нижней пластине 6 размещен управляющий электрод 9 с осевым отверстием.On the bottom plate 6 is placed a control electrode 9 with an axial hole.

На верхней пластине 4 размещен центральный электрод 10.A central electrode 10 is placed on the upper plate 4.

Пластины 4, 5 и 6 оснащены токоподводами 11.Plates 4, 5 and 6 are equipped with current leads 11.

Электронный прожектор работает следующим образом.Electronic spotlight works as follows.

Устанавливают прожектор в электронную пушку (на чертеже не показаны), вакуумируют сварочную камеру (на чертеже не показана), включают источник питания (на чертеже не показан). Подают запирающее напряжение на управляющий электрод 9 с целью контроля процесса генерации электронного луча, который генерируется при подаче высокого напряжения на катод 7. На центральный электрод 10 подают ток, который обеспечивает подогрев катода 7 за счет бомбардировки его электронами, и начинают бомбардировку электронами катода 7, затем уменьшают запирающее напряжение и электронная пушка начинает выдавать поток электронов стабильной величины в направлении детали. Проходя через отверстие анода 2, электронный поток фокусируется посредством отклоняющей системы и попадает на свариваемый стык изделий.Install the spotlight in an electronic gun (not shown in the drawing), vacuum the welding chamber (not shown in the drawing), turn on the power source (not shown in the drawing). A locking voltage is applied to the control electrode 9 in order to control the process of generating the electron beam, which is generated when a high voltage is applied to the cathode 7. A current is applied to the central electrode 10, which heats the cathode 7 by bombarding it with electrons, and the electrons begin to bombard the cathode 7, then the locking voltage is reduced and the electron gun begins to produce a stream of electrons of a stable magnitude in the direction of the part. Passing through the hole of the anode 2, the electron beam is focused by means of a deflecting system and enters the welded joint of the products.

Подогрев катода 7 центральным электродом 10 улучшает фокусировку электронного пучка, устраняет нежелательный разогрев деталей электронной пушки из-за рассеивания электронного пучка и последующее их термическое коробление и, в результате, повышает качество свариваемых изделий.The heating of the cathode 7 by the central electrode 10 improves the focusing of the electron beam, eliminates the unwanted heating of the details of the electron gun due to scattering of the electron beam and their subsequent thermal warping, and, as a result, improves the quality of the welded products.

Таким образом, снабжение прожектора центральным электродом, установленным на верхней пластине обеспечивает подогрев катода за счет бомбардировки его электронами от центрального электрода, а это повышает фокусировку электронного пучка, устраняет нежелательный разогрев деталей электронной пушки из-за его рассеивания и последующее их термическое коробление и, как результат, повышает качество свариваемых изделий. Наличие трех установленных на стержнях с возможностью перемещения и фиксации в заданном положении пластин, позволяет регулировать зазоры между катодом 7, управляющим электродом 9 и анодом 2. Тем самым, осуществляется юстировка электронного прожектора.Thus, supplying a spotlight with a central electrode mounted on the upper plate provides heating of the cathode by bombarding it with electrons from the central electrode, and this increases the focusing of the electron beam, eliminates unwanted heating of the details of the electron gun due to its scattering and their subsequent thermal warping and, as result, improves the quality of welded products. The presence of three plates mounted on the rods with the ability to move and fix in a predetermined position, allows you to adjust the gaps between the cathode 7, the control electrode 9 and the anode 2. Thus, the electronic spotlight is aligned.

Claims

An electronic spotlight of an electron beam gun comprising a holder in which an anode with a central hole is placed, a cathode with an emitter, and current leads, characterized in that the electronic spotlight is equipped with a control electrode, a central electrode, and also three plates mounted on a vertically mounted holder rods with the possibility of relative movement and fixation in a given position, the central electrode is mounted on the upper plate, the cathode with the emitter on the middle plate, and the control elec the genus is on the bottom, while the current leads are connected to the plates.