RU1828353C - Method for initiating and shaping electric discharge - Google Patents

Method for initiating and shaping electric discharge Download PDF

Info

Publication number
RU1828353C
RU1828353C SU4915778A RU1828353C RU 1828353 C RU1828353 C RU 1828353C SU 4915778 A SU4915778 A SU 4915778A RU 1828353 C RU1828353 C RU 1828353C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
working fluid
discharge
jet
electrodes
initiation
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Э.А. Азизов
В.А. Годонюк
нов А.И. Емель
А.И. Емельянов
щий А.Ф. Насто
А.Ф. Настоящий
Original Assignee
Э.А. Азизов
В.А. Годонюк
нов А.И. Емель
А.И. Емельянов
щий А.Ф. Насто
А.Ф. Настоящий
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Э.А. Азизов, В.А. Годонюк, нов А.И. Емель, А.И. Емельянов, щий А.Ф. Насто, А.Ф. Настоящий filed Critical Э.А. Азизов
Priority to SU4915778 priority Critical patent/RU1828353C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1828353C publication Critical patent/RU1828353C/en

Links

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: handling of heavy-current electric circuits; plasma technology. SUBSTANCE: electrodes are immersed in working fluid contained in discharge chamber whose free space is filled with gas held under pressure. Immersed fluid jet is formed in discharge initiation zone which is perpendicular to electrode axis; this jet provides for generation of gas bubbles in discharge initiation zone. EFFECT: reduced breakdown voltage and time of development of electric discharge. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке высоковольтных коммутаторов сильноточных электрических цепей, а также устройств плазменной технологии и мощных импульсных источников света с протяженным телом свечения. The invention relates to electrical engineering and can be used in the development of high-voltage switches of high-current electrical circuits, as well as plasma technology devices and powerful pulsed light sources with an extended glow body.

Целью изобретения является снижение пробивного напряжения и времени развития электрического разряда. The aim of the invention is to reduce the breakdown voltage and the development time of the electric discharge.

На фиг. 1 представлена одна из возможных конструкций, в которой реализуется предлагаемый способ инициирования и формирования электрического разряда в жидкости; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows one of the possible designs in which the proposed method for initiating and forming an electric discharge in a liquid is implemented; in FIG. 2, section AA in FIG. 1.

В камере 1 размещены соосно и вертикально цилиндрические электроды верхний 2 и нижний 3 (фиг.1). Межэлектродный промежуток представляет собой кольцевое сопло, находящееся ниже уровня жидкости, которой заполняется камера 1. Необходимый межэлектродный зазор h обеспечивают посредством перемещения верхнего электpода 2. В нижнем неподвижном электроде 3 имеется полость 4, заполненная той же жидкостью, которой заполняется камера 1. В полости 4 известным способом создают повышенное давление, в результате чего начинается истечение жидкости через межэлектродный промежуток в камеру 1. Для горизонтальной затопленной струи жидкости можно записать уравнение Бернулли

Figure 00000001
+
Figure 00000002
= const, из которого выделим безразмерный параметр число кавитации σ
Figure 00000003
где Р давление над поверхностью жидкости в камере, Ркр. давление, при котором возникает кавитация, в данном случае его можно принять равным давлению насыщенных паров жидкости Рнп. ρ- плотность жидкости, V скорость течения струи жидкости. Согласно экспериментальным данным значение σ≅0,2 можно считать соответствующим кавитационному режиму. Подачу струи жидкости осуществляют вдоль оси нижнего электрода 3 с последующим перпендикулярным поворотом перед выходом из сопла, образованного электродами 2 и 3. Это вызывает завихрение потока жидкости за кромками электродов 2 и 3 и усиливает кавитационные явления в турбулентной зоне вязкого перемешивания. Когда длина l струи достигает необходимой величины, ключом 5 замыкают конденсаторную батарею 6 на электроды 2 и 3. Наличие микропузырьков кавитационного происхождения в пограничной зоне струи, их поляризация в электрическом поле, и разрядные процессы в пузырьках активизируют зажигание разряда, поддерживая его распространение в область низкой напряженности электрического поля. Пробой развивается не по кратчайшему расстоянию между электродами, а в граничной области по огибающей струи, которая становится зоной инициирования разряда. Напряженность электрического поля Е по длине разряда устанавливают больше порогового значения Епор. Е Е
Figure 00000004
, где U амплитуда импульса электрического напряжения; L длина разряда, L Kl при К 2,0-2,5 коэффициенте, учитывающим форму струи.In the chamber 1 are placed coaxially and vertically cylindrical electrodes of the upper 2 and lower 3 (figure 1). The interelectrode gap is an annular nozzle located below the liquid level with which chamber 1 is filled. The necessary interelectrode gap h is provided by moving the upper electrode 2. In the lower stationary electrode 3 there is a cavity 4 filled with the same liquid that the chamber 1 is filled in. In the cavity 4 in a known manner create increased pressure, as a result of which begins the outflow of fluid through the interelectrode gap into the chamber 1. For a horizontal flooded stream of liquid, you can record Bernoulli equation
Figure 00000001
+
Figure 00000002
= const, from which we select the dimensionless parameter cavitation number σ
Figure 00000003
where P is the pressure above the surface of the liquid in the chamber, P cr. the pressure at which cavitation occurs, in this case it can be taken equal to the pressure of saturated vapor of the liquid P np. ρ is the fluid density, V is the velocity of the fluid stream. According to experimental data, the value of σ≅0.2 can be considered consistent with the cavitation regime. A fluid stream is supplied along the axis of the lower electrode 3, followed by a perpendicular rotation before exiting the nozzle formed by the electrodes 2 and 3. This causes a swirl of the fluid flow beyond the edges of the electrodes 2 and 3 and enhances cavitation in the turbulent viscous mixing zone. When the jet length l reaches the required value, the capacitor bank 6 is closed with a key 5 to the electrodes 2 and 3. The presence of cavitation microbubbles in the boundary zone of the jet, their polarization in the electric field, and discharge processes in the bubbles activate the ignition of the discharge, maintaining its propagation in the low region electric field strength. Breakdown does not develop along the shortest distance between the electrodes, but in the boundary region along the envelope of the jet, which becomes the zone of discharge initiation. The electric field E along the length of the discharge is set greater than the threshold value E then. HER
Figure 00000004
where U is the amplitude of the voltage pulse; L discharge length, L Kl at K 2.0-2.5 coefficient, taking into account the shape of the jet.

Используя данный способ формирования электрического разряда удается снизить не менее чем в 2 раза пороговое напряжение и на порядок время развития пробоя по сравнению с прототипом при формировании электрического разряда в технической воде. Кроме того, нужно отметить, что в прототипе длина разряда L примерно равна межэлектродному зазору h, а при реализации предложенного способа в описанной конструкции может достигаться

Figure 00000005
15. Разряд в прототипе принимает на дуговой стадии горения форму цилиндра. В описанном устройстве разряд представляет собой тонкую плазменную оболочку, занимающую сектор до 50% площади диска струи.Using this method of forming an electric discharge, it is possible to reduce the threshold voltage by at least 2 times and the breakdown development time by an order of magnitude in comparison with the prototype when forming an electric discharge in industrial water. In addition, it should be noted that in the prototype the discharge length L is approximately equal to the interelectrode gap h, and when implementing the proposed method in the described construction, it can be achieved
Figure 00000005
15. The discharge in the prototype takes the shape of a cylinder at the arc stage of combustion. In the described device, the discharge is a thin plasma shell occupying a sector of up to 50% of the area of the jet disk.

Claims (3)

1. СПОСОБ ИНИЦИИРОВАНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАЗРЯДА между электродами, погруженными в рабочую жидкость, заполняющую разрядную камеру, включающий инициирование разряда путем внедрения пузырьков газа в зону инициирования разряда и последующую подачу импульсов напряжения на электроды, отличающийся тем, что, с целью снижения пробивного напряжения и времени развития электрического разряда, перед внедрением пузырьков газа в зону инициирования разряда свободный от рабочей жидкости объем разрядной камеры заполняют газом, внедрение пузырьков газа осуществляют путем создания в зоне инициирования разряда затопленной струи рабочей жидкости, направленной перпендикулярно общей оси электродов, причем давление газа над поверхностью рабочей жидкости, скорость течения струи жидкости и амплутуду импульса напряжения устанавливают в соотношениях
Figure 00000006

Figure 00000007

где P давление газа над поверхностью рабочей жидкости, Па;
v скорость течения струи рабочей жидкости, м/с;
ρ плотность рабочей жидкости, кг/м3
Pн п давление насыщенных паров рабочей жидкости, Па;
U амплитуда импульса напряжения, В;
l длина струи, м;
Eп о р пороговая пробивная напряженность электрического поля в рабочей жидкости, В/м;
K 2 2,5 коэффициент, учитывающий форму струи.
1. METHOD FOR INITIATING AND FORMING AN ELECTRIC DISCHARGE between electrodes immersed in a working fluid filling a discharge chamber, including initiation of a discharge by introducing gas bubbles into the discharge initiation zone and subsequent supply of voltage pulses to the electrodes, characterized in that, in order to reduce the breakdown voltage and the time of development of the electric discharge, before the introduction of gas bubbles into the zone of initiation of the discharge, the volume of the discharge chamber free from the working fluid is filled with gas, introducing e gas bubbles are carried out by creating a flooded jet of working fluid in the initiation zone of the discharge directed perpendicular to the common axis of the electrodes, the gas pressure above the surface of the working fluid, the speed of the fluid flow and the amplitude of the voltage pulse are set in the ratios
Figure 00000006

Figure 00000007

where P is the gas pressure above the surface of the working fluid, Pa;
v the speed of the flow of the jet of working fluid, m / s;
ρ density of the working fluid, kg / m 3
P n p the saturated vapor pressure of the working fluid, Pa;
U is the amplitude of the voltage pulse, V;
l jet length, m;
E p o r threshold breakdown electric field strength in the working fluid, V / m;
K 2 2.5 coefficient taking into account the shape of the jet.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу струи рабочей жидкости осуществляют вдоль оси одного из электродов с последующим перпендикулярным поворотом перед зоной инициирования разряда. 2. The method according to claim 1, characterized in that the jet of working fluid is carried out along the axis of one of the electrodes, followed by a perpendicular rotation in front of the discharge initiation zone. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что струю рабочей жидкости формируют в межэлектродном промежутке, выполненном в виде сопла. 3. The method according to claim 1, characterized in that the jet of working fluid is formed in the interelectrode gap, made in the form of a nozzle.
SU4915778 1991-03-04 1991-03-04 Method for initiating and shaping electric discharge RU1828353C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4915778 RU1828353C (en) 1991-03-04 1991-03-04 Method for initiating and shaping electric discharge

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4915778 RU1828353C (en) 1991-03-04 1991-03-04 Method for initiating and shaping electric discharge

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1828353C true RU1828353C (en) 1995-11-20

Family

ID=30442065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4915778 RU1828353C (en) 1991-03-04 1991-03-04 Method for initiating and shaping electric discharge

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1828353C (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD1236Y (en) * 2017-06-13 2018-02-28 Институт Энергетики Академии Наук Молдовы Process for producing heat using an electric-arc discharge

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 176641, кл Н 05В 7/18,1965. Авторское свидетельство СССР N 801165, кл. Н01Т 9/00.1981. *
Авторское свидетельство СССР N 176641, кл. H 05B 7/18, 1965. *
Авторское свидетельство СССР N 801165, кл. H 01T 9/00, 1981. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD1236Y (en) * 2017-06-13 2018-02-28 Институт Энергетики Академии Наук Молдовы Process for producing heat using an electric-arc discharge

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5397961A (en) Apparatus for generating a pulsed plasma in a liquid medium
US6117401A (en) Physico-chemical conversion reactor system with a fluid-flow-field constrictor
US2819423A (en) Plasma transmitter
JP6339994B2 (en) Discharge crushing apparatus and discharge crushing method
Bulychev et al. Plasma discharge with bulk glow in the liquid phase exposed to ultrasound
GB1479795A (en) Method and apparatus for increasing contact area in a plural-phase system
Cui et al. Experimental study of bubble dynamics in the neighbourhood of a vertical incomplete boundary
EP0375338A3 (en) High intensity radiation apparatus
RU1828353C (en) Method for initiating and shaping electric discharge
JPH1057832A (en) Method and device for discharge impact fracture
GB1021786A (en) Improvements in or relating to electro-hydraulic crushing techniques
US3458858A (en) Acoustic generator of the spark discharge type
US3559434A (en) Conductive explosive gas trigger for electrohydraulic forming
RU2043681C1 (en) Device to initiate and form electric discharge
US3290552A (en) Apparatus for generating high-intensity light with high temperature particulate material
Korolev et al. Development of discharge in a saline solution at near-threshold voltages
SU891835A1 (en) Method of regenerating pressure-head filters
SU1263643A1 (en) Device for detoxication of water with electric discharges
SU1131757A1 (en) Ice-breaking attachment for ship
Akishev INFLUENCE OF CORONA AND STREAMER DISCHARGES ON THE BEHAVIOR OF LARGE AIR BUBBLES ARTIFICIALLY FORMED ON/IN A LIQUID
RU91385U1 (en) ELECTRIC REACTIVE PLASMA ENGINE OF PULSE ACTION
RU2036130C1 (en) Apparatus for producing ozone
JPS6468984A (en) Excimer laser device
RU2806425C1 (en) Installation for selective disintegration of materials
RU2219136C2 (en) Method and device for purification of liquid and gaseous mediums