SU866625A1

SU866625A1 - Discharger

Info

Publication number: SU866625A1
Application number: SU792806634A
Authority: SU
Inventors: Виталий Федорович Бухаров; Анатолий Иванович Герасимов; Виктор Алексеевич Тананакин; Владимир Петрович Циберев
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4665
Priority date: 1979-08-06
Filing date: 1979-08-06
Publication date: 1981-09-23

Description

1one

Изобретение относитс к импульсной технике, а конкретно - к импульсным газоразр дным коммутационным устройствам , разр дна камера которых сообщаетс с окружающей газовой средой , например с атмосферой воздуха, и может быть использовано в качестве коммутатора в электрических цеп х дл формировани импульсов большого тока и (или) высокого напр жени , в частности в генераторах умножени напр жени по методу Аркадьева-Маркса .The invention relates to a pulsed technique, and specifically to pulsed gas-discharge switching devices, the discharge of which chamber communicates with the surrounding gaseous medium, such as the atmosphere of air, and can be used as a switch in electrical circuits for generating high current pulses and (or ) high voltage, in particular, in voltage multipliers using the Arkadyev-Marx method.

Известен разр дник, шаровые электроды которого укреплены на металлических токоподводах, выведенных через изолирующий корпус конденсатора в воздух и присоединенных к обкладкам секций конденсатора 1.A surge arrester is known, the ball electrodes of which are mounted on metal current leads discharged through the insulating body of the capacitor into the air and connected to the plates of the sections of the capacitor 1.

Недостатками разр дника вл ютс создание в помещении ркой неэкранируемой вспышки света и большого уровн акустического шума, а также загр знение воздуха и поверхностей, в том числе изолирующего корпуса конденсатора между выводами с его обкладок, продуктами- эрозии электродов под действием разр дов. Вспышка света ухудшает электропрочность воздушной изол ции и по поверхност мThe drawbacks of the discharge are the creation of an unshielded flash of light and a high level of acoustic noise in the room, as well as the contamination of air and surfaces, including the insulating capacitor body between the terminals from its plates, the products of erosion of the electrodes under the action of bits. A flash of light degrades the electrical strength of air insulation and over surfaces.

диэлектриков, ускор ет старение твердой изол ции, загр знение диэлектрических поверхностей продуктами эрозии, снижает их электропрочность и ресурс работы. Яркий свет, большой шум и частички распыленного металла в воздухе ухудшают услови работы обслуживающего персонала.dielectrics, accelerates the aging of solid insulation, the contamination of dielectric surfaces by erosion products, reduces their strength and durability. Bright light, big noise and particles of the sprayed metal in the air worsen the working conditions of the staff.

Наиболее близким из известных The closest known

10 технических решений к предлагаемому вл етс разр дник, содержащий разр дную камеру, в которой соосно установлены образующие разр дный промежуток злектроды, по крайней ме15 ре, один из которых выполнен с полостью и отверсти ми в стенках, через которые разр дна камера сообщаетс с окружающей газовой средой.10 technical solutions to the proposed invention is a discharge cell containing a discharge chamber in which at the same time electrons forming the discharge gap are coaxially mounted, one of which is made with a cavity and holes in the walls through which the discharge chamber communicates with the surrounding gas environment.

В таком разр днике стенки каме20 ры уменьшают ркость вспышки света, а выброс продуктов эрозии электродов происходит только по направлени м против указанных отверстий. Уровень шума практически не сни25 жен 2.In such a discharge, the walls of the camera reduce the brightness of the flash of light, and the erosion products of the electrodes are emitted only in the directions against these holes. The noise level is practically not reduced. 2.

Недостатка чи такого разр дника вл ютс выброс продуктов эрозии электродов в окружающую разр дник газовую среду, большой уровень им30 пульсного акустического шума и низка надежность разр дника в св зи с попаданием в него из окружающей газовой среды взвешенных в ней пылинок например из воздуха помещени ,которые , пол ризу сь при создании разности потенциалов на электродах разр дника, проникают через отверсти в стенки камеры и, концентриру сь на электродах, уменьшают надежность разр дника из-за повышени веро тности его неуправл емого пробо .The disadvantage of such a discharge is the emission of the erosion products of the electrodes into the ambient gaseous environment, a high level of impulse acoustic noise and the low reliability of the discharge due to the ingress of dust particles from the surrounding gaseous medium, such as when polarizing when creating a potential difference on the electrode of the arrester, penetrate through the openings into the chamber walls and, concentrating on the electrodes, decrease the reliability of the arrester due to an increase in the probability of its uncontrollability th sample.

Цель изобретени - повышение надежности работы и уменьшение выброса продуктов эрозии в окружающую среду.The purpose of the invention is to increase the reliability of work and reduce the release of erosion products into the environment.

Поставленна .цель достигаетс тем что в известном разр днике, содержащем разр дную камеру, в которой соосно установлены образующие разр дный промежуток электроды, по крайней мере, один из которых выполнен с полостью и отверсти ми в стенках, чере кот-орые разр дна камера сообщаетс с окружающей газовой средой, полость в электроде выполнена с увеличивающимс поперечным сечением в направлении от разр дного промежутка, причем в полости электрода установлен дополнительно введенный вкладыш из пористого материала, поверхность которого сопр жена с внутренней поверхностью электрода с полостью, а указанные отверсти выполнены в виде расшир ющихс по направлению к вкладышу щелевых сопел, расположенных вдоль образующих внешней боковой поверхности электрода с полостью.The target is achieved by the fact that in a well-known gage containing a discharge chamber in which the discharge-forming electrodes are coaxially mounted, at least one of which is made with a cavity and apertures in the walls, the alternating discharge chamber communicates with the surrounding gaseous medium, the cavity in the electrode is made with an increasing cross section in the direction from the discharge gap, and in the electrode cavity there is an additionally inserted insert made of porous material, the surface of which interfaced with the inner surface of the electrode with the cavity, and these holes are made in the form of slotted nozzles widening towards the liner, which are located along the cavity forming the outer side surface of the electrode.

Кроме того, предлагаетс полость и отверсти в электродах профилировать так, что площадь поперечного сечени полости на каждом рассто нии от разр дного промежутка больше суммарной площади сечений отверстий, расположенных в пределах этого рассто ни от разр дного промежутка,In addition, it is proposed to profile the cavity and the holes in the electrodes so that the cross-sectional area of the cavity at each distance from the discharge gap is greater than the total cross-sectional area of the holes located within this distance from the discharge gap,

В такой полости продукты загр знений будут распредел тьс по всему объему вкладыша, в результате чего ресурс его работы увеличитс ,In such a cavity, the products of contamination will be distributed throughout the entire volume of the liner, as a result of which the resource of its operation will increase,

В таком разр днике радикально снижен уровень шума от пробо разр дника , так как происходит отражение звуковой волны от стенки камеры, частичное пoгJiOщeниe ее в камере и „ демпфирование звуковых колебаний как стенкой, так и материалом пористого вкладыша, который предотвращает свободный выход звуковой волны из разр дника через полость в электроде . В камеру такого разр дника не попадает пыль из окружающей газовой среды в св зи с задержкой пыли вкладышем , что уменьшает веро тность неуправл емого пробо искрового промежутка разр дника. Через определенное число, например 500 включений разр дника, завис щее от р да факторов , в частности от коммутируемой энергии и от материала электродов, вкладыш извлекаетс из-за накоплени в нем загр знений и замен етс новым. Выполнение отверстий в стенках электрода в виде щелей, продольна сторона каждой из которых расположена по направлению от разр дного промежутка, повышает эффективность очистки камеры от продуктов эрозии, так как распростран юща с в камере от разр дного промежутка вдоль по щели ударна волна дополнительно перемещает вглубь пор вкладыша продукты загр знений, как содержащиес в нем уже от предыдущих срабатываний , так и от данного включени . Кроме того, лучше внос тс нагретым газом в объем вкладыша частички загр знений, сепарируемые по массе, например под действием гравитации , и потому неравномерно распредел емые по объему газа в камере.In such a detector, the noise level from the breakdown of the arrester is radically reduced, as the sound wave is reflected from the chamber wall, partially obstructed in the chamber, and “damping the sound vibrations with both the wall and the material of the porous liner, which prevents the sound wave from freely escaping from Dnika through the cavity in the electrode. The dust chamber from the surrounding gaseous medium does not enter the chamber of such a discharge due to the delay of the dust in the liner, which reduces the likelihood of an uncontrolled spark gap gap. After a certain number, for example, 500 switching-ons of the discharge, depending on a number of factors, in particular on the switched energy and on the material of the electrodes, the insert is removed due to the accumulation of contaminants in it and is replaced by a new one. Making holes in the walls of the electrode in the form of slits, the longitudinal side of each of which is located in the direction from the discharge gap, increases the efficiency of cleaning the chamber from erosion products, since the shock wave propagating in the chamber from the discharge gap along the gap additionally moves deep into the pores the liner of the contamination products, both contained in it from both previous operations, and from this inclusion. In addition, particles of contaminations that are separated by mass, such as under the action of gravity, and therefore unevenly distributed throughout the volume of gas in the chamber, are better introduced by the heated gas into the liner volume.

На фиг, 1 показан предлагаем1Лй разр дник; на фиг, 2 - сечение А-А на фиг, 1,FIG. 1 shows a 1L offer; FIG. 2 is a section A-A in FIG. 1,

В корпусе 1 разр дной камеры, например из полиэтилена, установлены электроды 2 и 3. Электрод 3 выполнен с полостью в виде усеченного конуса, меньшее основание которого обращено в сторону разр дного промежутка , В полости размещен вкладыш 4, например из паралона. Полость сообщаетс с разр дной камерой посредством четырех продольных щелевых отверстий 5, выполненных в стенках электрода 3 равномерно по окружности , причем поперечное сечение каждой щели увеличиваетс по направлению к вклсщышу 4 (в сечении А-А показаны дл упрощени только электрод 3 и вкладыш 4),Electrodes 2 and 3 are installed in the housing 1 of the discharge chamber, for example, from polyethylene. Electrode 3 is made with a cavity in the form of a truncated cone, the smaller base of which faces the discharge gap. In the cavity there is an insert 4, for example of paralon. The cavity communicates with the discharge chamber through four longitudinal slotted holes 5, which are uniformly circumferentially formed in the walls of the electrode 3, the cross section of each slit increasing towards the slider 4 (section A-A shows, for simplicity, only electrode 3 and the insert 4),

Разр дник работает следующим образом .The discharge works as follows.

Пусть он окружен атмосферным воздухом и его разр дна камера тоже заполнена воздухом. После достижени рабочей разности потенциалов между электродами 2 и 3 происходит пробой. Под действием протекающего через.разр дный канал тока нагреваетс воздух как в канале разр да, так и в разр дной камере за счет излучени из канала и теплопроводности газа. Одновременно возникает ударна волна, распростран юща с по направлению от канала,В результате этих факторов давление воздуха в камере повышаетс , и он вместе с взвешенными в нем частичками загр знений от эрозии электродов под действием разр да начинает вытекать через щели 5 в поры вкладыша 4, Уве , личивающеес поперечное сечение щели по направлению к вкладышу увеличивае число пор, через которые газ вытекает из данной щели в объем вкладыша увеличива активную площадь поверхностей пор сразу же за щелью. Так как поперечное сечение пор по направлению от каждой щели возрастает.Let it be surrounded by atmospheric air and its discharge chamber is also filled with air. After the working potential difference between the electrodes 2 and 3 is reached, a breakdown occurs. Under the action of a current flowing through the discharge channel, the air is heated both in the discharge channel and in the discharge chamber due to radiation from the channel and the thermal conductivity of the gas. At the same time, a shock wave arises, propagating in the direction from the channel. As a result of these factors, the air pressure in the chamber rises, and together with suspended particles in it from the erosion of the electrodes, under the action of the discharge begins to flow through the slots 5 into the pores of the insert 4, Ove, a slit-like cross-section of the slit towards the liner increases the number of pores through which gas flows from this slit into the volume of the liner increasing the active area of the pore surfaces immediately behind the slit. Since the cross-section of pores in the direction of each slit increases.

то нагретый воздух во вклалыше расшир етс , остывает, кинетическа энерги воздуха уменьшаетс , частички загр знений осаждаютс на поверхности пор, площадь поверхности которых много больше площади поверхности полости в электроде 3, а загр знени не выбрасываютс за пределы разр дника .then the heated air in the insert expands and cools, the kinetic energy of the air decreases, particles of contaminants are deposited on the surface of pores, the surface area of which is much larger than the surface area of the cavity in electrode 3, and the contaminants are not thrown out of the range.

Ударна волна по мере продвижени ее фронта вдоль щели по направлению к основанию электрода способствует перемещению продуктов эрозий вглубь объема вкладыша ближе к его основанию. Этот эффект улучшаетс и из-за увеличени поперечного сечени полости и соответственно вкладыша по направлению вытекани нагретого воздуха в атмосферу. При каждом включении разр дника ударна волна сбивает с поверхностей деталей в камере также оставшиес продукты эрозии от предьщущих включений,взвешивает их в воздухе, который выносит их в объем вкладыша.The shock wave, as its front moves along the slit towards the base of the electrode, promotes the movement of erosion products into the depth of the liner closer to its base. This effect is also improved due to the increase in the cross section of the cavity and, accordingly, the liner in the direction of the flow of heated air into the atmosphere. Each time the trigger is switched on, the shock wave knocks down the remaining erosion products from the previous inclusions from the surfaces of the parts in the chamber, weighing them in the air, which carries them into the volume of the liner.

После прекращени протекани тока через разр дник воздуха в камере начинает остывать за счет отвода тепла детал ми камеры из-за конвекции воздуха вокруг разр дника, и воздух начинает медленно, по сравнению со скоростью его нагрева током разр да , перетекать через вкладыш в камеру. Так как скорость натекани воздуха много меньше скорости выброса его из камеры, то продукты загр знени не перенос тс из пор в камеру Возникающий при срабатывании разр дника акустический импульсный шум уменьшаетс , так как вкладыш предотвращает свободный выход звуковых волн из разр дника через отверсти и полость в электроде, поэтому волны многократно отражаютс в камере от ее стенок, в результате демпфировани которых и материала вкладыша энерги звуковых волн рассеиваетс и поглощаетс .After cessation of current flow through the air gap in the chamber, it begins to cool due to heat removal by the chamber parts due to air convection around the surge plate, and the air slowly begins to flow through the insert into the chamber compared to the rate of its heating by the discharge current. Since the rate of air leakage is much less than the rate of its ejection from the chamber, the pollution products are not transferred from the pores into the chamber. The acoustic impulse noise arising when the glitter is triggered decreases because the liner prevents the free output of sound waves from the gaps through the holes and the cavity. the electrode, therefore, the waves are repeatedly reflected in the chamber from its walls, as a result of damping of which and the material of the liner, the energy of the sound waves is dissipated and absorbed.

Выполнение камеры из полиэтилена способствует дополнительному снижению передачи звуковой волны через стенки камеры. Частички пыли, наход щиес в окружающем разр дник воздухе , не проникают через вкладыш в камеру и не концентрируютс на электродах и изолирующей поверхности камеры, что повышает надежность ра боты разр дника в св зи с уменьшением веро тности инициировани неуправл емого пробо разр дника образующимис выступами и мостиками из пол ризованной пыли. Аналогично описанному можно выполнить и электрод 2 разр дника, что еще более повысит его надежность.The performance of the chamber from polyethylene contributes to an additional reduction in the transmission of sound waves through the walls of the chamber. Dust particles in the ambient air do not penetrate through the liner into the chamber and do not concentrate on the electrodes and the insulating surface of the chamber, which increases the reliability of the discharge due to a decrease in the likelihood of the uncontrolled discharge trigger being generated by the projections and bridges of polarized dust. In the same way as described, the discharge electrode 2 can also be made, which will further increase its reliability.

Были проведены испытани предлагаемых разр дников, выполненных аналогично показанному на чертеже, камеры которых сообщались с атмосферным воздухом. Разр дники использовались в качестве коммутаторов в каждом из 10 каскадов воздушного генератора умножени напр жени по методу Аркадьева- Маркса с общей запасаемой энергией 3 кДж. Камеры бьши изготовлены из полиэтилена, вкладыш - из паралона.Testing of the proposed dischargers, performed similarly to that shown in the drawing, was carried out, the chambers of which communicated with the atmospheric air. The arresters were used as switches in each of the 10 stages of an air generator of voltage multiplication according to the Arkad'ev-Marx method with a total stored energy of 3 kJ. The cameras were made of polyethylene, the liner is of paralon.

Если в разр дниках отсутствовали вкладыши, то сила звука была практически таковой, когда электроды кре0 пились на токоподводах без корпусаIf there were no inserts in the discharge, then the sound power was almost the same when the electrodes were attached to the current leads without a housing

камеры. Персонал вынужден был работать в шумопоглощающих наушниках, так как уши испытывали болевые ощущени (сила звука составл ла 125 дБ). cameras. The staff had to work in noise-canceling headphones, as the ears felt pain (the sound was 125 dB).

5 После установки вкладышей сила звука уменьшилась в/«100 раз, что позволило работать без наушников. В таких услови х было сделано 3000 включений с заменой вклащышей через каждые 5 After installing the earbuds, the sound power decreased in / “100 times, which allowed working without headphones. Under these conditions, 3,000 inclusions were made with replacement of inserts every

0 500 включений без каких-либо нарушений работоспособности разр дников и изол ции поверхностей генератора. Визуальный осмотр показал, что расположенные около разр дников детали генератора, в том числе по направле5 нию выхода воздуха из вкладышей, совершенно не загр зн ютс продуктами эрозии электродов. В то же врем , в порах вкладышей по их объемам было распределено очень много загр знений. 0 500 inclusions without any disturbances in the performance of arresters and insulation of generator surfaces. A visual inspection showed that the generator parts located near the dischargers, including in the direction of air outlet from the liners, are completely not contaminated by the erosion products of the electrodes. At the same time, in the pores of the liners a lot of soils were distributed over their volumes.

0 Проверка воздуха на наличие в нем частичек металла показала отсутствие таковых.0 Checking the air for the presence of metal particles in it showed the absence of such.

Таким образом, предлагаемое техническое решение разр дника по срав5 нению с известным уменьшает выброс продуктов эрозии электродов в окружающую разр дник газовую среду, снижает уровень акустического шума при пробое разр дника и повышает надеж0 ность его работы. Тем самым улучшаютс услови работы обслуживающего персонала, повышаетс належность работы окружающего разр дник оборудовани , в том числе, дополнительно и по причине уменьшени камерой ркос5 ти вспышки разр дного канала.Thus, the proposed technical solution of the gaps in comparison with the known one reduces the emission of erosion products of the electrodes into the surrounding gaseous medium, reduces the level of acoustic noise during the breakdown of the gaps, and increases the reliability of its operation. Thus, the working conditions of the service personnel are improved, and the work of the surrounding equipment is improved, including, in addition, because of the decrease in the flash channel of the discharge channel by the camera.

Форглула изобретени Forglula Invention

Claims

1. A discharge chamber containing a discharge chamber, in which the discharge-forming electrodes are coaxially mounted, at least one of which is provided with a cavity and holes in the walls through which the discharge chamber communicates with the surrounding gaseous medium, characterized by that, in order to increase reliability and reduce the emission of erosion products into the environment, the cavity in the electrode is made with an increasing cross section in the direction from the discharge gap, and in the electrode cavity additional injected

The insert is made of a porous material, the surface of which is in contact with the inner surface of the electrode e cavity, and these holes are made in the form of target nozzles extending towards the liner along the forming outer side surface of the electrode with a cavity.

2. The discharge, as claimed in claim 1, is about the fact that the cavity and the holes in the electrode are shaped so that the cross-sectional area of the cavity at each distance from the discharge gap is greater than the total cross-sectional area of the holes located within this distance. from the discharge gap.

Sources of information taken into account in the examination

1.Smirnov S.M., Terentyev P.V., High-voltage pulse generators. M., Energie, 1964, p.33-3

2.Komelkov B.C. and others. The technique of large pulsed currents and magnetic fields. M., Atomizdat, 1970,

with. 219.