ГАЗОНАПОЛНЕННЫЙ РАЗРЯДНИК
GAS-FILLED DISCHARGER

Изобретение относится к газоразрядной технике и может быть использовано при разработке разрядников - обострителей с малым временем коммутации и большой механической прочностью для малогабаритных импульсных рентгеновских аппаратов и генераторов импульсов напряжения с длительностью фронта менее 1 наносекунды.
Известен газонаполненный разрядник, содержащий оболочку, состоящую из изолятора в виде полого усеченного конуса и металлического корпуса в виде стакана, образованного цилиндром и ввинченной в него крышкой, заваренных по месту соединения, два электрода, один из которых закреплен на внутренней поверхности крышки, а второй на торцевой поверхности меньшего основания изолятора, другое основание которого образует с краем металлического корпуса герметичное соединение [Высоковольтные разрядники - обострители /Ю.В.Киселев, Б.П.Меркулов/ - Электронная техника. Серия 4. Электровакуумные и газоразрядные приборы. Выпуск 2 (79) / 1980 г., стр.37].
Данный разрядник имеет большую механическую прочность и обеспечивает малое время коммутации при диаметре оболочки не более 50 мм и давлении 4÷5 МПа, что существенно при использовании разрядников в наносекундной технике. Недостатком конструкции является низкая механическая прочность и надежность разрядника с напряжением пробоя более 200 кВ и временем коммутации порядка 1 нс и менее, что требует увеличения геометрических размеров оболочки разрядника и увеличения давления наполняющего газа, а также большая трудоемкость процесса изготовления разрядника из-за наличия резьбового соединения.
Известен газонаполненный разрядник, содержащий оболочку, состоящую из металлического корпуса в виде стакана, образованного цилиндром и сваренной с ним аргонно-дуговой сваркой крышкой, и размещенного в нем изолятора в виде полого усеченного конуса, два электрода, один из которых закреплен на внутренней поверхности дна металлического корпуса, а второй на поверхности меньшего основания изолятора, внутри которого проходит осевой вывод второго электрода, манжету, расположенную с внутренней стороны нижней части металлического корпуса и соединенную с основанием нижней части изолятора [Авторское свидетельство №932578, H01J 17/02, 1982 г.]
Недостатком разрядника является низкая механическая прочность, определяемая прочностью шва, выполненного посредством аргонно-дуговой сварки.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является газонаполненный разрядник, содержащий оболочку, состоящую из металлического корпуса в виде стакана, образованного цилиндром и вставленной в его верхнюю часть крышкой, заваренных по месту соединения, и изолятора в виде полого усеченного конуса, размещенного внутри металлического корпуса, два электрода, один из которых закреплен на дне металлического корпуса, а второй на торцевой поверхности меньшего основания изолятора, другое основание которого образует с нижней частью цилиндра герметичное соединение [Авторское свидетельство СССР №360886, H01J 17/18, 1973 г. - прототип].
Этот разрядник при высокой технологичности изготовления имеет большую механическую прочность при диаметре оболочки не более 50 мм и позволяет наполнять его газом до давления порядка 4÷5 МПа. Механическая прочность такой конструкции ограничена прочностью шва, соединяющего цилиндр и крышку, полученного посредством аргонно-дуговой сварки, и не превышает усилия, возникающие при давлении наполняющего газа порядка 4÷5 МПа, что не позволяет создать разрядник с напряжением пробоя более 200 кВ и временем коммутации 1 нс и менее, так как требует увеличения давления газа до величины порядка 10 МПа и диаметра разрядника до величины более 50 мм.
Таким образом, недостатком данного разрядника является низкая механическая прочность в конструкциях с диаметром оболочки более 50 мм, наполненных газом до давления порядка 10 МПа.
Задачей изобретения является создание высокотехнологичного газонаполненного разрядника с высокой механической прочностью и надежностью в работе.
Указанный технический эффект достигается тем, что в известном' газонаполненном разряднике, содержащем оболочку, состоящую из металлического корпуса в виде стакана, образованного цилиндром и вставленной в его верхнюю часть крышкой, заваренных по месту соединения, и изолятора в виде полого усеченного конуса, размещенного внутри металлического корпуса, два электрода, один из которых закреплен на дне металлического корпуса, а второй на торцевой поверхности меньшего основания изолятора, другое основание которого образует с нижней частью цилиндра герметичное соединение, на внешней поверхности верхней части цилиндра расположено бандажное кольцо с отбортовкой, перекрывающей место соединения цилиндра и крышки, при этом края бандажного кольца приварены к металлическому корпусу, например аргонно-дуговой сваркой.
Использование бандажного кольца усиливает прочность соединения цилиндра и крышки в металлическом корпусе оболочки разрядника, практически не усложняя процесса его изготовления.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволяет установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна".
Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня был проведен дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как не выявлены технические решения, позволяющие повысить механическую прочность, надежность и технологичность разрядника, содержащего оболочку, состоящую из металлического корпуса в виде стакана, образованного цилиндром и вставленной в него крышкой, заваренных по месту соединения, и изолятора в виде полого усеченного конуса, размещенного внутри металлического корпуса, два электрода, один из которых закреплен на внутренней поверхности крышки, а второй на торцевой поверхности меньшего основания изолятора, другое основание которого образует с краем металлического корпуса герметичное соединение, за счет использования бандажного кольца с отбортовкой, расположенного на внешней поверхности цилиндра со стороны его соединения с крышкой, при этом отбортовка перекрывает место соединения цилиндра и крышки, а края бандажного кольца приварены к металлическому корпусу, например аргонно-дуговой сваркой
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".
Заявленное изобретение поясняется чертежом.
На чертеже показан один из вариантов предлагаемого газонаполненного разрядника в разрезе.
Газонаполненный разрядник (чертеж) содержит электроды 1 и 2, металлический корпус, образованный цилиндром 3, соединенным швом 4 аргонно-дуговой сварки с крышкой 5, в осевое отверстие которой впаивается резьбовой вывод 6 и электрод 1, керамический изолятор 7 в виде полого усеченного конуса, большее основание которого спаивается с манжетой 8, а меньшее основание изолятора 7 соединено с электродом 2 через экран 9 и вывод 10 электрода 2 посредством торцевого спая, например серебросодержащим припоем Пср-72. Крышка 5 с электродом 1, выводом 6 и штенгелем 11 образует металлический электродный узел, а керамический изолятор 7, электрод 2 с выводом 10, манжета 8, экран 9 образуют металлокерамический электродный узел. В процессе изготовления разрядника металлокерамический электродный узел вставляется внутрь цилиндра 3 до упора с отбортовкой и заваривается аргонно-дуговой сваркой по кромке манжеты 8 с цилиндром 3, образуя шов 12. Затем металлический электродный узел вставляется в расточку верхней части цилиндра 3 и соединяется с ним швом 4. После чего на внешнюю поверхность цилиндра 3 со стороны его соединения с крышкой 5 надевается бандажное кольцо 13 с отбортовкой, перекрывающей место соединение цилиндра 3 и крышки 5, заваренное швом 4, и приваривают аргонно-дуговой сваркой верхний край бандажного кольца 13 (край отбортовки) к крышке 5, а нижний край к цилиндру 3 с образованием швов 14 и 15 соответственно.
Работает газонаполненный разрядник следующим образом.
Между электродами 1 и 2 прикладывают импульсное напряжение, амплитуда которого нарастает со временем. По достижению напряжения, равного напряжению пробоя, разрядник пробивается и в нагрузке возникает импульс тока, величина и форма которого определяется параметрами разрядной цепи и величиной напряжения пробоя разрядника.
В предлагаемой конструкции газонаполненного разрядника использование бандажного кольца значительно повышает механическую прочность разрядника, которая практически определяется прочностью оболочки прибора, позволяя таким образом конструировать механически прочные и надежные в работе газонаполненные разрядники высокого давления до 10 МПа и выше с диаметром оболочки более 50 мм, что необходимо для создания разрядников со временем коммутации 1 нс и менее и динамическим напряжением пробоя более 200 кВ. К достоинству заявленного газонаполненного разрядника следует отнести высокую технологичность конструкции, обеспечиваемую за счет исключения резьбового соединения между крышкой и цилиндром в металлическом корпусе.
На основе заявленного изобретения разработан разрядник - обостритель РО-50М, механическая прочность которого позволяет выдерживать избыточное давление наполняющего газа порядка 15 МПа. При этом он обладает высокой технологичностью по сравнению с серийно выпускаемыми разрядниками РО-48, РО-43, РО-49 и РО-50, металлический корпус в которых образован цилиндром и ввинченной в него крышкой.
Такой разрядник найдет широкое применение в импульсных рентгеновских аппаратах для дефектоскопии металлоконструкций и в генераторах импульсов наносекундной длительности для спецприменений.