ГАЗОНАПОЛНЕННЫЙ РАЗРЯДНИК

Полезная модель относится к газоразрядной технике и может быть использовано при разработке и производстве высоковольтных приборов, например, разрядников-обострителей и коммутационных разрядников.
Известен газонаполненный разрядник, содержащий оболочку, состоящую из корпуса в виде цилиндрического стакана с отбортовкой, выполненного из стали марки ст.20, и изолятора в виде полого усеченного конуса, два противостоящих электрода, один из которых закреплен на внутренней поверхности дна цилиндрического стакана, а второй - на торцевой поверхности меньшего основания изолятора, соединенного другим основанием с отбортовкой корпуса, экран, закрывающий место соединения проходящего внутри изолятора вывода второго электрода с торцевой поверхностью меньшего основания изолятора [Высоковольтные разрядники-обострители /Ю.В.Киселев, Б.П.Меркулов/ - Электронная техника. Серия 4. Электровакуумные и газоразрядные приборы. Выпуск 2(79) / 1980 г., стр.36]
Такой разрядник имеет большую механическую прочность, что позволяет наполнять его газом до давления порядка нескольких МПа. Высокое давление наполняющего газа при малых межэлектродных расстояниях в такой конструкции обеспечивает время коммутации в пределах единиц Нс.
Однако выполнение корпуса разрядника из вакуумноплотной стали ст.20 требует нанесения на него защитного антикоррозийного покрытия.
Недостатком разрядника является низкая электрическая прочность из-за отслоения защитного покрытия на внутренней поверхности отбортовки около места соединения с большим основанием изолятора, что создает концентратор напряженности поля по границе изолятора.
Известен газонаполненный разрядник, содержащий оболочку, состоящую из корпуса и изолятора, и два электрода, один из которых закреплен на металлическом корпусе, а другой на изоляторе, выполненном в виде усеченного конуса и размещенного внутри металлического корпуса, при этом одно основание изолятора соединено с торцом корпуса, а другое основание, на котором закреплен электрод, обращен в сторону второго электрода и вывод электрода, проходящий внутри изолятора [Авторское свидетельство СССР №360886, HO1j 17/18, 1973 г.]
Такой разрядник также имеет большую механическую прочность и время коммутации в пределах 1 нс. Недостатком разрядника является низкая электрическая прочность из-за неравномерного распределения потенциала электрического поля вдоль образующей конической поверхности изолятора, обусловленного неоптимальными размерами и взаимным расположением элементов разрядника.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является газонаполненный разрядник, содержащий оболочку, состоящую из металлического корпуса в виде цилиндрического стакана с отбортовкой и изолятора в виде полого усеченного конуса, два противолежащих электрода, один из которых закреплен на внутренней поверхности дна цилиндрического стакана, а другой - на торцевой поверхности меньшего основания изолятора, соединенного другим основанием с отбортовкой металлического корпуса [Патент РФ №2377685, HO1J 17/18, 2009 г. - прототип]
Данный разрядник, как и предыдущие конструкции, имеет большую механическую прочность и обеспечивает малое время коммутации, что существенно при использовании разрядников в наносекундной техники. Недостатком разрядника является его высокая себестоимость, так как для изготовления корпуса в такой конструкции, как правило, используются материалы из прецизионных сплавов, например, 29НК.
Задачей полезной модели является создание газонаполненного разрядника с низкой себестоимостью при сохранении его высокой механической и электрической прочности.
Указанный технический эффект достигается тем, что в известном газонаполненном разряднике, содержащем оболочку, состоящую из металлического корпуса в виде цилиндрического стакана с отбортовкой и изолятора в виде полого усеченного конуса, два электрода, один из которых закреплен на внутренней поверхности дна цилиндрического стакана, а другой - на торцевой поверхности меньшего основания изолятора, соединенного большим основанием с отбортовкой корпуса, металлический корпус выполнен из нержавеющей стали.
Изготовление корпуса разрядника из нержавеющей стали позволяет значительно снизить себестоимость разрядника, так как стоимость килограмма нержавеющей стали на порядок ниже стоимости прецизионных сплавов, например, 29НК, при этом сохраняются механическая и электрическая прочность разрядника.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели, позволяет установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными признакам заявленной полезной модели, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле полезной модели.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует требованию "новизна".
Заявленная полезная модель поясняется чертежом.
На фиг.1 показан предлагаемый газонаполненный разрядник.
Газонаполненный разрядник содержит корпус 1 из нержавеющей стали в виде цилиндрического стакана с отбортовкой 2, изолятор 3 в виде полого усеченного конуса, размещенного внутри корпуса 1, электроды 4 и 5, один из которых 4 закреплен на внутренней поверхности дна корпуса 1, а другой 5 - на торцевой поверхности меньшего основания изолятора 3, соединенного другим основанием с отбортовкой 2 корпуса 1, расположенный внутри изолятора 3 вывод 6 электрода 5, экран 7, закрывающий место соединения вывода 6 с торцевой поверхностью меньшего основания изолятора 3 и штенгель 8, используемый для наполнения разрядника газом.
Работает газонаполненный разрядник следующим образом.
В результате подачи на электроды 4, 5 импульсного напряжения при использовании газонаполненного разрядника в качестве разрядника-обострителя или медленно изменяющего напряжения в случае использования его в качестве коммутационного разрядника происходит пробой между этими электродами и в нагрузке выделяется импульс напряжения, форма которого зависит от элементов разрядного контура и коммутационных характеристик разрядника.
Пример конкретного выполнения.
На базе серийно выпускаемого разрядника PO-43 с водородным наполнением, были изготовлены экспериментальные образцы разрядника в которых прецизионный сплав 29НК, используемый для изготовления металлических корпусов, заменен на нержавеющую сталь X18H9T, обладающую антикоррозийными свойствами и низкой ценой. Использование нержавеющей стали позволило уменьшить себестоимость разрядника на 25-30%. Проведенные испытания экспериментальных образцов подтвердили их высокую механическую и электрическую прочность.
Таким образом, использование предлагаемой полезной модели позволяет создать газонаполненные разрядники с низкой себестоимостью, обладающие высокой механической и электрической прочностью