КАТОДНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ПУШКИ (ВАРИАНТЫ)

Полезные модели относятся к области сварочного оборудования и могут быть использованы в устройствах электронно-лучевых сварочных пушек.
Известно устройство для электронно-лучевой сварки, содержащее прямонакальный ленточный катод с двумя парами токоподводов, которые через один соединены с соответствующими полюсами источника питания катода (SU 751543, В23К 15/00, 30.07.1980). Данное устройство принято за прототип.
Недостатками указанного устройства являются сложность технологического процесса его изготовления, недостаточная жесткость конструкции и разброс параметров электронного луча при замене катода в процессе работы.
Задачей предлагаемых полезных моделей является создание устройств катодного узла с более простым процессом его изготовления, повышение жесткости конструкции катода и достижение максимальной повторяемости параметров электронного луча при замене катода с сохранением исходного положения плоскости фокусировки и аксиальной симметрии луча во всем диапазоне рабочих значений токов луча и фокусирующей линзы, что повышает качество сварки.
Решение указанной задачи достигается тем, что катодный узел содержит источник питания и прямонакальный ленточный катод, состоящий из эмиттирующего элемента и соединенных с ним четного количества, по меньшей мере четырех, токоподводов, подключенных через один к соответствующим полюсам источника питания. При этом эмиттирующий элемент с токоподводами соединены с образованием:
по первому варианту - правильной усеченной пирамиды с четным количеством граней, по апофемам которых выполнены сквозные прорези;
по второму варианту - правильной усеченной пирамиды с четным количеством граней, по ребрам которой выполнены сквозные прорези;
по третьему варианту - усеченного конуса, по образующим боковой поверхности которого равномерно выполнены сквозные прорези;
по четвертому варианту - цилиндра, по образующим боковой поверхности которого равномерно выполнены сквозные прорези, при этом ширина прорезей во всех вариантах определяется условием d≥U/E, где
d - ширина прорезей,
U - напряжение на катоде,
Е - напряженность электрического поля катода,
а эмиттирующий элемент расположен со стороны меньшего основания в вариантах усеченных пирамиды и конуса, и со стороны одного из оснований в варианте цилиндра.
Полезные модели поясняется чертежами, где показаны:
на фиг.1 схема катодного узла по первому варианту;
на фиг.2 вид сверху фиг.1;
на фиг.3 схема катодного узла по второму варианту;
на фиг.4 вид сверху фиг.3;
на фиг.5 схема катодного узла по третьему варианту;
на фиг.6 вид сверху фиг.5;
на фиг.7 схема катодного узла по четвертому варианту.
Катодный узел содержит прямонакальный ленточный катод, состоящий из эмиттирующего элемента 1 и соединенных с ним четного количества (по меньшей мере четырех) токоподводов 2-7, подключенных через один к соответствующим полюсам источника питания 8, т.е. токоподводы 2, 4, 6 подключены к одному полюсу, а токоподводы 3, 5, 7 - к другому полюсу источника питания 8. При прохождении тока через такой катод он протекает по эмиттирующему элементу 1 от токоподводов 3, 5, 7 к токоподводам 2, 4, 6, т.е. токи разветвляются, что приводит к взаимной компенсации магнитных полей и снижению воздействия результирующего магнитного поля на траекторию электронного луча.
Эмиттирующий элемент 1 с токоподводами 2-7 соединены так, что образуют:
по первому варианту - правильную усеченную пирамиду с четным количеством граней, по апофемам которых выполнены сквозные прорези 9;
по второму варианту - правильную усеченную пирамиду с четным количеством граней, по ребрам которой выполнены сквозные прорези 9;
по третьему варианту - усеченный конус, по образующим боковой поверхности которого равномерно выполнены сквозные прорези 9;
по четвертому варианту - цилиндр, по образующим боковой поверхности которого равномерно выполнены сквозные прорези 9, при этом ширина прорезей во всех вариантах определяется условием d≥U/E,
где d - ширина прорезей,
U - напряжение на катоде,
Е - напряженность электрического поля катода,
а эмиттирующий элемент 1 расположен со стороны меньшего основания в вариантах усеченных пирамиды и конуса, и со стороны одного из оснований в варианте цилиндра.
Выбор ширины d прорезей 9 обусловлен исключением возможности электрического пробоя через прорези между кромками смежных токоподводов. Так, например, при работе катода с напряжением U=10 В и напряженностью его электрического поля Е=60 кВ/м ширина d прорезей 9 должна быть не менее 0,167 мм. При реальных испытаниях такого катода прорези выполнялись шириной 0,2-0,3 мм.
Площадь эмиттирующего элемента 1 катода обычно определяется такими факторами, как материал катода, ток накала, сфера использования и т.д.
Использование предлагаемых полезных моделей позволяет создать более технологичное устройство катодного узла, повысить жесткость конструкции катода и получить максимальную повторяемость параметров электронного луча при замене катода с сохранением исходного положения плоскости фокусировки и аксиальной симметрии луча во всем диапазоне рабочих значений токов луча и фокусирующей линзы, т.е. повысить качество сварки.