ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРОЖЕКТОР ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ПУШКИ

Полезная модель относится к области электронно-лучевой сварки деталей и, в частности, к устройствам для генерации направленного электронного пучка в процессе сварки агрегатных сборок жидкостных ракетных двигателей.
Существующий в настоящее время ассортимент электронных прожекторов, применяемых в электронно-лучевых пушках, вследствие невозможности обеспечения равномерной по поверхности катода плотности эмиссии электронов, обусловленной нестабильностью подогрева катода, значительно снижает срок его службы и, как результат, не обеспечивает стабильности режима работы катода, приводя к понижению качества получаемых сварных изделий.
Известен электронный прожектор электронно-лучевой пушки, содержащий выполненный из двух частей корпус, в одной из которых (верхней части) смонтирован держатель катода с прикатодным электродом, в котором размещен катод, контактирующий с электроподогревателем. В другой части (нижней) корпуса смонтирован держатель анода, анод в котором установлен соосно катоду и выполнен в виде цилиндрического тела с отверстием, образованным сопряженными друг с другом конфузором, цилиндрическим поясом и диффузором.
-5
Электронный прожектор устанавливают в корпус электронно-лучевой пушки внутренний объем прожектора откачивают высоковакуумным насосом до давления 5·10 мм.рт.ст.
Во время сварочного процесса включают электроподогреватель и поток электронов пучка, вырабатываемых катодом (изготовленным из гексаборида лантана), поступает к щелевой разделке свариваемых деталей. Катод при этом нагревается до температуры порядка 1600°С, при которой происходит интенсивная эмиссия электронов с поверхности катода. Попадая в конфузор, электроны пучка, пройдя цилиндрический поясок, в растре диффузора увеличивают скорость своего движения, значительно превышающую скорость звука и попадают на свариваемую поверхность, (см. патент РФ №2093918, кл. H01J 23/06, 1997 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа известного электронного прожектора электроннолучевой пушки установлено, что подаваемые на катод прикатодным электродом токи вызывают неконтролируемый нежелательный разогрев электронно-лучевой пушки, приводящий к необратимой температурной деформации ее элементов и, как результат, нарушению электростатической фокусировки луча и снижению качества свариваемых изделий.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в повышении качества электронно-лучевой сварки изделий, путем подогрева катода за счет бомбардировки его электронами со стороны прикатодного электрода, что улучшает фокусировку электронного пучка, устраняет нежелательный разогрев деталей электронной пушки из-за его рассеивания и последующее их термическое коробление, и нарушение заданного режима работы прожектора.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в электронном прожекторе электронно-лучевой пушки, содержащем держатель, в котором размещен анод с центральным отверстием, катод с эмиттером, а также токоподводы, новым является то, что электронный прожектор снабжен управляющим электродом, центральным электродом, а также тремя пластинами, установленными на вертикально закрепленных на держателе стержнях с возможностью относительного перемещения и фиксации в заданном положении, центральный электрод установлен на верхней пластине, катод с эмиттером - на средней пластине, а управляющий электрод - на нижней, при этом, токоподводы подсоединены к пластинам.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлен электронный прожектор в разрезе.
Электронный прожектор электронно-лучевой пушки состоит из держателя 1, в котором размещен анод 2 с выполненным в нем осевым отверстием. На держателе вертикально закреплены стержни 3, выполненные из электроизоляционного материала с целью предотвращения короткого замыкания при подводе к ним напряжения. На стрежнях с возможностью перемещения и фиксации в заданном положении установлены пластины 4, 5, 6 (соответственно, верхняя, средняя, нижняя).
На средней пластине 5 закреплен катод 7 с эмиттером 8.
На нижней пластине 6 размещен управляющий электрод 9 с осевым отверстием.
На верхней пластине 4 размещен центральный электрод 10.
Пластины 4, 5 и 6 оснащены токоподводами 11.
Электронный прожектор работает следующим образом.
Устанавливают прожектор в электронную пушку (на чертеже не показаны), вакуумируют сварочную камеру (на чертеже не показана), включают источник питания (на чертеже не показан). Подают запирающее напряжение на управляющий электрод 9 с целью контроля процесса генерации электронного луча, который генерируется при подаче высокого напряжения на катод 7. На центральный электрод 10 подают ток, который обеспечивает подогрев катода 7 за счет бомбардировки его электронами, и начинают бомбардировку электронами катода 7, затем уменьшают запирающее напряжение и электронная пушка начинает выдавать поток электронов стабильной величины в направлении детали. Проходя через отверстие анода 2, электронный поток фокусируется посредством отклоняющей системы и попадает на свариваемый стык изделий.
Подогрев катода 7 центральным электродом 10 улучшает фокусировку электронного пучка, устраняет нежелательный разогрев деталей электронной пушки из-за рассеивания электронного пучка и последующее их термическое коробление и, в результате, повышает качество свариваемых изделий.
Таким образом, снабжение прожектора центральным электродом, установленным на верхней пластине обеспечивает подогрев катода за счет бомбардировки его электронами от центрального электрода, а это повышает фокусировку электронного пучка, устраняет нежелательный разогрев деталей электронной пушки из-за его рассеивания и последующее их термическое коробление и, как результат, повышает качество свариваемых изделий. Наличие трех установленных на стержнях с возможностью перемещения и фиксации в заданном положении пластин, позволяет регулировать зазоры между катодом 7, управляющим электродом 9 и анодом 2. Тем самым, осуществляется юстировка электронного прожектора.