ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ПУШКА

Полезная модель относится к оборудованию для осуществления электронно-лучевых технологических процессов, в частности, сварки, пайки и т.п. и может быть использовано в авиодвигателестроении и других отраслях машиностроения.
Известна электронно-лучевая пушка (А.С. №1827935 В23К 15/00, за 96 г), содержащая высоковольтный изолятор и экраны, размещенные внутри этого изолятора.
Недостатком данной конструкции пушки является то, что снаружи высоковольтного изолятора отсутствует экран, а также нет согласующего трансформатора, что снижает эксплуатационные возможности пушки.
Известна электронно-лучевая пушка (А.С. 751542, кл. В23К 15/00 за 79 г.), содержащая корпус с изолятором и размещенные в нем с возможностью подключения к высоковольтному кабелю управляющий электрод с токоподводом и катод с согласующим трансформатором.
Недостатком данной пушки является строго лимитированное повышение тока накала катода, определяемое нагревом обмоток и стержней от сечения провода вторичной обмотки согласующего трансформатора. Любое увеличение мощности накала катода пушки требует увеличения сечения проводов вторичной обмотки, что приводит к увеличению габаритов всей конструкции. Ток, протекающий по проводникам высоковольтного кабеля, определяется значением коэффициента трансформации понижающего трансформатора и значительно меньше накала катода.
Данное техническое решение взято за прототип, поскольку оно совокупностью существенных признаков наиболее близко к предложеному.
Предлагаемая электронно-лучевая пушка отличается от известной тем, что согласующий трансформатор выполнен высокочастотным, а его вторичная обмотка - в виде короба, форма которого образована вращением плоской спирали с прямоугольными витками вокруг оси, расположенной в плоскости этой спирали и не пересекающей ее.
Кроме того, вышеупомянутая пушка отличается и тем, что в коробе согласующего трансформатора размещено ферритовое кольцо, а витки первичной его обмотки намотаны на это кольцо, при этом короб высокочастотного трансформатора выполнен с возможностью подсоединения его полости к источнику охлаждающей жидкости.
Кроме того, вышеупомянутая пушка отличается еще и тем, что токоподвод управляющего электрода выполнен в виде стакана, причем в его дне установлен разделительный изолятор, а высокочастотный согласующий трансформатор размещен в его полости. При этом на токоподводе управляющего электрода установлен экран с зазором относительно изолятора.
Задачей предлагаемой полезной модели является осуществление технического результата, заключающегося в повышении мощности накала трансформатора, снижении погрешности коэффициента трансформации за счет обеспечения согласования сопротивлений первичной и вторичной его обмоток и, как следствие, повышение надежности и качества работы пушки. Кроме того, задачей предлагаемого изобретения является и осуществление возможности снижения габаритов пушки путем сокращения длины высоковольтного изолятора за счет увеличения пробойного напряжения по его поверхности.
Технический результат осуществляется тем, что в электронно-лучевой пушке, содержащей корпус с изолятором и размещенные в нем с возможностью подключения к высоковольтному кабелю управляющий электрод с токоподводом и катод с согласующим трансформатором, согласующий трансформатор выполнен высокочастотным, а его вторичная обмотка - в виде короба, форма которого образована вращением плоской спирали с прямоугольными витками вокруг оси, расположенной в плоскости этой спирали и не пересекающей ее.
Технический результат осуществляется еще и тем, что в коробе согласующего трансформатора размещено ферритовое кольцо, а витки первичной его обмотки намотаны на это кольцо, при этом короб согласующего трансформатора выполнен с возможностью подсоединения его полости к источнику охлаждающей жидкости, а токоподвод управляющего электрода выполнен в виде стакана, в дне которого установлен разделительный изолятор, а вышеупомянутый трансформатор размещен в его полости. Кроме того, технический результат осуществляется и тем, что на токоподводе управляющего электрода установлен экран с зазором относительно изолятора.
Полезная модель поясняется фигурами, где на фиг.1 изображено устройство электронно-лучевой пушки, на фиг.2 - согласующий трансформатор, на фиг.3 показан - согласующий трансформатор вид сверху.
Полезная модель электронно-лучевой пушки содержит корпус 1 с высоковольтным изолятором 2. В корпусе 1 размещены с возможностью подключения к высоковольтному кабелю 3: жилами 4, управляющий электрод 5 с токоподводом 6 и катод 7 электродами 8 с согласующим трансформатором 9. Согласующий трансформатор 9 выполнен высокочастотным, а его вторичная обмотка - в виде короба 10, форма которого образована вращением плоской спирали с прямоугольными витками 11 вокруг оси 12, расположенной в плоскости этой спирали и не пересекающей ее. Между витками 11 вторичной обмотки 10 (короба) образованы каналы 13 для протока охлаждающей жидкости. В коробе 10 высокочастотного согласующего трансформатора 9 размещено ферритовое кольцо 14, а витки первичной обмотки 15 намотаны на это кольцо 14. Короб 10 высокочастотного согласующего трансформатора 9 выполнен со штуцером 16, подсоединенным к трубопроводу 17 источника охлаждающей жидкости. Токоподвод 6 управляющего электрода 5 выполнен в виде стакана, в дне 18 которого установлен разделительный изолятор 19, а высокочастотный согласующий трансформатор 9 размещен в полости 20 стакана 6. На стакане 6 (токоподводе) управляющего электрода 4 установлен экран 21 с зазором 22 относительно высоковольтного изолятора 2. Токоподвод 6 с разделительным изолятором 19, высокочастотный согласующий трансформатор 9 и экран 21 образуют модуль накала катода. На корпусе 1 установлен анод 23.
Электронно-лучевая пушка работает следующим образом. Высокое напряжение подают по высоковольтному кабелю 3 на первичную обмотку 15 высокочастотного согласующего трансформатора 9. При этом во вторичной обмотке (коробе 10) индуктируется ток, который по электродам 8 подается к катоду 7 для его накала, в результате чего разогретый катод 7 эмитирует электроны.
Высокочастотный согласующий трансформатор работает в условиях близких к короткому замыканию, так как величина сопротивления во вторичной обмотке (коробе 10) у него весьма мала. Также при изменении в широких пределах тока в первичной обмотке ток во вторичной обмотке должен изменяться пропорционально току первичной. В то же время ток в первичной обмотке изменяется практически независимо от нагрузки, на которую включена нагрузка вторичной обмотки трансформатора.
Большое значение в работе трансформатора имеет погрешность коэффициента трансформации, выражаемая как разность номинального коэффициента трансформации и действительного, выраженная в процентах от действительного:
Пн - номинальный коэффициент трансформации;
Пg - действительный коэффициент трансформации;
соотношение характеризующее погрешности трансформатора
где
Jo - ток холостого хода
1
W - число витков первичной обмотки
2
W - число витков вторичной обмотки
µ - магнитная проницаемость сердечника
S - сечение сердечника
Из приведенного соотношения видно, что для уменьшения погрешности трансформатора необходимо увеличить число витков вторичной обмотки, сечение сердечника, а так же его магнитную проницаемость.
Исходя из перечисленного, вторичная обмотка 10 трансформатора выполнена в виде короба. Кроме увеличения числа витков вторичной обмотки (короба) предложенное устройство позволяет допустить высокие электромагнитные нагрузки активных материалов - витков 11 короба 10 и сердечника - ферритового кольца 14 за счет интенсивного отвода тепла прокачкой охлаждающей жидкости, подводимой во внутреннюю полость 13 через штуцер 16. Сердечник - ферритовое кольцо 14 имеет высокую магнитную проницаемость в пределах 13000÷20000. Для получения максимальной плотности мощности в луче и оптимальных апертурных углов управление лучом электронов осуществляется, как изменением потенциала на управляющем электроде 5, так и накалом катода 7.
Управляющий потенциал подают на управляющий электрод 5 через токоподвод 6. Установка модуля накала катода позволяет унифицировать разработку электронно-лучевых пушек, как для различных технологических операций с применением электронного луча, так и вариантов их размещения - внутри или на вакуумной камере. Кроме того, выполнение экрана 4 позволяет сократить длину высоковольтного изолятора в 1,5-2 раза при сокращении или повышении величины пробойного напряжения, что позволяет уменьшить габариты пушки.
Таким образом, данное техническое решение позволило повысить мощность накала трансформатора, снизить погрешность коэффициента трансформации за счет обеспечения согласования сопротивлений первичной и вторичной его обмоток и, как следствие, повысить надежность и качество работы пушки.