Способ регулирования тока вакуумного дугового разряда с расходным полым катодом и устройство для его осуществления

 

(19)SU(11)1264821(13)A1(51)  МПК ⁵    _H05H1/24(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 17.01.2013 - прекратил действиеПошлина:

(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА ВАКУУМНОГО ДУГОВОГО РАЗРЯДА С РАСХОДНЫМ ПОЛЫМ КАТОДОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технике дугового разряда в вакууме, а более конкретно к вакуумным разрядам с полым катодом, работающим в основном в сварочных устройствах. Целью изобретения является увеличение чувствительности регулирования тока в диапазоне 20-60 А и повышение экономичности системы регулирования разрядного тока. Изобретение ориентировано на вакуумные электродуговые устройства, высокая работоспособность которых при работоспособности которых при сочетании параметров (давление 10^-2 -10² Па, расход газа 0,2 - 0,4 нсм³/с, ток 10 - 100 А) основана на реализации эффекта полого катода. На фиг.1 представлена зависимость вольт-амперных характеристик разряда от величины характеристик разряда от величины локального поперечного магнитного поля; на фиг.2 - воздействие магнитного поля на ток разряда от места приложения магнитного поля; на фиг.3 - схема устройства для регулирования тока вакуумного дугового разряда с расходным полым катодом; на фиг.4 - разряд А-А на фиг.3. Была обнаружена существенная зависимость вольт-амперных характеристик разряда от локального поперечного магнитного поля, пересекающего полость катода (фиг. 1). Исследования выявила существование оптимального диапазона магнитного поля от 2 до 10 мТл. Снизу значение В ограничено малыми чувствительностью (т.е. величиной dI/dВ) и эффективностью регулирования, сверху - достаточно большими по сравнению с мощностью разряда энергозатратами на создание магнитного поля. Установлено, что воздействие магнитного поля на ток разряда зависит от места его приложения (см.фиг.2). Оптимальным местом приложения локального магнитного поля является сечение на расстоянии 5-10 калибров от среза катода, обращенного к разряду. Снизу это расстояние ограничено воздействием высоких температур на сердечник магнита (что может вызвать превышение точки Кюри), сверху - малой чувствительностью регулирования. Найден также диапазон зазоров между полюсами магнита, составляющий 2-3 мм. При зазоре, меньшем 2 мм, возможны перегрев полюсов или замыкание полюсов на катод. Сверху зазор ограничен возрастанием энергозатрат на создание магнитного поля той же индукции. На основании проведенных исследований разработан способ регулирования тока локальным поперечным магнитным полем. Он обладает следующими преимуществами:
- на создание локального магнитного поля той же индукции требуются значительно меньше энергозатраты;
- исключается воздействие магнитного поля на столб разряда;
- достигаются большие глубина и чувствительность регулирования в том же диапазоне изменения магнитного поля. Существенной особенностью предложенного способа и устройства является воздействие локального поперечного магнитного поля на процессы ионизации в полом катоде. Для реализации данного способа было разработано устройство. Устройство состоит из генератора 1 постоянного тока, державки 2 с полым катодом 3, через который прокачивается инертный газ, магнитной системы, содержащей металлический сердечник 4 с заостренными наконечниками и управляющую обмотку 5, и регулируемого источника питания 6. Устройство работает следующим образом. Напряжение с генератора 1 подается через державку 2 на полый катод 3, через который прокачивается инертный газ, и свариваемую деталь 7, являющуюся анодом. Между катодом и анодом возникает дуговой разряд 8, обеспечивающий процесс сварки. На обмотку 5 подается от источника питания 6 напряжение с заданной временной зависимостью U(t), соответствующей требуемому закону изменения сварочного тока во времени. В результате в зазоре между наконечниками сердечника 4 возникает локальное магнитное поле, силовые линии которого пересекают полость катода и имеют перпендикулярную направленность по отношению к оси последнего. Испытания показали надежность действия устройства и удобства его эксплуатации, а также экономичность системы. Затраты электроэнергии на создание магнитного поля не превышают 2% от вкладываемой в заряд. Время переходных процессов при регулировании тока не превышает нескольких миллисекунд.

Формула изобретения

1. Способ регулирования тока вакуумного дугового разряда с расходным полым катодом, работающим на инертном газе, путем наложения внешнего магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности регулирования тока в диапазоне 20 - 60 А, к полому катоду в зоне ионизации прикладывают локальное поперечное магнитное поле с индукцией 2 - 10 мТл. 2. Устройство для регулирования тока вакуумного дугового разряда с расходным полым катодом, содержащее расходный полый катод, анод и магнитную систему, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности и повышения чувствительности регулирования тока, магнитная система выполнена в виде сердечника с полюсами, расположенными на расстоянии 5 - 10 калибров от среза катода, обращенного к разряду перпендикулярно его оси с зазором между полюсами и стенкой катода 2 - 3 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---