Электронно-лучевая пушка

 

Изобретение относится к электронно-лучевой сварке, в частности к оборудованию для электронно-лучевой сварки крупногабаритных изделий. Цель изобретения - уменьшение габаритов пушки и повышение надежности эксплуатации путем исключения принудительной прокачки жидкого диэлектрика. В состав электронно-лучевой пушки, содержащей корпус 1 с фланцем 2 и установленным на нем изолятора 3, катодный узел 4 с управляющим электродом 5 и анодом 6, введен дополнительный резервуар 7. Установка дополнительного резервуара 7, сообщающегося в объемом изолятора 3, обеспечивает отвод тепла от катодного узла 4 через жидкий диэлектрик. Выбор расстояния от клемм 19 до стенки резервуара 7 в 1,5-2,0 раза большим, чем расстояние между управляющим электродом 5 и анодом 6, повышает устойчивость пушки к образованию пробоев. Объем резервуара 7 превышает объем изолятора 3 в 3-4 раза для уменьшения разогрева диэлектрика, вызывающего снижение его изоляционных свойств без чрезмерного увеличения габаритов пушки. Конструкция электронно-лучевой пушки позволяет исключить необходимость ввода внутрь камеры шлангов для подвода диэлектрика, что улучшает условия обслуживания пушки и упрощает ее конструкцию в целом. 2 ил. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51)g В 23 К 15/00

H A ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (54) ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ПУШКА (57) Изобретение относится к электронно-лучевой сварке, в частности к оборудованию для электронно-лучевой сварки крупногабаритных изделий.

Цель изобретения — уменьшение габаритов пушки и повышение надежности эксплуатации путем исключения принудительной прокачки жидкого диэлектрика. В состав электронно-лучевой пушки, содержащей корпус 1 с фланцем

11 У 2 и установленным на нем изолятором

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4641731/25-27 (22), 07.12.88 (46) 23.09.90. Бюл. - 35 (72) В.В.Гринин, В.Е.Коротков и В.В.Овчинников (53) 621.791.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

h - 321065, кл. В 23 К 15/00, 27.07.70.

Авторское свидетельство СССР

1274881, кл. В 23 К 15/00, 17.05.85. а s

„„SU„„1593844

1593844

3, катодный узел 4 с управляющим электродом 5 и анодом 6, введен дополнительный резервуар 7. Установка дополнительного резервуара 7, сообщающегося с объемом изолятора 3, обеспечивает отвод тепла от катодного узла 4 через жидкий диэлектрик. Выбор расстояния от клемм 19 до стенки резервуара 7 в 1,5-2,0 раза большим, 10 чем расстояние между управляющим электродом 5 и анодом 6, повышает устойчивость пушки к образованию проИзобретение относится к электронно-лучевой сварке, в частности к оборудованию для электронно-лучевой сварки крупногабаритных изделий.

Целью изобретения являетоя уменьшение габаритов пушки и повышение .надежности эксплуатации путем исключения принудительной прокачки жидкого диэлектрика.

На чертеже изображена схема электронно-лучевой пушки.

Пушка содержит корпус 1 с фланцем

2 и установленным на нем высоковольтным блоком, состоящим из изолятора

3, катодного узла 4, съемного элекl тронно-оптического блока с управляющим электродом 5, и анод 6. На фланце 2 установлен цилиндрический резер- 35 вуар 7 с отверстием для заливки. В отверстии для заливки установлена диафрагма 8, фиксируемая прижимом 9.

П ижим 9 поджат к диафрагме 8 крышP

40 кой 10 через уплотнение 11. На боковой поверхности резервуара 7 закреплен стакан 12. Через отверстие в стакане 12 внутрь резервуара 7 введен высоковольтный кабель 13. Герке45 тизация участка подвода кабеля осуществляется через прокладку 14, фиксируемую в стакане 12 штуцером 15.

На штуцер 15 установлен ниппель 16, закрепленный накидной гайкой 17.

На изоляторе 3 установлена изоля50 ционная втулка 18 с клеммами 19 в виде болтов. К клеммам 19 крепятся жилы 20 высоковольтного кабеля и подключаются втулки, на которых установлен подогреватель катода.

5S

Во втулке 18 выполнены четыре отверстия, соединяющие внутренний объем изолятора 3 с объемом цилиндрибоев. Обьем резервуара 7 превышает объем изолятора 3 в 3-4 раза для уменьшения разогрева диэлектрика, вызывающего снижение его изоляционных свойств без черезмерного увеличения габаритов пушки. Конструкция электронно-лучевой пушки позволяет исключить необходимость ввода внутрь камеры шлангов для подвода диэлектрика, что улучшает условия обслуживания пушки и упрощает ее конструкцию в целом.

1 ил. ческого резервуара 7 и обеспечивающие циркуляцию жидкого диэлектрика.

Электронно-лучевая пушка работает следующим образом.

При подаче напряжения через высоковольтный кабель 13 на клеммы 19 и через них на электронно-оптический блок катод имитирует электроны, которые посредством управляющего электрода 5 и анода 6 формируются в электронный луч. Электронный луч фокусируется на поверхности свариваемых деталей в зоне сварки фокусирующей магнитной катушки (не показана).

Параметры луча и качество сварки существенно зависят от соосности (юстировки) высоковольтного узла и анода 6, которая достигается расположением фланца 2 в корпусе 1 по посадке.

В процессе работы пушки затруднено образование высоковольтного пробоя между резервуаром 7 и клеммами 19 из-за того, что расстояние между ними больше расстояния от управляющего . электрода до анода, Благодаря этому повышается надежность работы пушки;

Я(идкий диэлектрик, заполняющий внутренний объем изолятора 3 при работе пушки нагревается от катодного узла. 3а счет теплопередачи тепло распространяется и нагревается диэлектрик во внутреннем объеме резервуара 7.

Это тепло отводится за счет лучистой теплопередачи с поверхности резервуара 7 в вакуумную камеру, а также за счет теплопроводности от корпуса резервуара 7 через корпус 1 пушки и далее в технологическую оснастку вакуумной камеры.

1593844

Наиболее стаб иль на я р а бота пушк и достигается при использовании в качестне жидкого диэлектрика касторового масла.

Расстояние от клемм 19 до стенки дополнительного цилиндрического ре5 зервуара выбирают в 1,5-2 раза боль.шим, чем расстояние между управляющим электродом и анодом. Это позволяет повысить устойчивость пушки к образованию нысоконольтных пробоев.и выхода из строя кабеля 13. В случае, если расстояние между корпусом 1 и клеммами 19 превышает расстояние между управляющим электродом 5 и анод,м 6 менее чем в 1,5 раза, наблюдается частое возникновение вЫсоковольтных пробоев между клеммами 19 и корпусом

1, В результате этого часто нарушается процесс сварки и выходит из строя 20 высоковольтный кабель. Увеличение расстояния между корпусом 1 и клеммами 19 более чем в 2 раза по отношению к расстоянию между управляющим электродом 5 и анодом 6, предотвра- 25 щая образование высоковольтных пробоев, в то же время значительно унеiличивает габаритные размеры и массу пушки.

На образование высоковольтных пробоев большое внимание оказывает объем жидкого диэлектрика, заключенного и резервуаре 7. В зависимости от данно-. го объема меняется температура нагрева жидкого диэлектрика н процессе

35 работы пушки (фиг.2). При объеме резервуара 7, превосходящего внутренний объем изолятора менее чем н 3 раза, на номинальной мощности пушки при непрерывной работе н.течение 4 ч наблюдается разогрев жидкого диэлектрио ка до температуры 160-170 С, Это может привести к снижению его сопротивления и возникновению высоковольтного пробоя в пушке. При увеличении объема резервуара 7 до 3-4 объемон изолятора 3 наблюдается снижение температуры нагрева жидкого диэлектрика до 100-110 С. Дальнейгпее увеличение объема резервуара 7 приводит к монотонному снижению температуры жидкого диэлектрика. Однако при этом значительно возрастают габариты пушки, Опыт эксплуатации заявляемой пушки

55 в условиях серийного производства изделий показал, что оптимальным является превышение объема резернуара 7 к объему изолятора 3 н 3-4 раза.

Установка цилиндрического резервуара позволяет отказаться от применения принудительной прокачки масла для охлаждения высоковольтного блока.

Объем изолятора сообщается с объемом резервуара и тем самым обеспечивается отвод тепла от катодного узла через жидкий диэлектрик и корпус резервуара в узел крепления пушки.

При этом объем цилиндрического резервуара должен превышать объем иэолят;ра в 3-4 раза. При объеме резервуара, менее чем н 3 раза превосходящего объем изолятора, наблюдается разогрев диэлектрика, сопровождающийся снижением его изоляционных свойстн и возникновением электрических пробоев между клеммами 19, к которым подключен высоковольтный кабель 13.

Это вызывает нарушение процесса сварки и может привести к повреждению изоляции кабеля 13. Увеличение объема цилиндрического резервуара более чем н 4 раза по отношению к объему изолятора нецелесообразно в связи с ростом габаритов пушки.

Высокая эксплуатационная надежность пушки против образования высоковольтных пробоев из-за перегрева диэлектрика при минимальных размерах цилиндрического резервуара достигается при отношении его объема к объему изолятора как (3-4):I, !

Расстояние от клемм 9 до стенки цилиндрическо ro рез ернуара превьппает в 1,5-2. раза расстояние между управляющим электродом и анодом. В случае, если расстояние между стенкой цилиндрического резервуара 7 и клеммами

19 превышает расстояние между управляющим электродом и анодом менее чем в 1 5 раза, наблюдается частое возникновение электрических пробоев между клеммами 19 и корпусом резервуара

7. Бьгсоконольтные пробои принодят к короткому замыканию электрической цепи и выходу из строя высоковольтного .кабеля и источника питания пушки.

При величине расстояния между клеммами 19 и корпусом резервуара 7, н

1,5-2,0-раза превышающим расстояние между анбдом и управляющим электродом, возникающие электрические пробои при нарушении степени разряжения в камере возникают между анодом и упранляющим электродом. Поэтому не образуется пробоя нысоковольтHQго кабеля, 1593844

До 1

50-200 20

Составитель И.Фролов

Редактор Л.Гратилло Техред A.Kðàâ÷óê Корректор С.Шевкун

Заказ 2796 Тираж 634 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,10!

Увеличение расстояния между клеммами

19 и корпусом резервуара 7 более чем в 2раза по отношениюк расстоянию между управляющим электродом и анодом не5 целесообразно из-за увеличения габаритов пушки.

Корпус электронно-лучевой пушки мощностью 15 кВт изготовлен из алюминиевого сплава АК4. На фланце корпуса установлен дополнительный резервуар емкостью 500 см . На фланце так3 же установлен изолятор из капролона с внутренним. объемом 150 см .

Технические характеристики пушки .

Ускоряющее напряжение, кВ 60 1

Ток луча, мА . До 250

Ток фокусирующей . линзы, А

Рабочее расстояние, мм

Габаритные размеры, мм: диаметр 150 высота 544

Данная конструкция электронно- 25 лучевой пушки позволяет исключить необходимость ввода внутрь камеры шлангов для подвода масла от насоса, от специального наконечника для ввода высоковольтного кабеля в корпус пушки, что существенно улучшает условия обслуживания пушки в процессе

1 эксплуатации при упрощении ее конструкции в целом, Формула изобретения

Электронно-лучевая пушка, содержащая корпус с фланцем и установленным в нем высоковольтным блоком с изолятором, закрепленным на фланце через уплотнение накидной гайкой, катодным узлом и съемным электронно-оптическим блоком, управляющим электродом, анодом и высоковольтным кабелем, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения габаритов, упрощения конструкции пушки и повышения надежности эксплуатации путем исключения принудительной прокачки жидкого диэлектрика, она снабжена цилиндрическим резервуаром для жидкого диэлектрика и изоляционной втулкой с закрепленными в ней клеммами, при этом цилиндрический резервуар установлен на фланце электронно-лучевой пушки, высоковольтный кабель подсоединен к клеммам, изоляционная втулка закреплена на изоляторе, причем расстояние от клемм до резервуара в

1,5-2,0 раза превышает расстояние между управляющим электродом и анодом пушки, а объем цилиндрического резервуара превышает объем изолятора в 3-4 раза.