Смесь газов для наполнения газоразрядных приборов

 

Изобретение относится к газоразрядной технике и может быть использовано при разработке и производстве коммутационных и защитных газонаполненных разрядников. Техническим результатом является увеличение стабильности величины пробивного напряжения за счет изменения состава смеси газа и его процентного содержания. Для решения этой задачи и увеличения долговечности прибора используется смесь газов, содержащая водород с введенным в нее неоном при следующем соотношении ингредиентов, % по объему: неон 93 - 87, водород 7 - 13.

Изобретение относится к области газоразрядной техники, а более конкретно - к газонаполненным разрядникам.

Известно, что для наполнения искровых разрядников типа P-26 используется смесь 30% Ar + 70% He [1]. Однако при испытаниях этих приборов на долговечность наблюдается хаотическое (ненаправленное) изменение напряжения пробоя. При этом нестабильность пробивного напряжения достигает ±22% [2]. К тому же гелий отличается большой проникающей способностью сквозь металлические части оболочки прибора. Поэтому использовать для наполнения искровых разрядников смесь 30% Ar + 70% He не рекомендуется.

Разрядники типа P-22 и P-44 наполняются смесью газов 50% Ar + 50% H₂ [1] . Было установлено, что при длительной работе этих приборов у них наблюдается направленное снижение динамического напряжения пробоя, что объясняется процессом поглощения водорода продуктами эрозии электродов. Рост температуры окружающей среды приводит к более интенсивному поглощению водорода, а следовательно, к усилению снижения динамического напряжения пробоя в процессе испытаний на долговечность.

В качестве прототипа выбрана используемая в разряднике P-90 смесь Ar + 10% H₂. Данная смесь обеспечивает заданное напряжение пробоя этого разрядника (10 кВ) и долговечность на уровне 3·10⁷ пробоев.

По сравнению со всеми перечисленными выше вариантами газового наполнения предлагаемая смесь Ne + 10% H₂ имеет наиболее пологий характер правой ветви кривой Пашена и, следовательно, более слабую зависимость статического напряжения пробоя от произведения давления газа в приборе на межэлектродное расстояние.

Для всех коммутационных разрядников имеет место явление направленного снижения динамического напряжения пробоя в течение 1-2 минут после включения прибора. Этот эффект объясняется влиянием перераспределения плотности газа внутри работающего разрядника. За счет более слабой зависимости статического напряжения пробоя от произведения давления газа на межэлектродное расстояние для смеси Ne + 10% H₂ можно существенно снизить значение направленного изменения пробивного напряжения, вызванного перераспределением плотности газа в работающем приборе.

Изобретение направлено на увеличение стабильности величины пробивного напряжения за счет изменения состава смеси газа и его процентного содержания. Для решения этой задачи и увеличения долговечности прибора используется смесь газов, содержащая водород с введенным в нее неоном при следующем соотношении ингредиентов (в % по объему): неон 93-87, водород 7-13. Оптимальное содержание двух веществ в смеси (по объему) равно: 10% H₂ и 90% Ne. При таком соотношении ингредиентов наполняющей смеси разброс динамического напряжения пробоя коммутационного разрядника с электродами из сплава ВоСт4Н3 составляет в среднем ±4,8% после коммутации за 2·10⁷ пробоев суммарной энергии 60 кДж.

Процент содержания водорода в смеси определяет стабильность напряжения пробоя в процессе длительной работы разрядника. Если H₂ в смеси более 13%, динамическое напряжение пробоя снижается в процессе долговечности из-за интенсивного жестчения водорода и, как следствие, уменьшения общей электропрочности смеси. Если содержание водорода менее 7%, динамическое напряжение пробоя также заметно снижается в процессе длительной работы прибора, поэтому оптимальное количество H₂ в смеси равно 7-13%.

Изобретение может быть использовано при разработке и производстве коммутационных и защитных газонаполненных разрядников.

Список литературы 1. Киселев Ю. В. , Черепанов В.П. Искровые разрядники. - М.: Советское радио, 1976. - 72 с.

2. Киселев Ю. В., Москвичева Т.Н., Юшин С.В. Разброс напряжения пробоя коммутационных неуправляемых разрядников. // Электронная техника. Сер. 4. Электровакуумные и газоразрядные приборы: Научно-технический сборник ЦНИИ "Электроника". - 1981. - N 2. - С. 68-71.

Формула изобретения

Смесь газов для наполнения газоразрядных приборов, содержащая водород, отличающаяся тем, что в состав газового наполнения введен неон при следующем соотношении ингредиентов, % по объему: Неон - 93 - 87 Водород - 7 - 13