Катод для мощных газоразрядных приборов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 29.12,78 (21) 2704 б 91/24-07с присоединением заявки Нф -(51)М. Кл. Н 01 Ю 61/073 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий" лл(54) КАТОД ДЛЯ МОЩНЫХ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ПРИБОРОВ 1Иэобретечие относится к области мощных газоразрядных приборов и может найти применение в дуговых ксеноновых лампах сверхвысокого давления СВД).В мощных газоразрядных приборах СВД обычно используется "конусный" катод, представляющий собой цилиндрический наконечник иэ торированного вольФрама, имеющий с одной сто. роны коническую заточку, выполненную с таким расчетом, чтобы на конце оставалась круговая площадка, диаметр которой выбирается по величине номинального тока катода, Таким выбором рабочей поверхности достигается наилучшая работоспособность катода, так как в этом случае катодное пятно горячей дугиполностью занимает всю площадку 1).В некоторых областях применения газоразрядных приборов, например в мощных дуговых ксеноновых лампах СВД, используемых в печах лучистого нагрева, для создания различных температур на поверхности объекта, к катодам предъявляются требования обеспечения оптимальной работоспособности в широком диапазоне рабочих токов.с Испытания "конусных" катодов,проВеденные при токах, меньших номинального, псказали наличие значительных пульсаций лучистого потока лам пы, вызванных нестабильным горениемдуги, что уКазывает на плохую работоспособность катодов при данных токах из-за неоптимального теплового режима работы, так как воэникаю О щее катодное пятно занимает лишьчасть предназначенной для него площадки, вледствие чего уменьшается температура в этой области площадки по сравнению с оптимальной, затрудняется дийбузия тория на поверхность катода из его глубинных слоев и происходит интенсивное распыление материала катода. Кроме то" го, произвольная локализация катод О,ного пятна на площадке вызывает од-.новременно как несимметричность расположения дуги относительно продольной оси электродов, так и нестабильность ее горения, вызванную соответ ственной несимметричностью конвективных потоков. Оба эти явления отрицательно сказываются на сроке службы самих ламп, так как продукты распыления атода начинают оса.кдать О ся на оболочке, а не на массивноманоде лампы, что приводит к резкому уменьшению КПД лампы.Прототипом настоящего изобретения является катод для мощных газо разрядных приборов, содержащий цилиндрический стержень из торированного вольфрама с конической заточкой, имеющий на торцовой рабочей .части кольцевой выступ трапецеидальной Формы С 21Величина площадки выступа также выбирается по значению номинального тока, При работе с такими катодами на номинальном токе в дуге отсутствует наиболее горячая центральная часть,имеющая место при работе с фконус- ными" катодами. Благорадя тому, рабочая поверхность анода,подвергается меньшим удельным тепловым и механическим нагрузкам, что в конечном итоге увеличивает срок службы лампы. Однако при токах, меньших номинального, катодное пятно занимает часть кольцевой площадки, вследствие чего уменьшается температура рабочей зоны и диффузия тория на поверхность катода из глубинных слоев, что вызывает интенсивное распыление материала катода. Кроме того, произвольное расположение катодного пятна на кольцевой площадке ведет к несимметричности расположения дуги относительно продольной осиэлектродов и к нестабильности ее горения, которая вызвана соответственной асимметрией конвективных потоков наполняющего газа. Оба эти явления, ведут к снижению срока службы ламп, так как продукты распыления катода начинают осаждаться на оболочке, а не на массивном аноде лампыЦелью изобретения является создание катода с увеличением срока . службы при различных токовых нагрузках.Эта цель достигается тем, что катод, содержащий стержень из тори" рованного вольфрама с конической за точкой, имеющий на торцовой части кольцевой выступ трапецеидальной Формь, имеет осевой выступ трапецеидальной формы с высотой, превышающей высоту кольцевого выступа.На чертеже представлен предлагаемый, катод в продольном разрезе,.,Катод представляет. собой цилиндрический стержень 1 из торированного Фольфрама, имеющий:коническую, заточку 2 на одном конце. Непосредственно рабочая часть катода имеет осевой выступ 3 трапецеидальной Формы с находящейся на конце площадкой 4, выбираемой по величине минимального тока рабочего диапазона токов Катода. Катод имеет также кольцевой выступ 5 трапецеидальной Формы с площадкой б. Величина площадки б выбирается В соответствии с разностью максимальной и минимальной величинтоков рабочего диапазона катода. Осевой выступ 3 имеет несколько больший вылет по сравнению с кольцевым выступом 5 для того, чтобы при зажигании лампы путем касания электродов и последующего их разведения катодное пятно располагалось на осевом выступе катода. Как показали проведенные исследования, разница вылетов должна лежать в пределах 2-3 мм.Предложенный катод работает сле- дУющим образом.Носле зажигания лампы посредством касания электродов и последующего их разведения возникает дуга на кон-, чике осевого выступа 3. При достиже- нии величины тока, равной нижней границе рабочего диапазона,катодное пятно полностью заполняет площадку выступа 3; При дальнейшем увеличении тока дуга постепенно распространяется на кольцевую площадку б. При достижении верхней границы рабочего диапазона токов дуга занимает пол 10 35 20 ностью как площадку, осевого выступа, так и кольцевую площадку.Предложенная конструкция "конус- но-кольцевого" катода дает возможность получения значительных преимуществ в области эксплуатации источников излучения, в частности установок по имитации Солнца, которые с введением в, них источника с описанным катодом, приобретают способность значительно расширить диапазон созЗО даваемых облученностей. дает годовой экономический эАфект 2000 руб, в расчете на одну лампу,Таким образом, значительное улуч 40 шение работоспособности катода ввыбранном диапазоне токов достигается благодаря поддержанию необходимого теплового режима во всем диапазоне рабочих токов катода, а такжекруговой симметричности расположения активной зоны катода относительно продольной Оси электродов, обеспечивающей стабильное и симметричноегорение дуги и уменьшение пульсацийвыходящего иэ лампы лучистого потока. 45 50 Формула изобретенияКатод для мощных гаэоразрядных приборов, содержащий цилиндрический стержень из торированного вольфрама с конической заточкой, имеющий ., на торцовой рабочей части кольцевой выступ трапецеидальной Формы, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения срока службы в широком диапазоне рабочих токов, на торцовой рабочей части катода допол 5 40 65 35 Применение описанной конструкции катода в лампе-светильнике ДКсРИ, стоимостью 9280 руб.,780080 1. "Светотехника", 1977, 9 10, с.13-14.2. Материалы 16 Всеобщего технического совещания. Институт защитыокружающей среды. 1970, Бостон, СИА. оставитель В.Горчановаехред Н,Граб Корректор; Н,ШвыдкаЮЮВат Е аь Ю аш еВееавшв едактор Н.Кога з 9335/18 Тираж 844 ВНИИПИ Государственного по делам изОбретений 113035, Москва, 3-35, Рау Филиал ППП "Патентф, г.ужкомии оска ород, ул,Проектная нительно выполнен осевои выступ тра" пецеидальной Формы с высотой, превышающей высоту кольцевого выступа.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Подписиета СССРрытийнаб., д.4/5