Способ обработки электродов газоразрядных приборов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН АРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР АМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ ОБРЕТЕНИ И(72) А.З. Аксельрод, Е.А. Попов, С.И. Котенев и Е.Л. Носова (71). Северо-Кавказский ордена ДружбЫ народов горно-металлургический институт(56) 1, Авторское свидетельство СССР В 436407, кл. Н 01 1 9/02, 1974.2. Авторское свидетельство СССР 9 630673, кл. Н 01 3 9/44, 1978 (54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРОДОВ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ПРИБОРОВ путем воздейь ствиякровымс яфектисрока кн- твляборушной АВТОРСКОМУ СВ.80 058001 А на их рабочую поверхностразрядом, о т л и ч а ю й-тем, что, с целью повнвениявности обработки и увеличенияслужбы приборов;.с тугоплавмн электродами, обраббтку осуцест до установки электродов в прири атмосферном давлении в воздреде при энергии разрядного нмпульа 30-90 Дж и межэлектродном расстояии, определяемом из соотношения0,045 Я ( Р С 0,2 Мде Е - энергия разрядного импульса,Дж;1 - межэлектродное расстояние,мм.Изобретение относится к электрод-ной технике, в частности к способамобработки электродов газоразрядныхприборов с холодным катодом,и можетбыть использовано при изготовлениивакуумных, искровых разрядников идругих приборов искрового разряда,основной причиной отказа которых является электрическая эрозия электродов.ФвИзвестен способ обработки электро 0дов, газораэрядных приборов путемзажигания между электродами, помещенными в прибор, тлеющего разряда,инициируемого в среде инертных газов 1. , 5Тлеющий разряд, воздействуя на поверхность электродов, удаляет с нееразличные загрязнения, окисные пленки, адсорбированные газы, тем самымувеличивая стабильность работы газо" 20разрядных приборов.Недостатком сйособа обработкиэлектродов является малый срок службы,обусловленный низкой эрозионной стойкостью электродов. 25Наиболее близким по техническойсущности является способ обработкиэлектродов путем воздействия их нарабочую поверхность искровым разрядом Г 2 3.Обработка данным способом осуществляется за счет удаления с.поверхности электродов окисных пленок, адсорбированных газов, солевых загрязнений и т.д.Данный способ Обработки также ха- З 5рактеризуется. низкой долговечностьюгазоразрядных приборов, вследствиенизкой эрозионной стойкости электродов,Это связано с тем, что во избежание напыления. на изоляторы приборов. проводящей пленки, затемнения и разрушения стеклянной колбы и другихнежелательных явлений, связанныхс эрозионными процессами, обработ-45ка может вестись только при малыхэнергиях разряда. В примере реализации известного способа обработкиведется при энергии разрядного импульса 0,1 Дж и ожесточение режимаобработки (за счет увеличения длительности обработки )сопровождаетсяобразованием проводящей пленки настенках прибора. Искровой разряд малой энергии не может как-либо повлиять на эрозионную стойкость электродов, так как после его воздействияи состав и кристаллическая структу-ра материалов электродов остаетсябез изменений. Кроме того, на параметры искрового разряда и, соответ- бо,ственно, иа состояние поверхностиобрабатываемого электрода влияетформа, размеры и материал противоположного электрода и особенно межэлектродное расстояние. В данном , Яспособе исключается возможность увеличения эрозионной стойкости электродов и долговечности приборов засчет варьирования этими параметрами,так как разряд инициируезся междуэлектродами, уже установленными вприбор. Л Форма, размеры, материалэлектродов и расстояние между нимижестко заданы конструкцией приборов.Цель изобретения - повышение эфФективности обработки и увеличениесрока службы:газоразрядных приборовс тугоплавкими электродами,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу обработкиэлектродов газоразрядных приборовпутем воздействия на их рабочую поверхность искровым разрядом, обработку осуществляют до установки электродов в прибор при атмосферном давлении в воздушной среде, при.энергииразрядного импульса 30-90 Дж и межэлектродном расстоянии, определяемомиз соотношения0,045 УЕ Сй С 0,2 Я,где Е -:энергия разрядного импульса,Дж6 - межэлектродное расстояние,мм,Сущность изобретения заключаетсяв том, что при обработке в указанномрежиме поверхность обрабатываемогоэлектрода подвергается тепловому имеханическому воздействию факельныхструй, вылетающих с противоположногоэлектрода и тепла, подводящегосяиз разрядного накала. Кроме того:,на обрабатываемый электрод действуетсила отдачи Факельной струи, вылетающей с его поверхности. В результатесуммарного воздействия укаэанныхФакторов происходит изменение структуры и состава поверхностного слоя материалов электродов, н результате чего .Формируется эрозионностойкая поверхность электродов.Разряд осуществляется между электродами, один из которых является до"полнительным и служит только для обработки, Так как на состояние поверхности обрабатываемого электрода влия"ет материал и особенно форма противоположного электрода, использованиедополнительного электрода, обладающего оптимальной геометрией, позволяет увеличить эффективность обработки.Обработку электродов согласнопредлагаемому способу следует вестипри энергиях разрядного импульсане менее 30 Дж. При меньших энергиях не происходит изменения структуры и формирования эрозионной поверхности у тугоплавких металловвольфрама, молибдена, тантала ,обЫчно используемых в качестве материала электродов газоразрядныхприборов., При энергиях разряда более 90 Дж обработку вести не целесообразно, так как эФфективность обработки при этом не увеличивается, но, вследствие интенсивной эрозии материала электродов, заметно меняются геометрические характеристики поверхности электродов (она становится неровной ), что может отразиться на параметрах прибора, например, на напряжении зажигания разрядников с малым межэлектродным расстоянием, Оптимальная энергия разрядного им пульса составляет 50+5 Дж.Иежэлектродное расстояние при обработке выбирается в диапазоне 0,045 й-:0,2 Щгде Е - энергия разрядного импульса ), так как при меж электродном расстоянии, превышающем 0,2 УЕ , факельные струи, выпетающие с противоположного электрода, достигают поверхности обрабатываемого электрода уже частично рассеявшимися в пространстве и потерявшими энергию личение энергии импульса сопровождает ся увеличением эрозии электродов иэнергии факельной струи, вылетакщейс электродов. Поэтому с увеличениемэнергии импульса увеличивается какминимально, так и максимально допус 35 тимое межэлектродное расстояние. Эмпи. 40 рические зависимости от энергии импульса максимально дОпустимого.электродного расстояния (0,23 Е)и минимально допустимого (0,045%)выбракны как наиболее точные в результате анализа экспериментальных данных. Оптимальное межэлектродное расстояние при обработке составляет (0,06+ +0,011 УЕ . Обработка электродов ведется при атмосферном давлении в воздушной сре де. В принципе возможна замена воздуха на другой газ, например азот, аргон, но зто приведет к усложнению оборудования для обработки электродов, Отклонение давления воздуха от 5 атмосФерного ие целесообразно, таккак сложность оборудования для обработки увеличивается, а эффективностьобработки при этом остается без из- . менений. Последнее обстоятельство связано с тем, что в мощном искровомразряде, вследствие интенсивных эро-.зиоиных процессов на электродах,продукты эрозии вытесняют окружающую среду из межэлектродного промежутка я в результате чего уменьшается их тепловое и механическое воздействие наобрабатываемую поверхность, не происходит перестройки протиповерхностного слоя и увеличения эрозионнойстойкости электродов. При межэлектродном расстоянии меньшем 0,045 УЕвозможно закорачивание межэлектродного промежутка продуктами эрозии.Зависимость межэлектродного расстояния при обработке от энергии разрядного импульса связана с тем, что увеи разряд горйт практически в атмосфере паров материала электрода.На фиг.1 изображена схема устройства, реализующая предлагаемый способ; на фиг,2 и 3 - экспериментальные кривые способа.Установка состоит из источника 1 питания, батареи 2 конденсатора, высоковольтного генератора 3 и разрядного промежутка 4, в котором обрабатывались электроды.На фиг.2 приведена экспериментальная зависимость эффективности обработки вольфрамовых электродов от энергии разрядного импульса. За эффективность обработки принято решение величины эрозии электродов до обработки (ав)к величине эрозии электродов после обработки(де.Кривая 5 соответствует межэлектродному расстоянию, изменяемому в зависимости от .энергии импульса по формуле 0=0,05 ФЕ,кривая б - Р =0,153 Е, кривая 7 - Р =0,257 Е,На фиг,З приведена зависимость эффективности обработки вольфрамовых электродов от межэлектродного расстоя. ния. Кривая 8 соответствует энергии разрядного импульса 30 Дж, кривая 9 60 Дж, кривая 10 - 90 Дж, Участки кривых, проведенные пунктиром, соответствуют режимам обработки, в которых наблюдалось закорачиваниемежэлектродного промежутка продуктами эрозии.Испытания предлагаемого способа обработки, электродов проводят на установке, схема которой приведена на фиг.1. Заряд батареи 2 конденсаторов производится источником 1 питания, выдающего постоянное напряжение 1200 В Емкость батареи конденсаторов меняет,ся от 10 до 200 мкФ, благодаря чему, энергия, запасаемая в конденсаторах, меняется от 7 до 140 Дж. Зажигание разрядов в разрядном промежутке 4 осуществляется маломсщным (0,1 Дж 1 высоковольтным импульсом, получаемым с выхода высоковольтного генератора 3. Конструкция разрядного промежутка 4 обеспечивает изменения межэлектродного расстояния от 0,1 до 2 мм, а также дает возможность автоматически (с помощью электродвигателя )перемещать электроды по вертикали и горизонтали,благодаря чему воздействию искрового разряда могут подвергаться различные участки поверхности электродов.Обработке предлагаемым способом подвергаются электроды из вольфрама и молибдена, представляющие собой цилиндры диаметром б мщ. Разряд инициируется в воздушной среде прн атмосферном давлении между обрабатываемым электродом, подключенным в качестве анода, и дополнительным электродом, представляющим собой коваровый ци-, линдр диаметром 2 мм, подключенным в качестве анода. Каждый участок по1058001 1 О ие,02 дФ дЮ д 18 Я,ВНИИПИ Заказ 9587/54 Тираж 703 ПодписноеФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 верхности электродов подвергаетсявоздействию 5 разрядных импульсов.Общее время обработки составляет1 мин при частоте следования импульсов 1 Гц. Результаты испытанийвольФрамовых электродов приведенына Фиг.2 и 3. Аналогичные результаты были получены на молибденовыхэлектродах. Как видно из полученныхэкспериментальных данных, эрозионная стойкость электродов в результате обработки увеличивается в 4-5 раз по сравнению с первоначальной,Поскольку выход газоразрядных приборов из строя вследствие эрозии электроцов происходит из-эа постепенного ухода параметров приборов за пределы допустимых значений то увеличение эрозионной стойкости электродов после обработки в разряде также позволяет увеличить стабильность параметров в процессе работы.