Газорозрядна електронна гармата

1. Газорозрядна електронна гармата, що включає герметичний металевий корпус, в якому розміщені високовольтний ізолятор, холодний увігнутий катод з розвиненою емісійною поверхнею і співвісний з ним порожнистий анод, донна частина якого виконана у вигляді плити з каналами для проходження охолоджуючої води і отвором для 3 - необхідність контролю донної плити анода по вакууму, що обумовлює необхідність утримання стенду з вакуумною системою. Відома також газорозрядна електронна гармата з холодним катодом з угнутою емісійною поверхнею і циліндричним порожнистим анодом, який з'єднаний з циліндричним каналом - променеводом для проходження електронного пучка після його виходу з отвору зварної донної плити анода [див. Chernov V.A. The powerful highvoltage glow discharge electron gun and power unit on its base, VEI. Russia Proceedings of the conference on electron beam melting and re fin ing-State of the art, 1994, p.259-268, Fig.1]. Конструктивне виконання донної плити анода електронної гармати обумовлює значне її перегрівання, що приводить до порушення герметичності донної плити анода в умовах вакууму. Найближчим по технічній суті і результату, що досягається, до рішення, що заявляється, є газорозрядна електронна гармата, що включає герметичний металевий корпус, в якому розміщені високовольтний ізолятор, холодний увігнутий катод з розвиненою емісійною поверхнею і співвісний з ним порожнистий анод, донна частина якого виконана у вигляді плити, яка розташована всередині анода і має канали для проходження охолоджуючої води і отвір для проходження електронного пучка, а також приєднаний співвісний аноду променевід з розміщеними на ньому фокусними і відхиляючими котушками. Канали для проходження охолоджуючої води виконані у вигляді кільцевих зовнішніх проточок, і розташовані по периметру плити. Герметичність по вакууму забезпечується кільцевою накладкою, якою накривають капали і яку приєднують зварним швом по міді. як у верхній частині донної плити, так і в нижній [див. Патент України № 38451. МПК 7 Н01.137/06. Бюл. №1, 2004р.]. Недоліком прототипу є значне перегрівання плити, яке призводить до утворення тріщин в зварних швах, також перегрівання вакуумних ущільнень що обумовлює розгерметизацію пристою, порушення вакууму. Вказаний недолік обумовлений тим, що канали для проходження охолоджуючої води розташовані по периметру плити, по її периферії, а найбільш температурно напружена область плити - це ділянки навкруги отвору для проходження електронного пучка. При проходженні електронного пучка в отворі виникає т.з. його "розштовхування", і електрони, попадаючи на внутрішню поверхню отвору спричиняють виникнення "току перехвату", за рахунок якого це місце найбільш нагрівається. Охолоджувальна вода, йдучи по периметру плити не може ефективно протидіяти цьому нагріванню, тому в прототипі часто спостерігається перегрівання плити і розгерметизація електронної гармати. Крім того, до недоліку конструкції слід віднести складність очищення каналів охолоджування, яке здійснюється через штуцера підведення і відведення охолоджуючої води. В основу корисної моделі покладено завдання вдосконалити газорозрядну електронну гармату, в 18139 4 якій шляхом зміни місця розташування каналів для проходження охолоджуючої води досягається, поперше, можливість своєчасного відведення тепла від найбільш напруженого за температурним режимом місця, по-друге, уникнення необхідності виконання зварних швів, що виключає можливість перегрівання плити і порушення її герметичності. Це підвищує строк дії пристрою. Для вирішення завдання запропонована газорозрядна електронна гармата, що включає герметичний металевий корпус, в якому розміщені високовольтний ізолятор, холодний увігнутий катод з розвиненою емісійною поверхнею і співвісний з ним порожнистий анод, донна частина якого виконана у вигляді плити з каналами для проходження охолоджуючої води і отвором для проходження електронного пучка, а також приєднаний співвісно аноду променевід з розміщеними на ньому фокусними і відхиляючими котушками, у якій, згідно з корисною моделлю, канали для проходження охолоджуючої води виконані всередині тіла плити і зв'язані між собою в єдину систему, розташовану навколо отвору для проходження електронного пучка. Завдяки новим ознакам стало можливим винесення донної частини аноду назовні і приєднання її через вакуумні ущільнювачі безпосередньо до променеводу. Це спрощує конструкцію гармати і спосіб її виготовлення. Найбільш практичним і зручним для виготовлення є система, яка виконана з чотирьох каналів з'єднаних між собою у вигляді квадрата або прямокутника. Для можливості ефективного чищення каналів, кожний з них виконаний з можливістю виходу в атмосферу, а для уникнення виходу охолоджувальної води, вони оснащені знімними герметичними пробками. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На Фіг.1 представлений схематичний розріз газорозрядної електронної гармати; На Фіг.2 - вид А Фіг.1; На Фіг.3 - переріз Б-Б Фіг.2. Газорозрядна електронна гармата оснащена високовольтним ізолятором 1 в герметичному корпусі, охолоджуваним водою катодом 2 з сферичною емісійною поверхнею. За допомогою циліндричного корпусу катод 2 встановлений співвісно на порожнистому аноді 3, в якому усередині його донної плити 4 виконані свердленні канали 5 (Фіг.2, 3) для проходження охолоджуючої води з виходом в атмосферу і отвором 6 для проходження електронного пучка. Свердленні канали 5 для проходження охолоджуючої води що виходять в атмосферу забезпечені знімними герметичними пробками 7 що сполучаються з атмосферою. Донна плита 4 має канавки 8 для вакуумного ущільнення між порожнистим анодом 3 і променеводом 9, а також штуцер 10 підведення охолоджуючої води і штуцер 11 її відведення. Співвісно аноду 3 приєднаний променевід 9 з розміщеними на ньому фокусними котушками 12 і відхиляючими котушками 13. Нижній торець циліндричного променеводу 9 забезпечений фланцем, 5 за допомогою якого гармата встановлюється на технологічну камеру електронно-променевої установки. Для роботи пропонованої газорозрядної електронної гармати при безперервному її відкачуванні через штуцер в стінці катодно-анодної порожнини подається робочий газ (Фіг.1), що складається з водню, активованого невеликою добавкою кисню, а на катод 2 - через високовольтний струмопідвод (на кресленні не показаний) прискорююча напруга 25...30 кВ. У діапазоні тиску одиниці-десятки Па виникає високовольтний тліючий розряд, сила струму якого регулюється зміною тиску (величиною потоку робочого газу, який поступає в гармату). За допомогою фокусних котушок 12 електронний пучок виводиться через променевід 9 в технологічну камеру і фокусується на поверхні об'єкту 14, що нагрівається. При необхідності за допомогою котушок 13 відхилення і відповідної програми розгорток електронного пучка можна реалізувати різні види розгорток для обробки об'єкту 14, що нагрівається (розплавлення металу в кристалізаторі, проміжній ємності, плоскій ізложниці і т.д.). При регулюванні потужності електронного пучка зміною тиску (витратою робочого газу) донна плита 4 аноду 3 працює в умовах навантаженого цик 18139 6 лічного температурного режиму. При цьому можливість своєчасного відведення тепла від найбільш напруженого за температурним режимом місця, (отвору для проходження електронного пучка) виключає можливість перегрівання плити. Відсутність зварних швів, виключає можливість порушення герметичності плити не тільки за рахунок перегрівання, а і за будь-яких інших обставин. Запропонована газорозрядна електронна гармата, в основному, призначена для електроннопроменевої плавки металів і сплавів, де необхідна велика потужність електронного пучка. При цьому запропоновано конструкція гарантує стабільність її роботи при потужності електронного пучка 750 кВт. Це обумовлює її застосування в електроннопроменевих установках для виплавки злитків масою до 16 т. і більш безпосередньо в кристалізаторі ковзання, для плавки із застосуванням проміжної ємності і виплавки плоских злитків в ізложниці прямокутного або квадратного перетину, а також отримання порожнистих злитків. Конструктивна особливість газорозрядної електронної гармати дозволяє понизити собівартість її виготовлення. При цьому гармата має високу стабільність енергетичних параметрів електронного пучка, відрізняється простотою збірки і вакуумних випробувань, надійна в експлуатації. 7 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 18139 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601