RU2519657C2 - Устройство возбуждения объемного разряда в плотных газах - Google Patents
Устройство возбуждения объемного разряда в плотных газах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2519657C2 RU2519657C2 RU2012137843/28A RU2012137843A RU2519657C2 RU 2519657 C2 RU2519657 C2 RU 2519657C2 RU 2012137843/28 A RU2012137843/28 A RU 2012137843/28A RU 2012137843 A RU2012137843 A RU 2012137843A RU 2519657 C2 RU2519657 C2 RU 2519657C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinder
- screen
- knife
- shaped
- electrode
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано для возбуждения активных сред газовых лазеров. Устройство возбуждения объемного разряда в плотных газах содержит источник высокого напряжения, соединенный с протяженными коронирующим и токосъемным электродами ножевой формы, установленными вдоль диэлектрического цилиндра, выполненного с возможностью вращения. На внешней поверхности цилиндра расположены электропроводящий экран и диэлектрическая пленка, причем коронирующий электрод установлен вдоль радиуса цилиндра с зазором относительно цилиндра. Экран выполнен в виде двух и более секции, протяженных вдоль цилиндра и электрически изолированных друг от друга, при этом секция, проходящая зону коронирующего электрода ножевой формы, соединена скользящим контактом с заземленным полюсом источника, а секция, проходящая зону токосъемного электрода ножевой формы, соединена скользящим контактом с потенциальным полюсом источника. Потенциал, подаваемый на секцию экрана, может регулироваться, например, потенциометром. Технический результат заключается в обеспечении возможности повышения мощности разряда. 2 ил.
Description
Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано для возбуждения активных сред газовых лазеров высокого давления. Кроме того, оно может быть востребовано в электротехнике и тех областях техники, где применяются протяженные области коронного разряда.
Известно устройство, электростатический генератор, содержащий транспортер электрических зарядов, включающий в себя несущий диэлектрик (ленту) с закрепленными поперек его длины электродами, ведущий и ведомый валы, зарядное и токосъемное устройства [1], в котором использован аналогичный способ перемещения зарядов. Недостатком устройства является наличие двух валов в конструкции, приводящее к ее усложнению, увеличению размеров устройства и снижению надежности функционирования.
Известно устройство, принятое в качестве прототипа, содержащее вращающийся полый диэлектрический цилиндр с экраном и металлизированной диэлектрической пленкой, вдоль которого с некоторым зазором установлены коронирующий и токосъемный электроды ножевой формы, соединенные с источником высокого напряжения, патент МКИ №2030046 H01S, 3/0977 [2]. В зоне коронирующего электрода ножевой формы устройства формируется устойчивый объемный разряд в газовой среде атмосферного давления, величина тока которого ограничивается скоростью движения диэлектрика V, поверхностной плотностью нанесенных зарядов и длиной коронирующего электрода ножевой формы. При фиксированных значениях габаритных размеров: радиуса ротора R и длины коронирующего электрода ножевой формы, мощность разряда определяется угловой скоростью вращения ротора ω, т.к. V=ωR, и емкостью диэлектрической пленки.
Адсорбция зарядов на поверхности диэлектрической пленки и транспортировка их к токосъемному электроду ножевой формы в устройстве осуществляется благодаря возникновению индуцированного поля в диэлектрике, вследствие его поляризации электрическим полем в системе: коронирующий электрод ножевой формы - экран (последний выполняет функцию вспомогательного электрода). При прекращении воздействия внешнего поля, диэлектрик через некоторый интервал времени (τp.- время релаксации) возвращается в исходное состояние. Для дипольной поляризации это время может достигать ~10-2 сек [3]. В течение этого времени в диэлектрике существует поле, удерживающее заряды на поверхности. Этот факт накладывает определенные ограничения на величину допустимой скорости вращения ротора устройства-прототипа, а следовательно, ограничивает возможности увеличения мощности разряда.
В качестве недостатков известного устройства можно указать следующее:
- невозможность обеспечения полного стекания поверхностных зарядов на токосъемном электроде ножевой формы при вращении с угловой скоростью выше критического значения: 
,
где L - длина дуги между коронирующим и токосъемным электродами ножевой формы; ввиду наличия остаточного индуцированного поля в диэлектрическом слое при прохождении зоны токосъемного электрода ножевой формы. Это приводит к потерям в мощности разряда;
- снижение эффективности процесса осаждения пространственных зарядов на пленку в зоне горения коронного разряда, ввиду наличия остаточных зарядов на ее поверхности при скорости вращения ротора выше следующего значения:
Последний фактор приводит к периодическому срыву устойчивого режима горения, так как в зоне коронного разряда накапливается избыточный пространственный заряд.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в создании устройства, обеспечивающего увеличение мощности непрерывного объемного газового разряда в плотных средах, во всем диапазоне конструктивно допустимых скоростей вращения ротора.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем источник высокого напряжения, соединенный с протяженными коронирующим и токосъемным электродами ножевой формы, установленными вдоль диэлектрического цилиндра, выполненного с возможностью вращения, на внешней поверхности которого расположены электропроводящий экран и диэлектрическая пленка, экран выполнен в виде нескольких протяженных вдоль цилиндра секций, электрически изолированных друг от друга.
Причем отдельные секции экрана в определенных позициях посредством скользящих контактов включены в электрическую цепь источника напряжения. Секция экрана, проходящая в процессе вращения зону коронирующего электрода ножевой формы, соединяется с заземленным полюсом источника, а секция экрана, проходящая зону токосъемного электрода ножевой формы соединяется с потенциальным полюсом источника.
При этом величина потенциала на секции экрана регулируется, например, потенциометром и т.д. Это позволяет оптимизировать величину напряженности поля в зоне токосъемного электрода ножевой формы для эффективного стекания поверхностных зарядов.
Изобретение поясняется двумя иллюстрациями, где на фиг.1 изображена схема устройства: сечение А-А (Фиг.2) и электрическая схема подключения, а на фиг.2 - вид по Б (Фиг.1).
Устройство состоит из источника высокого напряжения 1, коронирующего электрода 2 ножевой формы, токосъемного электрода ножевой формы 3 и цилиндрической оболочки, состоящей из диэлектрического цилиндра 4, на поверхности которого расположены: экран 5, выполненный из электропроводящего материала, и диэлектрическая пленка 6, фиг.1. Экран разделен на две и более секции 5, протяженных вдоль цилиндра, электрически изолированных друг от друга, фиг.1, 2. Цилиндрическая оболочка закреплена на валу вращения 7, образуя ротор. Включение секций экрана в электрическую цепь источника напряжения в соответствующих позициях осуществляется через скользящие контакты 8, 9 роликового или иного типа, за счет касания внутренней поверхности секций, выступающих относительно тела диэлектрического цилиндра. Потенциал секции, проходящей зону токосъемного электрода ножевой формы, может задаваться регулятором 10, например потенциометром. Количество секций и их ширина (по дуге) задаются параметрами конструкции конкретного устройства, а именно: диаметром ротора и расположением токосъемного электрода ножевой формы относительно коронирующего электрода ножевой формы. При этом ширина секции (длина дуги сегмента) должна быть меньше длины наименьшей дуги, соединяющей зоны коронирующего и токосъемного электродов по внешней поверхности ротора, кроме того, секция не должна замыкать скользящие контакты. Для предотвращения поверхностного пробоя между потенциальной секцией экрана и заземленной, целесообразно реализовать такое конструктивное исполнение, чтобы между ними располагалась хотя бы одна секция без коммутации в электрическую цепь.
Работает устройство следующим образом.
При вращении ротора от источника высокого напряжения 1 на коронирующий электрод ножевой формы 2 подается высокое напряжение и обеспечивается зажигание коронного разряда. Полюс источника с нулевым потенциалом заземлен и соединен с токосъемным электродом ножевой формы 3. Секция экрана, которая проходит зону коронирующего электрода ножевой формы, посредством скользящего контакта 8 соединяется с заземленным полюсом. Тем самым обеспечивается развитие коронного разряда барьерного типа, а в диэлектрической пленке 6 в результате поляризации индуцируется компенсационное поле, которое обеспечивает адсорбцию зарядов на поверхность пленки. При перемещении заряженного участка поверхности в зону токосъемного электрода ножевой формы 3 соответствующая секция экрана сначала отрывается от земли, а затем посредством аналогичного скользящего контакта 9 подключается к потенциальному полюсу источника высокого напряжения. В результате чего происходит переполяризация диэлектрика. Вновь индуцированное поле в слое имеет обратную направленность и носит отталкивающий характер по отношению к зарядам, адсорбированным на поверхности пленки. Кроме того, поле в системе: потенциальный экран - заземленный токосъемный электрод ножевой формы, является постоянно действующим и ускоряющим движение зарядов к токосъемному электроду ножевой формы, поскольку скорость дрейфа ионов в газе:
Vдр.=К·Е,
где К- подвижность ионов;
Е - напряженность электрического поля.
Таким образом, создается условие для полного стекания зарядов на токосъемный электрод ножевой формы. Потенциал на экране может быть равным значению потенциала на коронирующем электроде ножевой формы, либо изменяться регулятором 10 (например, потенциометром и т.д.) до оптимального значения. В процессе дальнейшего смещения диэлектрического слоя в область разряда приходит полностью разряженная пленка не зависимо от скорости вращения. Это обеспечивает максимальную эффективность процесса адсорбции пространственных зарядов диэлектрической пленкой устройства. Лимитирующим фактором роста мощности разряда будет только емкость диэлектрического слоя.
Литература
[1]. Новиков М.Т. Электростатический генератор. // Заявка: 4936018/25 от 1991.05.14. RU (11) 2027298 (13) С1, (51) 6 H02N1/08.
[2]. Журавлев О.А. Устройство возбуждения объемного разряда в плотных газах. // Патент 2030046 МКИ H01 S3/0977. -№4842699/25. Бюл. №6 от 21.02.1995 г.
[3]. Физические величины: Справочник. А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина,
A.M. Братковский и др.; Под. ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. - М., Энергоатомиздат, 1991.
Claims (1)
- Устройство возбуждения объемного разряда в плотных газах, содержащее источник высокого напряжения, соединенный с протяженными коронирующим и токосъемным электродами ножевой формы, установленными вдоль диэлектрического цилиндра, выполненного с возможностью вращения, на внешней поверхности которого расположены электропроводящий экран и диэлектрическая пленка, причем коронирующий электрод установлен вдоль радиуса цилиндра с зазором относительно цилиндра, отличающееся тем, что экран выполнен в виде двух и более секций, протяженных вдоль цилиндра и электрически изолированных друг от друга, при этом секция, проходящая зону коронирующего электрода ножевой формы, соединена скользящим контактом с заземленным полюсом источника, а секция, проходящая зону токосъемного электрода ножевой формы, соединена скользящим контактом с потенциальным полюсом источника, кроме того, потенциал, подаваемый на секцию экрана, может регулироваться, например, потенциометром.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012137843/28A RU2519657C2 (ru) | 2012-09-04 | 2012-09-04 | Устройство возбуждения объемного разряда в плотных газах |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012137843/28A RU2519657C2 (ru) | 2012-09-04 | 2012-09-04 | Устройство возбуждения объемного разряда в плотных газах |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012137843A RU2012137843A (ru) | 2014-03-10 |
| RU2519657C2 true RU2519657C2 (ru) | 2014-06-20 |
Family
ID=50191569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012137843/28A RU2519657C2 (ru) | 2012-09-04 | 2012-09-04 | Устройство возбуждения объемного разряда в плотных газах |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2519657C2 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2030046C1 (ru) * | 1990-06-27 | 1995-02-27 | Самарский государственный аэрокосмический университет | Устройство возбуждения объемного разряда в плотных газах |
| RU2106049C1 (ru) * | 1995-01-31 | 1998-02-27 | Самарский государственный аэрокосмический университет им.С.П.Королева | Устройство возбуждения однородного поверхностного разряда в плотных газах |
| SU1804261A1 (ru) * | 1990-10-19 | 1999-05-27 | Самарский авиационный институт им. акад. С.П.Королева | Проточный газовый лазер с замкнутым контуром |
| US6118218A (en) * | 1999-02-01 | 2000-09-12 | Sigma Technologies International, Inc. | Steady-state glow-discharge plasma at atmospheric pressure |
-
2012
- 2012-09-04 RU RU2012137843/28A patent/RU2519657C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2030046C1 (ru) * | 1990-06-27 | 1995-02-27 | Самарский государственный аэрокосмический университет | Устройство возбуждения объемного разряда в плотных газах |
| SU1804261A1 (ru) * | 1990-10-19 | 1999-05-27 | Самарский авиационный институт им. акад. С.П.Королева | Проточный газовый лазер с замкнутым контуром |
| RU2106049C1 (ru) * | 1995-01-31 | 1998-02-27 | Самарский государственный аэрокосмический университет им.С.П.Королева | Устройство возбуждения однородного поверхностного разряда в плотных газах |
| US6118218A (en) * | 1999-02-01 | 2000-09-12 | Sigma Technologies International, Inc. | Steady-state glow-discharge plasma at atmospheric pressure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012137843A (ru) | 2014-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2008152022A (ru) | Электростатический двигатель | |
| AU2016320584B2 (en) | Method and device for ion mobility separation | |
| Pillai et al. | Surface flashover of solid insulators in atmospheric air and in vacuum | |
| JPS5861843A (ja) | 極短パルス高電圧発生装置 | |
| KR20070043927A (ko) | 이온 생성 방법 및 장치 | |
| TW201833973A (zh) | 具有兩互連之微波電漿源的電漿處理裝置及操作此類電漿處理裝置之方法 | |
| RU2519657C2 (ru) | Устройство возбуждения объемного разряда в плотных газах | |
| KR890006344A (ko) | 방전소자 및 그의 응용장치 | |
| Nakao et al. | Influence of insulating barrier on the creepage discharge in transformer oil | |
| CN101820234B (zh) | 滚筒带式陶瓷发电机 | |
| CN101478261A (zh) | 静电感应发电机 | |
| US20110255206A1 (en) | Method of ions generation and aerodynamic ion generator | |
| US3527992A (en) | Electrostatic generator | |
| US4475066A (en) | High-coulomb transfer switch | |
| KR20020050318A (ko) | 정전 발전형 고전압 발생장치 | |
| JP5342364B2 (ja) | 給電機構および真空処理装置 | |
| JP2003020206A (ja) | オゾン発生装置 | |
| RU2027298C1 (ru) | Электростатический генератор | |
| RU2106049C1 (ru) | Устройство возбуждения однородного поверхностного разряда в плотных газах | |
| JP4355789B2 (ja) | 放電発生装置 | |
| JP2003103487A (ja) | 静電吸着マニピュレータ | |
| RU2030046C1 (ru) | Устройство возбуждения объемного разряда в плотных газах | |
| SU1735950A1 (ru) | Способ управлени срабатыванием разр дника со скольз щим разр дом и устройство дл его осуществлени | |
| CN119400048A (zh) | 一种储存电荷的转子旋转实现减重的实验系统 | |
| RU2014658C1 (ru) | Импульсный холодный катод |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160905 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170905 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190905 |