4. Устройство разрядников

Разрядник представляет собой систему двух или трёх электро­дов, помещённых в оболочку (баллон), которая заполняется либо чистым инертным газом или смесями инертных газов, либо водоро­дом, воздухом, кислородом в смеси с водяными парами, углекислым газом. Баллон может быть стеклянным, металлостеклянным или металлокерамическим. Выбор конструктивного оформления зависит от давления газа в приборе и режимов его эксплуатации. Давление газа в искровом разряднике составляет величину от нескольких десятков до нескольких тысяч мм рт. ст.

В искровом разряднике наиболее часто используются активи­рованные электроды: оксидированный или торированный вольфрам; никель, покрытый калием или барием; сплавы вольфрама, никеля и окиси бария (ВНБ-3). Применяются также чистые металлы: воль­фрам, нержавеющая сталь, молибден, алюминий. В дальнейшем мы рассмотрим устройство и технологию изготовления коммутирующего разрядника РК-161-1.

Часть II. Конструкция и технология изготовления разрядника рк-161-1.

1. Основные параметры разрядника рк-161-1

РК-161-1 ─ коммутационный, неуправляемый разрядник, применяющийся для зажигания газотурбинных двигателей. Также он может быть использован в качестве защитного.

Основные параметры:

статическое напряжение пробоя U_ст.пр. ─ 2,5─3 кВ;

ток разряда I_разр ─ 2 кА;

максимальная коммутируемая ёмкость C_max─ 1,5 мкФ.

2. Конструкция рк-161-1

Конструкция прибора показана на рис.3.

№	Наименование детали	Материал
1	Чашка (анодная)	42На–Ви
2	Чашка (катодная)	42На–Ви
3	Штенгель	Медь марки Моб
4	Цилиндр керамический	Керамика 22ХС
5	Припой	Кольцо ПСр – 72В
6	Припой	Кольцо ПСр – 72В
7	Анодный вывод	29НК
8	Катодный вывод	29НК
9	Держатель электрода	29НК
10	Держатель электрода	29НК

Рис.3. Конструкция РК-161-1.

Конструктивные особенности:

• расстояние между двумя электродами – 2 – 2,5 мм.;

• отверстия в держателях выполнены для откачки и обезгаживания (диаметр 0,5 мм);

• чашки выполнены из ленты 42На–Ви, так как этот материал имеет температурный коэффициент расширения ТКР близкий к ТКР керамики 22ХС;

• для обеспечения надёжной герметизации прибора при избыточном давлении используется охватывающий спай чашки с керамикой.

3. Технология изготовления рк-161-1

Технология изготовления разрядника РК-161-1 имеет следующие основные этапы:

• Изготовление и обработка деталей прибора.

• Сборка деталей в узлы.

• Сборка прибора.

• Откачка и наполнение прибора.

• Тренировка и измерение параметров.

• Гидропескоструйная обработка и гальваническое покрытие внешних металлических частей прибора.

1. Изготовление и обработка деталей. Чашки 1 и 2 (см. рис.3) изготавливаются из ленты 42На-Ви методом штамповки с последующей токарной обработкой. Катодный и анодный выводы 7 и 8, а также держатели электродов 9, 10 изготавливают методом токарной обработки из прутка 29НК. Электроды 1,2 разрядника выполняются в виде таблетки из заготовки ВоСт4н3 методом токарной обработки. Штенгель 3 изготовляется из медной трубки диаметром 4 мм. (для этого используется медь марки Моб). После стадии изготовления и обработки все детали проходят ультразвуковую очистку, и затем попадают на монтаж.

2. Сборка деталей в узлы. Сначала собираются катодный и анодный узлы. Катодный узел, состоящий из чашки 2, катодного вывода 8 и держателя электрода 9, паяется медным припоем при температуре 1100°C в атмосфере водорода. Анодный узел, состоящий из чашки 1, катодного вывода 7 и держателя электрода 10, паяется также как и катодный узел (штенгель 3 припаивается к анодному узлу позже).

3. Сборка прибора. Готовые узлы собираются в специальные оправки из нержавеющей стали и паяются с керамическим цилиндром 4 и медным штенгелем 3 припоем ПСР-72В в атмосфере водорода при температуре 800°C. После сборки происходит откачка и наполнение прибора.

4. Откачка и наполнение. В процессе откачки и наполнения происходит обезгаживание арматуры прибора и наполнение его смесью газов. Подробнее операция откачки и наполнения будет рассмотрена ниже.

5. Тренировка и измерение параметров. Тренировка разрядника РК-161-1 осуществляется в схеме релаксационного генератора (см. рис.4). Параметры схемы: ёмкость накопителя – 1,0 мкФ, частота пробоев разрядника – 10 Гц. В результате тренировки происходит стабилизация параметров разрядника, в частности статического пробивного напряжения U_ст.пр.. Процесс тренировки обычно длится 2-3 часа. Если параметры разрядника за это время не стабилизировались, то его отправляют на реставрацию, т. е. снова на наполнение. После того как разрядник прошёл тренировку его штенгель завальцовывают, и прибор приобретает свою окончательную форму.

Рис. 4. Схема релаксационного генератора на неуправляемом разряднике.

6. Гидропескоструйная обработка и гальваническое покрытие внешних металлических частей прибора. Обработка поверхности осуществляется смесью воды и кварцевого песка, подаваемой под большим напором. Конечная стадия изготовления разрядника заключается в нанесении на поверхность прибора антикоррозийного слоя Ни-Ко толщиной 30 мкм.

4. ПРОЦЕСС ОТКАЧКИ И НАПОЛНЕНИЯ РАЗРЯДНИКА РК-161-1

Откачка и наполнение прибора осуществляется на посту ВОП-6. Разрядник соединяется с гребёнкой и затягивается с помощью полувтулок гайками. Одновременно на посту могут находиться десять разрядников. Далее происходит процесс откачки. До давления 2∙10^-2 мм. рт. ст. откачка производится с помощью форвакуумного насоса, после чего с помощью паромасленного насоса получают высокий вакуум с давлением порядка 5∙10^-6 мм. рт. ст. (измеряется с помощью ионизационного манометра).

После этого на гребёнку с прикреплёнными к ней разрядниками опускают печь и постепенно поднимают температуру внутри до 450°C со скоростью 6-8 градусов в минуту. При этом давление в гребёнке не должно быть меньше 5∙10^-5 мм. рт. ст. При достижении 450°C печь отключают (при этом вакуум внутри сохраняют). В результате нагрева до такой температуры происходит обезгаживание арматуры приборов.

После остывания до комнатной температуры происходит наполнение разрядников смесью газов: неон высокой чистоты + технический водород (тритий, 10%), до давления в 3 атмосферы. Наполнение разрядников ведётся с одновременным контролем статического напряжения пробоя. Приборы, у которых напряжение пробоя достигает значения 2,5-3 кВ, скусываются с помощью клещей холодного отпая. Наполнение происходит до тех пор, пока напряжение пробоя всех приборов не достигнет нужного значения. Далее приборы поступают на тренировку.