Вакуумный конденсатор

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электротехнической базе, а в данном конкретном случае к полярным конденсаторам постоянной емкости. Технический результат от использования изобретения заключается в возможности создания малогабаритных накопителей электроэнергии большой емкости и напряжений. Вакуумный конденсатор содержит вакуумную камеру, размещенный в ней катод и расположенный вне вакуумной камеры анод, при этом вакуумная камера выполнена из диэлектрического материала. Указанный катод может быть выполнен с возможностью нагревания посредством электроизолированного накала, помещенный в вакуумную камеру, которая выполнена в виде диэлектрического герметичного баллона, а указанный анод расположен на внешней поверхности диэлектрического герметичного баллона. Катод может быть выполнен "холодным" с микропикообразной поверхностью, обеспечивающей отдачу свободных электронов с его поверхности без нагрева, а анод расположен на внешней поверхности диэлектрического баллона с глубоким вакуумом и размещенным в нем катодом.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ХОЛОШЕНКО РОМАН СТАНИСЛАВОВИЧ; КОВАЛЕНКО ГЕННАДИЙ ВИКТОРОВИЧ; КОРСУН ИЛЬЯ ВЛАДИМИРОВИЧ; НИКОЛАЕВА ЛЮДМИЛА АЛЕКСАНДРОВНА (RU) Область техники Изобретение относится к области электротехники, в частности к электротехнической базе, а в данном конкретном случае к полярным конденсаторам постоянной емкости. Уровень техники Известны полупроводниковые и электролитические конденсаторы, все они работают за счет эффекта поляризации, их основа - две обкладки-электроды, между которыми находится поляризуемый диэлектрик, положительно заряжаемая обкладка - это анод, отрицательно заряжаемая обкладка - это катод, за счет поляризации диэлектрика достигается накопление электрического заряда - электрической энергии,это самые большие конденсаторы, имеющие электроемкость в 2 Ф при рабочем напряжении до 16 В. Недостатком является большие массогабаритные показатели и низкие рабочие напряжения. Сущность изобретения Технический результат от использования изобретения заключается в возможности создания малогабаритных накопителей электроэнергии большой емкости и напряжений. Указанный технический результат достигается за счет использования следующей совокупности существенных признаков. Вакуумный конденсатор, содержащий вакуумную камеру, размещенный в ней катод и расположенный вне вакуумной камеры анод, при этом вакуумная камера выполнена из диэлектрического материала. Катод может быть выполнен с возможностью нагревания посредством электроизолированного накала,помещенного в вакуумную камеру, которая выполнена в виде диэлектрического герметичного баллона, а указанный анод расположен на внешней поверхности диэлектрического герметичного баллона. Катод может быть выполнен холодным с микропикообразной поверхностью, обеспечивающей отдачу свободных электронов с его поверхности без нагрева, а анод расположен на внешней поверхности диэлектрического баллона с глубоким вакуумом и размещенным в нем катодом. Для подтверждения теоретических предположений о возможности создания вакуумного конденсатора и определения электроемкости вакуума был поставлен опыт, где в качестве ВК был использован электровакуумный диод типа 6 Д 6 А с примерным внутренним объемом вакуума 2,3 см 3. С этой целью диод 6 Д 6 А для изоляции собственного анода был помещен в металлический стакан, заполненный трансформаторным маслом, сам стакан стал анодом ВК. Накал катода осуществлялся с помощью накального трансформатора с эффективным напряжением 6,3 В. Заряд осуществлялся выпрямленным сетевым напряжением (т.е. 310 В), через токоограничивающий переменный резистор и амперметр, с помощью которых в течение 8 ч заряда поддерживался постоянный ток заряда 10 мА. За 8 ч заряда напряжение между металлическим стаканом (анодом) и катодом диода 6 Д 6 А достигло величины 28 В. Из полученных измерений был произведен расчет вакуумной емкости созданного ВК. Известно, что qвк = Iзtз = СвкUз, где Iз = 0,01 A, tз = 8 ч = 28800 с, Uз = 28 В, отсюда qвк = 0,0128800 где Iз - ток заряда ВК,tз - время заряда ВК,Uз - напряжение между анодом и катодом ВК, полученное по окончании заряда,qвк - заряд ВК после окончания его заряда,Свк - рассчитанная емкость ВК. Полученный результат показал большую емкость вакуумного конденсатора и, как следствие, возможность и целесообразность его использования в энергонакопительных системах и других энергетических устройствах. Измеренная таким образом электроемкость одного кубического сантиметра вакуума составляет более 5 Ф на кубический сантиметр, а рабочие напряжения десятки киловольт. Известные конденсаторы решить подобную задачу не могут. Заявляемый вакуумный конденсатор позволяет решить следующие технические задачи: накапливать большой электрический заряд при больших напряжениях, что соответствует большой энергии при собственных малых размерах, это позволяет использовать его в энергонакопителях различного назначения как аккумулятор электроэнергии, способный быстро зарядиться электроэнергией, а потом отдавать ее в любом режиме. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид в разрезе вакуумного конденсатора с нагреваемым катодом; на фиг. 2 - то же с холодным катодом. На чертежах позициями обозначены 1 - катод; 2 - диэлектрический герметичный баллон; 3 - глубокий вакуум; 4 - анод; 5 - электроизолированный накал катода. Вариант осуществления изобретения На фиг. 1 показан вакуумный конденсатор, содержащий нагреваемый катод 1 с электроизолированным накалом 5, помещенный в диэлектрический герметичный баллон 2 с глубоким вакуумом 3, анод 4,расположенный на внешней поверхности диэлектрического герметичного баллона 2. На фиг. 2 показан вакуумный конденсатор, содержащий холодный катод 1 с микропикообразной поверхностью, помещенный в диэлектрический герметичный баллон 2 с глубоким вакуумом 3, анод 4,расположенный на внешней поверхности диэлектрического герметичного баллона 2. Особенность конструкции заявляемого вакуумного конденсатора заключается в том, что вакуумный конденсатор содержит нагреваемый катод с электроизолированным накалом или холодный катод с микропикообразной поверхностью, отдающий электроны для накопления заряда электроэнергии в вакууме в диэлектрическом герметичном баллоне, внутри которого расположен катод, отделенный созданным глубоким вакуумом от анода, расположенного на внешней поверхности диэлектрического герметичного баллона. Особенность накопления электрической энергии заключается в том, что анод расположен вне вакуумной камеры, которая выполнена из диэлектрческого материала, катод размещен внутри вакуумной камеры, а энергию аккумулируют путем накопления свободных электронов в глубоком вакууме вокруг катода. Промышленная применимость Зарядка вакуумного конденсатора происходит следующим образом. На катод относительно анода с помощью специального зарядного устройства (типа умножителя напряжения электронно-лучевой трубки, на чертежах не показан), генерирующего свободные электроны,подается отрицательный потенциал, вызывающий эмиссию электронов с катода в вакуум, где они устремляются к аноду, но достигнуть его не могут из-за диэлектрического материала герметичного баллона и остаются в вакууме, куда продолжают поступать с катода новые свободные электроны, формирующие объемный заряд вокруг катода, и этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока напряженность поля объемного заряда не станет равной напряжению зарядного устройства. Зарядка вакуумного конденсатора закончена. Изобретение обеспечивает достижение следующих технических результатов: позволяет создать малогабаритные накопители электроэнергии большой емкости и напряжений, стационарные и автономные,т.е. новый тип аккумуляторных источников питания, что значительно снизит массогабаритные показатели различной мобильной электронной аппаратуры, а также создать новую, например автономную, электросварочную аппарату и т.п. и может быть использовано в электротехнике и радиотехнике. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Вакуумный конденсатор, содержащий вакуумную камеру, размещенный в ней катод и расположенный вне вакуумной камеры анод, при этом вакуумная камера выполнена из диэлектрического материала. 2. Вакуумный конденсатор по п.1, отличающийся тем, что катод выполнен с возможностью нагревания посредством электроизолированного накала, помещенного в вакуумную камеру, которая выполнена в виде диэлектрического герметичного баллона, при этом анод расположен на внешней поверхности последнего. 3. Вакуумный конденсатор по п.1, отличающийся тем, что катод выполнен холодным с микропикообразной поверхностью, обеспечивающей отдачу свободных электронов с его поверхности без нагрева, а анод расположен на внешней поверхности вакуумной камеры.