Система электростатического ионного ускорителя

Авторы патента:

 

H05H1/54 - Плазменная техника (термоядерные реакторы G21B; ионно-лучевые трубки H01J 27/00; магнитогидродинамические генераторы H02K 44/08; получение рентгеновского излучения с формированием плазмы H05G 2/00); получение или ускорение электрически заряженных частиц или нейтронов (получение нейтронов от радиоактивных источников G21, например G21B,G21C, G21G); получение или ускорение пучков нейтральных молекул или атомов (атомные часы G04F 5/14; устройства со стимулированным излучением H01S; регулирование частоты путем сравнения с эталонной частотой, определяемой энергетическими уровнями молекул, атомов или субатомных частиц H03L 7/26)

Владельцы патента RU 2523658:

ТАЛЬ ЭЛЕКТРОНИК СИСТЕМЗ ГМБХ (DE)

Система электростатического ионного ускорителя, содержащая ионизационную камеру (IK), которая имеет на одной стороне в продольном направлении отверстие для выхода струи, электродную систему, содержащую анодную систему (AN) и катодную систему (KA), которая создает в ионизационной камере электростатическое поле, ориентированное в продольном направлении, при этом анодная система расположена противоположно выходному отверстию у основания камеры. Анодная система отдает преобладающую часть возникающего в ней тепла потерь в ионизационную камеру (IK) в виде теплового излучения (WS), причем в ионизационную камеру подается нейтральный рабочий газ и в ней ионизируются положительно заряженные ионы. Система ионного ускорителя образует привод космического летательного аппарата, магнитная система, окружающая ионизационную камеру, создает в ионизационной камере магнитное поле; отражательное устройство для теплового излучения содержит отражательную поверхность с излучательной способностью, которая меньше, предпочтительно составляет максимально половину излучательной способности обращенной к ионизационной камере поверхности передней стороны анодного электрода. Технический результат - упрощение конструкции. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к системе электростатического ионного ускорителя.

Системы электростатического ионного ускорителя предпочтительно предназначены для использования в качестве приводных устройств в космических аппаратах. В известном из WO 2003/000550 A1 предпочтительном варианте выполнения предусмотрена конструкция с ионизационной камерой, имеющей форму кругового цилиндра, средняя продольная ось которой определяет продольное направление геометрии камеры. В другом варианте выполнения ионных ускорителей, выполненных в виде так называемых ускорителей Холла, камера выполнена кольцеобразной вокруг центральной внутренней части. Ионизационная камера имеет в продольном направлении на одной стороне отверстие для выхода струи, через которое выталкивается плазменная струя в продольном направлении. Катод расположен снаружи ионизационной камеры с боковым смещением относительно отверстия для выхода струи. Анод расположен в продольном направлении противоположно отверстию для выхода струи у основания ионизационной камеры. Высокое напряжение между анодом и катодом создает в ионизационной камере ориентированное в продольном направлении электростатическое поле, которое ускоряет ионы ионизированного в камере рабочего газа в направлении отверстия для выхода струи, а электроны - в направлении анода. Пронизывающее камеру магнитное поле обеспечивает длительное время нахождения электронов в камере, пока они не попадут на анод. Остаточная энергия электронов при попадании на анод и ток через анод приводят к возникновению тепла потерь в аноде, так что анод нагревается, за счет чего при известных условиях приводная мощность ограничивается и/или необходимо сложное и возможно склонное к неисправностям охлаждение за счет отвода тепла твердых тел и/или охлаждение текучей средой.

В основу изобретения положена задача создания системы электростатического ионного ускорителя, который при простой конструкции справляется с высоким теплом потерь на аноде.

Изобретение раскрывается в независимом пункте формулы изобретения. Зависимые пункты содержат предпочтительные варианты выполнения и модификации изобретения.

За счет отдачи тепла потерь, возникающего в аноде, по меньшей мере, при работе с полной нагрузкой, изначально за счет энергии сталкивающихся с анодом электронов, представленного большей частью (более 50%) в виде теплового излучения в направлении ионизационной камеры, то есть в обращенное к отверстию для выхода струи половинное пространство перед анодной системой, обеспечивается простая конструкция анодной системы, в которой доля возникающей в аноде энергии тепла потерь, отводимая, в частности, через металлические и неметаллические конструктивные элементы за счет теплопроводности твердых тел, при максимальной мощности системы ионного ускорителя составляет меньше 50% всей возникающей в аноде мощности тепловых потерь. Другую, хотя и меньшую долю отводимого от анода тепла потерь предпочтительно обеспечивает подача холодного нейтрального рабочего газа с обтеканием анодной системы, при этом рабочий газ принимает тепло от анодной системы и переносит в ионизационную камеру. При этом посредством увеличения газового потока более высокая мощность тепла потерь коррелирует с более сильным охлаждением потоком. Однако основная доля возникающей в аноде энергии тепла потерь излучается в виде теплового излучения в направлении ионизационной камеры.

Поверхность анодной системы, обращенная к ионизационной камере, предпочтительно достигает в рабочей точке системы ионного ускорителя с максимальной возникающей энергией тепла потерь температуры, составляющей по меньшей мере 500°C. При этом предпочтительно используется, что отдаваемая телом в виде теплового излучения мощность повышается непропорционально высоко (с четвертой степенью) относительно температуры.

Поверхность анодной системы, обращенная к ионизационной камере, предпочтительно направлена по существу перпендикулярно продольной оси ионизационной камеры, так что доля излучения, обращенная в направлении нормалей к поверхности, проходит в направлении отверстия для выхода струи, и тепло, излучаемое в этом направлении, отдается непосредственно в окружающее свободное пространство.

За счет расположения устройства отражения теплового излучения на противоположной ионизационной камере стороне обращенного к ионизационной камере анодного электрода тепловое излучение сильнее направляется в ионизационную камеру и к отверстию для выхода струи. Отражательное устройство может содержать в первом варианте выполнения отражательное покрытие противоположной ионизационной камере поверхности задней стороны анодного электрода. При этом излучательная способность поверхности передней стороны, обращенной к ионизационной камере в направлении отверстия для выхода струи, больше, в частности, по меньшей мере, в два раза больше излучательной способности снабженной покрытием поверхности задней стенки анодного электрода, относительно спектрального максимума теплового излучения, излучаемого поверхностью передней стороны.

Предпочтительно, отражательное устройство содержит, по меньшей мере, одну отражательную поверхность, находящуюся в продольном направлении на расстоянии от анодного электрода и расположенную на противоположной ионизационной камере стороне анодного электрода, которая выполнена с возможностью отражения теплового излучения. При этом излучательная способность обращенной к ионизационной камере поверхности передней стороны анодного электрода больше, в частности, по меньшей мере, в два раза излучательной способности обращенной к анодному электроду отражательной поверхности отражательного устройства. Предпочтительно, предусмотрены две отражательные поверхности, находящиеся на расстоянии друг от друга в продольном направлении. Отражательные поверхности являются предпочтительно металлическими, и предпочтительно лежат на потенциале анодного электрода, и могут быть конструктивно объединены с ним в состоящую из нескольких частей анодную систему.

В другом варианте выполнения анод может состоять из, в частности, металлической опоры и из обращенного к ионизационной камере материала электрода, удерживаемого на ней и находящегося с ней в непосредственном физическом контакте, при этом опора может иметь форму чаши, и излучательная способность противоположной ионизационной камере задней стороны опоры меньше, в частности, по меньшей мере, в два раза меньше излучательной способности обращенной к ионизационной камере передней стороны материала электрода.

Особенно предпочтительно применение графита в качестве материала для анодного электрода, в частности для обращенной к ионизационной камере поверхности анодного электрода. Предпочтительно, анодный электрод образован посредством дискообразного тела, которое может быть, в частности, выполнено в виде гомогенного по материалу графитного тела. Графит сохраняет форму вплоть до высоких температур и имеет небольшое электрическое сопротивление и, в частности, отрицательный температурный коэффициент электрического сопротивления. Поверхность графита имеет особенно хорошие свойства излучения. Покрытие поверхности задней стороны в качестве отражательного устройства можно обеспечивать с помощью напыленного металлического слоя.

Дискообразное тело анодного электрода занимает предпочтительно по существу с однородной температурой по поверхности большую часть площади поперечного сечения камеры. Предпочтительно, дискообразное тело в зоне своей середины по центру соединено лишь в одной точке крепления с опорным телом анодной системы, в частности свинчено. Крепежная структура предпочтительно состоит из высокотеплостойкого материала, в частности молибдена. Доля тепловой энергии, переходящая через крепление тела электрода внутри анодной системы на опорное тело, и доля тепловой энергии, попадающая на опорное тело посредством отражательного устройства в качестве остаточного излучения, могут отводиться за счет теплопроводности твердых тел без особых активных охлаждающих мер через имеющиеся структуры, такие как подвеска опорного тела в конструкции камеры и/или металлический проводник для подвода высокого напряжения.

Ниже приводится более подробное пояснение изобретения на основании предпочтительного примера выполнения со ссылками на фиг.1.

На фиг.1 показана схематично и лишь частично система электростатического ионного ускорителя с анодной системой. Ионизационная камера IK системы ионного ускорителя выполнена без ограничения других возможностей с вращательной симметрией вокруг средней продольной оси LA. Средняя продольная ось LA проходит параллельно продольному направлению LR. Показано также радиальное направление R. Круглое поперечное сечение ионизационной камеры в продольном направлении LR по существу постоянно. Ионизационная камера имеет в продольном направлении LR на одной стороне, на фиг.1 справа, отверстие AO для выхода струи, из которого выталкивается ускоренный направленный плазменный поток PB. В зоне отверстия AO для выхода струи и предпочтительно с боковым смещением относительно него расположена катодная система KA. В продольном направлении противоположно отверстию AO для выхода струи у основания ионизационной камеры находится анодная система AN. На фиг.1 вследствие принятой вращательной симметрии вокруг продольной оси LA изображена лишь часть системы ионного ускорителя, находящаяся над продольной осью LA.

Между обычно лежащей на потенциале M массы космического аппарата катодной системой KA и анодной системой AN, в частности обращенным к ионизационной камере анодным электродом EK, приложено высокое напряжение HV, которое создает в ионизационной камере электрическое поле, ориентированное в продольном направлении. Это электрическое поле ускоряет электроны в направлении анодной системы и положительно заряженные ионы, образованные в ионизационной камере посредством ионизации рабочего газа, - в направлении отверстия AO для выхода струи. Ионизационная камера ограничена поперек продольной оси LA стенкой KW камеры из предпочтительно диэлектрического, в частности керамического материала. На лежащей снаружи в радиальном направлении относительно продольной оси стороне стенки камеры расположена магнитная система MA, возможные различные конструкции которой в принципе известны из уровня техники и поэтому изображены без подробностей лишь схематично. Магнитная система создает в ионизационной камере магнитное поле, которое увеличивает длительность времени нахождения электронов в ионизационной камере, при этом их энергия за счет ионизирующих ударов отдается в рабочий газ, прежде чем они попадают на анодный электрод EK. Принципы действия таких ионных ускорителей в различном конструктивном выполнении, в частности также с кольцеобразной геометрией камеры, такие как ионные ускорители Холла, известны из уровня техники.

Электроны, попадающие из ионизационной камеры на анодный электрод EK, вызывают возникновение тепла потерь в анодном электроде и его нагревание.

В показанном предпочтительном примере выполнения анодная система AN содержит в направлении продольной оси LA от ионизационной камеры IK влево следующие друг за другом анодный электрод EK, первую отражательную поверхность R1, вторую отражательную поверхность R2 и опорное тело AT анода. Несколько конструктивных элементов анодной системы механически соединены друг с другом через опорную структуру, которая проходит в виде опорного болта TB от опорного тела AT в направлении анодного электрода EK. Несколько конструктивных элементов являются предпочтительно все электрически проводящими и лежат на общем электрическом потенциале в соответствии с анодным напряжением HV, которое присоединяется, например, посредством опорного тела AT. Для механического соединения нескольких конструктивных элементов друг с другом в анодную систему AN опорный болт TB может предпочтительно иметь на своем обращенном к ионизационной камере конце резьбу, на которую навинчена и зафиксирована гайка. Относительное положение отдельных конструктивных элементов анодной системы AN в направлении продольной оси LA можно точно устанавливать с помощью распорных втулок.

Анодный электрод EK предпочтительно образован имеющим гомогенный материал графитным телом. Отражательные поверхности R1 и R2 предпочтительно выполнены в виде по существу дискообразных листовых тел из теплостойкого металла, например из молибдена. Опорное тело AT и предпочтительно выполненный с ним в виде единого целого опорный болт TB также состоят из высокотеплостойкого материала, такого как, в частности, молибден. В направлении продольной оси на противоположной ионизационной камере IK стороне опорного тела AT имеется подвод для рабочего газа AG через экран GB, через который рабочий газ AG подается в окружение продольной оси в осевом направлении к опорному телу AT и направляется вдоль его поверхности, противоположной ионизационной камере IK, в радиальном направлении наружу, а в зоне камерной стенки KW в продольном направлении LR к ионизационной камере. Предпочтительно, между лежащим снаружи в радиальном направлении краем анодного электрода EK и камерной стенкой также предусмотрена часть отражательной системы, которая может быть образована, например, с помощью краевых участков, отогнутых из плоскости диска одного или обоих отражательных устройств R1, R2 в продольном направлении LR. За счет этого, с одной стороны, уменьшается радиальное излучение тепла от анодного электрода EK в направлении стенки камеры, а, с другой стороны, предотвращается попадание рабочего газа на анодный электрод EK в краевой зоне.

Когда при работе системы ионного ускорителя, в частности, за счет остаточной энергии электронов, попадающих на анодный электрод EK, анодный электрод EK нагревается, то он при возрастающей температуре излучает все больше тепловое излучение WS в направлении ионизационной камеры IK. Максимум характеристики излучения поверхности анодного электрода EK, обращенной к ионизационной камере IK, проходит в направлении нормали к поверхности, так что при по существу плоском выполнении дискообразного анодного электрода EK максимум характеристики излучения ориентирован в направлении отверстия AO для выхода струи, и тепловое излучение WS, излучаемое в этом направлении, излучается непосредственно в свободное пространство. За счет применения графита в качестве материала анодного электрода EK излучение теплового излучения WS является особенно эффективным.

Анодный электрод EK излучает равным образом тепловое излучение на своей задней стороне в противоположном ионизационной камере IK направлении на отражательное устройство R1. За счет выполненной с возможностью отражения тепла отражательной поверхности R1, излучательная способность которой меньше, в частности составляет максимально половину излучательной способности поверхности передней стороны анодного электрода, большая часть этого теплового излучения снова отражается обратно к анодному электроду ЕК, так что доля теплового излучения, эффективно излучаемая в направлении от ионизационной камеры IK, остается небольшой. Этот эффект усиливается за счет второй отражательной поверхности R2, которая максимально отражает энергию теплового излучения, излучаемую при нагревании первой отражательной поверхности R1 из нее с меньшей излучательной способностью в направлении отражательной поверхности R2. Тепловая энергия, отраженная в конечном итоге от отражательной поверхности R2 в направлении опорного тела TK, остается за счет этого небольшой. Попадающая за счет этой остающейся энергии теплового излучения, а также за счет теплопроводности твердых тел через опорный болт TB на опорное тело TK, отводится большей частью за счет теплопроводности твердых тел через металлический подвод высокого напряжения и обычно неметаллическую конструкцию, несущую анодную систему. Дополнительно небольшая доля тепловой энергии может снова отводиться с помощью рабочего газа, проходящего по задней стороне опорного тела в радиальном направлении наружу.

Тепловое излучение, излучаемое обращенной к ионизационной камере IK поверхностью передней стороны анодного электрода EK не непосредственно через отверстие AO для выхода струи, попадает на стенку KW камеры и от стенки излучается частично в ионизационную камеру, и в конечном итоге через отверстие AO для выхода струи в свободное пространство, или же частично поглощается стенкой камеры, и за счет ее нагревания снова отдается в виде теплового излучения в ионизационную камеру и через отверстие AO для выхода струи - в свободное пространство.

Анодный электрод EK может предпочтительно при максимальной мощности потерь, которая возникает обычно при максимальной приводной мощности системы ионного ускорителя, достигать температуры свыше 500°C. Высокая температура приводит к высокой интенсивности теплового излучения WS со сверхпропорциональным (в четвертой степени) по отношению к температуре подъемом, так что устанавливается равновесное состояние. Несмотря на высокую температуру анодного электрода EK, из-за высокой мощности отдаваемого теплового излучения и его предпочтительно одностороннего излучения в направлении ионизационной камеры IK отвод тепла потерь анодной системы за счет теплопроводности твердых тел является второстепенным и может осуществляться в достаточной степени через металлическое электрическое соединение для подвода анодного напряжения и через подвеску опорного тела в конструкции камеры. Активного охлаждения через контур циркуляции охлаждающей текучей среды, отводящий большую часть тепла потерь, не требуется.

Признаки, вытекающие из приведенного выше описания и из формулы изобретения, а также чертежей, предпочтительно предназначены для реализации как по отдельности, так и в различных комбинациях. Изобретение не ограничивается указанными примерами выполнения, а может быть различно модифицировано в рамках знания специалиста в области техники.

1. Система электростатического ионного ускорителя, содержащая ионизационную камеру (IK), которая имеет на одной стороне в продольном направлении отверстие для выхода струи, электродную систему, содержащую анодную систему (AN) и катодную систему (KA), которая создает в ионизационной камере электростатическое поле, ориентированное по существу в продольном направлении, при этом анодная система расположена противоположно выходному отверстию у основания камеры, и при этом в электродном теле (EK) анодной системы (AN), которое поглощает электроны из ионизационной камеры, возникает тепло потерь, отличающаяся тем, что
- анодная система отдает преобладающую часть возникающего в ней тепла потерь в ионизационную камеру (IK) в виде теплового излучения (WS), причем в ионизационную камеру подается нейтральный рабочий газ и в ней ионизируются положительно заряженные ионы;
- система ионного ускорителя образует привод космического летательного аппарата;
- магнитная система, окружающая ионизационную камеру, создает в ионизационной камере магнитное поле;
- отражательное устройство для теплового излучения содержит отражательную поверхность с излучательной способностью, которая меньше, предпочтительно составляет максимально половину излучательной способности обращенной к ионизационной камере поверхности передней стороны анодного электрода.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что на противоположной ионизационной камере (IK) стороне электродного тела (EK) расположено отражательное устройство (R1, R2) для теплового излучения.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что отражательное устройство содержит, по меньшей мере, одну находящуюся на расстоянии в продольном направлении от электродного тела отражательную поверхность (R1, R2).

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что отражательная поверхность с помощью продолжения окружает по сторонам электродное тело (ЕК) поперек продольного направления.

5. Система по п.2, отличающаяся тем, что отражательное устройство содержит покрытие противоположной ионизационной камере стороны электродного тела в качестве отражательной поверхности.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что электродное тело (EK) выполнено по существу в форме диска.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что электродное тело экранировано с теплоизоляцией относительно бокового ограничения ионизационной камеры.

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что электродное тело закреплено в своей середине на опорном теле (AT, TB).

9. Система по п.8, отличающаяся тем, что радиальный край электродного тела находится на расстоянии в радиальном направлении от других конструктивных элементов.

10. Система по п.1, отличающаяся тем, что рабочий газ (AG) подводится с противоположной ионизационной камере стороны анодной системы.

11. Система по п.1, отличающаяся тем, что рабочий газ направляется в радиальном направлении снаружи электродного тела (ЕК) вдоль него в ионизационную камеру.

12. Система по п.1, отличающаяся тем, что электродное тело (EK) состоит из графита.

13. Система электростатического ионного ускорителя, содержащая ионизационную камеру (IK), которая имеет на одной стороне в продольном направлении отверстие для выхода струи, электродную систему, содержащую анодную систему (AN) и катодную систему (KA), которая создает в ионизационной камере электростатическое поле, ориентированное по существу в продольном направлении, при этом анодная система расположена противоположно выходному отверстию у основания камеры, и при этом в анодном электроде анодной системы (AN), которой поглощает электроны из ионизационной камеры, возникает тепло потерь, характеризующаяся тем, что она предназначена для привода космического летательного аппарата, при этом ионизационная камера окружена магнитной системой для создания в ней магнитного поля и снабжается нейтральным рабочим газом, который в рабочей камере ионизируется с образованием положительно заряженных ионов, причем для обеспечения передачи преобладающей части возникающего в анодной системе тепла потерь в ионизационную камеру (IK) в виде теплового излучения (WS), по меньшей мере, обращенная к ионизационной камере поверхность анодного электрода выполнена из графита и предусмотрено отражательное устройство для теплового излучения, содержащее выполненную из молибдена отражательную поверхность с излучательной способностью, которая меньше излучательной способности обращенной к ионизационной камере поверхности анодного электрода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области физики плазмы и систем ядерного синтеза, в частности к альтернативным способам удержания горячей плотной плазмы. В заявленном способе формирования компактного плазмоида возбуждение тороидального тока производят индуктивным аккумулятором (основной соленоид с подключенной конденсаторной батареей), затем этот ток прерывают, затем пропускают импульс тока через рабочее вещество в продольном направлении, по крайней мере, через один вспомогательный виток, проходящий в рабочем объеме в продольном направлении.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к преобразованию электрической энергии в тепловую с помощью плазмотрона, и может быть использовано, в частности, в установках газификации отходов.

Изобретение относится к области электрореактивных двигателей, а именно, к широкому классу плазменных ускорителей (холловских, ионных, магнитоплазмодинамических и др.), использующих в своем составе катоды.

Изобретение относится к технике переработки углеводородного сырья, в частности природного газа, и может быть использовано при получении углеродных нанотрубок и водорода.

Заявленное изобретение относится к соплу для плазменной горелки с жидкостным охлаждением. Заявленное сопло содержит отверстие для выхода плазменной струи на носке сопла, первый участок, наружная поверхность которого выполнена по существу цилиндрической, и примыкающий к первому участку со стороны носка сопла второй участок, наружная поверхность которого сужается в направлении к носку сопла по существу на конус, при этом предусмотрена, по меньшей мере, одна канавка для подачи жидкости, проходящая частично по первому участку и по второму участку на наружной поверхности сопла в направлении к носку сопла, а также предусмотрена одна отдельная от канавки или канавок для подачи жидкости канавка для отвода жидкости, проходящая по второму участку, или предусмотрены одна канавка для подачи жидкости, проходящая частично по первому участку и по второму участку на наружной поверхности сопла в направлении к носку сопла, и, по меньшей мере, одна отдельная от канавки для подачи жидкости канавка для отвода охлаждающей жидкости, проходящая по второму участку.

Изобретение относится к радиочастотным устройствам генерирования плазмы для двигателей внутреннего сгорания. Радиочастотное устройство генерирования плазмы содержит модуль (20) питания, подающий на выходной интерфейс сигнал (U) возбуждения на заданной частоте (Fc), позволяющий получить искру (40) на выходе резонатора (30) генерирования плазмы, соединенного с выходным интерфейсом модуля питания, и модуль (10) управления, задающий частоту модулю питания во время команды на радиочастотное генерирование плазмы.

Изобретение относится к плазменной технике и к плазменным технологиям и может использоваться в импульсных плазменных ускорителях, применяемых, в частности, в качестве электроракетных двигателей.

Изобретение относится к устройствам для нагнетания текучей среды. Нагнетательный насос с диэлектрическим барьером для ускорения потока текучей среды содержит первый диэлектрический слой, в который встроен первый электрод, и второй диэлектрический слой, в который встроен второй электрод.

Изобретение относится к области электричества, касается способа модификации ионосферной плазмы, который может быть использован для исследования околоземного пространства, задач дальней НЧ радиосвязи, а также в целях радиопротиводействия.

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано для упрочняющей обработки деталей из сталей и сплавов цветных металлов методом плазменного азотирования.

Изобретение относится к области электротермической техники, а именно к устройствам плазменно-дуговых сталеплавильных печей. Плавильный плазмотрон включает водоохлаждаемый корпус, каналы для подачи плазмообразующего газа, расположенные параллельно оси плазмотрона и соединенные с вертикально расположенным водоохлаждаемым соплом, электрическую изоляцию, электрическую сеть, вольфрамовый электрод-катод, электрододержатель. Плазмотрон дополнительно снабжен вторым каналом для подачи плазмообразующего газа с соплом, причем сопла установлены симметрично относительно вертикальной оси плазмотрона и под углом 30-35° к вертикальной оси электрододержателя. Технический результат - снижение расхода электроэнергии. 2 ил.

Группа изобретений относится к плазменной технике. Охлаждающая труба для плазменно-дуговой горелки включает в себя продолговатое тело с располагаемым в открытом конце электрода концом и проходящим через это тело каналом для охлаждающей среды, при этом на упомянутом конце стенка охлаждающей трубы имеет валикообразное, направленное внутрь и/или наружу утолщение. Устройство из охлаждающей трубы для плазменно-дуговой горелки включает в себя продолговатое тело с разъемно соединяемым с электрододержателем для плазменно-дуговой горелки задним концом и проходящим через это тело каналом для охлаждающей среды. Электрододержатель для плазменно-дуговой горелки включает в себя продолговатое тело с концом для размещения электрода и полостью, причем на наружной поверхности охлаждающей трубы расположен, по меньшей мере, один выступ для ее центрирования в электрододержателе. Технический результат - предотвращение перегрева электрода плазменно-дуговых горелок. 10 н. и 21 з.п. ф-лы, 17 ил.

Заявленное изобретение относится к электроду плазменной горелки. Заявленное устройство содержит продолговатый электрододержатель с передней поверхностью на острие электрода и сверлением, выполненным на острие электрода по средней оси через электрододержатель, и эмиссионную вставку, установленную в сверлении таким образом, что излучающая поверхность эмиссионной вставки остается свободной. При этом излучающая поверхность смещена назад относительно передней поверхности электрододержателя и электрод плазменной горелки содержит гнездо для своего размещения и электрододержатель, причем гнездо под электрод имеет внутреннюю резьбу, а электрододержатель содержит наружную резьбу и сплошное кольцо в канавке на цилиндрической наружной поверхности. При этом электрододержатель свинчен с гнездом под электрод с помощью наружной и внутренней резьбы и уплотнен посредством сплошного кольца. Заявленная плазменная горелка выполнена с указанным электродом. Техническим результатом является повышение срока службы электрода. 2 н. и 7 з. п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к плазменной технике. Плазменный двигатель с замкнутым дрейфом электронов содержит главный кольцевой канал ионизации и ускорения, ограниченный конструкционными элементами из изолирующего материала и открытый на своем выходном конце. По крайней мере один полый катод сообщен с линией для подачи ионизируемого газа. Кольцевой анод, концентричный главному каналу, расположен на расстоянии от его открытого конца. Во входной части главного канала за зоной расположения анода размещена кольцевая буферная камера, размер которой в радиальном направлении превышает радиальный размер главного кольцевого канала. Трубы для подачи ионизируемого газа сообщаются в направлении к аноду через кольцевой распределитель с зоной, отличной от зоны расположения анода. Техническим результатом является повышение тяговой характеристики стационарного плазменного двигателя малой мощности и упрощение конструкции при обеспечении гарантированного времени непрерывной работы. 17 ил.

Изобретение относится к плазменной технике, в частности к конструкции магнитного блока распылительной системы, и может быть использовано в планарных магнетронах для вакуумного ионно-плазменного нанесения тонких пленок металлов и их соединений на поверхность твердых тел. Магнитный блок включает в себя центральный цилиндрический и внешний кольцевой магниты, коаксиально установленные с зазором на магнитопроводе из магнитомягкого материала. Магнитопровод выполнен с кольцевым выступом, равным по высоте магнитам, при этом выступ выполнен с возможностью фиксации центрального магнита. Поверхность выступа, обращенная к центральному магниту, может быть выполнена конической. Технический результат использования изобретения заключается в повышении равномерности напряженности магнитного поля и уменьшении габаритов блока. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Заявленное изобретение относится к физике плазмы. В заявленном устройстве с магнитным удержанием плазмы типа «ловушка с магнитными пробками» рабочий объем заполнен плазмой из одного исходного изотопа, при этом ядра второго изотопа ускоряют до энергий (110÷700) кэВ и вводят плотными пучками, уравновешивающими давление получаемой плазмы со всех сторон. Ускорители распределены вдоль рабочего объема группами, ориентированы на свою - для каждой группы - область схождения пучков и присоединены к источникам питания через устройства, включающие каждую группу ускорителей в заданный для нее момент рабочего цикла. Размещение и включение групп ускорителей согласованы с возможностью взаимодействия потоков плазмы от групп ускорителей, включаемых ранее, и с пучками ускоренных ядер в областях схождения этих пучков ускоренных ядер. Техническим результатом является компенсация давления потоков плазмы вдоль магнитного поля.

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано для нагрева различных газов и в качестве поджигающего устройства пылеугольной горелки. Технический результат - повышение КПД устройства и увеличение ресурса рабочих электродов. Высоковольтный источник питания, формирующий в непрерывном режиме переменное напряжение высокой частоты, подключен к коническому первому электроду и второму цилиндрическому электроду, который разделен на два - поджигающий и выходной цилиндра. Вторые электроды крепятся соосно в диэлектрическом цилиндре - корпусе устройства - с помощью двух центрирующих диэлектрических шайб с отверстиями, параллельными главной оси устройства, для прохождения воздуха. Внутри поджигающего цилиндра второго электрода соосно через потокоформирующую диэлектрическую шайбу закреплен первый конический электрод. Потокоформирующая шайба имеет отверстия под углом к главной оси устройства для закручивания воздушного потока, проходящего через шайбу. 3 ил.

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано в области атомно-эмиссионного спектрального анализа, при термической обработке порошковых материалов, а также в качестве их атомизатора для корректировки траектории космических аппаратов. В устройстве заявленного шестиструйного плазматрона плазмообразующие медные головки, смонтированные на диэлектрических плато, жестко присоединены к кронштейнам с возможностью перемещения вдоль осей головок в направлении, перпендикулярном относительно трубчатых стоек. Над ними кольцеобразно размещены трубчатая камера подачи в головки аргона, защищающего электроды от окисления, и камера распределения рабочего газа. Над стойками аксиально вышеупомянутым камерам размещены камера ввода охлаждающей воды в секции головок из вертикального канала ввода воды и камера сброса воды в канал, связь которых с секциями головок осуществлена посредством гибких шлангов. Для охлаждения водяного потока предусмотрен радиатор. Стойки расположены на монтажном столе, между стойками жестко смонтирован патрубок, формирующий анализируемый газовый поток или обрабатываемый порошковый материал, и цилиндр, обеспечивающий синхронность изменения угла схождения шести головок посредством системы, в составе которой содержится плато с монтируемыми подвижно кронштейнами, обеспечивая изменение величины межэлектродного промежутка плазмообразующих головок. Техническим результатом является обеспечение возможности полного контроля любых газовых потоков при термической обработке любых порошковых материалов заданного фракционного состава с помощью плазменного потока с температурой выше 6000°С. 2 ил.

Изобретение относится к области плазменной техники. Сопло для плазменной горелки, охлаждаемой жидкостью, содержит сверление сопла для выхода струи плазменного газа на конце сопла, первый участок, внешняя поверхность которого выполнена цилиндрической, и примыкающий к нему, к концу сопла второй участок, внешняя поверхность которого суживается по направлению к концу сопла конически, причем предусмотрена/предусмотрены, по меньшей мере, одна канавка подвода жидкости и/или, по меньшей мере, одна канавка отвода жидкости и продолжаются через второй участок во внешней поверхности сопла (4) по направлению к концу сопла и причем канавка подвода жидкости или, по меньшей мере, одна из канавок подвода жидкости и/или канавка отвода жидкости или, по меньшей мере, одна из канавок отвода жидкости также продолжается/продолжаются через часть первого участка, а в первом участке находится, по меньшей мере, одна канавка, сообщающаяся с канавкой подвода жидкости или, по меньшей мере, с одной из канавок подвода жидкости или с канавкой отвода жидкости или, по меньшей мере, с одной из канавок отвода жидкости. Технический результат - снижение перегрева сопла. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к технологии модифицирования (обработки) поверхности полимерных материалов. Способ управления процессом модифицирования поверхности полимерных материалов в низкотемпературной плазме высокочастотного разряда при пониженных давлениях среды осуществляют путем изменения мощности разряда. В ходе процесса производят непрерывное измерение мощности разряда, текущее значение которой используют для расчета в режиме реального времени температурного поля в зоне разряда, а момент окончания процесса определяют автоматически - по достижении поверхностью полимерного материала заданной температуры (для полиэтилена 70°C). Способ по изобретению обеспечивает воспроизводимость приобретаемых адгезионных свойств поверхности - краевого угла смачивания и работы адгезии, а также обеспечивается устойчивость гидрофилизации поверхности. 1 ил., 3 табл.
Наверх