Электродинамический клапан

Электродинамический клапан

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в установках для физического эксперимента, где необходим быстрый импульсный напуск порции газа в рабочий обьем, например в плазменных ускорителях. Цель изобретения состоит в повышении надежности предотвращения путем исключения ложных срабатываний. При разряде с помощью компаратора 4 импульсного источника энергии, например, конденсатора 3 через катушку 2, по ней протекает разрядный ток. Ток в катушке 2 индуцирует в электропроводном слое 6 ток обратного направления. Вследствие взаимодействия токов разного направления в катушке 2 и электропроводном слое 6 клапанной пластины между ними возникает сила отталкивания. Клапанная пластина 5 отбрасывается, сжимая упругий элемент 12, от катушки 2 и открывает проход для газа. 2 ил. Газ Ю /J 12 1 1 00 CJ Ю Ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 16 К 31/02

ГОСУДАР СТ В Е ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4856844/29 (22) 01.08,90 (46) 23.12,92. Бюл. N. 47 (71) Ленинградский политехнический институт им, M,È.Êàëèíèíà (72) В,Г.Бакута, О,Н.Завадская и Л.Н,Карпенко (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1492145, кл. Г 16 К 31/02, 1987, Лаудер и Хох. Быстродействующий газовый клапан для исследования плазмы.

Приборы для научных исследований, 1962, N. 11, с. 88, Даутер Б,В., Токарев Л.Г. Быстродействующий кольцевой электродинамический клапан. Приборы и техника эксперимента, 1975, N 6, с. 185 — 187 (прототип). (54) ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ КЛАПАН (57) Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в установ. Ж 1783212 А1 ках для физического эксперимента, где необходим быстрый импульсный напуск порции газа в рабочий объем, например в плазменных ускорителях. Цел ь изобретения состоит в повышении надежности предотвращения путем исключения ложных срабатываний, При разряде с помощью компаратора 4 импульсного источника энергии, например, конденсатора 3 через катушку 2, по ней протекает разрядный ток.

Ток в катушке 2 индуцирует в электропроводном слое 6 ток обратного направления.

Вследствие взаимодействия токов разного направления в катушке 2 и электропроводном слое 6 клапанной пластины между ними возникает сила отталкивания. Клапанная пластина 5 отбрасывается, сжимая упругий элемент 12, от катушки 2 и открывает проход для газа. 2 ил, 1783212

Изобретение относится к арматуростроению и может найти применение в установках, где требуется осуществлять импульсный напуск порции газа, например, в установках с использованием плазменных 5 ускорителей.

Известны электродинамические клапаны для импульсного напуска газа, срабатывающие при разряде импульсного источника энергии. Эти клапаны содержат 10 корпус с каналами входа и выхода, в котором свободно размещена клапанная пластина, опирающаяся на уплотнитель, Уплотнитель закреплен со стороны электродинамической катушки клапана, установ- 15 ленной в корпусе и соединенной через коммутатор с импульсным источником электроэнергии, В корпусе над клапанной пластиной (которая выполнена в виде сплошного металлического диска, или в ви- 20 де кольцевой металлической пластины) закреплены демпфирующие элементы, обеспечивающие торможение клапанной пластины и ее возврат в исходное положение. 25

Недостатком этих клапанов является невысокая надежность, обусловленная их повторными открываниями, Известен электродинамический клапан выбранный в качестве прототипа, Этот кла- 30 пан содержит корпус с каналами входа и выхода, в котором свободно установлена клапанная пластина, опирающаяся на уплотнитель, Уплотнитель закреплен со стороны электродинамической катушки 35 установленной в корпусе и соединенной через коммутатор с импульсным источником электроэнергии, В корпусе над клапанной пластиной закреплен упругий демпфер, выполненный из 2-х элементов разной жестко- 40 сти, Недостатком является невысокая надежность, обусловленная возможными повторными открываниями (л "жными срабатываниями) клапана. 45

Цель изобретения — повышение надежности клапана путем предотвращения ложных срабатываний.

Поставленная цель достигается тем, что в электродинамическом клапане, содержа- 50 щем корпус с каналами входа и выхода, в котором свободно установлена клапанная пластина, опирающаяся на уплотнитель, закрепленный со стороны электродинамической катушки, установленной в корпусе и 55 соединенной через коммутатор с импульсным источником электроэнергии и упругий демпфер, закрепленный в корпусе над пластиной, предлагается клапанную пластину выполнить в виде изоляционного диска, внутри которого концентрично жестко закреплено кольцо из электропроводного материала, радиальные размеры которого равны радиальным размерам катушки, а толщина кольца меньше, чем эквивалентная глубина проникновения электромагнитного поля сквозь тело кольца.

На фиг, 1 представлен пример выполнения предлагаемого устройства, разрез (клапан показан в закрытом положении); фиг. 1 относится к случаю, когда напуск газа в вакуумную (рабочую полость "Б" осуществляется через внутреннюю область корпуса клапана); на фиг, 2 — к напуску газа через внешнюю область клапана, Клапан содержит корпус 1, в котором установлена электродинамическая катушка

2, соединенная с импульсным источником электроэнергии 3 через коммутатор 4. Клапанная пластина (КП) 5 выполнена в виде изоляционного диска, внутри которого концентрично жестко закреплено кольцо 6 из электропроводного материала, радиальные размеры которого равны радиальным раз-. мерам катушки, Толщина кольца 6 меньше, чем эквивалентная глубина проникновения электромагнитного поля сквозь тело кольца.

Клапанная пластина 5,может иметь проходной канала 7 (хотя в отдельных модификациях конструкции он может отсутствовать).

Каналы выхода газа обозначены позицией 8.

В верхней части корпуса клапана предус-. мотрен штуцер 9 с каналом входа газа 10 через который газ поступает в камеру высокого давления А и рассредотачивается, создавая давление на клапанную пластину 5, которая плотно прижимается к уплотнителю

11, перекрывая канал входа 8 газа в вакуумную полость, Уплотнитель 11 располагается со стороны электродинамической катушки

2, Упругий демпфер в описываемых вариантах выполнен 2-х ступенчатым и содержит два упругих элемента 12 и 13. Упругий элемент 12 может быть выполнен, как и у прототипа, более мягким — из поролона, а упругий элемент 13 более жестким, например, из резины, так как он воспринимает основные ударные нагрузки, Здесь следует отметить, что роль мягкого демпфера может выполнять и сжатый газ.

Работает устройство следующим образом: при разряде с помощью коммутатора 4 импульсного источника энергии, например, конденсатора 3 через катушку 2, по ней протекает ток, индуцирующий в кольце 6 ток обратного направления. Вследствие взаимодействия указанных токов пластина 5 отбрасывается, сжимая упругий элемент 12, от катушки 2 и открывает проход для газа. Газ из полости высокого давления А через кана17832 12 лы выхода 8 поступает в вакуумную полость

Б (показаны разные варианты напуска газа в вакуумную полость). Поскольку КП 5 выполнена с электропроводным кольцом 6, толщина которого не превышает эквивалентной глубины проникновения электромагнитного поля в материал кольца, перед ударом КП о более жесткий демпфирующий элемент 13 наступает режим торможения

КП за счет проникшего из нее электромагнитного поля.

При этом, как видно, наряду с 12 и 13 функцию "притормаживающего" элемента выполняет и электродинамическая катушка

2, Это приводит к снижению скорости клапанной пластины и удар ее о демпфирующий элемент 13 происходит с меньшей скоростью. При этом значител ь но умен ьшается и величина кинетической энергии удара (снижение пропорционально квадрату снижения величины скорости), что способствует уменьшению ударной нагрузки на элемент 13. После окончательного затормаживания упругим элементом 13 клапанная пластина начинает обратный ход. При подлете к уплотнителю 11 скорость КП будет меньше, чем у прототипа, т.к. меньшей была скорость соударения КП с элементом 13.

КП 5 поджимается к уплотнителю 11, клапан закрывается. Вследствие полезного использования эффекта торможения электромагнитным полем клапанной пластины обеспечивается работа клапана без ложных

5 срабатываний (повторный открываний), что повышает его надежность, Формула изобретения

10 Электродинамический клапан, содержащий корпус с каналами входа и выхода, в котором свободно установлена клапанная пластина, опирающаяся на уплотнитель, закрепленный со стороны электродинамиче15 ской катушки, установленной в корпусе и соединенной через коммутатор с импульсным источником электроэнергии, и упругий демпфер, закрепленный в корпусе над пластиной, отличающийся тем, что, с

20 целью повышения надежности путем предотвращения ложных срабатываний, клапанная пластина выполнена в виде изоляционного диска, внутри которого концентрично жестко закреплено кольцо из

25 электропроводного материала, радиальные размеры которого равны радиальным размерам катушки, а толщина кольца меньше, чем эквивалентная глубина проникновения электромагнитного поля сквозь тело кольца.