Вихревая камера

Вихревая камера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬ6РЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()982744 (61) Дополнительное к авт. с вид-ву— (22) Заявлено 02.03.81 (21) 3261528/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл

В OI D 45/12

Гоеударетвенный комитет

Опубликовано 23.12.82. Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 28.12.82 (53) УДК 621.928..97 (088.8) но делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

7 Ф

В. П. Кащеев, В. А. Левадный и В. Н. Сорокин

Белорусский ордена Трудового Красного Знамени политехнический инстйтут(71) Заявитель (54) ВИХРЕВАЯ КАМЕРА

Изобретение относится к технике нанесения покрытий на частицы ядерного топлива в кипящем слое и может быть использовано в промышленности, изготовляющей микротепловыделяющие элементы для высокотемпературных ядерных реакторов. 5

Известны реакторы для нанесения покрытий на частицы ядерного топлива в псевдоожиженном гравитационном кипящем слое, представляющие собой печь с цилиндрической реакционной зоной, ввод реакционного и транспортного газа в которую осуществляется через донную часть зоны (i) и (2) .

Недостатки этих реакторов заключаются в том, что в гравитационном кипящем слое частиц, находящемся в цилиндрической реакционной зоне, не обеспечивается равномер- >s ный профиль скоростей газа по сечению и в центре кипящего слоя скорости больше чем у стенок, поэтому частицы опускаются у стенок донной части и прилипают к газораспределителю, закупоривая сопла для ввода газа.

Известна также вихревая камера, содержащая цилиндрический корпус с профилированными торцовыми крышками, с боковыми входными патрубками и осевыми выходными отверстиями, ресивер, установленные коаксиально внутри корпуса и разделяющие полость корпуса на кольцевые камеры цилиндрические лопаточные направляющие аппараты, патрубок для загрузки твердых частич и патрубки для выгрузки твердых частиц, расположенные в торцовой крышке корпуса на периферии камер (3).

Однако нанесение покрытий, особенно многослойных, в известной вихревой камере можно производить только в периодическом процессе, останавливая работу при смене реакционного газа и при выгрузке микротвэлов, что снижает производительность и исключает возможность автоматизации процесса.

Целью изобретения является повышение производительности и автоматизации процесса нанесения покрытий.

Поставленная цель достигается тем, что в вихревой камере, содержащей цилиндрический корпус с профилированными торцовыми крышками, с боковыми входными патрубками и осевыми выходными отверстиями, ресивер, установленные коаксиально внутри корпуса и разделяющие полость корпуса на кольцевые камеры цилиндрические лопаточ982744

1О

55 ныс нанравляюгцие аппараты, патрубок для загрузки твердых частиц и патрубки для выгрузки твердых частиц, расположенные в торцовой крышке корпуса на периферии камер, каждая кольцевая камера снабжена дополнительными патрубками для загрузки твердых астиц, расположенными под углом

5 — -30 к поверхности торцовой крышки по направлению вращения потока газа со смещением к центру камеры, и патрубками для ввода газовых реагентов на периферии камер, причем патрубки для выгрузки расположены под углом 5 30 к поверхности торцовой крышки, направлены против вращения потока газа и соединены с патрубками загрузки соседних камер через задвижки.

На чертеже представлена вихревая камера для нанесения покрытия на частицы ядерного топлива.

Вихревая камера состоит из корпуса 1, входных II3Tp)áêîB с раздаточным ресивером 2, торцовых крыц ек 3, цилиндрических лопаточных направляющих аппаратов 4 — -6, выходного патрубка 7. трубопровода с задвижкой 8, трубопровода с задвижкой 9, каналов в торцовых крышках для систем подачи частиц ядерного топлива 10, ввода реакционных газов 11- -13 и вывода микротв э.то в 1 4.

Вихревая камера работает при нанесении, например, графитовых многослойных покрытий следующим образом.

Через входные патрубки и ресивер 2 подается под давлением транспортный газ, например аргон, который последовательно проходит чс рез направляющие аппараты 4 — 6 и выходит через патрубок 7 вывода газа.

Благодаря щелям в направляющих лопаточных аппаратах, лопатки которого направлены под углом 50 — -85 к радиусу, за ними образуются кольцевые закрученные потоки газа. Загрузка вихревой камеры частицами ядерного топлива осуществляется пневмотранспортом по каналам 10 во внутреннюю пасть об ьема, ограниченного торцовыми крышками 3 и направляющими аппаратами 4 и 5. Порция ядерных частиц, подлежащих покрытию, образует устойчивый центробежный кипящий слой, раскрывающийся к оси, в которыи вводится по каналам 1 в середину объема слоя газообразный углеводород (Сд Н ) . При 1250 С газообразный углеводород разлагается на ионы и радикалы и углерод осаждается на поверхности ядерных частиц. После нанесения на частицы ядерного топлива слоя буферного покрытия из углерода, необходимой толщины, открывается задвижка 8 и микротвэлы перепадом давления пневмотранспортируются во внутреннюю область объема реакционной зоны, ограниченного крышками и направляющими аппаратами 5 и 6 и образует в нем концентрированный центробежный кипящий слой. В середину области этого слоя подается реакционный газ (CzH> + СзН ), который при

1300 С образует плотный внутренний слой углеродного покрытия. Затем микротвэлы с наружного радиуса слоя при открытии задвижки 9 пневмотранспортируются во внутреннюю область, расположенную за направляющим лопаточным аппаратом 6, где образуют концентрированный кипящий слой, в среднюю область которого подается реакционный газ (CH>Si С!з). При 1500 С в этой области реакционной зоны на микротвэлах образуется наружное покрытие из карбида кремния. Микротвэлы, имеющие трехслойное покрытие, выгружаются из реактора llo каналу 4 пневмотранспортом. Для обеспечения непрерывной работы реактора при открытии задвижки 8 во внутреннюю часть объема, ограниченного направляющими аппаратами 4 «5, непрерывно пневмотранспортируются частицы ядерного топлива, скорость поступления которых определяется скоростью осаждения углерода. По мере увеличения толщины покрытия частицы в кольцевом кипящем слое между аппаратами 4 и 5 у величивают диаметр своей равновесной орбиты (диаметр равновесной орбиты частицы в плотном центробежном кипящем слое определяется произведением плотности на диаметр частицы) . Частицы, имеющие необходимую толщину внутреннего слоя покрытия и, следовательно, максимальный диаметр своей орбиты, выгружаются пневмотранспортом во вторую реакционную зону, где по мере увеличения толщины буферного слоя частицы приближаются к отверстию для их перегрузки в следующую реакционную зону.

Для получения качественных покрытий и сферичных микротвэлов можно регулировать скорость осаждения как изменением скорости ввода реакционных газов, так и расходом транспортного газа, а также скоростью подачи частиц ядерного топлива и скоростью выгрузки микротвэлов. Ввод частиц и реакционных газов в зоны реактора осуществляются по каналам в торцовых крышках под углом 5 30 к плоскости крышек в направлении кипящего слоя, это обеспечивает дополнительную подкрутку слоя.

Вывод частиц из реакционных зон осуществляется по каналам в торцовых крышках, направленных под углом 5 — 30 к их плоскости, навстречу вращения слоя, чтобы

i.ão не тормозить.

Использование предлагаемого реактора для нанесения покрытий на частицы ядерного топлива обеспечивает получение микротвэлов с качественным покрытием и высокой степенью их сферичности, возможность осуществлять регулировку скорости осаждения покрытия с помощью аэродинамического управления процессом осаждения и повышение производительности в несколько раз в связи с непрерывностью процесса нанесения многослойных покрытий.

982744

Формула изобретения

Составитель В. Н. Аварии

Редактор В. Иванова Техред И. Верес Корректор М. Коста

Заказ 9772/! 0 Тираж 734 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Вихревая камера, содержащая цилиндрический корпус с профилированными торцовыми крышками, с боковыми входными патрубками и осевыми выходными отверстиями, ресивер,установленные коаксиально внутри корпуса и разделяющие полость корпуса на кольцевые камеры цилиндрические лопаточные направляющие аппараты, патрубок для загрузки твердых частиц и патрубки для

1О выгрузки твердых частиц, расположенные в торцовой крышке корпуса на периферии камер, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности и автоматизации процесса нанесения покрытий на частицы ядерного топлива, каждая кольцевая камера снабжена дополнительными патрубками для загрузки твердых частиц, расположенными под углом 5 — 30 к поверхности торцовой крышки по направлению вращения потока газа со смещением к центру камеры, и патрубками ввода газовых реагентов на периферии камер, причем патрубки для выгрузки расположены под углом 5 — 30 к поверхности торцовой крышки, направлены против вращения потока газа и соединены с патрубками загрузки соседних камер через задвижки.

1 1сточникп информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США ¹ 4067118, кл. 34 — 10, опублик. 01.10.78.

2. Опубликованная заявка ФРГ

¹ 2846160, кл. F 15 D 1/02, опублик. 08.05.80.

3. Патент Великобритании № !257886, кл. В 04 С 7/00, опублик. 22.12.71.