ГЕНЕРАТОР ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК F24J2/00 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в отраслях промышленности, занятых производством источников лучистой энергии для гражданского и военного назначения.

Известны генераторы излучения, содержащие источник тепловой энергии и излучающую поверхность, выполненную в виде раскаленной током спирали или пластины, которая излучает электромагнитную энергию в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом спектрах. Генераторы излучения нашли широкое применение на практике в качестве источников света, элементов передающих систем связи и т. п.

Известен также генератор излучения, содержащий излучающую поверхность, заключенную в оптически прозрачную защитную вакуумированную оболочку, и средство подвода тепла к излучающей поверхности.

Известный генератор излучения не обладает высоким КПД, поскольку значительная часть подводимой энергии не преобразуется в излучение.

С целью экономии энергии средство подвода тепла выполнено в виде тепловой трубы, торцевая поверхность конденсационного участка которой выполнена вогнутой и совмещена с излучающей поверхностью. При этом повышение КПД и снижение потерь тепловой энергии в предложенном устройстве по сравнению с прототипом достигается за счет следующих конструктивных решений. Во-первых, в качестве средства для подвода тепла к излучающей поверхности используется тепловая труба. Это снижает потери тепловой энергии при передаче ее от источника тепла к излучающей поверхности, поскольку теплопроводность тепловой трубы в 1000 раз выше чем теплопроводность равного по диаметру цилиндра из меди. Далее наряду с высокой теплопроводностью тепловая труба позволяет подвести к излучающей поверхности тепловой поток заданной мощности при небольших размерах генератора излучения. Во-вторых, излучающая поверхность выполнена вогнутой и совмещена с торцевой поверхностью конденсационного участка тепловой трубы. Это позволяет устранить лишние звенья при передаче теплового потока от источника тепла к излучающей поверхности, повысить надежность устройства, снизить потери энергии и упростить конструкцию.

На чертеже изображен в разрезе вдоль осевой линии генератор излучения.

Генератор излучения состоит из тепловой трубы 1, выполненной из металла или иного материала, выбор которого зависит от температуры теплоносителя. Форма тепловой трубы 1 может быть цилиндрической или иной заданной конфигурации. Тепловая труба 1 может иметь систему капилляров для возврата теплоносителя в зону испарения. Это необходимо при использовании устройства в невесомости и в особых условиях, где силы гравитации не эффективны. Горячий торец тепловой трубы 1 частично заполнен теплоносителем 2, в качестве которого используется вещество, обеспечивающее заданную частоту излучения, например ртуть для работы генератора в инфракрасном режиме излучения, легкоплавкие металлы для работы в области видимого излучения и ультрафиолетовом спектре. С целью устранения потерь тепловой энергии источника тепловая труба 1 имеет слой изоляции 3. Выбор изоляции определяется рабочими температурами тепловой трубы 1. В отдельных случаях роль тепловой изоляции может выполнять вакуумированный промежуток между соосно размещенными трубами (по аналогии с устройством термоса). Конденсационный (холодный) участок 4 тепловой трубы 1 совмещен с излучающей поверхностью 6, выполненной вогнутой из материала, обладающего минимальными тепловыми потерями и способного длительно работать при температуре нагретого теплоносителя. Это может быть черненая медь, серебро, платина и пр. Между излучающей поверхностью и конденсационным участком 4 тепловой трубы 1 имеется зазор, где происходит конденсация парообразного теплоносителя. Внешняя поверхность конденсационного участка 4 имеет слой теплоизоляции для устранения потерь тепловой энергии. Размер излучающей поверхности 6 задан для обеспечения необходимого по мощности потока лучистой энергии. С целью устранения воздействия на излучающую поверхность 6 атмосферного воздуха или иных негативных факторов излучающая поверхность заключена в оптически прозрачную защитную вакуумированную оболочку 7, выполненную, например, из кварцевого стекла, пластин из германия и пр. При использовании генератора в вакууме, например в космическом пространстве, защитную оболочку можно исключить из устройства. Излучающая поверхность 6 прикреплена к конденсационному участку 4 тепловой трубы 1 посредством кольца 5.

Устройство работает следующим образом. При подводе тепловой энергии к горячему торцу тепловой трубы 1 теплоноситель 2 испаряется, унося тепловую энергию в направлении конденсационного (холодного) участка 4 тепловой трубы. При этом парообразный теплоноситель взаимодействует с излучающей поверхностью 6, обращенной в полость тепловой трубы 1, нагревает материал излучающей поверхности, атомы которого начинают генерировать излучение, которое выходит во вне через защитную оболочку 7 и может быть использовано для воздействия на материальные объекты или в качестве рабочего тела в фотонном ракетном двигателе. Отдав часть тепловой энергии излучающей поверхности 6, теплоноситель охлаждается, конденсируется на излучающей поверхности 6 и в виде капель под действием сил гравитации перемещается в зону испарения теплоносителя. Процесс идет непрерывно при непрерывном подводе тепловой энергии к горячему торцу тепловой трубы 1. Излучение данного генератора может быть сконцентрировано или рассеяно оптической системой. Устройство может работать в качестве мощного источника лучистой энергии, основного элемента ракетного двигателя.

Использование: в отраслях промышленности, занятых производством источников лучистой энергии. Сущность изобретения: в генераторе излучения, состоящем из излучающей поверхности 6, заключенной в оптически прозрачную защитную вакуумированную оболочку 7, и средства подвода тепла к излучающей поверхности, последнее выполнено в виде тепловой трубы 1, торцевая поверхность конденсационного участка 4 которой выполнена вогнутой и совмещена с излучающей поверхностью. 1 ил.

ГЕНЕРАТОР ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий излучающую поверхность, заключенную в оптически прозрачную защитную вакуумированную оболочку, и средства подвода тепла к излучающей поверхности, отличающийся тем, что, с целью экономии энергии, средство подвода тепла выполнено в виде тепловой трубы, торцевая поверхность конденсационного участка которой выполнена вогнутой и совмещена с излучающей поверхностью.