СПОСОБ РАЗДЕЛКИ ТЕПЛОВЫХ ТРУБ С ЩЕЛОЧНО-МЕТАЛЛИЧЕСКИМ РАБОЧИМ ТЕЛОМ Российский патент 1997 года по МПК B64G1/50 F28D15/00 

Изобретение относится к энергетике, теплотехнике, атомной и космической технике, и может быть использовано при создании и экспериментальной обработке жидкометаллических тепловых труб /TT/, преимущественно, высокотемпературных.

Тепловые трубы заполнены рабочим телом, причем для каждого уровня рабочих температур существует свое оптимальное рабочее тело. Для высокотемпературных ТТ, начиная с 700 К и до 1700 К, оптимальными являются щелочные металлы: цезий, рубидий, калий, натрий, литий.

ТТ с щелочнометаллическим рабочим телом используются в холодильниках - излучателях космических энергетических установок. В процессе экспериментальной обработки таких ТТ, в том числе, после проведения ресурсных испытаний, требуется разделка /препарирование/ их для исследования состояния капиллярной структуры, анализа причин отказов и т.п. [1]
Ближайшим аналогом является способ разделки ТТ с щелочнометаллическим рабочим телом, заключающийся в предварительном выщелачивании /удалении/ рабочего тела, например, методом обработки последнего водой или водным паром и затем поперечной и продольной разрезке корпуса с капиллярной структурой. Предварительное выщелачивание необходимо, т.к. щелочные металлы самовозгораются на воздухе [2]
Однако, такой способ разделки, являясь пожароопасным, в ряде случаев оказывается малоинформативным в связи с тем, что в разделанной ТТ отсутствует рабочее тело. В частности, при таком способе разделки не удается увидеть возможные газовые пузыри в капиллярной структуре, продольные пустоты, упругие деформации капиллярной структуры и т.п.

Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является повышение информативности разделки за возможности визуального наблюдения внутреннего состояния ТТ при наличии в ней рабочего тела.

Указанный технический результат достигается в способе разделки ТТ с щелочнометаллическим рабочим телом, включающем поперечный и продольный разрез ТТ и анализ состояния внутренней структуры ТТ, в которой продольный и поперечный размеры и анализ состояния, внутренней структуры ТТ осуществляют в жидкой среде, не взаимодействующей с щелочным металлом рабочим телом ТТ. В качестве такой среды наиболее подходит масло, причем прозрачное или полупрозрачное. При этом разрезку целесообразно проводить электроэрозионным методом.

Способ разделки ТТ производится следующим образом.

После технологических операций, экспериментальных исследований или испытаний ТТ в составе изделия ТТ помещается в специальную ванну, заполненную веществом, не взаимодействующим с рабочим веществом /щелочным металлом/ ТТ. При этом предварительно выщелачивание не производится, и рабочее тело в ТТ находится в замороженной /твердом/ состоянии. Разделочная ванна оборудована электроэрозионным устройством, которое может перемещаться вдоль ТТ или, наоборот, ТТ может перемещаться относительно этого устройства. Ванна выбрана таких размеров, чтобы обеспечить эти перемещения. Производится сначала поперечная /если ТТ длинная/, а затем продольная разрезка ТТ 8 корпуса вместе с капиллярной структурой, заполненной рабочим телом. Т.к. масло выбрано прозрачным, производится визуальный осмотр внутренней структуры по продольному сечению ТТ. При необходимости производится фотографирование участков структуры. При этом будут зафиксированы отслоения капиллярной структуры от внутренней стенки корпуса, в том числе незаполненных рабочим телом, участки деформированной структуры, технологический брак. Выполняются необходимые замеры. Далее, отдельные участки ТТ или лишь капиллярной структуры вырезаются для последующего физико-химического анализа. Остальные участки разделанной ТТ передаются для выщелачивания и последующей утилизации материалов.

Экспериментальной разделки подвергалась натриевая ТТ диаметром 28 мм и длиной 2 м. После испытаний ТТ в составе жидкометаллического контура при температурах до 1100 К она была вынута из контура и помещена в разделочную ванну, заполненную веретенным маслом. В качестве электроэрозионного устройства использовалась установка ЛКЗ-150. Разделка испытаний ТТ позволила обнаружить достаточно существенный дефект деформацию капиллярной структуры, вызванной двумя причинами: недоработкой технологического процесса и воздействием циклов плавления замерзания натрия при испытаниях. Результаты анализа разделки ТТ позволили предложить конструкцию ТТ с недеформируемой в процессе работы капиллярной структуры, а также улучшить технологию сборки длинных ТТ.

Использование: в энергетике, теплотехнике, атомной и космической технике при обработке тепловых труб, преимущественно высокотемпературных. Сущность изобретения: без предварительного выщелачивания рабочего тела разрезку тепловой трубы производят в жидкой среде, не взаимодействующей с щелочным металлом рабочего тела. В качестве жидкой среды используют масло, а разрезку выполняют электроэррозионным способом. 5 з.п. ф-лы.

1. Способ разделки тепловой трубы с щелочно-металлическим рабочим телом, включающий разрезку корпуса тепловой трубы и анализ состояния внутренней структуры, отличающийся тем, что разрезку производят при наличии в тепловой трубе щелочно-металлического рабочего тела и осуществляют в жидкой среде, не взаимодействующей с щелочным металлом рабочего тела. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидкой среды используют прозрачный или полупрозрачный материал. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве жидкой среды используют масло. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве масла используют веретенное масло. 5. Способ по пп.1 4, отличающийся тем, что температуру жидкой среды поддерживают ниже температуры плавления щелочного металла рабочего тела. 6. Способ по пп.1 5, отличающийся тем, что разрезку производят электроэрозионным способом.