Устройство для создания сверхвысоких давлений газов или паров Советский патент 1960 года по МПК B23K31/00 B23K11/10 

Известны устройства для создания сверхвысоких давлений газов или паров, состоящие из последовательно соединенных капиллярными трубками баллонов с внутренними электрообогревателями и отсечными обратными клапанами и действующие по принципу многократного термического расширения рабочего тела.

Предлагаемое устройство для создания сверхвысоких газовых давлений имеет ряд конструктивных особенностей, позволяющих, с одной стораны, автоматизировать и регулировать процессы компримирования и перепуска рабочего тела, а с другой стороны-обеспечить больщую надежность основных узлов в эксплуатации при давлениях 10000- 20 000 атм.

На фиг. 1 схематически изображено устройство в общем виде; на фиг. 2-принципиальная электрическая схема дистанционного управления; на фиг. 3-конструктивная схема перепускного устройства; на фиг. 4-схема электронагревательного элемента; на фиг. 5-баллон высокого давления в разрезе; на фиг. 6-конструктивная схема обратного клапана с некомпенсированной площадью.

Устройство состоит из последовательно соединенных капиллярными трубками / баллонов 2 (фиг. 1). Капиллярные трубки, соединяющие последние баллоны высокого давления, выполнены многослойными для повыщения прочности. Баллоны разобщаются обратными клапанами 3, пропускающими газ лищь в одном направлении. В каждом баллоне имеется внутренний электронагреватель 4. Все устройство помещено в ванну 5 с охлаждающей жидкостью (например, водопроводной водой). Предварительно сжатое рабочее тело иоступает в устройство через с стему фильтров 6. Последние баллоны выполнены в виде резервуаров 7, снабженных выпускными клапанами с дифференциальным порщневым мультипликатором. Последовательное включение электронагревателей

№ 129279- 2 осуществляется п заданной программе либо поодиночно, либо группами с йоУой ью специального переключателя 8, включенного в релейпую схему (фиг. 2). Поддержание давления в необходимом диапазоне обеспечивается системой реле давления 9.

Перепускпое устройство (фиг. 3) действует следующим образом.

При включении электронагревателя 10 жидкость в резервуаре // испаряется, и образующийся пар давит на поршень диффереппиального мультипликатора 12, который в свою очередь воздействует на запорный клапан 13, открывая его. После выключения электронагревателя пар конденсируется, и клапан действием пружины опускается на седло.

Каждый нагревательный элемент (фиг. 4) состоит из равномерно распределенных по веему объему металлических нитей 14, пропущенных через свободно вращающиеся дисковые темнературные компенсаторы 15, выполненные из изоляционного теплостойкого материала. Для умепьщения тепловой инерции маеса электронагревателя сведена к минимуму. Нити равномерно распределены по окружности и неравномерно по радиусу, чтобы обеспечить более однородный нагрев рабочего тела во всем объеме. Кроме того, нити расположены так, что ток, текущий в двух соседних нитях, имеет противоположное направление, что позволяет уменьшить индуктивность нагревателей.

Рабочие баллоны высокого давления (фиг. 5) состоят из цилиндра 16 с насаженной на него автофретажной рубашкой 17. Последние цилиндры укреплены дополнительно автофретажными кольцамрг 18. В верхней части цилиндров на резьбе монтируется клапанная коробка 19, а снизу цилипдр поддерживается обтюраторной гайкой 20, при помощи которой осуществляется крепление обтюратора 21 с коничееким электровводом 22. Монтаж электровводов в нижней части баллонов позволяет устранить их быстрое перегорание и способствует более надежному уплотнению этого меета соединения. Уплотнение обтгоратора осуществляется мягкой прокладкой 23, выполненной с канавками 24, заполняемыми жидкостью. Проекция опорной поверхности обтюратора на мягкую прокладку мепьше площади, на которую действует высокое давление, благодаря чему осуществляется надежное уплотнение.

Объемы рабочих баллонов изменяются по определенному закону. Наибольший объем имеет первый, наименьший-последний баллон высокого давления.

На фиг. 6 изображен перепускной клапан, состоящий из тела клапана 25 и уплотнительной мягкой прокладки 26. Клапан поджимается к прокладке пружиной 27. Надежное уплотнение достигается тем, что поверхность соприкосновения тела клапана с прокладкой меньще площади, подверженной давлению изнутри баллона (принцип «некомпенсированной площади).

Компримирование рабочего тела происходит при последовательном нагревании его в баллонах и охлаждении при перетекании через капиллярные трубки от первого баллона к последнему, вследствие чего давление от баллона к баллону непрерывно возрастает, достигая в последнем баллоне расчетной величины.

Устройство для создания сверхвысоких давлений допускает ступенчатую и плавную регулировку производительности.

Ступенчатая регулировка достигается включением электронагревателей определенными группами; плавная регулировка-изменением напряжения, снимаемого с трансформатора. Система электрического управления допускает изменение длительности цикла нагревания в каждом баллоне.

Управление работой устройства выполняется дистанционно, с пульта управления.

Предмет изобретения

1.Устройство для создания сверхвысоких давлений газов или паров, состоящее из последовательно соединенных капиллярными трубками баллонов с внутренним электрообогревателями и отсечными клапаиами, отличающееся тем, что, с целью управления перепуском рабочего тела, последние баллоны выполнены в виде резервуаров, c ia6женных выпускными клапанами с дифференциальным поршневым мультипликатором, срабатывающими после включения электронагревателей.

2.Устройство по п. 1, отличающееся применением электрической системы дистанционного управления, обеспечивающей по заданной программе последовательное единичное либо груииовое включение электронагревателей и регулирование длительностей циклов нагревания.

3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью уменьщения тепловой инерции электронагревателей, последние выполнены из тонких металлических параллельно натянутых нитей, равномерно раепределенных по всему объему, с применением свободновращающихся дисковых температурных компенсаторов.

4.Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что, с целью устранения быстрого перегорания электровводов и возможности лучщего нх унлотнения, электровводы смонтированы в обтюраторах, расположенных в нижней части баллонов.

5.В устройстве по пп. 1-4 применение герметичного дифференциального уплотнения с некомпенсированной площадью и жидкостным затвором.

6.Устройство по пп. 1-5, отличающееся тем, что, с целью увеличения прочности баллонов высокого давления, на них насажены автофретажные рубащки и кольца, а для удержания баллона в осевом направлении в автофретажные рубашки ввернуты обтюраторные гайки п клапанные коробки.

7.В устройстве по пп. 1-6 - применение дифференциальных отсечных клапанов с мягким уплотнением и некомпенсированно) площадью.

2

JY9 129279 i iliglSi if h lliT-S Ji rffUJ .

Схепь: райоты цилиндров / ,,

Фаг J

fua iii.i(, 6