ФОРМИРОВАТЕЛЬ ТАБЛЕТОК Советский патент 1995 года по МПК G21B1/00 

Изобретение относится к изготовлению таблеточного термоядерного топлива и может быть использовано в устройствах для их дальнейшего ускорения, например, в пневматических инжекторах.

Известны устройства, предназначенные для формирования таблеток термоядерного топлива из газообразного рабочего вещества. В этом устройстве имеется криогенная полость для конденсации и накопления в виде пастообразной массы рабочего материала, которая выдавливается с помощью поршня в отверстие вращающегося вкладыша. Этот вкладыш при повороте отрезает таблетку и доставляет ее в ствол пневматического инжектора. Недостатком такого устройства является прерывистость в работе при возвратном движении поршня.

Известно также устройство для формирования таблеток термоядерного топлива. Это устройство содержит криогенные теплообменники, в которых выполнены полости для конденсации газообразного водорода в жидкость и выдавливания ее в полость поршня твердоводородной полосы. Формирование таблеток производится с помощью торцевой части самого ствола.

Недостатки этого устройства заключаются в следующем.

Наличие двух криогенных теплообменников на каждый процесс конденсации и экструзии усложняет эксплуатацию устройства.

Формирование таблеток из полосы связано с образованием отходов рабочего материала, которые необходимо утилизировать и перерабатывать. Кроме того, полоса используется не до конца.

Формирование полосы для изготовления круглых таблеток требует большей мощности привода для ее выдавливания поршнем, чем для круглого сечения стержня.

Наличие поршня для выдавливания полосы создает прерывистость в работе во время возвратного движения поршня, что нарушает непрерывный режим подачи топливных таблеток.

Цель изобретения повышение надежности непрерывного цикла работы и расширение эксплуатационных возможностей.

Изобретение поясняется чертежом.

Устройство содержит вакуумную камеру 1, в которой расположен криогенный теплообменник 2. На теплообменнике 2 установлен дополнительный теплообменник 3. В теплообменнике 2 выполнена конусная полость конденсации 4, в которой размещен конусный вкладыш 5 с полым валом 6, соединенным с приводом 7. На боковой поверхности конусного вкладыша 5 выполнена спиральная канавка 8, соединенная радиальными отверстиями 9 с осевым каналом 10. В осевом канале 10 расположен поршень 11 со штоком 12, который проходит через резьбовое отверстие 13 внутри полого вала 6. На конце штока 12 выполнен резьбовой хвостовик 14, который пружиной 15 подпружинен к резьбовому отверстию 13. Между полостью конденсации 4 и выходным насадком 16 расположена теплообменная вставка 17 с нагревателем 18 для размягчения твердого водорода. Тепловые прокладки 19 охватывают теплообменную вставку 17. Напротив выходного отверстия насадка 16 расположен датчик 20. Устройство содержит также отсекатель 21 таблетки с приводом 22, ствол 23 ускорителя 24 таблеток, твердоводородный стержень 25. Патрубки 26 и 27 подачи хладагентов, патрубок 28 для подачи рабочего газа, уплотнение 29, отверстие 30 в стенке полого вала 6, штифт 31, закрепленный в теплообменнике 2 и входящий в канавку 32 в поршне 11.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении в полости камеры 1 вакуум, а криогенный теплообменник 2 обеспечивает необходимую температуру для конденсации газообразного водорода. Отсекатель 21 перемещают вправо и перекрывают выходное отверстие насадка 16.

По патрубку 28 подают газообразный водород, который сначала попадает в полость дополнительного теплообменника 3, затем через отверстия 30 в осевой канал 10 и через радиальные отверстия 9 в спиральную канавку 8. Здесь газ конденсируется на конусной поверхности криогенного теплообменника 2. Путь газа показан стрелками на чертеже. Затем с помощью привода 7 конусный вкладыш 5 начинают вращать. Спиральные канавки соскабливают сконденсированный водород со стенок и выталкивают его в осевой канал устройства, который постепенно наполняется твердоводородным стержнем 25, т.к. выходное отверстие насадка 16 перекрыто отсекателем 21.

Затем отсекатель перемещают влево и открывают выходное отверстие насадка 16. По мере поступления газа и вращения вкладыша твердый водород будет накапливаться в устройстве и затем начнет выдавливаться в виде стержня из насадка 16. Торец этого стержня движется в направлении датчика 20. Как только датчик среагирует на торец водородного стержня, срабатывает привод отсекателя. Отсекатель движется вправо, отсекает таблетку и перемещает ее в ствол 23. Затем таблетке с помощью ускорителя 24 сообщается заданная скорость. Описанный процесс протекает непрерывно.

Конденсация водорода происходит в виде снегообразной массы, из которой и формируется твердоводородный стержень. Если окажется, что для заданной скорости прочность таблеток является недостаточной, то используют вставку 17. С помощью нагревателя 18 повышают ее температуру и доводят снегообразную массу до фазы расплавленного, пластического состояния. В таком состоянии эта масса выдавливается в насадок 16, который поддерживается при возможно низкой температуре. Водородный стержень снова замерзает, но уже имея однородную сплошную структуру. Такой стержень оказывается более прочным, а также и таблетки, которые от него отрезаются.

Для уменьшения теплового влияния вставки 17 на криогенный теплообменник она отделена от него тепловыми прокладками 19.

Для полного использования на таблетки твердоводородного стержня, например, при завершении работы устройства прекращают подачу газа и изменяют направление вращения конусного вкладыша. Тогда пополнение этого водородного стержня прекращается. Одновременно в зацепление с резьбовым отверстием 13 входит хвостовик 14, так как они имеют направление резьбы противоположное резьбовой канавки, и шток вместе с поршнем начинает двигаться вниз. Проворачиванию поршня 11 препятствует канавка в нем и штифт. Поршень до конца выталкивает водородный стержень, используемый для таблеток.

Затем вал 6 снова вращают в другую сторону и поршень возвращают в исходное положение. Отсекателем перекрывают выходное отверстие насадка.

В данном устройстве длина таблетки определяется расстоянием между торцем насадка и датчиком 20 положения. В качестве такого датчика может быть использован, например, концевой выключатель или оптический бесконтактный датчик. Конструкция его не входит в предмет изобретения, так же как и ускоритель таблеток. Хвостовик 14 все время подпружинен к резьбовому отверстию с помощью пружины 15, что обеспечивает автоматическое их зацепление и расцепление при изменении направления вращения.

Рабочий газ, который поступает через патрубок 28, предварительно охлаждается внутри дополнительного теплообменника. Дополнительно также охлаждается за счет теплопередачи через слой этого газа и полый вал и шток. Это все снижает тепловую нагрузку на криогенный теплообменник.

Изобретение предназначено для формирования таблеточного термоядерного топлива в непрерывном длительном режиме. Цель изобретения повышение надежности непрерывного цикла работы и расширение эксплуатационных возможностей. Формирователь таблеток содержит криогенный теплообменник с конусной полостью конденсации, в которой расположен конусный вкладыш, на боковой поверхности которого выполнена спиральная канавка, соединенная радиальными отверстиями с осевым каналом вкладыша. Вкладыш соединен с приводом полым валом, имеющим внутри перегородку с резьбовым отверстием, причем полость вала сообщается с осевым каналом вкладыша. В боковой стенке полого вала выполнены отверстия, сообщающиеся с полостью охлаждения дополнительного теплообменника. В осевом канале вкладыша расположен поршень, шток которого проходит через резьбовое отверстие перегородки полого вала, а на конце штока выполнен резьбовой хвостовик, подпружиненный к резьбовому отверстию, причем направление резьбы хвостовика противоположно направлению спиральной канавки. Между выходным отверстием формирователя и полостью конденсации установлена теплообменная вставка, сообщающаяся с ним осевым каналом. 1 ил.

1. ФОРМИРОВАТЕЛЬ ТАБЛЕТОК, содержащий криогенный теплообменник с полостью конденсации, отсекатель, привод, поршень, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности непрерывного цикла и расширения эксплуатационных возможностей, полость конденсации выполнена конусной, в ней расположен конусный вкладыш, на боковой поверхности которого выполнена спиральная канавка, соединенная радиальными отверстиями с осевым каналом во вкладыше, соединенном с приводом полым валом, имеющим внутри перегородку с резьбовым отверстием, причем полость вала сообщается с осевым каналом вкладыша, а в боковой стенке полого вала выполнены отверстия, сообщающиеся с полостью охлаждения, расположенной между полым валом и дополнительным теплообменником, установленным на криогенном теплообменнике, а в осевом канале конусного вкладыша расположен поршень, имеющий продольную канавку, в которую входит штифт, закрепленный в корпусе теплообменника, шток поршня проходит через резьбовое отверстие в перегородке полого вала, а на конце штока выполнен резьбовой хвостовик, подпружиненный к резьбовому отверстию, причем направление резьбы хвостовика противоположно направлению спиральной канавки на конусном вкладыше. 2. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что между выходным отверстием формирователя и полостью конденсации установлена теплообменная вставка, сообщающаяся с ними осевым каналом.