Инжектор таблеток

 

Изобретение относится к области инжекции таблеточного топлива в плазму термоядерных установок. Целью изобретения является повышение надежности и длительности работы инжектора таблеток. В инжекторе выходной конец эластичного ствола закреплен в шарнире с возможностью углового и осевого перемещения, а другой конец установлен с зазором и соосно с выходным отверстием экструдера и выполнен одновременно в виде отсекателя и в виде уплотнения с трубопроводом газового клапана и соединен с приводом с возможностью осевого и радиального перемещения, при этом экструдер и трубопровод клапана разделены вакуумным промежутком. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области инжекции таблеточного топлива в плазму термоядерных установок и может быть использовано в устройствах для ускорения таблеток, например, в пневматических инжекторах. Известны устройства, предназначенные для ускорения таблеток и имеющие криогенный экструдер, из которого выдавливается водородный стержень в отверстие вращающегося вкладыша. Этот вкладыш при повороте отрезает таблетку и соединяется со стволом пневматического инжектора. Недостатком такого устройства является прохождение укоряющего газа через вкладыш и, следовательно, изменение его температуры. Известно также устройство для ускорения таблеток термоядерного топлива пневматическим способом. Оно снабжено криогенным экструдером, из которого выдавливается твердоводородная полоса. Формирование таблеток производится с помощью торцовой части самого ствола. Для этого устройства характерны следующие недостатки: формирование таблеток из полосы путем их высекания связано с образованием отходов рабочего материала, которые необходимо утилизировать и перерабатывать: формирование полосы для изготовления круглых таблеток требует большей массы рабочего материала; прохождение теплого ускоряющего газа через ствол, который находится в контакте с твердоводородной полосой и криогенным экструдером в момент выстрела, приводит постепенно к отогреванию экструдера и размягчению водородной полосы, что снижает надежность и время непрерывной работы устройства; уплотнение ствола твердоводородной полосой является ненадежным и приводит к утечкам толкающего газа и размягчению водородной полосы. Целью изобретения является повышение надежности и длительности работы. Поставленная цель достигается тем, что в инжекторе таблеток, содержащем экструдер водородного стержня, ствол, отсекатель таблеток, трубопровод клапана, привод, один конец эластичного ствола закреплен в шарнире, а другой конец ствола установлен с зазором и соосно с выходным отверстием экструдера и выполнен в виде отсекателя, торец ствола выполнен в виде уплотнения с трубопроводом клапана, в зазоре размещен индикатор торца водородного стержня, а ствол соединен с приводом с возможностью осевого и радиального перемещения. Кроме того, индикатор выполнен в виде электрических контактов и установлен на подвижном основании, соединенном с приводом, а инжектор снабжен фигурным упором, в котором размещен штифт, закрепленный на стволе. На фиг.1 показана принципиальная схема устройства; на фиг.2 электрические контакты. Устройство содержит криогенный экструдеp 1 твердоводородного стержня 2, а также эластичный ствол, один конец 3 которого расположен соосно с выходным отверстием экструдера (водородным стержнем 2), а другой конец 4 установлен в шарнире 5. В зазоре между концом ствола 3 и экструдером расположен индикатор торца водородного стержня, состоящий из световода 6 и светоизлучателя 7. На торце ствола выполнена уплотняющая поверхность 8. На конце ствола 3 закреплен штифт 9, который входит в фигурный паз 10 упора 11. С зазором относительно экструдеpа расположен трубопровод 12 газового клапана 13, который снабжен уплотнением 14. В стволе находится таблетка 15, ствол соединен с приводами 16 и 17. На фиг.2 показан вариант исполнения индикатора торца стержня, использующий электрические контакты 18, установленные на подвижном основании 19, соединенном с приводом 20 и с экструдером 1 с помощью гибкой перемычки 21. Устройство работает следующим образом. Сначала с помощью криогенного экструдера выдавливается через выходное отверстие твердоводородный стержень 2, например, круглого сечения. Как только торец этого стержня пересекает световой луч оптического индикатора, поступает сигнал на прекращение выдавливания и одновременно на привод 16 осевого перемещения ствола. Ствол движется вверх и стержень входит внутрь ствола, торец которого не доходит до соприкосновения с экструдером (остается зазор порядка 0,05-0,1 мм). Затем с помощью привода 17 перемещают ствол вправо до соосности с трубопроводом 12. От водородного стержня отрезается таблетка 15 самим стволом. Потом с помощью привода 16 ствол движется вверх и с помощью уплотнения 14 и поверхности 8 происходит герметичное подсоединение ствола к трубопроводу 12. Срабатывает газовый клапан 13 и таблетка 15 ускоряется до заданной скорости. Затем с помощью привода 16 ствол перемещается вниз, а с помощью привода 17 влево в исходное положение и устройство вновь готово к работе. В предложенном инжекторе ни ствол, ни трубопровод, находящиеся при комнатной температуре, не имеют теплового контакта с криогенным экструдером (Т_к 10-12 К), поэтому температура его остается неизменной в процессе работы. Отрезание таблеток осуществляется острой внутренней кромкой торцовой части ствола. Шарнир 5 обеспечивает осевое и радиальное перемещение ствола. В момент выстрела шарнир устанавливает ствол в одном и том же положении, что сохраняет неизменным и направление траектории таблетки на вылете из ствола. Упор 11 с пазом 10, в котором движется штифт 9, фиксирует ствол в крайних положениях. В качестве индикатора торца водородного стержня могут быть использованы, например, электрические контакты 18. В этом случае они устанавливаются на подвижном основании 19, которое поворачивается с помощью привода 20 при их срабатывании и не препятствуют движению ствола. Изменяя расстояние индикатора торца водородного стержня от экструдера, изменяют длину таблеток. Торцовая часть ствола 3 имеет уплотняющую поверхность 8, которая позволяет надежно, герметично с помощью уплотнения 14 подсоединять ее к трубопроводу газового клапана 13. Приводы 16 и 17 обеспечивают осевое и радиальное перемещение ствола по заданной программе, которая поступает от общей системы управления. Эта программа может быть упрощена при наличии механического упора 11 с профильным пазом и штифта 9, который ограничивает функциональные перемещения ствола. Путь движения штифта в этом случае показан стрелками. Преимущества предложенного устройства заключаются в следующем. Отсутствие теплового контакта "теплового" ствола с криогенным экструдером сохраняет неизменным температуру экструдера и водородного стержня, что обеспечивает длительный режим работы при прохождении теплового ускоряющего газа через ствол. Предложенное размещение экструдеpа, ствола и трубопровода для подачи ускоряющего газа позволяет использовать твердоводородный стержень различного сечения (круглый, квадратный и т.д.) при безотходной технологии получения таблеток. Возможность регулирования длины таблеток расширяет эксплуатационные возможности инжектора. Технический эффект предложенного инжектора заключается в том, что благодаря длительному режиму работы с возможностью изменения размера таблетки, т. е. ее массы, в процессе работы расширяются его эксплуатационные возможности. Это позволяет использовать инжектор для различных режимов термоядерных установок с длительным периодом их эксплуатации (при минимальных потерях топливных материалов). Оптический индикатор обладает большим быстродействием, однако требует и более сложной юстировки и эксплуатации, в то время как механические контакты проще в эксплуатации. Выбор индикатора торца водородного стержня определяется режимом и условиями работы инжектора (например, условия радиации). Соединение подвижного основания тепловым мостом с экструдером позволяет придать концевым контактам криогенную температуру и исключить оплавление торца водородного стержня при соприкосновении с ним. Для отрезания стволов таблетки его внутренняя кромка торцовой части не округляется (остается острой). Таким образом, предложенное устройство обладает надежностью и длительным режимом работы. Уплотняющая поверхность торца ствола, т.е. уплотнения, должна отвечать требованиям при использовании ее в технике герметизации (качество поверхности, отсутствие царапин и т.д.).

Формула изобретения

1. ИНЖЕКТОР ТАБЛЕТОК, содержащий экструдер водородного стержня, ствол, отсекатель таблеток, трубопровод клапана, привод, отличающийся тем, что с целью повышения надежности и длительности непрерывной работы, один конец эластичного ствола закреплен в шарнире с возможностью углового и осевого перемещения, а другой конец ствола установлен с зазором и соосно с выходным отверстием экструдера и выполнен одновременно в виде отсекателя и в виде уплотнения с трубопроводом клапана, в зазоре размещен индикатор торца водородного стержня, а ствол соединен с приводом с возможностью осевого и радиального перемещения. 2. Инжектор по п. 1, отличающийся тем, что индикатор выполнен в виде электрических контактов, установленных на подвижном основании, которое соединено гибкой теплопроводной перемычкой с экструдером. 3. Инжектор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что индикатор выполнен в виде световода и светоизлучателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2