Ленточный транспортер зарядов для электростатических ускорителей

Авторы патента:

H05H5/00 - Ускорители на постоянном напряжении; моноимпульсные ускорители (H05H 3/06 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2504932:

Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) (RU)

Изобретение относится к высоковольтной ускорительной технике и, в частности, к ленточным транспортерам зарядов электростатических ускорителей. В качестве многослойной тканевой основы транспортировочной ленты используют полиэфирно-хлопковую ткань, слои которой соединяют между собой клеем с высокой адгезией, а плакировочные слои ткани выполняют из резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающего мел и каолин. В качестве пластификатора используют дибутилфталат. Это позволяет повысить срок службы ленточного транспортера, снизить степень износа рабочей поверхности, а также ее гигроскопичность, повысить прочность межслойной связи, что в конечном счете в целом приводит к улучшению технологических характеристик предлагаемого устройства.

Изобретение относится к высоковольтной ускорительной технике и, в частности, к ленточным транспортерам зарядов электростатических ускорителей.

Ленточный транспортер обеспечивает перенос электрического заряда к высоковольтному электроду ускорителя. Нанесение и снятие электрических зарядов, с движущегося транспортера со скоростью от 15 до 35 м/с, происходит способом касания пластин или сетки.

Обычно ленточный транспортер зарядов имеет длину от 2-х до 15 метров и ширину от 0,2 до 0.7 метра и расположен между двух валов в высоковольтной структуре ускорителя.

Известно, что на отечественных ускорителях используется транспортер зарядов на основе прорезиненной ткани, состоящий из 2-х и более слоев хлопчато-бумажной ткани перкаль, склеенных и плакированных резиной на основе натурального каучука. - (Цыгикало А.А. «Опыт проектирования, наладки и эксплуатации вертикального электростатического генератора ФТИ АН УССР на 4 МэВ» Отчет о НТС по электростатическим ускорителям, часть 4, стр.151, НИИЭФА, 1957 г; Романов В.А., Сербинов А.Н., Дудкин Н.И. «Опыт эксплуатации электростатического ускорителя ЭГ-2,5» ПТЭ №1, с.43, 1965).

Основными недостатками этого типа транспортера зарядов являются:

- короткий срок службы;

- высокая степень износа рабочей поверхности;

- повышенная гигроскопичность;

- низкая прочность межслойной связи;

- недостаточная жесткость.

Короткий срок службы ленты (несколько сот часов) не позволяет эффективно использовать дорогостоящее оборудование и приводит к дополнительным материальным затратам на покупку газо-изолирующей смеси.

Кроме того высокая степень износа рабочей поверхности приводит к запылению газовой среды и к снижению ее электрической прочности, что в свою очередь ведет к снижению предельных рабочих параметров ускорителей.

При этом ленточный транспортер из прорезиненной ткани перкаль обладает повышенной гигроскопичностью, что приводит к дополнительным затратам времени для подготовки к рабочему состоянию и нередко к выходу из строя ленты.

Ленточный транспортер зарядов этого типа не имеет необходимой жесткости и по этой причине в движении имеет неустойчивое положение, что приводит к нестабильности напряжения на высоковольтном электроде ускорителя. Низкая прочность межслойной связи транспортера составляет всего около 0,9 кг/см, что является причиной выхода ее из строя.

Этот тип транспортера зарядов не допускает применения контактного способа нанесения и съема заряда из-за интенсивного истирания рабочей поверхности.

Технический результат, направленный на устранение вышеуказанных недостатков, достигается тем, что в качестве основы транспортера предлагается использовать несколько слоев полиэфирно-хлопковой ткани, имеющей высокие механические и электрические прочностные характеристики, невысокую гигроскопичность и небольшое относительное удлинение, а плакировочный слой выбран из условия обеспечения высокой износоустойчивости, механической прочности, необходимой эластичности и высоких диэлектрических свойств. При этом в качестве плакировочного слоя транспортера зарядов применена резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука, наполненного мелом, каолином и содержащая в качестве пластификатора дибутилфталат, что обеспечивает необходимую износостойкость и эластичность транспортерной ленты. Для обеспечения необходимой межслойной связи был использован резиновый клей с высокой адгезией на основе натурального каучука, имеющий в своем составе адгезионный ингредиент модификатор РУ. Вулканизация транспортерной ленты осуществлялась на непрерывной вулканизационной установке "АУМа-20S", обеспечивающей ленте каркасность, ровную гладкую поверхность плакировочного слоя и создающей дополнительное прессовое усилие для повышения межслойной связи. С применением этого клея получена прочность межслойной связи в три раза больше, чем у ленты с перкалевой тканью. Таким образом, с использованием полиэфирно-хлопковой ткани, резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука, клея с повышенной адгезией и соответствующей технологии изготовлен транспортер зарядов с высокими механическими и электрическими прочностями, с необходимой эластичностью и высокой износоустойчивостью плакировочного слоя.

В качестве примера изготовили транспортировочную ленту следующего состава: поверхностный (плакировочный) слой - бутадиен-нитрильный каучук - 46,99%, вулканизирующая группа, противостаритель - 5,31%; наполнители - каолин - 23,5%, мел - 10,34%; пластификатор дибутилфталат - 10,34%; красительная группа - 3,52%.

Были проведены механические и электрические испытания образцов этого транспортера.

Ниже приведены результаты испытаний двухслойных образцов предлагаемого транспортера и образцов транспортера на перкалевой основе:

1. Разрывное усилие полоски ленты шириной 1 см (кг/см)	- 43(28)
2. Прочность межслойной связи (кг/см)	- 3,4(0,9)
3. Пробивное напряжение (кВ)	- 24(24)
4. Поверхностный пробой (кВ/см)	- 14,8(14,8)
5. Износоустойчивость:
5.1 Наработка на стенде (ч)	- 1720(82)
5.2 Эквивалент работы на ускорителе (ч)	- 9750(445)

В скобках указаны цифры, относящиеся к ленточному транспортеру на перкалевой основе.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить срок службы ленточного транспортера, снизить степень износа рабочей поверхности, а также ее гигроскопичность, повысить прочность межслойной связи, что, в конечном счете, улучшает технологические характеристики предлагаемого устройства.

Ленточный транспортер зарядов для электростатических ускорителей, включающий транспортировочную ленту, состоящую из двух и более слоев электроизолирующей ткани с внешними плакировочными слоями, отличающийся тем, что в качестве многослойной тканевой основы использована полиэфирно-хлопковая ткань, слои которой соединены между собой клеем, а плакировочные слои ткани представляют собой резиновую смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающего мел и каолин, а в качестве пластификатора использован дибутилфталат.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. .

Блок излучателя нейтронов // 2477027

Изобретение относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, и предназначено для использования при разработке нейтронных и рентгеновских генераторов.

Импульсная ускорительная нейтронная трубка // 2467526

Изобретение относится к приборам для ускорения ионов в электростатических полях, конкретно к технике генерации нейтронов при ядерном взаимодействии дейтронов с тритиевыми мишенями.

Импульсная ускорительная трубка // 2467429

Ионный диод для генерации нейтронов // 2461151

Циклический ускоритель пылевых заряженных частиц // 2456781

Способ электростатического ускорения макрочастиц // 2455800

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для решения научных и прикладных задач. .

Инжектор линейного индукционного ускорителя // 2455799

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для генерации электронных пучков наносекундной длительности с высокой частотой следования импульсов.

Ускоритель высокоскоростных твердых частиц с автоподстройкой функции распределения частиц по радиусу мишени // 2451434

Ускоритель высокоскоростных твердых частиц // 2447626

Ускорительная нейтронная трубка // 2521050

Заявленное изобретение относится к приборам для ускорения ионов в электростатических полях, конкретно к технике генерации нейтронов при ядерном взаимодействии дейтронов с тритиевыми мишенями. Заявленное устройство содержит герметичный корпус, внутри которого соосно расположены цилиндрический катод с мишенью, нанесенной на его внутренней поверхности, и анод симметрично охватываемый катодом. При этом в заявленном устройстве анод выполнен в виде двух встречных, симметрично расположенных стержней диаметром а, на торцах которых размещены насадки из металла, насыщенного дейтерием, смещенные друг относительно друга на расстояние d по оси симметрии трубки, диаметр катода b должен удовлетворять неравенству 0,2<a/b<0,3, А диаметр анода неравенству 0,2<a/d<1,0. Технический результат заключается в увеличении энергетического КПД генерации нейтронов. 1 ил.

Импульсный ускоритель твердых частиц // 2523666

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. Каскадный импульсный ускоритель твердых частиц содержит инжектор, индукционные датчики, усилители, цилиндрические электроды, резисторы делителя, колонны разделительных сопротивлений, высоковольтные конденсаторы, неуправляемые разрядники, управляемые разрядники, систему управления, датчик тока, источник высокого напряжения, шину данных, мишень, согласующее устройство, электронно-вычислительную машину. Технический результат - повышение скоростей частиц, упрощение конструкции, позволяющей наращивать число ступеней для достижения необходимых скоростей, повышение надежности системы. 1 ил.

Инжектор заряженных пылевых частиц // 2532688

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано в качестве инжектора пылевых частиц для последующей ускорительной системы. Инжектор заряженных пылевых частиц, содержащий корпус, зарядный электрод, зарядную камеру, внешний составной электрод зарядной камеры, иглу (или набор игл), бункерную камеру. Для предотвращения спекания микропорошка в бункерной камере бункерная камера выполнена в форме "песочных часов" во внешнем составном электроде зарядной камеры, у внешней поверхности бункерной камеры установлен шаговый двигатель, обеспечивающий вращение бункерной камеры, на оси инжектора установлены два цилиндра Фарадея, которые соединены с блоком управления шагового двигателя. 1 ил.

Способ определения аномальной дисперсии // 2534219

Изобретение относится к способам регистрации аномальной дисперсии неоднородного протяженного плазменного столба и может быть использовано в спектроскопии в неоднородных газовых и плазменных средах, в лазерной спектроскопии и в спектральном анализе газообразных веществ. Технический результат - возможность наблюдения аномальной дисперсии в различных газах, причем вблизи узких спектральных линий поглощения в плазменно-пучковых разрядах. Способ определения аномальной дисперсии заключается в том, что на основе поперечного наносекундного плазменно-пучкового разряда с щелевым катодом создают двухслойную неоднородную плазменную среду с двухслойным распределением оптического показателя преломления, через которую наклонно пропускают широкополосное лазерное излучение со спектром вблизи спектральных линий поглощения плазмы, и после разложения с помощью спектрографа спектра лазера, прошедшего плазменный слой, на выходе спектрографа определяют аномальную дисперсию вблизи спектральных линий поглощения плазмы. 3 ил.

Ускоритель высокоскоростных твердых частиц // 2534227

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. Ускоритель высокоскоростных твердых частиц содержит инжектор, индукционные датчики, усилители, линейный ускоритель, источник фиксированного высокого напряжения, цилиндрические электроды, селектор скоростей, селектор удельных зарядов, камеру высокого давления, блок формирования девиации частоты, высокочастотный конвертор, повышающий импульсный трансформатор и мишень. Технический результат - повышение скоростей частиц и надежности работы ускорителя. 1 ил.

Блок излучателя нейтронов // 2541509

Изобретение относится к устройствам импульсных излучателей с получением разовых или многоразовых импульсов нейтронного и рентгеновского излучения. В заявленном блоке излучателя нейтронов нейтронная трубка (8) с металлическим корпусом (9) герметично закреплена на торце корпуса блока схемы питания, имеет с ним тепловой и электрический контакты с возможностью смены нейтронной трубки. При этом нейтронная трубка размещена с зазором между высоковольтным изолятором (16) нейтронной трубки и изолятором блока схемы питания (17), заполненным газообразным диэлектриком (18). Между корпусом нейтронной трубки и мишенью расположено керамическое кольцо с электрическим сопротивлением, равным сопротивлению смещения. Блок схемы питания и нейтронная трубка электрически соединены между собой плавающими контактами. Техническим результатом является увеличение ресурса, повышение интенсивности излучения за счет удаления изоляционных материалов из области вокруг ускоряющего электрода, повышение стабильности. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Сильноточный наносекундный ускоритель электронных пучков // 2544845

Изобретение относится к ускорительной технике наносекундного диапазона и предназначено для генерации мощных электронных пучков, используемых в СВЧ приборах, радиационных технологиях и научных исследованиях. Сильноточный наносекундный ускоритель электронных пучков содержит размещенные в одном цилиндрическом корпусе (1) и соединенные последовательно двойную формирующую линию (2) с коаксиальными электродами (7, 8), основной искровой разрядник (3) и обостряющий искровой разрядник (4), вакуумный диод (5) и импульсный зарядный генератор (6) с ферромагнитным сердечником (14) и высоковольтным электродом (19), который соединен с дисковым электродом (9) основного искрового разрядника (3) и коаксиальным электродом (7) двойной формирующей линии (2). При этом объемы, занимаемые зарядным генератором (6) и двойной формирующей линией (2), разделены корпусом основного разрядника (3). Емкостный накопитель зарядного генератора (6) выполнен из параллельно соединенных и соосно расположенных цилиндрических конденсаторов (12). Вторичная обмотка импульсного трансформатора выполнена из четырех секторных обмоток (18), радиально расположенных вокруг ферромагнитного сердечника (14). Технический результат - повышение надежности и ресурса ускорителя. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Инжектор заряженных пылевых частиц // 2551129

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано в качестве инжектора пылевых частиц в стенде для проведения испытаний по воздействию разнонаправленных потоков ускоренных частиц на материалы и элементов конструкции космических аппаратов. Инжектор заряженных пылевых частиц содержит корпус, зарядную камеру, внешний составной электрод зарядной камеры, бункерный электрод, бункерную камеру и пьезоизлучатель. Зарядный электрод имеет эллиптическую форму, на нем установлены два набора углеродистых нитей, направленных в горизонтальном и в вертикальном направлениях, внешний составной электрод содержит два выходных отверстия, направленных в горизонтальной и вертикальной плоскости, в выходных отверстиях инжектора установлены металлические сетки. Технический результат - увеличение выхода заряженных пылевых частиц и обеспечение двух направлений движения потока заряженных пылевых частиц - вертикального и горизонтального. 2 ил.

Резонансный ускоритель пылевых частиц // 2551652

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. Резонансный ускоритель пылевых частиц содержит инжектор, индукционные датчики, усилители, мишень. Соосно инжектору установлены сквозной изолятор, экранирующий электрод, автогенератор и резонансный трансформатор, состоящий из диэлектрической трубы, первичной и вторичной обмотки и конического каркаса первичной обмотки. Технический результат - повышение скоростей и расширение диапазона ускоряемых частиц, повышение надежности и упрощение конструкции. 1 ил.

Линейный индукционный ускоритель // 2583039

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для создания пучков заряженных частиц наносекундной длительности с высокой частотой следования импульсов. Линейный индукционный ускоритель содержит индукционную систему 1 в виде набора ферромагнитных сердечников, охваченных витками намагничивания 2, которые объединены в два общих вывода, центральный электрод 3, расположенный по оси индукционной системы 1, один конец электрода 3 заземлен на корпус ускорителя, а второй связан с защитным экраном 5, одинарную формирующую линию 6, заземленный и потенциальный электроды которой соединены с выходом магнитного импульсного генератора 7, состоящего из последовательных контуров сжатия, каждый из которых образован конденсатором и дросселем насыщения, один из общих выводов витков намагничивания индукционной системы 1 подсоединен к потенциальному электроду формирующей линии 6, а между вторым общим выводом витков намагничивания индукционной системы 1 и заземленным электродом одинарной формирующей линии 6 включена обмотка магнитного коммутатора 8, между защитным экраном 5 и выходным фланцем 9 ускорителя расположен цилиндрический вакуумный изолятор 10, на изоляторе 10 размещена однослойная обмотка размагничивания 11, подсоединенная одним выводом к клемме 12 импульсного источника размагничивания. На изоляторе 10 размещена дополнительная обмотка 13, индуктивно связанная с обмоткой размагничивания 11, один вывод дополнительной обмотки 13 соединен с защитным экраном 5, другой подсоединен к обмотке размагничивания 11 и точка соединения обмоток 11, 13 подключена электрическим проводником 14 к центральному электроду 3, на котором у защитного экрана 5 размещены ферромагнитные сердечники 15 дополнительного дросселя насыщения. Контур, образованный дополнительной обмоткой 13, проводником 14, частью центрального электрода 16 и защитным экраном 5, охватывает сечение сердечников 15 дополнительного дросселя насыщения и является его короткозамкнутой обмоткой. Технический результат - повышение эффективности ускорителя за счет уменьшении длительности фронта импульса тока пучка ускорителя. 1 ил.