Импульсный электродинамический клапан

 

бмб,в от.1къ " "

Союз Советскнк

Социалистических

Ремубпмн (И) 504О4..о. к Авторскому сви иильству (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21. 11.74 (21) 2080379/26-25 с присоединением заявкп №(23) Приоритет(43) Оаубликовано25.02.76.Бюллетень № 7 (45) Дата опубликования описания 22.03.76 (51) М, Кл : г 16 К 31/02

Гооударотввннмй номнтот

Сооо.а Neacrpae СССР оо данам нзоорвтвннй н открьтнй (53) УДК

62 1.512.2-543. .64 (088.8) В. Г. Новиков, 3. П. Павлов, В. Д. Перминов. и Б. А. Шестаков (72) Авторы изобретения (71) Заявите ть (54) ИМПУЛЬСНЪ|Й ГЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ КЛАПАН

Изобретение можно исйользовать для импульсной подачи в вакуум струи газа, образуюшей перемешаюшийся в заданном направлении пакет атомов, характеризующийся малой величиной отношения S/К

5 где S — - протяженность пакета в заданном направлении, Π— скорость его перемещения, например для быстрой (за 1О-2О мк сек) загрузки сжатого кольца электронов коллективного ускорителя тяжелых ионов, тв так как при таком способе загрузки электронное кольцо в процессе сжатия не проходит ряд электронно-ионных резонансных состояний. При этом количество захваченных ионов может регулироваться, а диспер- 1а сия ионов по зарядностям сводится к минимуму в

Известен элект; одинамический клапан (ЭДК), содержаший корпус, состоящий из двух фланцев, .к одному из фланцев присоединено цилиндрическое сопло с седлом клапана, в другом фланце расположена электрическая обмотка. Соосно с обмотной и соплом установлеч шток, на одном конце которого закреплен металлический диск, 25 а на другом - металлический поршень, Выполненный в;виде усеченного конуса. Пор шень прижимается K седлу пружиной,;уота

I новленной между диском и, регулируюшим поджатие пружины, винтом.

Однако быстродействие описанного 39K (время, иа .которое открывается клапан, больше 30 мк сек) недостаточно для использования его в коллективном ускоритвлв тяжелых ионов.

Белью предлагаемого изобретения явля"". ется сокрашение времени открытия клапана.

Достигается это тем, что предлагаемый клапан снабжен жестким отражателем, нап ример из титана, укрепленным на стенке корпу а, противоположной соплу, и упругим деформируемым элементом, например резиновым, укрепленным на поршне со стороны, обрашенной к соплу.

На фиг. 1 схематически изображен клапан; на фиг. 2 - три варианта конструкции упругого дефоомируемого элемента; на фиг. 3- . график зависимости от времени электродинамической силы g и силы „, с э о

504041 котор й,пружина клапана действует на его диск.

В корпусе 1 с соплом 2 закреплена электрическая обмотка - спираль 3. Через спираль пропущен шток 4, к которому с одной стороны прикреплен поршень 5, а с другойметаллический диск 6. К, поршню 5 прикреплен упругий деформируемый элемент 7 (фиг.2) с массой, много меньшей массы штока 4 с диском 6.

Между стенкой корпуса 1 и диском 6 размещена пружина 8. В стенке корпуса укреплен отражатель 9, В корпусе имеется канал 10. Диаметр сопла 2-0,15 мм.

Корпус клапана служит, во-первых, 15 основой для крепления его деталей, и во-вторых, форкамерой, из которой истекает рабочий газ. Поршень 5 с упругим элементом 7 пд 3екрывает сопло 2. Пружина 8 прижимает поршень 5 с элементом

/ 20

7 х соплу 2,. создавая заданную начальную деформацию упругого элемента 7 и препятствуя истечению газа через сопло, Отражатель 9 изменяет направление движения штока 4, обеспечивая закры.ие клаМ пана, а также регулирует быстродействие клапана путем изменен;.я его хода.

В нор. альном (закрытом) положении сопло 2 перекрыто поршнем 5 с упругим элементом 7, которые прижаты к соплу

30 пружиной 8 с силсф Я„, . Упругий элемент

7 и пружина 8 подобраны так, что начальная деформация элемента 7 приближенно равна пути, кото"ый проходит ь.ток 4 во

35 время действия на диск 6 электродинамической силы г . В заданные мо :энты времени через спираль 3 пропускают импульсы тока в виде отдельных полуволн синусоиды -1 = 3 5йщт, с амплитудой 3щ

Импульсный электродинамический клапан,;

",одержащий корпус с соплом, расположенную, соосно с соплом и укрепленную в корпусе и -:руговой частотой llo . Величина 31 до 4 ка, длительность полуволн - 65 мк сек, частота повторения импульсов 5 гц (фиг. 3). Электродинамическая сгпа действуя на диск 6, разгоняет его до скорости U - максимальной ско1 эсти движения штока, при открытии клапана. Максимальная скорость К,„достигается в момент, когда уменьшающаяся сила Р+ равна противоположной по направлению

r силе „, де1.ствующей на диск со стороны пружины 8. В этот момент деформация уп угого элемента 7 становится равной нулю, сопло открывается и через него начинается истечение рабочего газа, а упругий элемент 7, имеющий малую массу, ускоряется и движется вместе со штоком 4. При столкновении с отражателем шток изменяе направление движения на противоположное, причем абсолютная величина с,îðîñòè пр ктич ски не изменяется, и вгзвращается в первоначальное положение. Ход запирающего упругого элемента 0,04 мм.

Введение отражателя в инструкцию клапана позволяет при заданном ходе штока и заданном значении энергии, затрачиваемой на однократное открытие клапана, значительно увеличить его быстродействие. . Быстродействие клапана увеличивается также при введении в конструкцию клапана упругого элемента, запирающего сочло и имеющего указанную выше начальную деформацию.. Действительно, быстродействие клапана при заданном отходе запирпощего сопло элемента тем вьгше, чем выше скорость движения этог элемента. В предла» гаемой конструкции запирающий соцло элемент практически все время движется со скоростью, близкой к максимальной скорос- ти движения потока при заданной величине. с лы Я

В настоящее время изготовлен и испы. тан опытный образец клапана, В результате испытаний, проведенных в Отделе новь.х методов ускорений Обьединенного института ядерных исследований, было установлено, что быстродействие клапана составляет

1Q мк сек, то в 2-3 раза ме lblUeM, чем у прототипа. Установлено,.также, что клапан обладает достаточно больши .я ресурсомпосле нескольхих сот ть.сяч срабатываний

его динамические характеристики практичес,ки не изменилист.

Следует заметить, что в отличие от описанных. ранее ЭДК, предлагаемый клапан должен работать с частотой не менее

5 циклов в секунду. Следовательно, в качестве коммутирующего устройства, пода ющег в оГъютку клапана импульсы тока, не может быть использован разрядник .

Поэтому ве ьма существенно, что быстродействие было получено при меньших,чем . у известных Э "(К, знач4Ьиях тока спирали

3щ и напряжении U< (UNl = 1300 в, Зщ = З,З ка). Это позволило в качесгве коммутирующего устройства клапана исполь- зовать, например, тиратрон ТГ-1-1000/25 и этказаться от применения рассчитанных, на большие напряжения и токи дорогостоящих коммутаторов.

Формула изобретения алектрическую обмотку, проходящий по оси обмотки шток, к одному концу которого прикреплен поршень, а к другому - дисс, и раоположениую между стенкой: корпуса и диском прумлиу, отличающийси тем, что, с целью сокращении времени открытии клапана, он снабжен жестям отражателем,, например, нз титана, укрепленным на стен» ке корпуса, противоположной соплу, и, упругим деформируемым элементом, напри

;мер, нз резины, укрепленным на поршне со, стороны, обращенной к соплу, Составитель А. Лобанов

Редактор В.Дибобес Техреду. Луговая Корректор.Н. Бабурка

Заказ g5 Тираж 1 у З 1 . Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

1J 3O35 ° Чосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент,пУжгорэд, ул, Гагарина, 101