×
27.06.2013
216.012.5285

УСТАНОВКА ДЛЯ ПЛАЗМЕННО-ДУГОВОЙ ПЛАВКИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002486718
Дата охранного документа
27.06.2013
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области вакуумных установок для плазменной дуговой плавки металлов и сплавов в космосе и предназначена для проведения экспериментов преимущественно по плавке наиболее перспективных металлов (вольфрам, ниобий) и композитов на металлической основе в условиях микрогравитации. Установка для плазменно-дуговой плавки содержит дуговую плавильную печь, включающую анод, катод, сообщенный с источником щелочного металла, нагреватель и источник электропитания. Установка дополнительно содержит технологический блок с системой вакуумирования, внутри которого смонтирован нагреватель в виде стержня, при этом источник с щелочным металлом выполнен в виде герметичной ампулы, сообщенной с катодом, причем анод, катод и ампула размещены в герметичной, отвакуумированной капсуле, а нагреватель контактирует с капсулой со стороны катода. Технический результат - возможность получения сверхпроводящего сплава с рекордной температурой перехода сплава в сверхпроводящее состояние, повышение техники безопасности, снижение массы возвращаемой на Землю капсулы. 1 ил.
Основные результаты: Установка для плазменно-дуговой плавки, содержащая источник электропитания и дуговую плавильную печь, состоящую из анода и катода, сообщенного с источником рабочего тела, отличающаяся тем, что она включает технологический блок с системой вакуумирования и нагреватель в виде стержня, смонтированный внутри технологического блока, при этом источник рабочего тела заполнен щелочным металлом, например литием, и выполнен в виде герметичной ампулы, сообщенной с катодом, причем анод, катод и ампула размещены в герметичной, отвакуумированной капсуле, а нагреватель контактирует с капсулой со стороны катода.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение относится к области вакуумных установок для плазменной обработки металлов, в частности, для плазменной дуговой плавки металлов и сплавов в космосе, и предназначена для проведения экспериментов преимущественно по плавке наиболее перспективных металлов (вольфрам, ниобий) и композитов на металлической основе в условиях микрогравитации.

Известны установки (электропечи сопротивления) типа «Сплав» и «Кристалл», а также универсальная электропечь, применявшаяся на американской космической станции «Скайлэб», которые располагаются в отвакуумированном технологическом блоке и имеют полости, куда помещаются герметичные патроны (ампулы), содержащие переплавляемое вещество [1]. («Космическое материаловедение и технология», 1977. «Орбитальная станция «Скайлэб», Д.Бэлью, Э.Стулингер, 1977, стр.200).

Температура таких печей сопротивления, как правило, не превышает 1000-1200°С, однако, во-первых, этого недостаточно для плавки целого ряда металлов и сплавов, а, во-вторых, при более высоких температурах трудно или невозможно подобрать материал ампулы, вследствие взаимодействия его с переплавляемым веществом.

Известно также устройство для плазменной обработки материалов в дуговом разряде, принятое за прототип, представляющее собой, плазматрон [2], содержащий анод, полый термоэмиссионный катод, соединенный с узлом подачи рабочего тела (газа), источник электропитания.

Недостатком этого устройства является необходимость в дорогой системе откачки большой производительности при использовании его для плавки в дуговом разряде и невысокое качество переплавляемого материала.

Целью предлагаемого изобретения является снижение стоимости установки за счет исключения дорогой системы откачки, увеличение качества переплавляемого материала, а также повышение техники безопасности при проведении плавки в космическом пространстве в обитаемом космическом корабле и снижение веса возвращаемого на Землю объекта, включающего переплавленный материал.

Для достижения указанной цели установка для плазменно-дуговой плавки, содержащая источник электропитания и дуговую плавильную печь, состоящую из анода и катода, сообщенного с источником рабочего тела, включает технологический блок с системой вакуумирования и нагреватель в виде стержня, смонтированный внутри технологического блока, при этом источник рабочего тела заполнен щелочным металлом, например литием, и выполнен в виде герметичной ампулы, сообщенной с катодом, причем анод, катод и ампула размещены в герметичной, отвакуумированной капсуле, а нагреватель контактирует с капсулой со стороны катода.

На фиг.1 изображен общий вид предложенной установки.

Технологический блок 1 имеет загрузочный люк 2, патрубок 3 для подключения к системе вакуумирования 4 или для сообщения внутреннего объема технологического блока с забортным космосом. В технологическом блоке 1 расположена герметичная, отвакуумированная капсула 5, выполненная из тугоплавкого металла, например молибдена. В капсуле 5 смонтированы: анод 6, выполненный из переплавляемого материала, пористый катод 7 и источник рабочего тела - ампула 8, образующие плавильную печь. Расположенная внутри катода и содержащая щелочной металл (литий) ампула 8 имеет калиброванное отверстие 16, обращенное в сторону катода 7.

Анод 6 и пористый катод 7 электрически изолированы от стенки капсулы 5 с помощью изоляторов из окиси алюминия 9, соединенных с пористым катодом 7, анодом 6 и корпусом капсулы 5 методом высокотемпературной пайки. При этом корпус капсулы 5 со стороны катода 7 выполнен полым. Пусковой нагреватель 10 катода 7 выполнен в виде стержня из материала на основе нитрида бора, на наружной цилиндрической поверхности которого в спиральных канавках уложен нагревательный элемент 15, выполненный из вольфрам-рениевой проволоки. Нагреватель 10 с помощью кронштейна 12 и изолятора 11 крепится к технологическому блоку 1. Капсула 5 со стороны пористого катода 7 устанавливается на пусковой нагреватель 10 и крепится к нему накидной гайкой 13 через изолятор 14.

Установка работает следующим образом. Соединяют объем технологического блока 1 с системой вакуумирования 4, включают пусковой нагреватель 10 и разогревают пористый катод 7 и ампулу с литием 8. Литий испаряется и поступает через отверстие в ампуле 8 и пористый термоэмиссионный элемент катода 7 в межэлектродный промежуток (промежуток между анодом 6 и катодом 7) капсулы 5. Подают напряжение между анодом 6 и катодом 7 и зажигают разряд, увеличивают ток разряда и производят расплавление анода 6 в литиевой плазме низкого давления.

Анод 6 выполнен в виде цилиндра из несмачивающихся в условиях гравитации элементов, например, ниобия, легированного одним из редкоземельных элементов. Плавку проводят по заданной циклограмме.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность получения сверхпроводящего сплава с рекордной температурой перехода сплава в сверхпроводящее состояние.

Кроме того, в предложенной установке предполагается проведение плавок композиционных материалов на основе бериллия.

После проведения плавки капсулу 5 снимают с нагревателя 10 и возвращают на Землю.

Положительный эффект установки для плазменно-дуговой плавки в космосе достигается за счет проведения плавки в условиях микрогравитации в дуговом разряде низкого давления в плазме лития, в закрытой, герметичной, отвакуумированной капсуле. В результате чего за счет сильных восстановительных свойств литиевой плазмы увеличивается чистота переплавляемых материалов, возрастает ресурс катода плазмотрона, а также повышается техника безопасности, исключается попадание вредных аэрозольных соединений лития в атмосферу обитаемого космического корабля. При этом плавка проводится в низковольтной (15-20 Вольт) дуге низкого давления, что также повышает технику безопасности (по сравнению с плавкой электронным лучом) и значительно упрощает установку. Следует также отметить, что возвращаемая на Землю капсула имеет малую массу из-за исключения из возвращаемых на Землю элементов установки для плазменно-дуговой плавки технологического блока 1, пускового нагревателя 10 и узлов крепления 11, 12, 13 и 14 капсулы 5 на технологическом блоке.

Использованная литература

1. Д.Бэлью, Э.Стулингер. «Орбитальная станция «Скайлэб». «Космическое материаловедение и технология», 1977, стр.200.

2. Заявка на изобретение №2004138506/06 от 28.12.2004, опубликованная 10.06.2006. МПК Н05Н 1/24.

Установка для плазменно-дуговой плавки, содержащая источник электропитания и дуговую плавильную печь, состоящую из анода и катода, сообщенного с источником рабочего тела, отличающаяся тем, что она включает технологический блок с системой вакуумирования и нагреватель в виде стержня, смонтированный внутри технологического блока, при этом источник рабочего тела заполнен щелочным металлом, например литием, и выполнен в виде герметичной ампулы, сообщенной с катодом, причем анод, катод и ампула размещены в герметичной, отвакуумированной капсуле, а нагреватель контактирует с капсулой со стороны катода.
УСТАНОВКА ДЛЯ ПЛАЗМЕННО-ДУГОВОЙ ПЛАВКИ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 370.
10.02.2013
№216.012.233a

Двигательная установка ракетного блока

Изобретение относится к ракетно-космической технике. Двигательная установка ракетного блока содержит топливный бак окислителя и топливный бак горючего, снабжающие топливом маршевый двигатель, баллон высокого давления, редуктор понижения давления с дренажным штуцером редуктора понижения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474520
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.240a

Вихревой электронасосный агрегат

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано в составе гидросистем изделий авиационной и ракетной техники. Вихревой электронасосный агрегат содержит корпус 1 с цилиндрической расточкой 2 диаметра d, установленные в нем электродвигатель 3 с рабочим колесом 5,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474728
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.247e

Способ обнаружения пассивного космического объекта при сближении с ним активного космического аппарата

Изобретение относится к области космической техники, а именно к области лазерных локационных систем (ЛЛС), используемых для обеспечения сближения космических аппаратов (КА). Сканирование производится путем вращения активного КА с жестко установленной ЛЛС вокруг строительной оси «-ОХ» активного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474844
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.24d7

Щелевая антенна

Изобретение относится к антенной технике, в частности к щелевым антеннам резонаторного типа с полунаправленной диаграммой направленности, и может быть использовано в технике связи, особенно на борту космического объекта для приема сигналов навигационных систем и для организации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474933
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.03.2013
№216.012.2dc3

Способ увода разгонного ракетного блока с траектории полета космического аппарата

Изобретение относится к способам управления разделением космических аппаратов (КА), в частности КА и отделяемого от него разгонного ракетного блока (РРБ). После отделения КА от РРБ на РРБ воздействуют импульсом тяги в плоскости, проходящей через центр масс (ц.м.) РРБ, не пересекающей обводы КА...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477246
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2e6e

Термокомпрессионное устройство

Изобретение относится к холодильной технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации компрессионных термических устройств. Термокомпрессионное устройство содержит источник газа высокого давления, подключенный к баллонам-компрессорам, устройство для термоциклирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477417
Дата охранного документа: 10.03.2013
27.03.2013
№216.012.30ed

Космическая система для производства материалов в космосе

Изобретение относится к спутниковым системам для производства и исследования материалов с уникальными свойствами в условиях низкой микрогравитации. Система включает в себя технологический модуль (1) и энергетическую платформу (2), находящиеся на одной круговой орбите (3). Платформа имеет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478063
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.30ee

Способ увода разгонного ракетного блока с траектории полета космического аппарата

Изобретение относится к ракетно-космической технике и касается ракетного разгонного блока и элементов его конструкции, предназначенных для его стабилизации и увода от отделившегося космического аппарата. Способ увода разгонного ракетного блока с траектории полета космического аппарата включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478064
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.04.2013
№216.012.32bd

Космическая головная часть и способ ее сборки

Изобретения относятся к ракетно-космической технике, а именно к космической головной части и к способу ее сборки. Космическая головная часть содержит космический аппарат, головной обтекатель и переходный отсек, который обеспечивает стыковку с ракетой-носителем. Стыковочный диаметр головного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478532
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.32be

Космическая головная часть

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к конструкции космической головной части, входящей в состав ракет космического назначения. Космическая головная часть состоит из головного обтекателя и космического аппарата. В состав космической головной части введен промежуточный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478533
Дата охранного документа: 10.04.2013
Показаны записи 1-10 из 293.
10.02.2013
№216.012.233a

Двигательная установка ракетного блока

Изобретение относится к ракетно-космической технике. Двигательная установка ракетного блока содержит топливный бак окислителя и топливный бак горючего, снабжающие топливом маршевый двигатель, баллон высокого давления, редуктор понижения давления с дренажным штуцером редуктора понижения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474520
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.240a

Вихревой электронасосный агрегат

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано в составе гидросистем изделий авиационной и ракетной техники. Вихревой электронасосный агрегат содержит корпус 1 с цилиндрической расточкой 2 диаметра d, установленные в нем электродвигатель 3 с рабочим колесом 5,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474728
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.247e

Способ обнаружения пассивного космического объекта при сближении с ним активного космического аппарата

Изобретение относится к области космической техники, а именно к области лазерных локационных систем (ЛЛС), используемых для обеспечения сближения космических аппаратов (КА). Сканирование производится путем вращения активного КА с жестко установленной ЛЛС вокруг строительной оси «-ОХ» активного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474844
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.24d7

Щелевая антенна

Изобретение относится к антенной технике, в частности к щелевым антеннам резонаторного типа с полунаправленной диаграммой направленности, и может быть использовано в технике связи, особенно на борту космического объекта для приема сигналов навигационных систем и для организации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474933
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.03.2013
№216.012.2dc3

Способ увода разгонного ракетного блока с траектории полета космического аппарата

Изобретение относится к способам управления разделением космических аппаратов (КА), в частности КА и отделяемого от него разгонного ракетного блока (РРБ). После отделения КА от РРБ на РРБ воздействуют импульсом тяги в плоскости, проходящей через центр масс (ц.м.) РРБ, не пересекающей обводы КА...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477246
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2e6e

Термокомпрессионное устройство

Изобретение относится к холодильной технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации компрессионных термических устройств. Термокомпрессионное устройство содержит источник газа высокого давления, подключенный к баллонам-компрессорам, устройство для термоциклирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477417
Дата охранного документа: 10.03.2013
27.03.2013
№216.012.30ed

Космическая система для производства материалов в космосе

Изобретение относится к спутниковым системам для производства и исследования материалов с уникальными свойствами в условиях низкой микрогравитации. Система включает в себя технологический модуль (1) и энергетическую платформу (2), находящиеся на одной круговой орбите (3). Платформа имеет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478063
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.30ee

Способ увода разгонного ракетного блока с траектории полета космического аппарата

Изобретение относится к ракетно-космической технике и касается ракетного разгонного блока и элементов его конструкции, предназначенных для его стабилизации и увода от отделившегося космического аппарата. Способ увода разгонного ракетного блока с траектории полета космического аппарата включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478064
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.04.2013
№216.012.32bc

Космическая головная часть

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к средствам выведения аппаратов космического назначения на заданные орбиты. Космическая головная часть содержит космический аппарат, головной обтекатель и переходный отсек. Переходный отсек вместе с космическим аппаратом и головным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478531
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.32bd

Космическая головная часть и способ ее сборки

Изобретения относятся к ракетно-космической технике, а именно к космической головной части и к способу ее сборки. Космическая головная часть содержит космический аппарат, головной обтекатель и переходный отсек, который обеспечивает стыковку с ракетой-носителем. Стыковочный диаметр головного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478532
Дата охранного документа: 10.04.2013
+ добавить свой РИД