×
27.09.2015
216.013.7e72

ЛИНЕЙНЫЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к атомной технике и представляет собой линейный шаговый двигатель исполнительного механизма системы управления и защиты ядерного реактора, содержащий цилиндрический корпус, закрепленный в нем статор с кольцевыми индукционными обмотками и расположенный внутри статора якорь, передвигающийся под действием продольного магнитного поля. Каждая обмотка статора имеет кольцевую цилиндрическую форму и расположена между внутренней и наружной магнитопроводящими трубами и торцевыми магнитопроводящими дисками. При этом пространство между обмоткой и наружной трубой заполнено пластичным теплопроводящим материалом, а наружная труба состоит из продольных полос, установленных с зазорами между собой. Кроме того, напротив полос в корпусе выполнены отверстия, герметизированные по периметру. Технический результат - снижение температурных перепадов, обеспечивающее надежность и повышенные сроки эксплуатации двигателя в условиях пассивного охлаждения при естественной конвекции. 2 ил.
Основные результаты: Линейный шаговый двигатель исполнительного механизма системы управления и защиты ядерного реактора, содержащий цилиндрический корпус, закрепленный в нем статор с кольцевыми обмотками, каждая из которых размещена между внутренней и наружной магнитопроводящими трубами и торцевыми магнитопроводящими дисками, и расположенный внутри статора якорь, отличающийся тем, что пространство между обмоткой и наружной трубой заполнено пластичным теплопроводящим материалом, наружная труба состоит из продольных полос, установленных с зазорами между собой, а напротив полос в корпусе выполнены отверстия, герметизированные по периметру.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к исполнительным механизмам системы управления и защиты ядерных реакторов, а именно к конструкциям линейных шаговых двигателей (ЛШД), которые используются в качестве приводов рабочих органов управления.

К устройствам рассматриваемого типа предъявляются высокие критерии по безопасности, надежности и продолжительности работы. В ряде случаев их эксплуатация происходит в условиях значительных термических нагрузок и высокой химической и радиационной агрессивности, требующих специальных мер по охлаждению и изолированию от окружающей среды элементов конструкции ЛШД, в частности электрических обмоток.

Наиболее близким аналогом изобретения является ЛШД универсального исполнительного механизма системы управления и защиты исследовательского реактора, содержащий цилиндрический корпус, закрепленный в нем статор с индукционными обмотками и стержневой якорь, передвигающийся внутри статора под действием продольного магнитного поля. Каждая обмотка статора имеет кольцевую цилиндрическую форму и расположена внутри магнитопровода, образованного внутренней и наружной трубами и торцевыми дисками. При этом наружная труба и диски выполнены из магнитопроводящего материала, а внутренняя труба состоит из чередующихся магнито- и немагнитопроводящих участков («Основы конструирования исполнительных механизмов управления ядерных реакторов», И.Я. Емельянов, В.В. Воскобойников, Б.А. Масленок, 2-е изд. - М.: Энергоатомиздат, 1987, стр. 69-70).

Известное устройство имеет ряд недостатков. Размещение обмоток с магнитопроводами в корпусе обеспечивает герметичность ЛШД, но в то же время существенно ухудшает передачу тепла, выделяемого в обмотках, в окружающую среду. При этом значительный температурный перепад образуется как в зазоре между наружной трубой магнитопровода и внутренней поверхностью корпуса, так и внутри наружной трубы на границе с обмоткой, где также имеется зазор из-за неровной укладки обмоточного провода.

Высокая вероятность перегрева обмоток ЛШД существенно ограничивает возможности применения данного устройства. В частности, как показывают расчеты, при использовании этого устройства без принудительного охлаждения в ядерном реакторе с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем не удовлетворяются требования по надежности и срокам эксплуатации.

Задачей настоящего изобретения является расширение области применения, повышение надежности и улучшение технико-экономических показателей ЛШД.

Достигаемый в изобретении технический результат состоит в том, что в предложенном устройстве существенно улучшен отвод тепла от обмоток в окружающую среду за счет комбинации двух факторов - уменьшения теплового сопротивления зазора между обмоткой и ее наружной трубой и исключением теплового сопротивления корпуса и зазора между корпусом и наружной трубой. Такое снижение перепадов температуры по сечению ЛШД улучшает его рабочие характеристики, так как появляется дополнительный запас до пороговых значений, при которых наступает перегрев и межвитковое замыкание в обмотках. При этом конструкция ЛШД остается герметичной, поэтому его можно надежно и безопасно эксплуатировать в режимах, недостижимых для известного устройства.

Дополнительным преимуществом изобретения является то, что заявленный ЛШД отличается уменьшенным весом.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что линейный шаговый двигатель исполнительного механизма системы управления и защиты ядерного реактора содержит цилиндрический корпус, закрепленный в нем статор с кольцевыми обмотками, каждая из которых размещена между внутренней и наружной магнитопроводящими трубами и торцевыми магнитопроводящими дисками, и расположенный внутри статора якорь, а пространство между обмоткой и наружной трубой заполнено пластичным теплопроводящим материалом. При этом наружная труба состоит из продольных полос, установленных с зазорами между собой, а напротив полос в корпусе выполнены отверстия, герметизированные по периметру.

На фиг. 1 показан частичный продольный разрез ЛШД в соответствии с изобретением, а на фиг. 2 - его поперечный разрез.

ЛШД содержит цилиндрический корпус 1, вставленный в него статор с индукционными обмотками 2 и стержневой якорь 3, передвигающийся внутри статора под действием продольного магнитного поля. Обмотка статора имеет кольцевую цилиндрическую форму и размещена между внутренней трубой 4, наружной трубой 5 и двумя торцевыми дисками 6, которые в совокупности образуют магнитопровод обмотки. При этом наружная труба 5 и диски 6 выполнены из магнитопроводящего материала, а внутренняя труба 4 состоит из чередующихся магнито- и немагнитопроводящих участков.

В соответствии с изобретением наружная труба 5 выполнена продольно-разрезной. При изготовлении ЛШД каждую продольную полосу 7, из которых собирают наружную трубу 5, по отдельности устанавливают между кольцевыми дисками 6, накладывая на наружную поверхность обмотки таким образом, чтобы между соседними полосами оставался продольный зазор 8.

Поскольку наружная труба состоит из продольных полос, зазоры 8 между полосами практически не препятствуют прохождению магнитного поля и не ухудшают характеристики магнитопровода, но при этом позволяют компенсировать отклонения наружного диаметра обмотки и обеспечить максимально плотное прилегание полос к обмотке.

Перед установкой полос их внутренняя поверхность предварительно покрывается теплопроводящим пластичным материалом 9, поэтому при наложении полосы на обмотку 2 обеспечивается гарантированное заполнение этим материалом пространства между ними, образованного неровностями намотки. Излишки материала удаляются при этом через продольные зазоры 8.

В соответствии с изобретением в корпусе 1 напротив полос 7 выполнены сквозные отверстия 10, например, в виде прямоугольных окон, как показано на фиг 1. Отверстия 10 имеют несколько меньший, чем у полос, размер, чтобы по периметру их кромок могла быть выполнена герметизация стыка, например, с помощью клея. Зазоры 8 остаются скрытыми под корпусом 1 между отверстиями 10 и достаточными для компенсации неравномерностей намотки обмоточного провода и укладки в них выводов обмоток и измерительных датчиков.

Герметизация отверстий 10 по всему периметру изолирует внутреннюю полость ЛШД от окружающей среды, а в пределах отверстия обеспечивается непосредственный контакт наружной трубы 5 с окружающей средой. В результате происходит прямая теплоотдача с поверхности трубы, что существенно понижает температуру в обмотках. Возможное отклонение от соосности корпуса 1 и полос 7 из-за наложения полос на неровности намотки при сборке статора в данном случае не влияет на теплопередачу. Напротив, при отсутствии отверстий 10 зазор между трубой 5 и корпусом 1 привел бы к значительному нагреву обмоток, а отсутствие соосности его локально еще более бы усилило.

Надежность работы заявленного устройства и его промышленная применимость экспериментально апробировались в испытаниях макета исполнительного механизма системы управления и защиты ядерного реактора с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. Условия эксплуатации в этом случае предполагают пассивное охлаждение установленного вертикально ЛШД за счет естественной конвекции воздушной среды и отсутствие систем принудительной вентиляции обмоток или их водяного охлаждения.

В данном примере в немагнитопроводящем корпусе ЛШД, имеющем отверстия в виде прямоугольных окон, размещался статор, снабженный четырьмя одинаковыми обмотками, намотанными на внутреннюю трубу, сваренную из одинаковых магнитопроводящих колец, чередующихся с немагнитными кольцами с постоянным шагом в пределах обмотки и с широкими немагнитными кольцами между обмотками.

К торцам обмотки примыкали магнитопроводящие кольцевые диски-полюсы, посаженные на крайние магнитопроводящие кольца внутренней трубы. Снаружи обмотку окружала разрезная наружная труба магнитопровода, приваренная торцами к дискам-полюсам. Она состояла из 6 продольных полос с зазорами порядка 3 мм между полосами. Зазор между обмоткой и наружной трубой был заполнен теплопроводящим гелем-герметиком.

Во время работы данного устройства усилие перемещения якоря создается импульсами постоянного тока, проходящими через обмотки в заданном напряжением порядке. Для ускорения выхода на заданную напряжением величину тока в начале импульса подается короткий форсирующий импульс повышенного напряжения. Ток, протекающий в обмотке, создает вокруг обмотки магнитный поток в замкнутом контуре «наружная труба магнитопровода - полюс - магнитопроводящие кольца статора и якоря - полюс - наружная труба» и приводит якорь на каждом шаге в положение равновесия с вертикальной нагрузкой. Широкие немагнитные кольца статора между обмотками отделяют магнитные потоки соседних обмоток и задают сдвиг положений равновесия, равный четверти шага колец якоря.

Проведенные расчеты и испытания показали, что применительно к конструкциям исполнительных механизмов системы управления и защиты ядерных реакторов с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем использование заявленного изобретения обеспечивает выполнение существующих требований по надежности и срокам эксплуатации ЛШД.

Линейный шаговый двигатель исполнительного механизма системы управления и защиты ядерного реактора, содержащий цилиндрический корпус, закрепленный в нем статор с кольцевыми обмотками, каждая из которых размещена между внутренней и наружной магнитопроводящими трубами и торцевыми магнитопроводящими дисками, и расположенный внутри статора якорь, отличающийся тем, что пространство между обмоткой и наружной трубой заполнено пластичным теплопроводящим материалом, наружная труба состоит из продольных полос, установленных с зазорами между собой, а напротив полос в корпусе выполнены отверстия, герметизированные по периметру.
ЛИНЕЙНЫЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА
ЛИНЕЙНЫЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 562.
20.01.2013
№216.012.1cd2

Гальванопластический способ изготовления сложно-рельефных элементов антенно-фидерных устройств

Изобретение относится к гальванопластике и может быть использовано для изготовления элементов антенно-фидерных устройств повышенной сложности. Гальванопластический способ включает использование форм из алюминия или его сплавов и гальваническое нанесение на формы никеля с последующим их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472872
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d92

Пневматическая установка для испытаний

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к установкам для испытаний на ударные воздействия конструкций различного назначения. Пневматическая установка для испытаний содержит ресивер со сжатым газом, полость которого отделена от внешнего пространства диафрагмой, средство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473064
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d9b

Шланговый гамма-дефектоскоп

Использование: для радиографического контроля промышленных изделий. Сущность: заключается в том, что шланговый гамма-дефектоскоп для радиографического контроля промышленных изделий содержит оснащенную ампулопроводом радиационную головку с корпусом, систему блокировок с замком и блоком защиты из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473073
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1de3

Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов

Изобретение относится к радиохимической технологии, конкретно к очистке жидких радиоактивных отходов. Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов включает сорбцию радионуклидов, обработку реагентами при комнатной температуре, осаждение осадка при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473145
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.20c9

Ультразвуковой способ контроля плотности в процессе эксплуатации деталей из высоконаполненных композитных материалов на основе октогена

Использование: для ультразвукового контроля плотности в процессе эксплуатации деталей из высоконаполненных композитных материалов на основе октогена. Сущность: заключается в том, что возбуждают ультразвуковые волны в заданной зоне исследуемой детали с известной начальной плотностью ρ, измеряют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473894
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.2137

Способ изготовления многоуровневых тонкопленочных микросхем

Изобретение относится к области изготовления микросхем и может быть использовано для изготовления многоуровневых тонкопленочных гибридных интегральных схем и анизотропных магниторезистивных преобразователей. Технический результат - упрощение технологии изготовления микросхем и повышение их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474004
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.218e

Способ герметизации трубчатых электронагревателей

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении трубчатых электронагревателей. Технический результат изобретения заключается в увеличении надежности герметизации и срока службы ТЭН, а также снижении трудоемкости и ускорении процесса герметизации. В способе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474091
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.2360

Способ получения керамических блочно-ячеистых фильтров-сорбентов для улавливания газообразных радиоактивных и вредных веществ

Настоящее изобретение относится к области химической технологии высокопористых керамических материалов и предназначено для использования непосредственно для фильтрации и адсорбции газообразных радиоактивных и вредных веществ в условиях высоких температур (свыше 1000°С) и химически агрессивных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474558
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.245f

Широкополосный спектрометр мягкого рентгеновского излучения

Использование: для определения пространственно-спектральных характеристик рентгеновского излучения. Сущность: заключается в том, что широкополосный спектрометр мягкого рентгеновского излучения включает герметичный корпус, в котором расположены каналы регистрации, каждый из которых включает в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474813
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.28bf

Блок трансформаторной развязки

Изобретение относится к области схемотехники. Техническим результатом является передача сигналов с меньшей длительностью. Блок трансформаторной развязки содержит генератор импульсов 5, первый трансформатор 14, первый резистор 6 и второй резистор 30, первый диод 22, трансформаторы 15, 16, 17,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475951
Дата охранного документа: 20.02.2013
Показаны записи 1-10 из 416.
20.01.2013
№216.012.1cd2

Гальванопластический способ изготовления сложно-рельефных элементов антенно-фидерных устройств

Изобретение относится к гальванопластике и может быть использовано для изготовления элементов антенно-фидерных устройств повышенной сложности. Гальванопластический способ включает использование форм из алюминия или его сплавов и гальваническое нанесение на формы никеля с последующим их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472872
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d92

Пневматическая установка для испытаний

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к установкам для испытаний на ударные воздействия конструкций различного назначения. Пневматическая установка для испытаний содержит ресивер со сжатым газом, полость которого отделена от внешнего пространства диафрагмой, средство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473064
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d9b

Шланговый гамма-дефектоскоп

Использование: для радиографического контроля промышленных изделий. Сущность: заключается в том, что шланговый гамма-дефектоскоп для радиографического контроля промышленных изделий содержит оснащенную ампулопроводом радиационную головку с корпусом, систему блокировок с замком и блоком защиты из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473073
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1de3

Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов

Изобретение относится к радиохимической технологии, конкретно к очистке жидких радиоактивных отходов. Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов включает сорбцию радионуклидов, обработку реагентами при комнатной температуре, осаждение осадка при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473145
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.20c9

Ультразвуковой способ контроля плотности в процессе эксплуатации деталей из высоконаполненных композитных материалов на основе октогена

Использование: для ультразвукового контроля плотности в процессе эксплуатации деталей из высоконаполненных композитных материалов на основе октогена. Сущность: заключается в том, что возбуждают ультразвуковые волны в заданной зоне исследуемой детали с известной начальной плотностью ρ, измеряют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473894
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.2137

Способ изготовления многоуровневых тонкопленочных микросхем

Изобретение относится к области изготовления микросхем и может быть использовано для изготовления многоуровневых тонкопленочных гибридных интегральных схем и анизотропных магниторезистивных преобразователей. Технический результат - упрощение технологии изготовления микросхем и повышение их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474004
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.218e

Способ герметизации трубчатых электронагревателей

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении трубчатых электронагревателей. Технический результат изобретения заключается в увеличении надежности герметизации и срока службы ТЭН, а также снижении трудоемкости и ускорении процесса герметизации. В способе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474091
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.2360

Способ получения керамических блочно-ячеистых фильтров-сорбентов для улавливания газообразных радиоактивных и вредных веществ

Настоящее изобретение относится к области химической технологии высокопористых керамических материалов и предназначено для использования непосредственно для фильтрации и адсорбции газообразных радиоактивных и вредных веществ в условиях высоких температур (свыше 1000°С) и химически агрессивных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474558
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.245f

Широкополосный спектрометр мягкого рентгеновского излучения

Использование: для определения пространственно-спектральных характеристик рентгеновского излучения. Сущность: заключается в том, что широкополосный спектрометр мягкого рентгеновского излучения включает герметичный корпус, в котором расположены каналы регистрации, каждый из которых включает в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474813
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.28bf

Блок трансформаторной развязки

Изобретение относится к области схемотехники. Техническим результатом является передача сигналов с меньшей длительностью. Блок трансформаторной развязки содержит генератор импульсов 5, первый трансформатор 14, первый резистор 6 и второй резистор 30, первый диод 22, трансформаторы 15, 16, 17,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475951
Дата охранного документа: 20.02.2013
+ добавить свой РИД