RU2091990C1

RU2091990C1 - Gas-shielded isolating device of working medium supply system in plasma accelerator

Info

Publication number: RU2091990C1
Application number: RU94040092/25A
Authority: RU
Inventors: О.Б. Шабров; В.В. Остапенко; С.И. Коваленко
Original assignee: Опытное конструкторское бюро "Факел"
Priority date: 1994-10-24
Filing date: 1994-10-24
Publication date: 1997-09-27
Also published as: RU94040092A

Abstract

FIELD: cosmic engineering; gaseous working medium supply systems of plasma accelerator. SUBSTANCE: gas-shielded isolating device has working medium supply line 1, two flanges 2 carrying magnets 3, and working medium removal line 4. Isolator 5 with through spiral channel 6 of working medium passage is placed between flanges. Gas is delivered over working medium supply line 1. It passes through isolator 5 and is branched away over working medium removal line 4. When gas passes through isolator free electrons are caught by magnetic field lines. They rotate about magnetic field lines over circular orbit. In addition, electrons move along magnetic field line in direction of channel wall where they recombine without causing ionization of wall material because of low energy. EFFECT: reliable electric insulation between gas route sections of working medium supply system which are characterized by high difference of potentials. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области космической техники, а более конкретно, к системе подачи газообразного рабочего тела ускорителя плазмы. The invention relates to the field of space technology, and more specifically, to a gaseous working fluid supply system of a plasma accelerator.

Известна газоэлектрическая развязка, установленная в системе подачи рабочего тела стационарного плазменного двигателя [1] Она выполнена в виде двух изоляторов, имеющих на плоских торцевых поверхностях коаксиальные кольцевые каналы прохода рабочего тела, соединенные радиальными каналами и одним сквозным отверстием через материал изолятора. Изоляторы заключены в металлический корпус с диэлектрической проставкой и магистралями подачи и отвода рабочего тела. К плоским поверхностям изоляторов присоединены прокладки из диэлектрического материала, которые препятствуют перетеканию рабочего тела по торцевой поверхности. В каналах прохода рабочего тела установлены металлические стержни которые разбивают весь канал на несколько участков и ограничивают зону возможного пробоя по рабочему телу одним участком, но не препятствуют свободному прохождению рабочего тела по каналу. Known gas-electric isolation installed in the supply system of the working fluid of a stationary plasma engine [1] It is made in the form of two insulators having on flat end surfaces coaxial annular channels of the passage of the working fluid, connected by radial channels and one through hole through the material of the insulator. The insulators are enclosed in a metal case with a dielectric spacer and supply and exhaust pipes for the working fluid. Gaskets of dielectric material are attached to the flat surfaces of the insulators, which prevent the flow of the working fluid along the end surface. In the channels of the passage of the working fluid, metal rods are installed that divide the entire channel into several sections and limit the zone of possible breakdown through the working fluid to one section, but do not impede the free passage of the working fluid through the channel.

Известен изолятор, установленный в системе подачи рабочего тела ионного двигателя [2] Он выполнен в виде изоляторов цилиндрической формы, образующих лабиринт из коаксиальных цилиндрических каналов прохода рабочего тела. В местах соединения соседних цилиндрических каналов имеется набивка из металлической проволоки. Цилиндрические изоляторы заключены между фланцами, к которым присоединены магистрали подвода и отвода рабочего тела. Выполнение канала прохода рабочего тела в виде лабиринта увеличивает длину пути, проходимого телом через изолятор без значительного увеличения геометрических размеров изолятора. Набивка из металлической проволоки разбивает канал прохода рабочего тела на короткие участки, и в случае возникновения пробоя по рабочему телу, разряд ограничивается одним участком в то время как в целом изолятор выполняет свои рабочие функции. Known insulator installed in the supply system of the working fluid of the ion engine [2] It is made in the form of cylindrical insulators, forming a labyrinth of coaxial cylindrical channels of the passage of the working fluid. At the junctions of adjacent cylindrical channels there is a packing of metal wire. Cylindrical insulators are enclosed between the flanges, to which the supply and withdrawal lines of the working fluid are connected. The passage of the passage of the working fluid in the form of a maze increases the length of the path traveled by the body through the insulator without a significant increase in the geometric dimensions of the insulator. A metal wire packing breaks the passage of the working fluid into short sections, and in the event of a breakdown in the working fluid, the discharge is limited to one section while the insulator as a whole performs its working functions.

Однако, в случае наличия высокой разности потенциалов между фланцами изолятора или при других условиях, пробой по газообразному рабочему телу может не ограничиваться одним участком и наступит развитие разряда по всему каналу прохода рабочего тела. Кроме того, конструкция не исключает пробой по поверхности изолятора, так как возможно развитие разряда через стыки элементов конструкции изолятора. К недостаткам данной конструкции можно отнести сложность изготовления. However, if there is a high potential difference between the flanges of the insulator or under other conditions, the breakdown along the gaseous working fluid may not be limited to one section and discharge will develop along the entire passage of the working fluid passage. In addition, the design does not exclude breakdown on the surface of the insulator, since it is possible to develop a discharge through the joints of the structural elements of the insulator. The disadvantages of this design include the complexity of manufacturing.

При создании изобретения решалась задача обеспечения надежной электрической изоляции между участками газового тракта системы подачи рабочего тела, имеющими высокую разность потенциалов. When creating the invention, the problem was solved of providing reliable electrical isolation between sections of the gas path of the working fluid supply system having a high potential difference.

Поставленная задача решена за счет того, что в газоэлектрической развязке ускорителя плазмы, содержащей изолятор с каналом для прохода рабочего тела, установленный между фланцами и магистралями подвода и отвода рабочего тела, согласно изобретения, канал для прохода рабочего тела выполнен в форме спирали, а на торцевых частях изолятора со стороны входа и выхода газов установлены магниты, создающие магнитное поле, силовые линии которого образуют с направлением движения газа в канале угол, отличный от нуля. The problem is solved due to the fact that in the gas-electric isolation of the plasma accelerator containing an insulator with a channel for the passage of the working fluid, installed between the flanges and mains for supplying and discharging the working fluid, according to the invention, the channel for the passage of the working fluid is made in the form of a spiral, and at the end parts of the insulator on the gas inlet and outlet sides are equipped with magnets that create a magnetic field, the lines of force of which form a non-zero angle with the direction of gas movement in the channel.

Выполнение канала в форме спирали в сплошном изоляторе позволяет избежать возможности пробоя по поверхности изолятора. The implementation of the channel in the form of a spiral in a continuous insulator avoids the possibility of breakdown on the surface of the insulator.

Установленные на торцевых частях изолятора магниты создают магнитное поле, силовые линии которого образуют с направлением движения рабочего тела угол, отличный от нулевого. Имеющиеся в газе свободные электроны, способствующие возникновению и развитию разряда, в магнитном поле начинают двигаться вдоль силовых по круговой орбите. Таким образом, ликвидировав свободные носители заряда, конструкция позволяет электрически развязать поверхности с большой разностью потенциалов. Для улучшения электрической изоляции, на наружной цилиндрической поверхности изолятора могут быть выполнены кольцевые выступы и канавки. Magnets mounted on the end parts of the insulator create a magnetic field, the lines of force of which form an angle other than zero with the direction of movement of the working fluid. The free electrons present in the gas, which contribute to the appearance and development of a discharge, begin to move in a magnetic field along a force field in a circular orbit. Thus, eliminating free charge carriers, the design allows you to electrically decouple the surface with a large potential difference. To improve electrical insulation, annular protrusions and grooves may be formed on the outer cylindrical surface of the insulator.

Изобретение иллюстрируется чертежом. Газоэлектрическая развязка содержит магистраль подвода рабочего тела 1, два фланца 2, на которых установлены магниты 3, магистраль отвода рабочего тела 4. Между фланцами расположен изолятор 5 со сквозным спиральным каналом прохода рабочего тела 6. The invention is illustrated in the drawing. The gas-electric isolation contains a supply line for the working fluid 1, two flanges 2 on which magnets 3 are mounted, a discharge pipe for the working fluid 4. Between the flanges is an insulator 5 with a through spiral channel for the passage of the working fluid 6.

Газоэлектрическая развязка работает следующим образом. По магистрали подвода рабочего тела подается газ, который проходит через изолятор и отводится по магистрали отвода рабочего тела. При проходе газа через изолятор, свободные электроны захватывают магнитными силовыми линиями и вращаются вокруг них по круговой орбите. Кроме того, электроны совершают движение вдоль силовой линии в направлении стенки канала, где они рекомбенируют, не вызывая ионизации материала стенки из-за низкой энергии. Газ, лишенный свободных носителей заряда проходит в магистраль отвода рабочего тела. Gas-electric isolation works as follows. A gas is supplied along the supply line of the working fluid, which passes through the insulator and is discharged along the discharge line of the working fluid. When gas passes through the insulator, free electrons are captured by magnetic lines of force and rotate around them in a circular orbit. In addition, the electrons move along the field line in the direction of the channel wall, where they recombine without causing ionization of the wall material due to low energy. Gas deprived of free charge carriers passes to the outlet pipe of the working fluid.

Claims

1. The gas-electric isolation of the gas path of the supply system of the plasma accelerator working fluid, containing an insulator with a channel for the passage of gas, located on the gas path, characterized in that the channel for the passage of the working fluid is made in the form of a spiral, and on the end parts of the insulator from the input side and The gas outlet is equipped with magnets that create a magnetic field, the lines of force of which form a non-zero angle with the direction of gas movement in the channel.

2. The isolation according to claim 1, characterized in that the channel for the passage of gas is made in the form of a flat spiral, and the radius of the channel in the cross section is less than or equal to the Larmor radius of the electron for the magnetic field created by the magnets.