RU2444867C2 - High-voltage gas-arc isolation of plasma accelerator actuating medium supply track (versions) - Google Patents
High-voltage gas-arc isolation of plasma accelerator actuating medium supply track (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2444867C2 RU2444867C2 RU2010113454/07A RU2010113454A RU2444867C2 RU 2444867 C2 RU2444867 C2 RU 2444867C2 RU 2010113454/07 A RU2010113454/07 A RU 2010113454/07A RU 2010113454 A RU2010113454 A RU 2010113454A RU 2444867 C2 RU2444867 C2 RU 2444867C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- insulator
- actuating medium
- working fluid
- flow
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области плазменной техники, а именно к системам подачи рабочего тела, и может быть использовано в пневматических трактах доставки самых разнообразных газообразных рабочих тел (РТ) плазменным ускорителям и двигателям на их основе, а также в технологических источниках плазмы, применяемых для ионно-плазменной обработки поверхностей различных материалов в вакууме.The invention relates to the field of plasma technology, and in particular to the working fluid supply systems, and can be used in pneumatic delivery paths of a wide variety of gaseous working fluids (RT) to plasma accelerators and engines based on them, as well as in technological plasma sources used for ion plasma treatment of surfaces of various materials in a vacuum.
Создание многорежимных плазменных двигателей большой мощности, способных работать в широком диапазоне параметров и характеристик, связано, кроме прочего, и с обеспечением их надежного функционирования на режимах с высоким удельным импульсом, что достигается при работе на высоковольтных режимах с разрядными напряжениями от 400 В и выше [Kristi de Gys, Christopher Rayburn, Fred Wilson, Jack Fisher, Lance Werthman and Vadim Khayms "Multi-Mode 4.5 kW BPT-4000 Hall Thruster Qualificatio Status", Presented at the 39th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, Huntsville, Alabama, 20-23 July 2003, AIAA-2003-4552]. При функционировании таких плазменных двигателей надежность их работы зависит в первую очередь от электрической изоляции и ее прочности разных электрических цепей как низковольтных, так и высоковольтных, находящихся во время работы под большой разностью их потенциалов. Наиболее критичным элементом конструкции плазменных ускорителей является газоэлектрическая развязка, размещаемая, прежде всего, в трактах подачи газообразного РТ различным компонентам и узлам, и имеющих большую разность потенциалов. К такой газоэлектрической развязке предъявляется ряд требований, одним из которых является обеспечение электрической разобщенности - прерывания электрической проводимости между входом и выходом герметичного металлического трубопровода магистрали подачи РТ. Одновременно с этим она должна удовлетворять требованию и по обеспечению электрической прочности тракта во время прохождения по нему РТ и надежно предохранять конструкцию от электрических пробоев, возникновение которых возможно между различными элементами конструкции, имеющими большую разность потенциалов. Возникновение электрических пробоев наиболее вероятно по газовой среде, протекающего потока РТ по внутренней полости тракта подачи, где напряжение пробоя зависит от давления газа в тракте подачи РТ и расстояния между электрически разобщенными электродами по зависимости Uпр=f(pd) в соответствии с законом Пашена [М.Д.Гуревич, М.Д.Гуревич. Электровакуумные приборы. М., Военное издательство Министерства обороны Союза ССР, 1960, с.330-338].The creation of multi-mode plasma engines of high power, capable of operating in a wide range of parameters and characteristics, is connected, among other things, with ensuring their reliable operation in high-specific impulse modes, which is achieved when operating in high-voltage modes with discharge voltages from 400 V and higher [ Kristi de Gys, Christopher Rayburn, Fred Wilson, Jack Fisher, Lance Werthman and Vadim Khayms "Multi-Mode 4.5 kW BPT-4000 Hall Thruster Qualificatio Status", Presented at the 39 th AIAA / ASME / SAE / ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit , Huntsville, Alabama, 20-23 July 2003, AIAA-2003-4552]. With the operation of such plasma engines, the reliability of their operation depends primarily on the electrical insulation and its strength of various electrical circuits, both low-voltage and high-voltage, which are under operation under a large difference in their potentials. The most critical element in the design of plasma accelerators is a gas-electric isolation, placed primarily in the supply paths of gaseous RT to various components and nodes, and having a large potential difference. A number of requirements are imposed on such a gas-electric isolation, one of which is to ensure electrical disconnection - interruption of electrical conductivity between the inlet and outlet of the sealed metal pipeline of the RT supply line. At the same time, it must satisfy the requirement for ensuring the electric strength of the tract during the passage of the RT along it and reliably protect the structure from electrical breakdowns, the occurrence of which is possible between various structural elements having a large potential difference. The occurrence of electrical breakdowns is most likely in the gaseous medium, the flow of RT through the internal cavity of the supply path, where the breakdown voltage depends on the gas pressure in the supply path of the RT and the distance between the electrically separated electrodes according to the dependence U pr = f (pd) in accordance with the Paschen law [ M.D. Gurevich, M.D. Gurevich. Vacuum devices. M., Military Publishing House of the Ministry of Defense of the USSR, 1960, p. 330-338].
Известна газоэлектрическая развязка тракта подачи рабочего тела плазменного ускорителя, содержащая пару изоляторов, на плоских торцах которых выполнены коаксиальные кольцевые проточки для прохода РТ, сообщающиеся по радиальным пазам, и одно сквозное отверстие в каждом из изоляторов, диэлектрическую проставку, размещенную между изоляторами, которые вместе заключены в металлическом корпусе, магистрали подачи и отвода РТ, а также металлические стержни, рассекающие канал прохода РТ на несколько подканалов [Белан Н.В. и др. Стационарные плазменные двигатели. Харьков, ХАИ, 1989, с.284].Known gas-electric isolation of the path of supply of the working fluid of the plasma accelerator, containing a pair of insulators, on the flat ends of which are made coaxial annular grooves for the passage of RT, communicating along radial grooves, and one through hole in each of the insulators, a dielectric spacer placed between the insulators that are enclosed together in a metal case, supply and exhaust pipes of the Republic of Tatarstan, as well as metal rods dissecting the channel of the passage of the Republic of Tatarstan into several subchannels [Belan N.V. et al. Stationary plasma engines. Kharkov, KhAI, 1989, p.284].
Известная газоэлектрическая развязка тракта подачи РТ имеет ряд существенных недостатков:Known gas-electric isolation of the supply path of the RT has a number of significant disadvantages:
- большие потери давления вследствие больших коэффициентов трения из-за поперечного расположения внутренних каналов в изоляторах, которые представляют собой крутоизогнутые участки относительно основного направления потока газа по тракту подачи РТ;- large pressure losses due to large coefficients of friction due to the transverse arrangement of the internal channels in the insulators, which are steeply curved sections relative to the main direction of gas flow along the supply path of the RT;
- низкие запасы электрической стойкости конструкции и, как следствие, ограниченность области применения по напряжениям разряда;- low reserves of electrical stability of the structure and, as a result, the limited scope of application for discharge voltages;
- недостаточная надежность из-за высокой вероятности возникновения электрических пробоев по газу в местах негерметичности стыков соединений между плоскими поверхностями неметаллических элементов конструкции (изоляторов) вследствие грубой шероховатости их поверхностей, обусловленной структурой исходного материала, процессом производства и трудностями по их последующей доводке таких поверхностей из-за высокой твердости материала;- lack of reliability due to the high likelihood of electrical breakdowns in gas at leaks in the joints of joints between the flat surfaces of non-metallic structural elements (insulators) due to the rough roughness of their surfaces due to the structure of the starting material, the production process and difficulties in their subsequent refinement of such surfaces due to for high hardness of the material;
- усложненность конструкции из-за большого количества элементов и, как результат, большая масса всей сборки.- the complexity of the design due to the large number of elements and, as a result, a large mass of the entire assembly.
Известна высоковольтная газоэлектрическая развязка тракта подачи рабочего тела плазменного ускорителя, принятая за прототип, содержащая по меньшей мере два изолятора с каналами прохода рабочего тела, размещенные в разрыве тракта подачи рабочего тела и соединенные между собой металлической проставкой [Патент РФ №2191289, кл. 6 Н05Н 1/54, F03Н 1/00].Known high-voltage gas-electric isolation of the supply path of the working fluid of the plasma accelerator, adopted as a prototype, containing at least two insulators with channels for the passage of the working fluid, located in the gap of the supply path of the working fluid and interconnected by a metal spacer [RF Patent No. 2191289, cl. 6 H05H 1/54, F03H 1/00].
Некоторые недостатки, присущие известному аналогу газоэлектрической развязки, частично устранены в выбранном прототипе. Так, за счет выполнения соединений металлических деталей и изоляторов из керамических материалов при помощи высокотемпературной вакуумной пайки [см., например, Патент РФ №2047665, кл. 6 С23С 4/10] удалось повысить надежность сборки путем обеспечения необходимой герметичности всех соединений развязки в целом.Some of the disadvantages inherent in the known analogue of gas-electric isolation, partially eliminated in the selected prototype. So, by making connections of metal parts and insulators of ceramic materials using high-temperature vacuum brazing [see, for example, RF Patent No. 2047665, cl. 6 C23C 4/10], it was possible to increase the reliability of the assembly by ensuring the necessary tightness of all isolation junctions in general.
Однако и такая газоэлектрическая развязка тракта подачи рабочего тела плазменного ускорителя имеет некоторые недостатки.However, such a gas-electric isolation of the supply path of the plasma accelerator working fluid has some drawbacks.
Во-первых, низкая надежность известной газоэлектрической развязки из-за недостаточных запасов электрической прочности изоляции при ее функционировании в расходном режиме газа, а одновременно с этим входная и выходная части тракта, относящиеся к разобщенным электрическим цепям и находящиеся под различными потенциалами, имеют большую разность потенциалов.Firstly, the low reliability of the known gas-electric isolation due to insufficient reserves of electrical insulation strength when it operates in the gas flow mode, and at the same time, the input and output parts of the path related to disconnected electric circuits and under different potentials have a large potential difference .
Во-вторых, сложность конструкции из-за избыточности деталей и элементов деталей узкоспециального назначения, к которым относятся:Secondly, the complexity of the design due to the redundancy of parts and elements of highly specialized parts, which include:
- специальная дроссельная шайба, размещенная на выходе из газоэлектрической развязки и предназначенная для ограничения расхода газа и обеспечения перепада давления, способствующего снижению вероятности возникновения электрического пробоя в развязке;- a special throttle washer located at the outlet of the gas-electric isolation and designed to limit gas flow and ensure a pressure differential that helps reduce the likelihood of electrical breakdown in the isolation;
- поперечная перегородка в проставке с проходными отверстиями, выполненными со смещением относительно продольной оси развязки, предназначенная для рассекания общего потока РТ на несколько частей и искривляющая таким образом движение газа на данном участке для исключения прямоточности протекания РТ между разнопотенциальными частями тракта, что наиболее критично для деталей, находящихся в прямой видимости относительно друг друга, которая зачастую предопределяется прямолинейной геометрией тракта РТ, что в конечном итоге позволяет придать движению газа зигзагообразность и тем самым увеличить протяженность траектории его протекания по внутреннему тракту с целью увеличения запасов электрической стойкости конструкции от электрических пробоев по газу.- a transverse partition in the spacer with through holes displaced relative to the longitudinal axis of the decoupling, designed to dissect the total flow of the RT into several parts and thereby curving the gas movement in this section to exclude the directness of the flow of the RT between the different potential parts of the path, which is most critical for parts located in direct visibility relative to each other, which is often predetermined by the rectilinear geometry of the RT tract, which ultimately allows for amb gas zigzag movement and thereby increase the length of its flow path on the inner path in order to increase the design inventory electrical resistance of electrical breakdown of the gas.
Кроме того, недостатком такой конструкции является повышенное гидравлическое сопротивление тракта подачи РТ в целом из-за больших потерь давления газа, проходящего через смещенные отверстия от продольной оси в поперечной перегородке проставки вследствие больших коэффициентов трения потока газа, изгибающей его направление под углом 90° [И.Е.Идельчик. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. Ленинград, Госэнергоиздат, 1960 г., раздел.6].In addition, the disadvantage of this design is the increased hydraulic resistance of the RT supply path as a whole due to large losses of gas pressure passing through displaced holes from the longitudinal axis in the transverse partition of the spacer due to the large friction coefficients of the gas flow bending its direction at an angle of 90 ° [I .E. Workman. Handbook of hydraulic resistance. Leningrad, Gosenergoizdat, 1960, section 6].
При создании изобретения решались задачи по повышению надежности высоковольтной газоэлектрической развязки, концы которой при работе имеют большую разность потенциалов, функционирующую в широком диапазоне расходов газообразного рабочего тела и повышенных тепловых воздействиях, а также снижению гидравлических потерь потока РТ и трудоемкости изготовления.When creating the invention, the tasks were solved to increase the reliability of high-voltage gas-electric isolation, the ends of which during operation have a large potential difference, which operates in a wide range of gaseous working fluid flow rates and increased thermal effects, as well as to reduce hydraulic losses of the RT flow and manufacturing complexity.
Указанный технический результат достигается тем, что в высоковольтной газоэлектрической развязке тракта подачи рабочего тела плазменного ускорителя, содержащей по меньшей мере два изолятора с каналами прохода рабочего тела, размещенные в разрыве тракта подачи рабочего тела и соединенные между собой проставкой, согласно изобретению последующим по потоку рабочего тела размещен изолятор с меньшей площадью поперечного сечения канала для прохода рабочего тела в сравнении с предшествующим. Кроме того, в предшествующем изоляторе по потоку рабочего тела могут быть выполнены со смещением в радиальном направлении от продольной оси изолятора по меньшей мере два канала с суммарной площадью их поперечных сечений, большей по сравнению с площадью поперечного сечения по меньшей мере одного канала последующего изолятора.The specified technical result is achieved by the fact that in the high-voltage gas-electric isolation of the supply path of the working fluid of the plasma accelerator, containing at least two insulators with channels for the passage of the working fluid, located in the gap of the supply path of the working fluid and interconnected by a spacer, according to the invention, subsequent to the flow of the working fluid placed an insulator with a smaller cross-sectional area of the channel for the passage of the working fluid in comparison with the previous one. In addition, in the preceding insulator, at least two channels with a total cross-sectional area greater than the cross-sectional area of at least one channel of the subsequent insulator can be made radially displaced from the longitudinal axis of the insulator in a radial displacement from the longitudinal axis of the insulator.
Последовательное размещение нескольких изоляторов, чередующихся с электропроводящей проставкой, имеющих сквозные каналы с различной площадью их поперечных сечений, при котором последующим по потоку рабочего тела размещен изолятор с меньшей площадью поперечного сечения канала для прохода РТ в сравнении с предшествующим изолятором, что позволяет решить задачу по повышению ее надежности путем создания в локальной зоне развязки положительного градиента плотности газа по его потоку и снижения, тем самым, рисков возникновения электрических пробоев по газу - в направлении отрицательного градиента плотности газа, за счет организации на данном участке перепада давления газа (ΔР=Р1-Р2), где Р1 - давление газа на входе развязки, а Р2 - давление газа на ее выходе, что улучшает электрическую стойкость конструкции. Кроме того, такая сборка из последовательно соединенных изоляторов позволяет отдалить разнопотенциальные элементы конструкции, при которой может быть значительно увеличена суммарная протяженность вдоль внешних поверхностей элементов, что также снижает риски возникновения электрического пробоя во внешней области вдоль поверхностей газоэлектрической развязки.Sequential placement of several insulators alternating with an electrically conductive spacer having through channels with different cross-sectional areas, in which an insulator with a smaller channel cross-sectional area for passage of RT is placed downstream of the working fluid in comparison with the previous insulator, which allows us to solve the problem of increasing its reliability by creating in the local decoupling zone a positive gradient of gas density along its flow and thereby reducing the risks of electric shock their breakdown of gas - in the direction of the negative gradient of the gas density by arranging at the site of the gas pressure differential (? P = P 1 -P 2), where P 1 - pressure of the gas at the inlet junction, and P 2 - gas pressure at its outlet , which improves the electrical resistance of the structure. In addition, such an assembly of series-connected insulators allows one to remove different-potential structural elements, in which the total length along the external surfaces of the elements can be significantly increased, which also reduces the risks of electrical breakdown in the external region along the surfaces of the gas-electric isolation.
Также для повышения надежности работы предназначена и электропроводящая проставка, как электрически активный элемент конструкции, но изолированный от всех других деталей и находящийся таким образом при работе под плавающим - постоянно изменяющимся по величине электрическим потенциалом, величина которого зависит от потенциала окружающей среды. Когда при работе входная и выходная части тракта подачи РТ находятся под различными потенциалами, то расположенная между ними проставка, являясь электропроводящим элементом, способна приобретать некоторый электростатический заряд, который способен перетекать через окружающую среду, например, по газу от близлежащего элемента электрической цепи с большим потенциалом, стремясь к выравниванию их потенциалов, что приводит к уменьшению исходной разницы потенциалов и вероятность электрического пробоя снижается.An electrically conductive spacer is also intended to increase the reliability of operation, as an electrically active structural element, but isolated from all other parts and thus located under a floating electric potential that constantly varies in magnitude, the magnitude of which depends on the environmental potential. When during operation the input and output parts of the RT supply path are at different potentials, the spacer located between them, being an electrically conductive element, is able to acquire some electrostatic charge, which can flow through the environment, for example, through gas from a nearby electric circuit element with high potential , striving to equalize their potentials, which leads to a decrease in the initial potential difference and the probability of electrical breakdown is reduced.
Кроме того, выполнение в предшествующем изоляторе, расположенным первым по потоку рабочего тела, двух каналов со смещением их в радиальном направлении от продольной оси изолятора с суммарной площадью их поперечных сечений большей в сравнении с площадью поперечного сечения одного канала последующего изолятора, расположенного вторым по потоку газа, позволяет решить задачу по дополнительному увеличению запасов электрической стойкости конструкции газоэлектрической развязки, предназначенной для работы при больших разрядных напряжениях.In addition, the execution in the preceding insulator, located first in the flow of the working fluid, of two channels with their radial displacement from the longitudinal axis of the insulator with a total cross-sectional area larger in comparison with the cross-sectional area of one channel of the subsequent insulator located second to the gas stream , allows you to solve the problem of an additional increase in the reserves of electrical resistance of the design of the gas-electric isolation, designed to operate at high discharge voltages .
Уменьшение же количества деталей и упрощение их конфигурации позволяет решить задачи по минимизации габаритных размеров газоэлектрической развязки в целом и массы, а также повышению технологичности процессов изготовления деталей и ее сборки.Reducing the number of parts and simplifying their configuration allows us to solve the problem of minimizing the overall dimensions of the gas-electric isolation as a whole and mass, as well as improving the manufacturability of the processes of manufacturing parts and its assembly.
Указанный технический результат также достигается тем, что по другому варианту в высоковольтной газоэлектрической развязке тракта подачи рабочего тела плазменного ускорителя, содержащей по меньшей мере два изолятора с каналами прохода рабочего тела, размещенные в разрыве тракта подачи рабочего тела и соединенные между собой проставкой, согласно изобретению последующим по потоку рабочего тела размещен изолятор с большим гидравлическим сопротивлением в сравнении с предшествующим, при одинаковых в поперечных сечениях типоразмерах каналов изоляторов.The specified technical result is also achieved by the fact that, according to another embodiment, in a high-voltage gas-electric isolation of the supply path of the working fluid of the plasma accelerator, containing at least two insulators with channels for the passage of the working fluid, located in the gap of the supply path of the working fluid and interconnected by a spacer, according to the invention followed by along the flow of the working fluid there is an insulator with a large hydraulic resistance in comparison with the previous one, with the same sizes in cross sections als insulators.
Основным преимуществом конструкции по другому варианту исполнения высоковольтной газоэлектрической развязки является простота обеспечения необходимого перепада давления, даже при одинаковом количестве каналов и их диаметров в обоих изоляторах, который может быть обеспечен за счет различной кривизны каналов или их ориентации относительно потока газа, что определяет их гидравлическое сопротивление. Данный эффект достигается за счет того, что во-первых, в первом по потоку газа изоляторе может быть выполнен соосный сквозной канал, реализующий простую схему прямоточного истечения газа, и во-вторых, во втором по потоку газа изоляторе канал может быть расположен с наклоном под углом относительно продольной оси развязки или выполнен в виде лабиринта с его кривизной в радиальном направлении, имеющей небольшие углы наклона относительно направления потока газа, который реализуется, например, при спиралеобразной форме канала с углом наклона менее 45° и большей протяженности при неизменных габаритных размерах изоляторов, при которой потери давления будут с одной стороны больше в сравнении с прямоточной схемой истечения сквозь первый изолятор, но при этом значительно меньше в сравнении с кривизной, равной или близкой к 90° реализованной в прототипе, что с точки зрения минимизации потерь давления проходящего газа является более предпочтительным.The main advantage of the design for another embodiment of the high-voltage gas-electric isolation is the simplicity of providing the necessary pressure difference, even with the same number of channels and their diameters in both insulators, which can be provided due to different channel curvature or their orientation relative to the gas flow, which determines their hydraulic resistance . This effect is achieved due to the fact that, firstly, in the first gas flow insulator, a coaxial through channel can be made that implements a simple direct-flow gas flow circuit, and secondly, in the second gas flow insulator, the channel can be inclined angle relative to the longitudinal axis of the decoupling or made in the form of a labyrinth with its curvature in the radial direction, having small angles of inclination relative to the direction of gas flow, which is realized, for example, in a spiral-shaped channel with an angle of inclination less than 45 ° and a greater length with constant dimensions of the insulators, at which the pressure loss will be greater on the one hand in comparison with the direct-flow flow through the first insulator, but significantly less in comparison with the curvature equal to or close to 90 ° implemented in the prototype that from the point of view of minimizing the pressure loss of the passing gas is more preferable.
Таким образом, реализация высоковольтной газоэлектрической развязки в трактах подачи газообразного рабочего тела плазменных ускорителей предлагаемых конструкций, согласно изобретению позволит обеспечить надежное функционирование более мощных плазменных двигателей на базе плазменных ускорителей, работающих в режимах высоких разрядных напряжениях.Thus, the implementation of high-voltage gas-electric isolation in the supply paths of the gaseous working fluid of plasma accelerators of the proposed designs, according to the invention, will ensure reliable operation of more powerful plasma engines based on plasma accelerators operating in high discharge voltage modes.
Изобретение иллюстрируется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На Фиг.1 показан продольный осевой разрез высоковольтной газоэлектрической развязки, размещенной в тракте подачи РТ на базе двух изоляторов с различными диаметрами их внутренних цилиндрических каналов для прохода РТ с соотношением ⌀d<⌀D и расположенные по потоку газа последовательно таким образом, что первым размещен изолятор с большим типоразмером внутреннего канала.Figure 1 shows a longitudinal axial section of a high-voltage gas-electric isolation located in the supply path of the RT on the basis of two insulators with different diameters of their internal cylindrical channels for the passage of the RT with the ratio ⌀d <⌀D and arranged in series with the gas flow so that it is placed first insulator with a large size of the internal channel.
На Фиг.2 представлен продольный осевой разрез высоковольтной газоэлектрической развязки, установленной в тракте подачи РТ с двумя изоляторами с одинаковыми диаметрами их внутренних каналов для прохода РТ (⌀d'), но имеющих, из-за разного количества каналов, различную суммарную площадь поперечного сечения и расположенных по потоку газа последовательно таким образом, что первым размещен изолятор с большей суммарной площадью поперечных сечений внутренних каналов по сравнению с площадью поперечного сечения одного канала, имеющего кривизну, например, спиралеобразной формы [Патент РФ №2091990, кл. 6 Н05Н 1/54, F03Н 1/00].Figure 2 shows a longitudinal axial section of a high-voltage gas-electric isolation installed in the supply path of the RT with two insulators with the same diameters of their internal channels for the passage of the RT (⌀d '), but having, due to the different number of channels, a different total cross-sectional area and arranged in a gas flow in series so that the insulator with a larger total cross-sectional area of the internal channels is placed first compared to the cross-sectional area of one channel having a curvature, for example, a spiral shape [RF Patent No. 2091990, cl. 6 H05H 1/54, F03H 1/00].
Другой вариант конструкции аналогичен представленному на Фиг.2, отличающийся тем, что в каждом из изоляторов выполнено по одному каналу РТ с одинаковым типоразмером d', но имеющих различную кривизну относительно входящего потока газа.Another design option is similar to that shown in FIG. 2, characterized in that in each of the insulators one channel RT is made with the same frame size d ', but having different curvatures relative to the incoming gas stream.
Высоковольтная газоэлектрическая развязка тракта подачи рабочего тела плазменного ускорителя содержит последовательно размещенные два изолятора: первый по потоку газа (предшествующий) 1 и второй по потоку газа (последующий) 2, с каналами для прохода РТ 3 (с типоразмером ⌀D) и 4 (с типоразмером ⌀d), соответственно, которые последовательно размещены в разрыве тракта 5 подачи РТ и соединены между собой через проставку 6, электрически нейтральную в исходном неработающем состоянии устройства.The high-voltage gas-electric isolation of the plasma accelerator working fluid supply path contains two insulators in series: the first in the gas flow (preceding) 1 and the second in the gas flow (subsequent) 2, with channels for the passage of PT 3 (with frame size ⌀D) and 4 (with frame size ⌀d), respectively, which are sequentially placed in the gap of the
В другом варианте высоковольтная газоэлектрическая развязка тракта подачи рабочего тела плазменного ускорителя также содержит последовательно размещенные два изолятора 1 и 2 по одному каналу в каждом для прохода РТ 3 и 4 и одинаковым типоразмером ⌀d'.In another embodiment, the high-voltage gas-electric isolation of the path for supplying the working fluid of the plasma accelerator also contains two
Высоковольтная газоэлектрическая развязка тракта подачи РТ при работе плазменного ускорителя функционирует следующим образом.The high-voltage gas-electric isolation of the RT supply path during the operation of the plasma accelerator operates as follows.
В тракт подачи рабочего тела 5 поступает рабочий газ, который последовательно проходит сквозь элементы газоэлектрической развязки. Газ подводится со стороны входной части тракта 5а и попадает в больший канал 3 (⌀D) первого по потоку газа изолятора 1 (предшествующий). После чего газ попадает в полость проставки 6, находящейся при работе плазменного ускорителя под плавающим потенциалом окружающей среды. Минуя полость проставки 6, газ поступает далее в более меньший канал 4 (⌀d) во втором по потоку газа изолятора 2 (последующий), на выходе из которого газ через выходную часть тракта 5б уходит к потребителям РТ плазменного ускорителя.In the supply path of the working
В другой конструкции газоэлектрической развязки, когда в предшествующем изоляторе 1 выполнено несколько каналов (d′), смещенных от продольной оси развязки, входящий поток газа рассекается на несколько частей, на выходах из которых потоки газа попадают в объединяющую их вновь полость проставки 6. После чего газ проходит через спиралеобразный канал 4 изолятора 2, пройдя через который выходит, направляясь к потребителям.In another design of the gas-electric isolation, when several channels (d ′) are made in the preceding insulator 1, offset from the longitudinal axis of the isolation, the incoming gas stream is cut into several parts, at the exits from which the gas flows fall into the
При функционировании плазменного ускорителя часть тракта 5б, имея электрическую связь с анодом плазменного ускорителя, будет находиться соответственно под анодным потенциалом, который также при работе одновременно выполняет функцию и газораспределителя подаваемого газа в разрядный (ускорительный) канал, тогда как часть тракта 5а остается под потенциалом корпуса ускорителя, что, как правило, делается для безопасной организации подачи РТ от внешних источников подачи и хранения РТ. Наличие же проставки 6, электрически изолированной от всех других элементов конструкции и находящейся таким образом во время работы плазменного ускорителя под плавающим потенциалом, затрудняет возникновение и распространение электрических пробоев между различными элементами высоковольтных и низковольтных цепей.During the operation of the plasma accelerator, part of the path 5b, having electrical connection with the anode of the plasma accelerator, will be respectively under the anode potential, which also simultaneously functions as the gas distributor of the supplied gas to the discharge (accelerator) channel, while part of the
При другом варианте исполнения конструкции высоковольтной газоэлектрической развязки, когда в разных изоляторах 1 и 2 выполнены по одному каналу одного типоразмера d', но с различной кривизной относительно потока газа для реализации разных схем истечения газа для обеспечения различных гидравлических сопротивлений, работа осуществляется аналогично описанной для предыдущего устройства.In another embodiment, the design of high-voltage gas-electric isolation, when in
Промышленная реализуемость предложенного изобретения экспериментально подтверждена изготовлением опытных образцов различных вариантов исполнений высоковольтных газоэлектрических развязок, надежно функционирующих при напряжениях до 1500 В и выше, что достигнуто за счет существенного увеличения суммарной протяженности канала для прохода РТ через несколько последовательно соединенных изоляторов при относительно небольших геометрических размерах всей сборки такой развязки.The industrial feasibility of the proposed invention has been experimentally confirmed by the manufacture of prototypes of various versions of high-voltage gas-electric interchanges that operate reliably at voltages up to 1500 V and higher, which is achieved due to a significant increase in the total channel length for the passage of the RT through several series-connected insulators with relatively small geometric dimensions of the entire assembly such a denouement.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010113454/07A RU2444867C2 (en) | 2010-04-06 | 2010-04-06 | High-voltage gas-arc isolation of plasma accelerator actuating medium supply track (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010113454/07A RU2444867C2 (en) | 2010-04-06 | 2010-04-06 | High-voltage gas-arc isolation of plasma accelerator actuating medium supply track (versions) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010113454A RU2010113454A (en) | 2011-10-20 |
| RU2444867C2 true RU2444867C2 (en) | 2012-03-10 |
Family
ID=44998634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010113454/07A RU2444867C2 (en) | 2010-04-06 | 2010-04-06 | High-voltage gas-arc isolation of plasma accelerator actuating medium supply track (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2444867C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2703848C1 (en) * | 2018-08-22 | 2019-10-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Gas-electric isolation |
| RU2752857C1 (en) * | 2020-08-12 | 2021-08-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Gas-electric coupler of gas-discharge unit of ion source and method for manufacturing base parts thereof |
| RU2817410C1 (en) * | 2023-07-26 | 2024-04-16 | Кирилл Константинович Свистунов | Gas isolation |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US357610A (en) * | 1887-02-15 | Method of blanching celery | ||
| US4882465A (en) * | 1987-10-01 | 1989-11-21 | Olin Corporation | Arcjet thruster with improved arc attachment for enhancement of efficiency |
| RU2191289C2 (en) * | 2000-08-17 | 2002-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Российского авиационно-космического агентства "Опытное конструкторское бюро "Факел" | Closed-electron-drift plasma-jet engine |
| RU2298247C1 (en) * | 2005-11-16 | 2007-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр им. М.В. Келдыша" | Electric isolator for plasma accelerator cathode gas path |
-
2010
- 2010-04-06 RU RU2010113454/07A patent/RU2444867C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US357610A (en) * | 1887-02-15 | Method of blanching celery | ||
| US4882465A (en) * | 1987-10-01 | 1989-11-21 | Olin Corporation | Arcjet thruster with improved arc attachment for enhancement of efficiency |
| RU2191289C2 (en) * | 2000-08-17 | 2002-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Российского авиационно-космического агентства "Опытное конструкторское бюро "Факел" | Closed-electron-drift plasma-jet engine |
| RU2298247C1 (en) * | 2005-11-16 | 2007-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр им. М.В. Келдыша" | Electric isolator for plasma accelerator cathode gas path |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2703848C1 (en) * | 2018-08-22 | 2019-10-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Gas-electric isolation |
| RU2752857C1 (en) * | 2020-08-12 | 2021-08-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Gas-electric coupler of gas-discharge unit of ion source and method for manufacturing base parts thereof |
| RU2817410C1 (en) * | 2023-07-26 | 2024-04-16 | Кирилл Константинович Свистунов | Gas isolation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010113454A (en) | 2011-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2245911B1 (en) | Dielectric barrier discharge pump apparatus and method | |
| US9932903B2 (en) | Fuel manifold and fuel injector arrangement | |
| US20150267987A1 (en) | Sound suppressor | |
| RU2444867C2 (en) | High-voltage gas-arc isolation of plasma accelerator actuating medium supply track (versions) | |
| JP5745240B2 (en) | Gas distribution ring assembly for plasma spray systems | |
| CN103493601A (en) | Plasma torch | |
| JP2002093598A (en) | Plasma-generating device | |
| CN104995456A (en) | Flow sleeve inlet assembly in a gas turbine engine | |
| CN105972617B (en) | Thermal afterburner | |
| US20160194256A1 (en) | Solid grain structures, systems, and methods of forming the same | |
| US9017018B2 (en) | Annular seal | |
| CN105864765B (en) | Nozzle, nozzle array with Plasma Actuator and burner | |
| CN114787485A (en) | Device for exhaust gas aftertreatment having an annular heating disk | |
| US8534041B2 (en) | Apparatus and assembly for a spark igniter having tangential embedded pins | |
| RU2410742C1 (en) | Gas-electric decoupler of inlet channel of working medium of plasma accelerator | |
| US9371761B2 (en) | Electric heating catalyst | |
| EP2947288B1 (en) | Electric heating device and exhaust purification system for an internal combustion engine | |
| CN107978781A (en) | Flange assembly for solid oxide fuel battery system | |
| CN114198183A (en) | Catalyst device | |
| US20100300067A1 (en) | Component configured for being subjected to high thermal load during operation | |
| US11661874B2 (en) | Heating device for an exhaust gas purification device having a reduced footprint | |
| US20230036853A1 (en) | Method and apparatus for plasma generation | |
| US20170241433A1 (en) | Centrifugal turbomachine with two stages arranged back-to-back and with an annular transfer duct between the stages | |
| CN107275929A (en) | Spark plug and related propellant fire system | |
| EP3055510A1 (en) | Ducts for engines |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20210506 |