Ленточный транспортер зарядов для электростатических ускорителей
Владельцы патента RU 2504932:
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) (RU)
Изобретение относится к высоковольтной ускорительной технике и, в частности, к ленточным транспортерам зарядов электростатических ускорителей. В качестве многослойной тканевой основы транспортировочной ленты используют полиэфирно-хлопковую ткань, слои которой соединяют между собой клеем с высокой адгезией, а плакировочные слои ткани выполняют из резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающего мел и каолин. В качестве пластификатора используют дибутилфталат. Это позволяет повысить срок службы ленточного транспортера, снизить степень износа рабочей поверхности, а также ее гигроскопичность, повысить прочность межслойной связи, что в конечном счете в целом приводит к улучшению технологических характеристик предлагаемого устройства.
Изобретение относится к высоковольтной ускорительной технике и, в частности, к ленточным транспортерам зарядов электростатических ускорителей.
Ленточный транспортер обеспечивает перенос электрического заряда к высоковольтному электроду ускорителя. Нанесение и снятие электрических зарядов, с движущегося транспортера со скоростью от 15 до 35 м/с, происходит способом касания пластин или сетки.
Обычно ленточный транспортер зарядов имеет длину от 2-х до 15 метров и ширину от 0,2 до 0.7 метра и расположен между двух валов в высоковольтной структуре ускорителя.
Известно, что на отечественных ускорителях используется транспортер зарядов на основе прорезиненной ткани, состоящий из 2-х и более слоев хлопчато-бумажной ткани перкаль, склеенных и плакированных резиной на основе натурального каучука. - (Цыгикало А.А. «Опыт проектирования, наладки и эксплуатации вертикального электростатического генератора ФТИ АН УССР на 4 МэВ» Отчет о НТС по электростатическим ускорителям, часть 4, стр.151, НИИЭФА, 1957 г; Романов В.А., Сербинов А.Н., Дудкин Н.И. «Опыт эксплуатации электростатического ускорителя ЭГ-2,5» ПТЭ №1, с.43, 1965).
Основными недостатками этого типа транспортера зарядов являются:
- короткий срок службы;
- высокая степень износа рабочей поверхности;
- повышенная гигроскопичность;
- низкая прочность межслойной связи;
- недостаточная жесткость.
Короткий срок службы ленты (несколько сот часов) не позволяет эффективно использовать дорогостоящее оборудование и приводит к дополнительным материальным затратам на покупку газо-изолирующей смеси.
Кроме того высокая степень износа рабочей поверхности приводит к запылению газовой среды и к снижению ее электрической прочности, что в свою очередь ведет к снижению предельных рабочих параметров ускорителей.
При этом ленточный транспортер из прорезиненной ткани перкаль обладает повышенной гигроскопичностью, что приводит к дополнительным затратам времени для подготовки к рабочему состоянию и нередко к выходу из строя ленты.
Ленточный транспортер зарядов этого типа не имеет необходимой жесткости и по этой причине в движении имеет неустойчивое положение, что приводит к нестабильности напряжения на высоковольтном электроде ускорителя. Низкая прочность межслойной связи транспортера составляет всего около 0,9 кг/см, что является причиной выхода ее из строя.
Этот тип транспортера зарядов не допускает применения контактного способа нанесения и съема заряда из-за интенсивного истирания рабочей поверхности.
Технический результат, направленный на устранение вышеуказанных недостатков, достигается тем, что в качестве основы транспортера предлагается использовать несколько слоев полиэфирно-хлопковой ткани, имеющей высокие механические и электрические прочностные характеристики, невысокую гигроскопичность и небольшое относительное удлинение, а плакировочный слой выбран из условия обеспечения высокой износоустойчивости, механической прочности, необходимой эластичности и высоких диэлектрических свойств. При этом в качестве плакировочного слоя транспортера зарядов применена резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука, наполненного мелом, каолином и содержащая в качестве пластификатора дибутилфталат, что обеспечивает необходимую износостойкость и эластичность транспортерной ленты. Для обеспечения необходимой межслойной связи был использован резиновый клей с высокой адгезией на основе натурального каучука, имеющий в своем составе адгезионный ингредиент модификатор РУ. Вулканизация транспортерной ленты осуществлялась на непрерывной вулканизационной установке "АУМа-20S", обеспечивающей ленте каркасность, ровную гладкую поверхность плакировочного слоя и создающей дополнительное прессовое усилие для повышения межслойной связи. С применением этого клея получена прочность межслойной связи в три раза больше, чем у ленты с перкалевой тканью. Таким образом, с использованием полиэфирно-хлопковой ткани, резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука, клея с повышенной адгезией и соответствующей технологии изготовлен транспортер зарядов с высокими механическими и электрическими прочностями, с необходимой эластичностью и высокой износоустойчивостью плакировочного слоя.
В качестве примера изготовили транспортировочную ленту следующего состава: поверхностный (плакировочный) слой - бутадиен-нитрильный каучук - 46,99%, вулканизирующая группа, противостаритель - 5,31%; наполнители - каолин - 23,5%, мел - 10,34%; пластификатор дибутилфталат - 10,34%; красительная группа - 3,52%.
Были проведены механические и электрические испытания образцов этого транспортера.
Ниже приведены результаты испытаний двухслойных образцов предлагаемого транспортера и образцов транспортера на перкалевой основе:
1. Разрывное усилие полоски ленты шириной 1 см (кг/см) | - 43(28) |
2. Прочность межслойной связи (кг/см) | - 3,4(0,9) |
3. Пробивное напряжение (кВ) | - 24(24) |
4. Поверхностный пробой (кВ/см) | - 14,8(14,8) |
5. Износоустойчивость: | |
5.1 Наработка на стенде (ч) | - 1720(82) |
5.2 Эквивалент работы на ускорителе (ч) | - 9750(445) |
В скобках указаны цифры, относящиеся к ленточному транспортеру на перкалевой основе.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить срок службы ленточного транспортера, снизить степень износа рабочей поверхности, а также ее гигроскопичность, повысить прочность межслойной связи, что, в конечном счете, улучшает технологические характеристики предлагаемого устройства.
Ленточный транспортер зарядов для электростатических ускорителей, включающий транспортировочную ленту, состоящую из двух и более слоев электроизолирующей ткани с внешними плакировочными слоями, отличающийся тем, что в качестве многослойной тканевой основы использована полиэфирно-хлопковая ткань, слои которой соединены между собой клеем, а плакировочные слои ткани представляют собой резиновую смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающего мел и каолин, а в качестве пластификатора использован дибутилфталат.