запальное устройство

Формула изобретения

1. Запальное устройство, содержащее топливную трубу с перфорацией на выходном участке, размещенный в ней электрозапальник и обечайку, установленную вокруг трубы, отличающееся тем, что топливная труба снабжена легкоразрушаемой гильзой для запальной смеси, размещенной в зоне перфорации, а обечайка примыкает к трубе и выполнена с возможность перемещения относительно нее.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено приводом возвратно-поступательного линейного или углового перемещения обечайки, при этом обечайка имеет перфорацию, совпадающую в рабочем положении с перфорацией топливной трубы.

Описание изобретения к патенту

Запальное устройство относится к энергетике и может быть использовано для зажигания шихты в аппаратах кальциетермического восстановления галогенидов редкоземельных и тяжелых металлов, а также для воспламенения горелок камер сгорания различного назначения.

Известно устройство [1] закрепленное в верхней части аппарата для восстановления тетрафторида урана кальцием. Запальное устройство размещается сверху шихты. Конструкция устройства не позволяет погружать его внутрь порошкообразной шихты, вследcтвие чего реакция восстановления протекает сверху вниз, а навстречу фронту распространения реакции и образующемуся расплаву поднимается шлак и газы. В результате реакции воccтановления и дальнейшая криcталлизация сплава протекает неравномерно, выход продукта снижается. Кроме того, из-за неравномерного протекания реакции восстановления, вызывающего вспышки давления, конструкции запального устройства и аппарата в целом подвергаются значительным циклическим нагрузкам.

Известен запальник [2] содержащий корпус с камерой воспламенения, имеющей перфорацию, и установленные в корпусе электроды, с помощью которых поджигают поступающее в камеру топливо.

Конструкция запальника позволяет погружать его в порошкообразную шихту. Однако при этом частицы шихты набиваются через отверстия перфорации в камеру восстановления (что затрудняет процесс воспламенения).

Известен запальник [3] содержащий перфорированную топливную трубу, устройство подачи газообразной запальной смеси, электрозапальник, обечайку, установленную вокруг топливной трубы с образованием кольцевого канала, заглушенного на выходе. Этот запальник не устраняет недостатки, присущие вышеописанным устройствам [1,2]

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание запального устройства, позволяющего надежно осуществлять воспламенение порошкообразной шихты изнутри или снизу при проведении процесса кальциетермического восстановления галогенидов редкоземельных и тяжелых металлов.

Поставленная задача решается заявляемым запальным устройством, содержащим топливную трубу с перфорацией на выходном участке, размещенный в ней электрозапальник и обечайку, установленную вокруг трубы, топливная труба снабжена легкоразрушаемой гильзой для запальной смеси, размещенной в зоне перфорации, а обечайка примыкает к трубе и выполнена с возможностью перемещения относительно нее.

Кроме того, запальное устройство снабжено приводом возвратно-поступательного линейного или углового перемещения обечайки, при этом обечайка имеет перфорацию, совпадающую в рабочем положении с перфорацией топливной трубы. На фиг. 1 представлено запальное устройство; на фиг. 2 узел 1 на фиг. 1.

Запальное устройство содержит обечайку 1, электрозапальник 2, топливную трубу 3, заполненную запальной порошкообразной термитной смесью 4, размещенной в легкоразрушаемой гильзе 5, выполненной, например, из бумаги или фольги. Топливная труба 3 снабжена перфорацией 6 на выходном участке. Нижний конец трубы закрыт заглушкой 7, выполненной в виде конуса вершиной вниз. К топливной трубе 3 примыкает обечайка 1, снабженная приводом 8 возвратнопоступательного линейного или углового перемещения обечайки. На выходном участке обечайки заполнена перфорация 9. Приводом 8 обечайка перемещается так, чтобы в рабочем положении отверстия перфорации 6 совпадали с отверстиями перфорации 9. Обечайка 1 запального устройства смонтирована в крышке аппарата восстановления.

Запальное устройство работает следующим образом.

В гильзу 5 из легкоразрушаемого материала, например из бумаги или фольги, загружается запальная, например термитная порошкообразная, смесь 4 из перекиси натрия и струйки металлического кальция. В верхнем слое термитной смеси размещается спираль электрозапальника 2. Гильза 5 c запальной смесью размещается в топливной трубе 3. Обечайка 1 перемещается c помощью привода 8 относительно топливной трубы 3 до перекрытия отверстий перфорации 6, что предохраняет отверстия 6 от забивки частицами шихты и от прорыва гильзы 5.

Далее запальное устройство перемещается в шихту на требуемую глубину. После погружения запального устройства в шихту производится проверка электропроводимости спирали электрозапальника 2. При наличии электропроводимости обечайку 1 с помощью привода 8 перемещают в положение, при котором отверстия перфорации 6 топливной трубы 3 будут открыты для выхода горячих газов (теплового импульса) в шихту.

Затем аппарат вакуумируется и заполняется инертным газом. К электрозапальнику 2 подводится ток для зажигания термитной смеси 4. Под действием тепла, выделяющегося при горении термитной смеси, гильза 5 разрушается, и импульс тепловой энергии передается через отверстия перфорации 6 и 9 шихте. Инициируется и протекает снизу вверх экзотермическая реакция восстановления металла. Шлаки и газы движутся в том же направлении, вследствие чего процесс кальциетермического восстановления металла протекает равномерно, без резких всплесков давления и температуры. Равномерно идет и кристаллизация слитка. Кроме того, воздействие циклических нагрузок на несущие конструкции запального устройства и аппарата носит не жесткий характер.

Если по какой-либо причине реакция восстановления не инициируется (не воспламеняется термитная смесь, обнаружены нарушения в подготовке аппарата и т. д. ) и необходимо извлечь запальное устройство из шихты, то с помощью привода 8 и обечайки 1 перекрывают отверстия перфорации 6 в топливной трубе 3. После этого извлекают из шихты запальное устройство. При этом количественный и качественный состав шихты и термитной смеси сохраняется. После устранения причин отказа запального устройства в инициировании реакции оно вводится в шихту и процесс подготовки аппарата и устройства, а также проведения реакции восстановления проводится по вышеописанной схеме.

Использование запального устройства обеспечивает надежное зажигание шихты.