Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные	Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения	Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела
Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки)

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2093696

СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ РАЗРУШЕНИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК,
ИСПОЛЬЗУЮЩИХ ВОДОРОД В КАЧЕСТВЕ РАБОЧЕГО ТЕЛА

Имя изобретателя: Холодный Владимир Иванович[RU]; Гончаров Николай Сергеевич[RU]; Мешков Николай Константинович[RU]; Рачук Владимир Сергеевич[RU]; Ткачев Владимир Иванович[UA]; Шостак Александр Викторович[RU] 
Имя патентообладателя: Конструкторское бюро химавтоматики (RU)
Адрес для переписки: 
Дата начала действия патента: 1996.03.19

Использование: машиностроение, в частности энергетические установки, использующие водород в качестве горючего.

Сущность изобретения: способ защиты от разрушений энергетических установок, использующих водород в качестве рабочего тела, основан на свойстве некоторых газообразных добавок, обладающих специфическим электронным строением молекул, к превентивной адсорбции на металлической поверхности. В отличие от известных принципов защиты элементов конструкций от водородного охрупчивания предлагается с помощью специального устройства - дозатора подавать в рабочее тело газообразный водород высокого давления, оптимальное количество активных газообразных добавок на основе F, Cl, O, S,препятствующих адсорбции и поглощению водорода металлами и снижающих водородную деградацию служебных свойств конструкционных материалов.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано при создании двигателей внутреннего сгорания, турбомашин, ракетных, реактивных двигателей и т.п. установок, использующих водород в качестве горючего.

Известно, что рабочее тело таких энергоустановок водород в той или другой степени взаимодействует практически со всеми конструкционными металлическими материалами, при этом хрупкость, обусловленная газообразным водородом, может приводить к катастрофическим разрушениям установок. Вместе с тем чувствительность различных металлических материалов к охрупчиванию газообразным водородом различна, и с начала использования водорода в качестве энергоносителя для исключения "водородного" разрушения элементов конструкций энергоустановок использовали материалы, чуть чувствительные к водороду, проводили конструктивные мероприятия, снижающие уровень действующих напряжений ниже пороговых разрушающих или защищали элементы конструкций нанесением поверхностных барьерных покрытий, препятствующих проникновению водорода [1]

Недостаток известного способа заключается в технологической сложности и трудоемкости нанесения барьерных покрытий в рабочих полостях изделий, невозможности полного исключения присущих производству дефектов (подрезов, непроваров, отслоения покрытий и т.п.) очагов разрушения, а и в высокой стоимости и дефицитности применяемых конструкционных материалов, переутяжелении и значительной металлоемкости энергоустановок, что не позволяет получать высоких удельных весовых характеристик.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение названных недостатков известного способа защиты энергоустановок, использующих водород в качестве горючего, обусловленных водородной хрупкостью конструкционных материалов. Поставленная цель достигается тем, что в рабочее тело - газообразный водород высокого давления подают газообразные добавки со специфическими ненасыщенными связями молекул (F₂, Cl₂, O₂, CO, SO₂и т.п. соединения элементов F, O, Cl, S), которые благодаря превентивной адсорбции изменяют характер взаимодействия системы поверхности металла водород и в условиях конкурирующей адсорбции различных элементов препятствуют хемосорбции и проникновению водорода в металл и охрупчиванию последнего. Количество вводимых ингибирующих добавок зависит от их природы, температуры и давления рабочего тела водорода, конструктивных особенностей защищаемой установки. Нижний предел содержания добавок ограничен количеством центров хемосорбции на поверхности металла и соответствует 10^-4об. верхний допустимым критическим содержанием в водороде, не приводящим к реакции горения или ухудшению служебных характеристик рабочей смеси. Подача ингибирующих добавок в рабочее тело - водород осуществляется с помощью специального устройства дозатора, дополнительно вводимого в пневмогидросистему энергоустановки.

Существо влияния ингибирующих добавок на критерии работоспособности конструкционных материалов и, соответственно, элементов конструкций подтверждается введением в газообразный водород давлением 30 МПа 0,3 об. кислорода. Так, для сильно охрупчиваемой водородом комнатной температуры хромоникельмолибденовой аустенитно-мартенситной стали 06Х13Н8М3Л критерии работоспособности (отношение какой-либо механической характеристики материала, полученной при испытаниях в водороде, к той же характеристике при испытаниях на воздухе; нижний индекс характеристика) в чистом водороде давлением 30 МПа составляют:

Подобное ингибирующее влияние добавок кислорода и окиси углерода подтверждено авторами и на мартенситостареющей стали и никелевом сплаве при различных температурах. Допустимое в водород-кислородной смеси взрывобезопасное содержание кислорода при нормальных условиях составляет 6 об. а ингибирующее влияние кислорода при испытаниях в непроточной камере достигает насыщения при 5 об. кислорода.

Предлагаемый способ защиты элементов конструкций энергетических установок от охрупчивания газообразным водородом позволяет повысить ресурс и надежность работы энергоустановок, снизить технологическую трудоемкость, материалоемкость и стоимость изделий, исключить разрушения агрегатов, обусловленные невыявленными производственными дефектами и, в некоторых случаях, применить в существующих типах энергоустановок новое экологически чистое топливо водород без существенной переделки изделия и реорганизации рабочего процесса.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ защиты от разрушений энергетических установок, использующих водород в качестве рабочего тела, основанный на свойстве активных газообразных добавок к превентивной адсорбции на металлической поверхности, отличающийся тем, что с помощью дозатора в газообразный водород высокого давления подают оптимальное, в пределах от 10^-4об. до допустимого критического содержания в водороде, количество газообразных соединений на основе F, Cl, O, S,снижающих водородную деградацию служебных свойств конструкционных материалов и исключающих катастрофическое разрушение энергетических установок.

Версия для печати
Дата публикации 03.12.2006гг

НОВЫЕ СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ
	Технология изготовления универсальных муфт для бесварочного, безрезьбового, бесфлянцевого соединения отрезков труб в трубопроводах высокого давления (имеется видео)
	Технология очистки нефти и нефтепродуктов
	О возможности перемещения замкнутой механической системы за счёт внутренних сил
	Свечение жидкости в тонких диэлектрических каналох
	Взаимосвязь между квантовой и классической механикой
	Миллиметровые волны в медицине. Новый взгляд. ММВ терапия
	Магнитный двигатель
	Источник тепла на базе нососных агрегатов