ВЗРЫВНАЯ КАМЕРА Российский патент 1994 года по МПК B23K20/08 

Изобретение относится к области обработки материалов во взрывных камерах с целью придания материалам новых свойств.

В современных процессах металлообработки взрывом применяют взрывчатые вещества (ВВ) массой от нескольких граммов до сотен килограммов. При этом только незначительная часть выделяющейся при взрыве энергии используется для совершения полезной работы. Большая часть энергии излучается в окружающую среду в виде ударных волн, сейсмических возмущений, разлета осколков и т. д.

При подрыве открытых зарядов на поверхности земли (на полигонах) сейсмические возмущения, как правило, не учитываются, т. к. величина сейсмически опасной зоны много меньше опасной зоны по ударной волне. Поэтому уровень сейсмических возмущений при обработке материалов взрывом на открытых полигонах не регламентируется. Вместе с тем, основания, используемые на полигонах для размещения обрабатываемых взрывом материалов и заряда ВВ, испытывают очень большие нагрузки, что приводит к их быстрому разрушению.

С другой стороны, существуют взрывные камеры, предназначенные для работы в заводских условиях или в помещениях научных лабораторий. Для таких камер необходима оценка уровня сейсмических возмущений, а также разработка технических мер по их снижению.

Генератором сейсмических возмущений при работе указанной взрывной камеры является ее оболочка, размещенная на опорной конструкции, являющейся ее основанием, передающим нагрузку через фундамент на грунт.

Известна взрывная камера, содержащая прикрепленный к фундаменту корпус, загрузочный люк и предметный стол, опирающийся на фундамент [1] .

Недостатком известного технического решения является сильное сейсмоударное воздействие взрыва, поскольку заряды подрываются на предметном столе, лежащем на фундаменте, опирающемся непосредственно на грунт.

Наиболее близкой к изобретению является взрывная камера, содержащая корпус с загрузочным люком, предметный стол и по крайней мере одно основание-опору, установленное на фундаменте [2] .

В этой камере технологические операции взрывной обработки материалов осуществляют на специальном опорном столе, установленном на расположенных внутри камеры амортизаторах. Такое размещение материалов и зарядов ВВ внутри камеры позволяет улучшить условия взаимодействия обрабатываемых материалов при взрыве, однако конструкция самой камеры не лишена общего недостатка, а именно, сильного сейсмоударного воздействия взрыва, что приводит к быстрому разрушению основания-опоры, фундамента и может привести к образованию опасных трещин в фундаменте здания, в котором располагается взрывная камера.

Целью изобретения является снижение сейсмоударного воздействия взрыва при обработке материалов во взрывной камере.

Поставленная цель достигается тем, что опора выполнена из двух жестких элементов, один из которых крепится к корпусу взрывной камеры, а другой - к фундаменту, и рабочих дугообразных деформируемых элементов, последовательно установленных в радиальных плоскостях с монтажными участками, расположенными по касательным к их концам, причем каждый жесткий элемент снабжен парными с другим жестким элементом отверстиями, в которых неподвижно закреплены монтажные участки рабочих деформируемых элементов. Рабочие деформируемые элементы могут быть выполнены из переплетенных между собой стальных прутков, из которых по крайней мере один может быть покрыт фрикционным материалом.

На фиг. 1 изображена взрывная камера с одной опорой; на фиг. 2 - та же камера, устанавливаемая на фундаменте через опору с помощью двух болтовых соединений; на фиг. 3 - взрывная камера с четырьмя опорами; на фиг. 4 - вариант крепления монтажного участка деформируемого рабочего элемента, выполненного из переплетенных между собой прутков.

Взрывная камера (фиг. 1) содержит корпус 1 с загрузочным люком 2 и предметным столом 3. Корпус 1 установлен на фундаменте 4 с помощью опоры, состоящей из верхнего 5 и нижнего 6 жестких элементов, крепящихся соответственно к корпусу 1 и фундаменту 4. Верхний 5 и нижний 6 жесткие элементы основания соединены друг с другом с помощью рабочих дугообразных деформируемых элементов 7. Рабочие деформируемые элементы 7 выполнены с монтажными участками 8, плавно сопряженными (расположенными по касательной) с их концами. Монтажные участки 8 рабочих деформируемых элементов неподвижно закреплены в отверстиях 9, которыми снабжены верхний 5 и нижний 6 жесткие элементы.

Небольшие взрывные камеры могут быть установлены на фундаменте через опору с помощью двух болтов (фиг. 2). Один из болтов 10 скреплен с корпусом 1 взрывной камеры, другой болт 11 закреплен в фундаменте 4. В этом случае верхний 5 и нижний 6 жесткие элементы опоры выполнены с резьбовыми отверстиями 12 и 13 соответственно, с помощью которых осуществляется закрепление взрывной камеры на фундаменте.

Крупные взрывные камеры крепятся к фундаменту с помощью нескольких опор (фиг. 3). Такое крепление крупных камер позволяет распределить нагрузку на несколько опор и избежать больших концентраций напряжений как в стенках камеры, так и на фундаменте.

Крепление монтажных участков в отверстиях жестких элементов опоры может быть осуществлено с помощью специальных крепежных втулок, как показано на фиг. 4. Втулку 14 вставляют в отверстие 9 до упора в свой выступ и неподвижно закрепляют в жестком элементе с помощью гайки 15.

Предлагаемая взрывная камера работает следующим образом.

При проведении взрыва в камере часть энергии взрыва в виде ударного импульса передается от обрабатываемых материалов через предметный стол к опоре. Часть энергии взрыва возбуждает колебания различных частей в корпусе взрывной камеры. Небольшая доля энергии колебаний корпуса излучается в окружающее пространство в виде звуковых волн, но основная часть энергии колебаний корпуса взрывной камеры поступает в опору. Под воздействием динамических нагрузок рабочие элементы опоры деформируются. При этом разные рабочие элементы в одной опоре могут испытывать разные нагрузки: растяжение, сжатие, изгиб, кручение, сдвиг.

При изготовлении рабочих деформируемых элементов из мягкой незакаленной стали деформация рабочих элементов приводит к поглощению поступающей к ней энергии за счет совершения работы деформации. Поглощенная рабочими элементами энергия уже не может быть передана фундаменту, на котором установлена взрывная камера, что приводит к существенному (расчетному) уменьшению сейсмоударного воздействия взрыва на окружающую среду.

В случае изготовления рабочих элементов из переплетенных между собой прутков из закаленной стали деформация рабочих элементов приводит к появлению трения между отдельными прутками из-за их различной пространственной ориентации в рабочем элементе. Работа трения при деформации рабочих элементов поглощает часть поступающей в опору энергии, что также приводит к ослаблению сейсмоударного воздействия взрыва.

Деформация пластичных и упругих рабочих элементов с трением после взрыва является необратимой, что приводит к изменению начального положения взрывной камеры в пространстве. Для придания взрывной камере исходного положения могут быть использованы известные подъемные средства (рычаг, домкрат, подъемный кран и др. ). (56) Конон Ю. А. , Первухин Л. Б. , Чудновский А. Д. Сварка взрывом. М. : Машиностроение, 1978, с. 189.

То же, с. 190. рис. 6.2.

Использование: оборудование для взрывной обработки. Сущность изобретения: взрывная камера содержит корпус с загрузочным люком, предметный стол и по крайней мере одну опору, установленную на фундаменте. Опора выполнена из двух жестких элементов и рабочих деформируемых элементов. Верхний жесткий элемент крепится к корпусу взрывной камеры, а нижний жесткий элемент крепится к фундаменту. Рабочие деформируемые элементы выполнены из прутков с монтажными участками, расположенными по касательной к их концам. Монтажные участки закрепляются в парных отверстиях верхнего и нижнего жестких элементов. Рабочие деформируемые элементы могут быть выполнены из переплетенных между собой прутков, из которых по крайней мере один может быть покрыт фрикционным материалом. Это позволяет существенно снизить сейсмоударные нагрузки как на фундамент камеры, так и на фундамент здания, в котором установлена взрывная камера. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. ВЗРЫВНАЯ КАМЕРА, содержащая корпус с загрузочным люком, предметный стол и по меньшей мере одну опору, установленную на фундаменте, отличающаяся тем, что опора выполнена в виде двух жестких элементов, один из которых закреплен на корпусе, а другой - на фундаменте, и рабочих дугообразных элементов из прутков с монтажными участками, расположенными по касательной к их концам, в каждом жестком элементе выполнены отверстия под соответствующие монтажные участки, причем рабочие элементы расположены равномерно относительно оси камеры в проходящих через нее радиальных плоскостях. 2. Камера по п. 1, отличающаяся тем, что рабочие элементы выполнены из переплетенных между собой прутков. 3. Камера по п. 2, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из прутков покрыт фрикционным материалом.