ВИБРОПРЕСС ВЗРЫВНОЙ Российский патент 2000 года по МПК B21D22/10 B21D26/02 B21D26/08 B01J3/06 B30B9/22 

Изобретение относится к устройствам для получения высоких и сверхвысоких давлений и может применяться для формования деталей из жаропрочных и высокопрочных материалов, равно как из порошкообразных композиционных материалов, в частности искусственных алмазов.

Известно устройство для получения высоких и сверхвысоких давлений, включающее камеру для подрыва струи рабочей среды (1).

Наиболее близким аналогом является пресс для формообразования изделий из листовых материалов с использованием электролитического генератора газа, разработанный в США (2). Пресс состоит из конической взрывной камеры, соединенной с толстостенной трубкой (каналом), служащей для инициирования детонационной волны. Пресс включает также резиновую диафрагму, обеспечивающую герметичность полости, где имеет место передача механического воздействия на заготовку и получение заготовок, близких по форме и размерам к готовым изделиям, диафрагма герметизирует указанную полость в месте стыка ее с матрицей, установленной в контейнере. Для впуска горючего газа и кислорода служит система трубопроводов, кранов и предохранительных клапанов. Манометр служит для определения давления во взрывной камере при ее заполнении газовой смесью. Смесь зажигается с помощью автомобильной свечи, соединенной проводами с источником тока высокого напряжения. Для продувки взрывной камеры применяется чистый воздух, подаваемый по трубопроводам от компрессора или баллона высокого давления. Контейнер матрицы и корпус взрывной камеры соединяются друг с другом с помощью быстроразъемного приспособления.

Взрывчатая смесь, применяемая в прессе, состоит из двух компонентов: горючего газа и кислорода, которые содержатся в баллонах, снабженных редукторами. Заготовка укладывается в матрицу и прижимается к ее фланцу прижимным кольцом. После закрепления заготовки и соединения взрывной камеры с контейнером во взрывную камеру подаются в определенном соотношении компоненты газовой смеси. Затем путем стравливания небольшого количества газов через верхний клапан из трубки удаляется образовавшаяся воздушная пробка. Вслед за этим производится воспламенение газовой смеси искрой. Начавшееся в трубке горение быстро переходит в детонацию, чему способствует искусственно созданная внутри трубки шероховатость стенок в виде проволочной спирали. Детонационная волна, входя в коническую полость взрывной камеры, в зависимости от состава смеси и ее состояния вызывает дальнейшее распространение детонации или возникновение режима нестационарного быстрого горения. Детонационная и отраженная волны воздействуют на заготовку, в результате чего она деформируется, принимая форму матрицы. Перед получением следующей детали взрывная камера продувается воздухом через систему продувки.

Однако в указанных аналогах недостаточна экономия материалов и велик объем механической обработки заготовки.

Задачей изобретения является создание компактной конструкции вибропресса взрывного с достаточно высокой экономией обрабатываемых материалов, а техническим результатом - сокращение производственного цикла и снижение себестоимости продукции.

Сущностью заявляемого решения является то, что вибропресс дополнительно снабжен отделенной динамическим клапаном камерой прессования, в которой размещен гидроаккумулятор, поршень и шток пресса. Взрывная камера содержит две зоны - для формирования импульсных ударных волн и возникновения гидроудара, в зоне возникновения гидроудара размещена коническая мембрана, под которой находится жидкая рабочая среда и сопло для ее испускания в камеру прессования и гидродинамический клапан. Во взрывной камере размещен электродетонатор.

Вибропресс взрывной изображен на чертеже, где 1 - электродетонатор, 2 - зона формирования импульсных ударных волн взрывной камеры, 3 - зона возникновения гидроудара, 4 - эластичная коническая мембрана, 5 - сопло, 6 - гидродинамический клапан, 7 - гидроаккумулятор, 8 - поршень, 9 - шток, 10 - канал для подачи жидкости, 11 - канал для отвода отработанных газов (продуктов детонации), 12 - патрубки для подвода и отвода гидравлической жидкости, 13 - шток пресса, 14 - обрабатываемая заготовка, 15 - матрица, 16 - сообщающиеся каналы между зонами 2, 3, снабженные обратными клапанами (показаны, но не обозначены), 17 - патрубки для подвода и отвода воздуха для обратно-поступательного перемещения поршней 8; 18, 19 - электроды - струеиспускающий и струепринимающий.

Работает вибропресс взрывной следующим образом.

С помощью электродетонатора 1, снабженного струеподающим и струепринимающим электродами 18, 19, производится подрыв дисперсной среды взрывчатого вещества, например, смеси воздуха с кислородом в соотношении 30% кислорода и 70% воздуха, низкооктанового бензина с диэтиловым эфиром. Электротермический взрыв формирует цилиндрическую ударную волну, воздействие которой приводит к образованию и распространению волны детонации. Волна детонации переходит из зоны 2 в зону 3 взрывной камеры с образованием сходящейся ударной волны, которая ударяет по эластичной конической мембране 4, под которой находится жидкая рабочая среда - плотная подвижная жидкость, например смесь воды с солями. Под мембраной 4 расположено также сопло 5, соединенное с гидродинамическим клапаном 6. В результате удара о мембрану детонационной волны образуется сходящаяся ударная волна, приводящая к перемещению рабочей среды к соплу. В процессе торможения и роста давления гидродинамический клапан 6 открывается и часть жидкости перетекает в емкость гидроаккумулятора 7, который снабжен подвижным поршнем 8 со штоком 9. В результате дальнейшей передачи динамического усилия на заготовку 14 происходит ее деформирование и принятие формы матрицы 15.

Источники информации
1. В.П. Глушко Путь в ракетной технике. М.: Машиностроение, 1977, с. 48 - 49.

2. Б.Г. Степанов, И.А. Шаров Импульсная металлообработка в судовом машиностроении. Л.: Судостроение, 1968, с. 134 - 135.

Использование: изобретение относится к устройствам для получения высоких и сверхвысоких давлений и может применяться для формования деталей из жаро- и высокопрочных материалов, равно как из порошкообразных композиционных материалов, в частности для получения искусственных алмазов. Сущность: вибропресс дополнительно снабжен отделенной динамическим клапаном камерой прессования, в которой размещены гидроаккумулятор, поршень и шток пресса. Взрывная камера содержит две зоны: для формирования импульсных ударных волн и возникновения гидроудара, в зоне возникновения гидроудара размещена эластичная коническая мембрана, под которой находятся жидкая рабочая среда и сопло для ее испускания в камеру прессования и динамический клапан. Во взрывной камере также размещен электродетонатор. Изобретение обеспечивает создание компактной конструкции вибропресса взрывного с достаточно высокой экономией обрабатываемых материалов, сокращение производственного цикла и снижение себестоимости продукции. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Вибропресс взрывной, включающий взрывную камеру с каналом для инициирования детонационной волны, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен отделенной динамическим клапаном камерой прессования, в которой размещены гидроаккумулятор, поршень и шток пресса. 2. Вибропресс взрывной по п.1, отличающийся тем, что взрывная камера содержит две зоны: для формирования импульсных ударных волн и возникновения гидроудара, в зоне возникновения гидроудара размещена коническая мембрана, под которой находятся жидкая рабочая среда и сопло для ее испускания в камеру прессования и гидродинамический клапан. 3. Вибропресс взрывной по п.2, отличающийся тем, что во взрывной камере размещен электродетонатор.