УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОГИДРОИМПУЛЬСНОЙ ЗАПРЕССОВКИ ТРУБ Советский патент 1996 года по МПК B21D26/10 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением с использованием импульсной энергии и касается установки для электрогидроимпульсной запрессовки труб в трубные решетки.

Известна установка для электрогидроимпульсной запрессовки труб, содержащая последовательно соединенные повышающий трансформатор, подключенный к сети, высоковольтный выпрямитель, конденсаторную батарею, разрядный контур, технологический узел для перемещения электрода, служащего для подрыва патрона, установленного в развальцовываемом конце трубы. Это устройство является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.

Недостаток известного устройства состоит в следующем.

Высоковольтный электрический разряд в электрогидроимпульсных установках, использующих взрыв проводника, носит волновой характер. Первый полупериод характеризуется максимальным пиком напряжения с выделением основной части запасенной энергии. Затем наступает период индуктивного возврата энергии в разрядный промежуток, при этом напряжение проходит через ноль и, его полярность меняется на противоположную. Цикл может повторяться еще 1-2 раза с затухающей амплитудой до того момента, пока напряжение на конденсаторной батарее не снизится до критической величины, при которой разряд прерывается. При этом с равной вероятностью возможны два варианта: остаточное напряжение на клеммах конденсаторной батареи имеет ту же полярность, что и высоковольтный выпрямитель; напряжение на батарее имеет противоположную полярность no отношению к высоковольтному выпрямителю. В первом случае выпрямитель вновь поднимает напряжение на батарее от какого-то начального значения до номинала, во втором система "выпрямитель-батарея" работает сначала в режиме короткого замыкания, а затем напряжение на батарее возрастает от нуля до номинального. Наличие даже краткосрочного режима короткого замыкания снижает срок службы высоковольтного электрооборудования и приводит к повышенному расходу электроэнергии.

Целью изобретения является повышение надежности и экономии электроэнергии.

Указанная цель достигается тем, что установка для электрогидроимпульсной запрессовки труб, содержащая последовательно соединенные повышающий трансформатор, подключенный к сети высоковольтный выпрямитель, конденсаторную батарею, разрядный контур и технологический узел с электродом, снабжена переключателем полярности, включенным между высоковольтным выпрямителем и конденсаторной батареей и узлом его управления, выполненным в виде подключенного к выводам конденсаторной батареи датчика напряжения, подключенного к нему блока определения полярности и связанного с выходом этого блока через усилитель мощности привода переключателя полярности.

На чертеже приведена функциональная схема установки для электрогидроимпульсной запрессовки труб. Установка включает последовательно соединенные повышающий трансформатор 1, подключенный к сети, высоковольтный выпрямитель 2, подключенный через переключатель полярности 3 к конденсаторной батарее 4, соединенной разрядным контуром 5 через коммутатор (разрядник) 6 с электродами 7, контактирующими с электровзрывными патронами 8, вставленными в концы труб 9, запрессованных в трубную решетку 10. Сигнальный выход датчика напряжения 11, включенного параллельно конденсаторной батарее 4, подключен к входу блока определения полярности 12, выход которого через усилитель мощности 13 подключен к приводу 14 переключателя полярности 3.

В качестве переключателя полярности 3 и его привода 14 может использоваться, например разъединитель с электромагнитным приводом.

В качестве датчика напряжения 11 может использоваться, например делитель, в качестве определителя полярности может использоваться, например, нуль-орган или пороговый элемент с нулевым уровнем срабатывания. В качестве коммутатора (разрядника) 6 может быть применен неуправляемый искровой разрядник или управляемый разрядник, например игнитрон со своей схемой управления (на чертеже не показана).

Установка работает следующим образом. Оператор подводит электроды 7 к электровзрывным патронам 8, вставленным в концы труб 9, запрессовываемые в трубную решетку 10. При использовании одного электрода 7 второй вывод конденсаторной батареи 4 подсоединяется к трубной решетке 10 (на чертеже показано пунктиром). Допустим, что в исходном состоянии переключатель полярности 3 подсоединял выводы "+" и "-" выпрямителя 2 соответственно к выводам "а" и "б" конденсаторной батареи 4. После ее заряда до напряжения срабатывания коммутатора 6 последний срабатывает и в разрядном контуре 5 протекает ток, взрывающий электровзрывные патроны 8, при этом под действием возникающего импульса давления происходит запрессовывание труб 9 в трубную решетку 10. Ток в цепи носит колебательный характер, при этом вследствие индуктивности контура ток и напряжение в цепи сдвинуты до фазе. В один из моментов перехода тока через "0" происходит запирание разрядника 6 вследствие погасания в нем дуги, при этом вследствие сдвига фаз напряжения и тока нa конденсаторной батарее остается остаточное напряжение, которое по экспериментальным данным составляет 25-30% первоначального и недостаточно для нового пробоя разрядника и образования в нем дуги.

Допустим, что в момент обрыва тока остаточное напряжение нa выводе "а" имеет знак "+", тогда на выходе нуль органа 12 будет сигнал, который усиливается усилителем мощности 13 и привод 14 останется включенным. Положение переключателя полярности 3 не изменится. Если в момент обрыва тока на выходе "а" остаточное напряжение имеет знак "-", тогда нa выходе нуль-органа 12 и усилителя мощности 13 сигнал исчезнет, и привод 14 изменит положение переключателя полярности 3 так, что выводы "+" и"-" выпрямителя 2 будут подключены соответственно к выводам "б" и "а" конденсаторной батареи 4. При кратковременных (длительность порядка десяти микросекунд) изменениях полярности на выходах "а" и "б" в течение переходного процесса в разрядном контуре 5 привод 14 переключателя полярности 3 срабатывать не будет из-за своей инерционности.

Применение в установке схемы определения полярности и переключателя полярности позволит исключить работу высоковольтного электрооборудования в режиме короткого замыкания, что увеличит его pесуpс на 20-25% и сэкономит 10-15% потpебляемой электpоэнеpгии.

Установка для электрогидроимпульсной запрессовки труб, содержащая последовательно соединенные повышающий трансформатор, подключенный к сети, высоковольтный выпрямитель, конденсаторную батарею, разрядный контур и технологический узел с электродом, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и экономии электроэнергии, она снабжена переключателем полярности, включенным между высоковольтным выпрямителем и конденсаторной батареей, и узлом его управления, выполненным в виде подключенного к вводам конденсаторной батареи датчика напряжения, подключенного к нему блока определения полярности и связанного с выходом этого блока через усилитель мощности привода переключателя полярности.

Установка для электрогидроимпульсной запрессовки труб, содержащая последовательно соединенные повышающий трансформатор, подключенный к сети, высоковольтный выпрямитель, конденсаторную батарею, разрядный контур и технологический узел с электродом, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и экономии электроэнергии, она снабжена переключателем полярности, включенным между высоковольтным выпрямителем и конденсаторной батареей, и узлом его управления, выполненным в виде подключенного к выводам конденсаторной батареи датчика напряжения, подключенного к нему блока определения полярности и связанного с выходом этого блока через усилитель мощности привода переключателя полярности.