ПАТРОН ДЛЯ ЭЛЕКТРОГИДРОИМПУЛЬСНОЙ ЗАПРЕССОВКИ ТРУБ Советский патент 1995 года по МПК B21D26/10 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и касается конструкции патрона разового действия для электрогидроимпульсной запрессовки труб в трубные решетки теплообменных аппаратов.

Целью изобретения является повышение качества и эффективности запрессовки путем исключения пробоев по изоляционной юбке.

На чертеже изображен патрон для электрогидроимпульсной запрессовки труб.

Патрон содержит корпус в виде гильзы 1 с изоляционной юбкой 2, а также вмонтированную в него взрывающуюся проволочку 3 с токоподводом 4.

На чертеже также показаны трубная решетка 5, труба 6, электрод 7, газовое облако 8.

Экспериментально установлено, что в месте контакта электрода с токоподводом образуется электропроводное шарообразное газовое облако. По мере увеличения оно вытягивается, приобретая форму эллипсоида вращения с большой диагональю по вертикали и малой по горизонтали. За время взрыва патрона газовое облако увеличивается в вертикальной плоскости до 40 мм, в горизонтальной - до 35 мм.

Причем, геометрические размеры газового облака существенно не зависят от зарядного напряжения в пределах диапазона его регулировки 30 ≅ U_o ≅ 50 кВ. Запасенная энергия при этом изменялась от 7,8 до 22 кДж.

Поскольку длина токоподвода известных патронов постоянная и равна 55 мм, т. е. длина части токоподвода, выступающей за торец юбки, изменяется в пределах 5-25 мм, то газовое облако образуется в непосредственной близости к патрону.

Газовое электропроводное облако, образующееся в месте контакта электрода с токоподводом, способствует образованию пробоя по поверхности изоляционной юбки патрона, ухудшая режим энерговыделения в патроне и, тем самым, снижает эффективность запрессовки труб в трубных решетках теплообменных аппаратов.

Поэтому для устранения образования пробоя патрона через газовое облако длина части токоподвода, выступающей за торец юбки, должна быть не менее 40 мм, т.е. длина токоподвода определяется в зависимости от длины изоляционного пути юбки и равна
l_т= l_ю+40мм где l_т - длина токоподвода, мм;
l_ю - длина изоляционного пути юбки, мм.

При этом длина изоляционного пути юбки патрона определяется по формуле
l_ю = К˙ U_o^5/6 ˙ C^5/24 ˙ L^-7/24 ˙ l_n^2/4 ˙ d_n^-1, где К - эмпирический коэффициент, включающий совокупность размерных постоянных, определяющих физические свойства материала взрывающейся проволочки, и зависящий от величины пробивной напряженности по поверхности полиэтиленовой юбки (К = 7,85 ˙ 10^-6);
U_o - зарядное напряжение, В;
С - емкость батареи конденсаторов, Ф;
L - индуктивность разрядного контура, Гк;
l_n, d_n - длина и диаметр взрывающейся проволочки, м.

Работа патрона заключается в следующем.

При подаче энергии от генератора импульсных токов к токоподводу 4 в месте контакта последнего с электродом 7 образуется электропроводное газовое облако 8. Учитывая, что в предложенном патроне точка контакта электрода с токоподводом удалена на значительное расстояние (не менее 40 мм) от торца юбки патрона, газовое облако не оказывает влияние на процесс взрыва патрона.

При взрыве проволочки в патроне под действием импульса давления происходит запрессовка трубы 6 в трубной решетке 5.

Применение данного патрона позволит:
повысить качество и эффективность запрессовки труб за счет повышения КПД преобразования энергии конденсаторов в работу деформирования путем исключения шунтирующего пробоя по изоляционной юбке;
значительно упростить конструкцию изоляционной юбки и применять для всех типоразмеров патронов изоляционную юбку единой формы, что позволит уменьшить количество применяемых пресс-форм для изготовления патронов с 17 до одной. А это, в свою очередь, значительно повысить экономический эффект.

ПАТРОН ДЛЯ ЭЛЕКТРОГИДРОИМПУЛЬСНОЙ ЗАПРЕССОВКИ ТРУБ, содержащий диэлектрический корпус в виде гильзы с изоляционной юбкой и взрывающуюся проволочку с токоподводом, размещенную в корпусе, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и эффективности запрессовки труб путем исключения пробоя по изоляционной юбке, токоподвод выполнен длиной, определяемой из следующего соотношения:

где l_т - длина токоподвода, мм;
l_ю - длина изоляционного пути юбки, мм,
при этом длина изоляционного пути юбки l_ю определяется из соотношения
l_ю= K·U5o

^/6·C^5/24·L^-7/24·l2n^/3·d-n¹ [мм] ,
где L - индуктивность разрядного контура, Г_к;
l_n, d_n - длина и диаметр взрывающейся проволочки, м;
K-7, 85· 10^-6 - эмпирический коэффициент;
U_о - зарядное напряжение , В;
C - емкость батареи конденсаторов, Ф.