Зажимное устройство токоподвода установки для электроконтактного нагрева Советский патент 1990 года по МПК C21D1/40 

Л/в.г

Изобретение относится к нагрева™ тельным приборам, в частности к конструкции установок для олектрокон- тактного нагрева пруткового материала и может быть использовано в научном приборостроении, в электрических печах электроконтактного нагрева а также в станкостроительной промышленности в качестве устройства зажима пруткового материала при обработке резанием.

Целью изобретения является повышение долговечности работы устройства.

На фиг.1 приведены зажимное устройство и держатель, осевой разреч -.первый вариант); на фиг,2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - то же, (второй вариант); на фиг.4 - гидравличес кая комбинированная схема подачи хладагента в пружину (третий вариант); на фиг.З - зажимное устройство, вид сбоку, (четвертый вариант); на фиг.6 - вид Б на фиг,5; на фиг.7 - развертка цилиндрического кольца (четвертый вариант);,на фиг.З - вид Б на фиг,5 (пятый вариант); на фиг.9 - зажимное устройство и держатель, осевой разрез (шестой вариант) на фиг.10 - то же, седьмой вариант, на фиг„1I - вид В на фиг„10,

Зажимное устройство содержит цанговый держатель 1 с отверстием 2 по его оси для установки пруткового материала 3 (образца) и тремя открытыми радиально расходящимися разрезами А, разделяющими крепежную часть держателя 1 на три лепестка 5, зажимной термочувствительный элемент 6,из сплава с обратимой памятью формы, выполненный в виду пружины из прутка и установленный на держателе . При этом глубина радиально расходящихся разрезов 4 рассчитывается по известным зависимостям для цанговых зажимов. Каждый виток пружины б в сверхупругом состоянии поджат радиално по отношению к лепесткам 5, а в мартенситком состоянии образует за- зор между внешней поверхностью держателя 1 и внутренней поверхностью пружины 6, равный 20-80% максимального хода элемента в радиальном направлении, при этом конец 7 пружины 6 введен в% емкость 8 с хладагентом 9. Причем зазор, составляющий величину менее от максимального хода .термочувствительного элемента в радиальном направлении, приводит к резкому росту, сил сопротивления скольжению из-за преобладающей нагрузки в радиальном направлении на лепестки цанги, а зазор, составляющий величину более 80% от максимального хода термочувствительного элемента в радиальном направлении, не обеспечивает достаточную жесткость зажима образцов поскольку при этом уменьшается эффективность работы термочувствительного зажима,

В поверхности отверстия 2 выполнены проточки 10 для обеспечения лучшего контакта поверхности отверстия 2 с закрепляемым образцом 3,

Зажимное устройство по второму варианту отличается от первого тем, что и второй конец 1 пружины 6 (фиг.З) введен в емкость с хладагентом 9.

Пружина 6 зажимного устройства по третьему варианту выполнена из трубчатого материала и подключена к магистрали 12, подающей хладагент 9 через вентиль i3, второй конец 11 пружины 6 подключен к магистрали 14 сброса хладагента 90

Зажимное устройство по четвертому варианту отличается от первого тем, что зажимной термочувствительный элемент 6 представляет собой разрезное цилиндрическое кольцо (фиг,5), края которого в месте разреза выполнены в виде встречных гребенок 15 и 16, зубья 17 и 18 которых сдвинуты по отношению друг к другу и заходят друг в друга, чередуясь с зазором, величина которого -в сверхупругом состоянии равна 5 - 25% максимального встречного хода зубьев 19 и 20 по поверхности держателя 1, при этом гребенка 15 имеет по крайней мере два зуба 17, а гребенка 16 - по крайней мере три зуба 18, крайниг из которых введен в емкость 8 с хладагентом 9,

Зажимное устройство по ттятому варианту отличается от четвертого варианта тем, что обе гребенки 15 и 16 имеют одинаковое количество зубьев 17 и 18 - по три При этом два из них, диагонально расположенные, введены в емкость 8 с хладагентом 9. Совершенно очевидноs что количество зубьев гребенок в четвертом и пятом вариантах может быть и болыпим} при этом зубья гребенок, предназначенные

515

.для ввода в емкость 8 с хладагентом 9, выполняются большей длины (фиг„7)

В зажимном устройстве по шестому варианту на держателе 1 за местом расположения за имноро термочувствительного хода элемента б (кольца или спирали , выполнена проточка 19, глубина которой равна 105-125% максимально возможного хода элемента в радиальном направлении, а ее ширина больше ширины элемента 6,

Выполнение проточки на держателе позволяет после смещения в район проточки зажимного термочувствительного элемента обеспечить разгрузку цангового зажима в паузе между рабочими циклами устройства, что увеличивает продолжительность эксплуатации термочувствительного элемента из-за устранения напряженного состояния -в материале. Действительно, глубина проточки, составляющая величину 105 - 125% максимально возможного хода зажимного элемента в радиальном направлении, позволяет по окончании эксплуатации механизма устранить действие внутренних напряжений, связанных с дальнейшим обжатием цангового зажима в сое тоянии сверхупругости0 В указанных пределах отсутствуют реакции связи, т.е„ силы воздействия тел на точки механической системы, Глубина проточки, составляющая величину меньше

100%, вызывает появление реакций связи, что приводит к возникновению упругонапряженного состояния материала цангового зажима. Глубина проточки, составляющая 125%, вызывает ослабление поперечного сечения лепестков цанги, что приводит к снижнию упругих свойств цангового зажима

Эту же задачу можно решить вводом между внутренней поверхностью термочувствительного элемента 6 и внешней поверхностью держателя 1 разрезного кольца 20, толщина которого равна 5 - 25% максимального хода элемента в радиальном направлении, а зазор между его концами равен 5 - 25% максимального встречного хода его концов по поверхности держателя 1 при переходе элемента 6 в сверхупругое состояние.

В качестве сплава, из которого изготовлен зажимный элемент 6, может быть использован сплав системы медь- алюминий-никель о.В качестве хладагента 9 может быть использован жид0

12

5 5

0

КЗ6

кий езот или углекислый газ. Держатель 1 может быть i выполнен из брон зы ичи (в случае применения в станкостроительной промышленности) иэ стали марки 60СЈ.

Устройство работает следующим образом (по первому, второму, четвертому и пятому вариантам),

Концы 7 и li спирали f или кольца , 6 вводят в емкость 8 с хладагентом 9 и охлаждают ее ниже температуры конца прямого гар-енситного превращения, при котором она принимает исход о е положение, т.е. образует зазор S между внутренней поверхностью пружины 6 и внешней поверхностью цангового зажима держателя 1„,В отверстие 2 вставляют образец 3 и выводят концы 7 и 11 зажимного элемента 6 из емкости 8. Для ускорения процесса сжатия в этом периоде работы устройства зажимной элемент можно подогревать индуктором или пропуская через него электрический ток. После разогрева зажимного элемента 6 выше температуры конца обратного мартенситно- го превращения происходит объемное сжатие держателя и фиксирование в его отверстии 2 образца 3, Для удаления образца 3 из держателя 1 зажимной элемент 6 охлаждаот ниже температуры конца прямого мартенситного Превращения.происходит его объемное расширение, держатель 1 разжимает лепестки и образец 3 снимают Совер- шенно очевидно, что при определенных геометрических размерах поперечного сечения лепестков (достаточно ма0 лых), например, в условиях тепло- физических исследований образцов в вакууме возможен их прямой нагрев от проходящего по ним тока.

Работа устройства по третьему ва5 рианту отличается от предыдущих только методом подачи хладагента 9, который в данном случае поступает через напорную магистраль 12, вентиль 13 внутрь полой пружины 6 и затем в ма0 гистраль сброса.

Предлагаемое техническое решение позволяет сохранить высокую стабильность зажатия образцов после 12 - 14 тыс,ч. работы. Повышение долговеч5 нести работы устройства обусловлено тем, что в разработанной конструкции применен сплав, для которого характерными чертами являются: когерентность решеток фаз, высокие прочностные

0

5

свойства матрицы, скользящие межфазные границы, наличие весьма узкого гистерезиса, отсутствие релаксационных процессов, а также достаточно хорошая зависимость запасаемой при прямом мартенситном превращении упругой энергии от величины модуля сдвиг и величины макроскопического сдвига, большой фактор анизотропии в момент превращенияо ,

Введение проточки и разрезного кольца позволит разгрузить держатель от рабочих напряжений в период между рабочими циклами устройства,,

Форму.ла изобретения i

I. Зажимное устройство токоподво- да установки для электроконтактного нагрева, содержащее держатель образца в виде цангового зажима с лепестками и хвостовиком, зажимной термочувствительный элемент,размещенный на внешней поверхности цангового за- жима, и приспособление для охлаждения элемента, отличающее- с я тем, что, с целью повышения долговечности работы устройства, зажим--ной элемент выполнен из материала с обратимой памятью формы,

2,Устройство по По1, отличающееся тем, что зажимной элемент выполнен в виде трубчатой спирали, концы которой соединены с патрубками подачи и отвода хладагента

3,Устройство по п,I, отличающееся тем, что зажимной элемент выполнен п виде разъемного кольца, концы которого имеют вид гребенок, при этом зубья гребенок сдвинуты по отношению друг к другу и заходят друг в друга, причем часть зубьев расположена в приспособлении для охлаждения,

4,Устройство по пп.1-3, о т л и- чающееся тем, что на лепестках цангового захвата между зажимным элементом н хвостовиком выполнена проточка, ширина которой больше ширины зажим ного элемента,

5о Устройство по пп.1-3, о т л и- чающееся тем, что оно снабжено разрезным кольцом, расположенны под зажимным элементом на лепестках цангового зажима.

Изобретение относится к конструкциям установки электроконтактного нагрева пруткового материала. Цель изобретения - повышение долговечности работы устройства. Зажимное устройство содержит держатель с отверстием 2 по его оси для установки пруткового материала (образца) и тремя открытыми радиально расходящимися разрезами 4, разделяющими крепежную часть держателя на три лепестка, зажимной термочувствительный элемент из сплава с обратимой памятью формы, выполненный в виде пружины из прутка и установленный на держателе. Конец 7 пружины введен в емкость 8 с хладагентом 9. В поверхности отверстия 2 выполнены проточки для обеспечения лучшего контакта поверхности отверстия 2 с закрепляемым образцом. Положительный эффект достигается путем использования в качестве зажимного термочувствительного элемента материала, обладающего эффектом обратимой памяти формы. 4 з.п. ф-лы, 11 ил.

иа.-/

17

Фм.5

.6

r

Вид 5

11

Фиг.Я

у- -1

W

3

/ I

±

Л

Г ЛШ ////Л0Ш

Фив.

ВидВ

Фм.11