Электрогидравлический молот Советский патент 1990 года по МПК B21J7/28 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к конструкции кузнеч- но-штамповочного оборудования.

Цель изобретения - повышение КПД за счет утилизации неиспользованной энергии.

На фиг. 1 изображен электрогидравлический молот, вид спереди; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3-8 последо- вательность нанесения удара бабой в соответствии с фазами вращения ротора эпи- трохоидной камеры и развитием термоэлект- рогидравлического процесса в электроразрядной камере; на фиг. 9 - осуществляемый в предлагаемом молоте комбинированный термоэлектрогидравлический цикл, координаты: энтропия-температура.

Электрогидравлическии молот содержит смонтированный в станине 1 шабот 2, возвратные цилиндры 3, рабочий цилиндр 4 с поршнем 5 бабы, заполненную рабочей жидкостью 6 электроразрядную камеру 7 с электродами 8 и 9, а также генератор 10 импульсов тока, имеющий управляемый включатель 11 с подвижным элементом 12. На электроразрядной камере 7 расположена открытая в сторону электроразрядной полости 13 эпитрохоидная камера 14 с ротором 15, который связан с поеобразователем 16 механической энергии в электрическую. В камере 14 предусмот рены впускные 17 и выпускные 18 окна. В камеру 7 встроен узел 19 подачи в электроразрядную полость 13 топлива и окислителя имеющий управляемый клапан 20 с подвижным элементом 21. Электроды 8 и 9 электрически соединены с выходом генератора 10 импульсов тока. Подвижный элемент 12 управляемого включателя 11 кинематически связан с ротором 15 эпитрохоиднои камеры 14 Подвижный элемент 21 управляемого клапана 20 электрически связан с источником тока через прерыватель (не показаны), который кинематически соединен с подвижным элементом 12 и выполнен в виде электромагнита. Преобразователь 6 электрически соединен с входом генератора 10 импульсов тока.

Шабот 2 имеет подвижный стол 2.Л и два выталкивателя 23 и 24 для механизации процессов подачи заготовок и удаления готовых деталей.

Электроды 8 и 9 заключены з изоляционные втулки 25. Генератор 10 импульсов тока состоит из высоковольтного выпрямителя, накопительной емкости, упомянутого управляемого включателя 11 и высоковольтных блокировок (не показаны). Эпитрохоидная камера 14 имеет внутреннюю полость 26, образованную перемещением прямолинейной образующей вдоль направляющей в виде эпитрохоиды, и снабжена боковыми крышками 27 и 28. Ротор 15 выполнен в виде правильной трехгранной призмы установленной на эксцентриковом валу 29 с возможностью взаимодействия бо

ковыми ребрами 30 с внутренней поверхностью 31 полости 26. Предусмотрен механизм синхронизации движения вращающегося ротора 15, включающий сцепленные между собой большую шестерню 32 и малую шестерню 33 соответственно с внутренними и наружными зубьями, закрепленные соответственно на роторе 15 и боковой крышке 27 Передаточное отношение шестерен 32 и 33 равно 3/2. Ротор 15 образует во внутренней полости 26 три полости пе- ременного объема. Боковые ребра 30 ротора 15 снабжены уплотнениями (не показаны) . Для пополнения убыли рабочей жидкости 6 в .стенке электроразрядной камеры 7 предусмотрен коленчатый канал, сое- 5 диненный с источником рабочей жидкости (не показаны). Преобразователь 16 механической энергии в электрическую выполнен в виде электрогенератора 34. Связь ротора 15 с электрогенератором 34 осуществляется че- „ рез эксцентриковый вал 29 посредством соединительной муфты 35. Узел 19 для подачи в электроразрядную полость 13 топлива и окислителя выполнен в виде плунжерного насоса 36, приводимого в действие электромагнитом, и трубопровода 37. Вход 25 плунжерного насоса 36 подключен к расходному баку с топливом через насос низкого давления, топливный фильтр (не показаны) и трубопровод 37, а выход - в полость 13 через осевой канал в электроде 8 (не показан) и управляемый клапан 20. При 30 использовании в качестве окислителя атмосферного воздуха предусмотрен трубопровод 38 связывающий осевой канал в электроде 9 с полостью 26 переменного объема через воздушный клапан 39. Впускные окна 17 присоединены посредством патруб- 35 ка 40 к воздушному фильтру 41 для очистки поступающего атмосферного воздуха от примесей. Выпускные окна 18 присоединены посредством патрубка 42 к фильтру-глушителю 43, служащему для сни- ,,„ жения уровня шума и токсичности выпуск- ных газов до допустимых нормативами пределов. Для обеспечения равномерности врашения ротора 44 электрогенератора 34 предусмотрен маховик 45, установленный на эксцентриковом валу 29.

45 Рабочими телами и агентами электрогидравлического молота являются: рабочая ,- кость 6 в электроразрядной камере /, например техническая вода, нагретая до ковочной температуры заготовка; электрический ток; импульсы тока; топливо, жидкое или 50 газообр азноё, атмосферный воздух; электрический разряд, электрогидравлические ударные волны; пар и газообразные продукты сгорания топлива; выпускные газы; готовая деталь.

Рабочая жидкость 6 заливается в элект- 55 роразрядную камеру 7 через коленчатый канал.

Нагретая до ковочной температуры 1 отовка посредством подвижного стола 22

и выталкивателя 24 размещается на нижней части инструмента, верхняя часть которого закреплена на бабе.

Для пуска молота используется электрогенератор 34, работающий в двигате тьно.м режиме. Для этого электрогенератор 34 с помощью переключающего устройства отключается от входа генератора 10 импульсов тока и подключается к промышленной электросети. Происходит принудительная раскрутка эксцентрикового вала 29, а из расходного бака подается топливо, впрыскиваемое в полость переменного объема, занимающую нижнее положение, через дополнительную пусковую форсунку (не показана) Воспламенение впрыснутого топлива происходит от горячего сжатого воздуха, находящегося в полости переменно го объема. В режиме холостого хода электрогенератор 34 отк,1ючен от входа генератора 10 импульсов тока и в молоте осуществляется термодинамический цикл a-b-c-d-a с внутренним подводом теплоты. Вырабатываемая при этом электрогенератором 34 электроэнергия, если не предусмотрено отключение ротора 44 электрогенератора 34 от эксцентрикового вала 29 посредством соединительной муфты 35, рекупирируется в промышленную электросеть.

При многоударном режиме работы электрогенератор 34 постоянно подключен к генератору 10 импульсов тока и в молоте неп рерывно осуществляется комбинированный термоэлектрогидравлический цикл.

При одноударном режиме работы после нанесения удара бабой электрогенератор 34 отключается от входа генератора 10 импульсов тока, топливо подается в дополнительную пусковую форсунку и молот переходит в режим холостого хода.

В установившемся режиме электрогенератор 34 вырабатывает электроэнергию и через высоковольтный выпрямитель заряжает накопитатьную емкость генератора 10 импульсов тока. Ротор 15 вращается по часовой стрелке. Полость переменного объема через впускное окно 17 заполняется порцией свежего атмосферного воздуха, а выпускные газы удаляются через окн о 18. При левом положении полости переменного объема атмосферный воздух сжимается, его температура и давление повышаются, а внутренняя энергия увеличивается. Баба удерживается возвратными цилиндрами 3 в верхнем положении. При этом ввиду малой сжимаемости рабочей жидкости 6 ее уровень в электроразрядной камере 7 сохраняется. При нижнем положении полости переменного объема, которая оказывается сообщенной с электроразрялной камерой 7, подвижный элемент 12 замыкает уг р1 вляемый .-.кл..- чатель 11 и накопительная емкость генератора 10 импульсов тока быстро разряжается - мощ.1ый электромагнитный импульс подается на электроды 8 и 9, воз5

b

никает растущий стример и образуется ка- вит ационная полость. Срабатывает подвижный элемент 21 управляемого клапана 20 и плунжерный насос 36 под больщим давлением впрыскивает распыленное топливо Ь в кавитационную полость. Туда же через сработавший воздущный клапан 39 подается часть сжатого горячего воздуха. Происходит сгорание топлива, температура и давление еще больще возрастают, кавитацион- TQ ная полость увеличивается. Генерируется ударная волна, баба преодолевает давление в пневмоцилиндрах 3 и, перемещаясь вниз наносит высокоскоростной удар по заготовке. Образующиеся в кавитационной полости и полости переменного объема пар и га- 15 зообразные продукты сгорания топлива при правом положении полости переменного объема трансформируются в механическую работу, обеспечивающую функционирование молота. Полость переменного объема сообш.ает- 2Q ся с выпускными окнами 18 и выпускные газы выбрасываются в фильтр-глушит&г1ь 43 При дальнейшем вращении ротора 15 полость переменного объема через впускные окна 17 заполняется порцией свежего атмосферного воздуха. Ротор 44 электрогене- 25 ратора 34 продолжает вращаться, чему способствует накопленная маховиком 45 потенциальная энергия. Возвратные цилиндры 3 возвращают бабу с поршнем 5 в верхнее положение, рабочая жидкость 6 пополняет- ся и ее уровень в электроразрядной ка- iu мере 7 занимает прежнее положение Далее процессы повторяются в описанной вы- ще последовательности до полного формообразования готовой детали.

Динамика термоэлектрогидравлического эффекта следующая.

35 В результате электрического разряда в рабочей жидкости 6 возникает растущий стример (фиг. 3), образуется кавитацион- ная полость, в которую подается распыленное топливо и сжатый воздух (фиг 4) 4Q возникает ударная волна и баб а устремляется вниз (фиг. 5), кавитационная полость увеличивается и достигается максимум давления пара и газообразных продуктов сгорания топлива в-рассматриваемой полости переменного объема (фиг. 6), пар и газо- 45 образные продукты сгорания топлива расширяются (фиг. 7) и рассматриваемая полость переменного объема сообщается с ВЫПУСКНЫМИ окнами 18, а кавитационная полость схлопывается (фиг, 8).

В электрогидравлическом молоте осу- 0 ществляется комбинированный термоэлектрогидравлический цикл (фиг. 9), состоящий из термодинамического цикла а-t - r(i--a с внутренним подводом теплоты и napocii- лового цикла , создающих ус- ловия для осуществления электрогидравли- ческого цикла . В свою очередь, электрогидравлический цикл k - l- - k создает предпосылки для осу2728

1 3516 J4 Г2

45

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкции кузнечного оборудования. Цель изобретения - повышение КПД. Электрогидравлический молот содержит расположенные на рабочем цилиндре 4 электроразрядную камеру 7 и эпитрохоидную камеру 14 с трехгранным ротором 15 на эксцентриковом валу 29, соединенным с ротором электрогенератора, который электрически соединен с генератором импульсов тока. Его электроды 8 и 9 расположены в камере 7, а через их осевые каналы осуществлен подвод в камеру 7 топливной смеси. При наибольшем сжатии воздуха в нижней полости эпитрохоидной камеры 14 на электроды 8 и 9 подается от генератора импульс тока. Происходит электрический разряд в рабочей жидкости 6. Одновременно впрыскивается топливо, которое при сгорании выделяет дополнительную энергию, под действием которой баба летит вниз и деформирует поковку. Трехгранный ротор 15 раскручивается на валу, обеспечивая электрогенератором воспроизводство электроэнергии для зарядки генератора импульсов тока. 9 ил.

фиг. 2

26 15 29 /4

Фиг.8

Фиг. 9