САМОРЕГУЛИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОДНАЯ СИСТЕМА Советский патент 1995 года по МПК B21D26/10 

Изобретение относится к электрофизической технике, использующей электрогидравлический эффект и может найти применение в электрогидроимпульсных установках по обработке металлов давлением, очистке литья, дроблению и разрушению горных пород и минеральных сред, для сейсморазведки и т.д.

Известна электродная система для электрогидравлической формовки, содержащая два соосно расположенных электрода, каждый из которых выполнен в виде полого цилиндра с перемещающимися вдоль своей оси штоком и имеющем на наружном конце зубья, сцепленные с шестерней, приводимой электрическим двигателем.

К недостаткам такой электродной системы следует отнести то, что в процессе длительной работы при электрическом разряде в жидкости электроды подвержены воздействию значительных динамических нагрузок от ударной волны и гидропотоков парогазовой полости, обуславливающих заклинивание механической зубчатой передачи, а часто и ее поломку, что резко снижает время непрерывной работы электродной системы и время поддержания постоянства межэлектродного промежутка.

Кроме того, воздействие импульсного высокого напряжения на электроды в момент разряда требует наличия высоковольтной изоляции обмотки электрического двигателя, в противном случае он выходит из строя, что также вызывает большие конструктивные трудности, увеличение габаритов самого устройства и низкую его надежность.

Для обеспечения возможности поддержания постоянного межэлектродного промежутка и уменьшения гидравлического удара саморегулирующая электродная система, содержащая два соосно расположенных электрода, каждый из которых выполнен в виде полого цилиндра с перемещающимся вдоль своей оси штоком, снабжена запрессованными внутри каждого цилиндра стаканами, на внутренней поверхности которых выполнены кольцевые канавки, а штоки подпружинены к дну стаканов и имеют ряд кольцевых буртиков, упирающихся в основание канавок, при этом высота первой от рабочего конца электрода канавки равна высоте буртика, а высота последующих увеличена в арифметической прогрессии.

Кроме того, первая канавка стакана и, соответственно, первый буртик одного электрода выполнены на двойном расстоянии от рабочего торца электрода по сравнению с другим. В дне стакана для уменьшения гидравлического удара могут быть выполнены сквозные отверстия в виде усеченного конуса с вершиной, направленной к рабочему торцу электрода.

На чертеже изображена саморегулирующаяся электродная система.

Она состоит из двух соосно расположенных электродов 1 и 2, каждый из которых выполнен в виде полого цилиндра 3 с перемещающимся вдоль своей оси штоком 4. Внутри полого цилиндра 3 запрессован разрезанный вдоль по диаметру стакан 5, на внутренней поверхности которого выполнены кольцевые канавки 6. Шток 4 подпружинен пружиной 7 со стороны днища стакана 5 и имеет по высоте ряд кольцевых буртиков 8, упирающихся в основания канавок 6. Высота первой от рабочего конца электрода канавки 6 равна высоте буртика 8, а высота последующих увеличена в арифметической прогрессии. В днище стакана 5 выполнены сквозные отверстия 9 в виде усеченного конуса с вершиной, направленной к рабочему концу электрода. На втором электроде 2 первая канавка 6 и соответственно первый буртик 8 выполнены на двойном расстоянии от рабочего конца электрода 2 по сравнению с электродами 1. Камера 10 заполнена рабочей средой 11, например водой, в которой взвешены частицы ферромагнитного вещества. Электроды 1 и 2 снабжены магнитной системой (на чертеже условно не показано) и подключены к электрической цепи, включающей зарядное устройство 12, накопитель 13 электрической энергии и разрядник 14.

Саморегулирующаяся электродная система наиболее эффективно работает в рабочей жидкости со взвешенными ферромагнитными частичками в сочетании с магнитным полем, создающим из указанных частичек проводящий мостик между штоками 4, выполненными из магнитомягкого материала. Стаканы 5 выполнены из немагнитного материала. В данном случае развитые оголенные поверхности самих электродов не влияют на величину предпробивных потерь в связи с наличием проводящего мостика, кроме того, происходит равномерный износ обоих электродов и составных их частей - штока 4, стакана 5 и цилиндра 3, что способствует надежному саморегулированию межэлектродного промежутка. Данная конструкция не исключает также вариант наложения изоляции, аналогичной общепринятым электродам.

В момент заряда батареи высоковольтных импульсных конденсаторов 13 от зарядного устройства 12 подается сигнал на срабатывание разрядника 14, в результате вся запасенная в батарее энергия выделяется на искусственно созданном между электродами 1 и 2 мостике из ферромагнитных частичек. Между электродами образуется электрический разряд, приводящий к взрыву проводящего мостика и образованию электрогидравлического эффекта, сопровождающегося ударной и звуковой волной.

В процессе длительной работы в результате эрозии происходит износ штока 4, стакана 5 и цилиндра 3 в тот момент, когда происходит износ стакана 5 до освобождения буртика 8 на электроде 1, шток 4 под действием пружины 7 выдвигается до упора второго буртика, находящегося во второй канавке, и зазор между электродами восстанавливается до исходного. При дальнейшем износе электродов освобождается первый буртик второго электрода, первая канавка и соответственно буртик выполнены на двойном расстоянии от рабочего конца электрода 2, по сравнению с электродами 1. В данном случае под действием пружины 7 шток 4 электрода 2 выдвигается аналогично предыдущему, а промежуток между сработанными электродами снова восстанавливается до исходного. В процессе дальнейшей работы освобождается второй буртик электрода 1, под действием пружины 7 шток 4 снова выдвигается до упора третьего буртика, находящегося в третьей канавке, и межэлектродный промежуток опять восстанавливается до исходного и т.д.

Восстановление длины межэлектродного промежутка каждый раз до исходной обеспечивается тем, что высота последующих канавок увеличивается в арифметической прогрессии.

Очередность выдвижения штоков 4 обоих электродов обеспечивается тем, что первая канавка и соответственно первый буртик выполнен на двойном расстоянии от рабочего конца электрода 2 по сравнению с электродом 1.

При возникновении ударной волны между электродами в момент разряда последняя воздействует на подвижный шток 4, а так как в месте установки пружины 7 не исключено наличие жидкости, при этом возникает гидравлический удар, разрушающий разрезанный стакан 5. Для устранения указанного недостатка в днище стакана имеются сквозные отверстия 9, выполненные в виде усеченного конуса с вершиной, направленной к рабочему концу электрода. В результате чего при воздействии ударной волны на шток 4 пружина 7 сжимается и жидкость через отверстия 9 свободно выходит. При окончании воздействия ударной волны шток 4 под действием пружины 7 медленно возвращается в исходное положение, засасывая жидкость через конусные отверстия 9, исключая удар буртиков 8 о край канавки 6.

Количество ступеней срабатывания (следовательно и число канавок) обуславливается заданным отклонением длины межэлектродного промежутка от среднего его значения.

Применение предлагаемой конструкции позволит повысить срок службы и надежность электродной системы, а также без дополнительных средств регулировки обеспечить постоянство средней длины межэлектродного промежутка электрогидравлической установки на протяжении длительного времени, за счет выдвигаемого штока, имеющего по высоте ряд кольцевых буртиков, упирающихся в основания канавок, выполненных внутри стакана.

Предлагаемая конструкция исключает необходимость использования электрических двигателей с механической зубчатой передачей и электродных устройств слежения за изменением расстояния между электродами и управления двигателем, что существенно повышает надежность электрогидравлической установки и улучшает весогабаритные показатели электродных систем.

1. САМОРЕГУЛИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОДНАЯ СИСТЕМА, содержащая два соосно расположенных электрода, каждый из которых выполнен в виде полого цилиндра с перемещающимся вдоль своей оси штоком, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности поддержания постоянного межэлектродного промежутка, она снабжена запрессованными внутри каждого цилиндра стаканами, на внутренней поверхности которых выполнены кольцевые канавки, а штоки подпружинены к дну стаканов и имеют ряд кольцевых буртиков, упирающихся в основания канавок, при этом высота первой от рабочего торца электрода канавки равна высоте буртика, а высота последующих увеличена в арифметической прогрессии. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что первая канавка стакана и соответственно первый буртик одного электрода выполнены на двойном расстоянии от рабочего торца электрода по сравнению с другим. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения гидравлического удара, в дне стакана выполнены сквозные отверстия в виде усеченного конуса с вершиной, направленной к рабочему торцу электрода.