Спосіб генерування електричних розрядів у воді

Способ генерирования электрических разрядов в воде, заключающийся в зарядке конденсаторной батареи от источника постоянного напряжения через межэлектродный промежуток в жидкости, образованный электродом-острием и электродом-плоскостью, до достижения заданного напряжения и разряде через межэлектродный промежуток, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в процессе заряда на электроде-острие поддерживают низкий потенциал по отношению к электроду-плоскости, а в процессе разряда - высокий. Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам электрогидроимпульсной обработки материалов и изделий Наиболее близким к изобретению является способ получения электрических разрядов в жидкости, заключающийся в том, что от источника постоянного напряжения заряжают батарею конденсаторов, через межэлектродный промежуток в жидкости контролируют напряжение заряда и при достижении заданного напряжения разряжают ее через межэлектродный водный промежуток, образованный между электродом-острием и электродом-плоскостью. Электродная система обычно выполняется в виде анодного электрода-острия и катодного электрода-плоскости, в качестве которого может использоваться само обрабатываемое изделие. Недостатком способа является низкая эффективность, обусловленная значитель ными предпробивными потерями из-за большой задержки пробоя жидкости. Известно, что в отличие от разряда в газах, где пробой начинается непосредственно после приложения к электродам напряжения, пробой в жидкости происходит с некоторым запаздыванием, необходимым для формирования канала. За это время, обычно составляющее десятки микросекунд из-за протекания ионных токов в жидкости, происходят потери энергии, накопленной в конденсаторе. Эти потери при большой электропроводности в жидкости могут достигать 50-60, а иногда и 100% энергии, запасенной в конденсаторной батарее, и привести к отсутствию пробоя вообще. Задачей изобретения является повышение эффективности разряда путем уменьшения предпробивных потерь за счет сокращения времени запаздывания пробоя. Для решения указанной задачи в способе генерирования электрических разрядов в ел ел со о О 15530 воде, заключающемся в заряде конденсаторной батареи от источника постоянного напряжения через межэлектродный промежуток в жидкости, образованный электродомострием и электродом-плоскостью, до 5 достижения заданного напряжения и разряде через межэлектродный промежуток, согласно изобретению, в процессе заряда на электроде-острие поддерживают низкий потенциал по отношению к электроду-плоско- 10 сти, а в процессе разряда - высокий. При протекании зарядных токов, возникающих при заряде накопителя, через воду происходит электролиз воды, сопровождающийся образованием положительных 15 ионов водорода Н+ и отрицательных ионов кислорода О , которые скапливаются, соответственно, у отрицательного и положительного электродов. При включении конденсаторной батареи в процессе заряда 20 на электрод-острие поддерживается низкий потенциал по отношению к электроду-плоскости, у электрода-острия скапливаются ионы водорода Н+, которых при электролизе воды образуется вдвое больше, чем ионов 25 кислорода О". Поэтому при такой схеме включения накопителя в отличие от известной по прототипу у электрода-острия образуется вдвое больше пузырьков газа, вследствие чего процесс инициирования 30 пробоя становится эффективнее. В процессе разряда происходит изменение полярности и на электроде-острие поддерживается высокий потенциал по отношению к электродуплоскости. Известно, что процесс раз- 35 ряда происходит эффективнее, когда электродострие имеет более высокий потенциал, чем электрод-плоскость. Следовательно, в заявляемом способе по сравнению с прототипом процесс разряда происходит 40 эффективнее, что приводит к уменьшению предпробивных потерь. На фиг. 1 представлена электрическая схема устройства для получения электрических разрядов в воде; на фиг. 2 - осцилло- 45 граммы кривых напряжения. Устройство содержит источник 1 напряжения, состоящий из токоограничивающего элемента 2, трансформатора 3, высоковольтного выпрямителя 4, разрядник 5, конден- 50 саторную батарею 6, разрядную камеру 7, в которой размещены электрод-острие 8 и электрод-плоскость 9, вода 10. Электрическая схема, реализующая способ получения электрических разрядов, 55 работает следующим образом. От источника 1 через разрядную камеру 7, заполненную водой, и по цепи и+" источника постоянного напряжения, конденсаторная батарея б, электрод-плоскость 9. межэлектродный водный промежуток, электрод-острие 8 "-" источника постоянного напряжения происходит заряд накопителя 6. При этом на электроде-острие 8 поддерживается низкий потенциал по отношению к электроду-плоскости. Заряд накопителя осуществляется с полярностью, показанной на фиг. 1. Поскольку заряд накопителя 6 осуществляется через разрядную камеру, заполненную водой происходит электролиз воды, сопровождающийся образованием катионов водорода Н+ и анионов кислорода О", которые скапливаются соответственно у отрицательного и положительного электродов. Таким образом, у электродов происходит образование пузырьков газа, которые после пробоя разрядника и приложения напряжения конденсаторной батареи к электродной системе, инициируют пробой межэлектродного водного промежутка. После пробоя разрядника 5 его сопротивление становится близким к 0, при этом заряженная конденсаторная батарея своим выводом "+" оказывается подключенной к электроду-острию, и в разрядной камере происходит реверс напряжения на электродах. Ток разряда конденсаторной батареи протекает от электрода-острия к электродуплоскости. Поскольку он на несколько порядков (десятки кА) отличается от зарядных токов (~ 1-2 А), то в процессе разряда последний можно не учитывать. В процессе разряда электрод-острие 8 приобретает высокий потенциал по отношению к электроду-плоскости 9. Наличие пузырьков газа на электродах и в межэлектродном промежутке, инициирующих пробой, позволяет сократить время запаздывания пробоя, что обеспечивает уменьшение предпробивных потерь. Были проведены экспериментальные исследования и получены кривые напряжения для схем заряда накопителя в соответствии со способом-прототипом (фиг. 2а) и в соответствии с предлагаемым способом (фиг. 26). Исследования проводились при напряжении на конденсаторной батарее, равном 45-50 кВ, емкости 4-8 мкФ, величине межэлектродного промежутка I = 45-70 мм. Отрезки АВ и АВ1 соответствуют интервалу времени между моментом приложения напряжения к межэлектродному промежутку и его пробоем, т.е. времени запаздывания пробоя соответственно для способа-прототипа и предлагаемого способа. Эксперименты показали, если в процессе заряда на электроде-острие поддерживается низкий потенциал, а в процессе разряда высокий (это обеспечивается 15530 6 включением батареи между выводом " *' исного электрического сопротивления воды в точника постоянного напряжения и электбаке/э«650Омм. родом-плоскостью), время запаздывания Использование предлагаемого способа пробоя по сравнению с прототипом сокраполучения электрических разрядов позвощается в 4 раза, а разрядный ток возрастает 5 ляет сократить время запаздывания разряв 1,7 раза. Это можно объяснить тем, что да за счет эффективного инициирования инициирование, в основном, определяется межэлектродного промежутка пузырьками количеством газа на электроде-острие (в газа, что обеспечивает повышение эффекпервом случае это водород, которого при тивности разряда и его КПД благодаря электролизе больше). Кроме того, использо- 10 уменьшению предпробивных потерь. Спование способа получения электрических соб генерирования электрических разрядов разрядов с инициированием пробоя межможет применяться в технологиях, испольэлектродного водного промежутка снижазующих электрический разряд в жидкости, ет требования к качеству воды, что например для очистки литья, виброимпульподтвердили результаты эксперименталь- 15 сной интенсификации процессов кристалных исследований, положительный эффект лизации и ряде других, что существенно может быть достигнут при значениях удельповышает эффективность этих технологий. a 7 /с ю [±ф Фиг.1 X 15530 т Фиі.1 Упорядник Замовлення 4188 Техред М.Моргентал Коректор О. Кравцова Тираж Підписне Державне патентне відомство України 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл 8 відкрите акціонерне товариство* "Патент", м. Ужгород, вул Гагаріна 101