Робоче середовище для генерації і передачі механічних зусиль

Реферат: Робоче середовище для генерації і передачі механічних зусиль містить стеарин і бензин. Воно додатково містить поверхнево-активну речовину (ПАР). UA 97707 U (54) РОБОЧЕ СЕРЕДОВИЩЕ ДЛЯ ГЕНЕРАЦІЇ І ПЕРЕДАЧІ МЕХАНІЧНИХ ЗУСИЛЬ UA 97707 U UA 97707 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до оброблення матеріалів тиском і може бути використана при розробленні інструментів і пристроїв, в яких механічні зусилля, наприклад гідростатичний тиск, генеруються за рахунок енергії фазового перетворення сплавів. Відоме робоче середовище для передачі тиску, що містить миючий засіб, етиленгліколь і воду, за наступного співвідношення компонентів, мас. %: миючий засіб - 0,5-2, етиленгліколь - 36, вода - решта (А.с. СРСР № 1541866, кл. В 21 D 41/02, опубл. 31.05.1988). Механічні зусилля або/і високий гідростатичний тиск у замкнутій камері деформуючих інструментів та пристроїв створюється за рахунок збільшення питомого об'єму при замерзанні робочого середовища. Недоліком відомого робочого середовища є те, що воно створює високий гідростатичний тиск лише за умови охолодження його до кріогенних температур (-10 ... -50 °С). Використання кріогенних речовин (рідкий азот, тверда вуглекислота тощо), необхідних для охолодження замкненої камери деформуючих інструментів та пристроїв до температури кристалізації робочого середовища, є економічно невигідним і для низки практичних використань нетехнологічним. Найбільш близьким за технічною суттю та результатом, що досягається, до робочого середовища, що заявляється, є робоче середовище, що містить бензин, парафін і стеарин за наступного співвідношення компонентів, мас. %: бензин - 52-65, парафін - 5-30, стеарин - 10-40 (А.с. СРСР № 1434611, МПК В 21 D 26/02, В 30 В 13/00, опубл. 16.02.1987). Гідростатичний тиск у замкнутій камері деформуючих пристроїв та інструментів створюється за рахунок збільшення питомого об'єму зазначеного робочого середовища при його плавленні (температура плавлення - 40-70 °С). Недоліком відомого робочого середовища є його низька текучість у рідкому стані та низька змочуваність поверхні замкнутої робочої камери деформуючих пристроїв та інструментів. Внаслідок цього середовище не дозволяє передавати без втрат гідростатичний тиск через канали і щілини малого перетину, а за використання деформуючого пристрою для калібрування або формування виробів складної конфігурації не забезпечує формування звужених деталей. У випадку заповнення трубної дошки, виконаної із тонких трубок діаметром, меншим за 5 мм, рідким середовищем не вдається забезпечити рівномірне заповнення трубок без раковин внаслідок його низької текучості. Наявність раковин призводить до зменшення об'ємного ефекту при плавленні робочого середовища і зменшення результуючого робочого тиску в замкненій камері. Ці недоліки знижують ефективність і погіршують техніко-економічні показники робочого середовища. В основу корисної моделі поставлена задача розробити робоче середовище для генерації і передачі механічних зусиль шляхом додаткового введення поверхнево-активної речовини (ПАР), за рахунок чого забезпечується висока текучість середовища у рідкому стані, більш повне змочування стінок тонких трубок і звужених деталей, краща заповнюваність робочим середовищем замкненої камери та підвищення результуючого гідростатичного тиску в ній. Поставлена задача вирішується тим, що робоче середовище для генерації і передачі механічних зусиль, що містить стеарин і бензин, згідно з корисною моделлю, воно додатково містить поверхнево-активну речовину (ПАР), при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: стеарин 50-80 бензин 10-45 поверхнево-активна речовина 4-9. Для обґрунтування граничного вмісту компонентів робочого середовища було виготовлено низку робочих середовищ. Стеарин нагрівали до розплавлення і в розплав послідовно вводили бензин і ПАР. В якості ПАР, що має поверхнево-активні властивості в розчинах і розплавах, використовували безфосфатний пральний порошок "НАШ" (ТУ 23439081.002-99). З метою отримання однорідного розплаву його перемішували, кілька разів кристалізували і знову розплавляли. За показник текучості і здатності до змочування, а значить, здатності проникати у звужені і тонкі деталі робочої камери, приймали висоту підйому робочого середовища по гніту, опущеному в розплав на 5 см. В якості гніту, по волокнах якого робоче середовище піднімалося за рахунок дії капілярних сил, використовували стрічку тканини. Час витримки гніту у розплаві складав 5 хвилин. Визначення показника текучості здійснювали за температури розплаву 100 °С. Характеристики робочого середовища для генерації і передачі механічних зусиль представлені в таблиці. Із таблиці видно, що введення ПАР, починаючи із 4 %, збільшує висоту підйому рідкого робочого середовища по гніту, тобто текучість середовища. За вмісту поверхнево-активної речовини від 9 % подальшого збільшення текучості не відбувається через зменшення 1 UA 97707 U 5 10 15 20 25 30 35 розчинності ПАР у розплавленому робочому середовищі. За вмісту стеарину більше 80 % і бензину менше 10 % температура плавлення робочого середовища мало змінюється, що призводить до зниження його технологічності, позаяк у разі використання утилізованого тепла для розплавлення робочого середовища є затребуваним робоче середовище із змінною температурою плавлення. За вмісту бензину більше 45 % і стеарину менше 50 % температура плавлення робочого середовища наближалася до кімнатної (менше 30 °С) і воно перетворювалося у пастоподібну речовину, через що використання його ставало неможливим. Збільшення вмісту стеарину більше 80 % і зменшення вмісту бензину менше 10 % не призводить до збільшення текучості. Порівняно із найближчим аналогом запропоноване робоче середовище є більш ефективним за рахунок його високої текучості у розплавленому стані та відповідно більшої заповнюваності ним робочої камери деформуючих пристроїв та інструментів, що мають звужені деталі та тонкі трубки. За використання робочого середовища, згідно з найближчим аналогом, утворюються пори, що складають до 2-4 % всього об'єму робочої камери. У випадку виконання робочої камери у вигляді трубної дошки заповнюваність робочим середовищем, за найближчим аналогом, складає лише 90-92 %. Необхідність заповнення пор та усадкових раковин в робочій камері призводить до зменшення об'ємного ефекту на 1,5-2 % при розплавленні робочого середовища. Наявність пор у робочому середовищі за найближчим аналогом спричиняє зменшення досягнутого тиску приблизно на 10 % (до 162 МПа), порівняно з запропонованим робочим середовищем, а значить і відповідного корисного механічного зусилля. У випадку використання робочого середовища за найближчим аналогом у замкнутій камері, що виконана у вигляді трубної дошки з тонкими трубками внутрішнього діаметру 3,6 мм, був досягнутий гідростатичний тиск 155 МПа, що є меншим на 14 % порівняно з запропонованим робочим середовищем. При використанні запропонованого робочого середовища у замкнутій камері створюється гідростатичний тиск, рівний 180 МПа. Запропоноване робоче середовище дозволяє рівномірно і без втрат передавати гідростатичний тиск через тонкі трубки і канали малого перетину. За використання деформуючого пристрою, що працює на енергії фазового (агрегатного) перетворення робочого середовища, з'являється можливість відкалібрувати звужені частини і з більшою точністю сформувати складні вироби з розвинутою поверхнею. За рахунок високої проникаючої здатності розплавленого робочого середовища в робочому циклі вимагається розвинути більш низьке робоче зусилля порівняно із випадком використання робочого середовища за найближчим аналогом. Це підвищує економічність робочого середовища, дозволяє ефективно, з меншими механічними зусиллями, передавати розвинутий гідростатичний тиск без втрат та використовувати у деформуючому пристрої глухі труби малого діаметру (4 мм і менше) для збільшення поверхні теплообміну і підвищення продуктивності роботи пристрою. Заявлене робоче середовище для генерації механічних зусиль може бути реалізоване як у лабораторних, так і в промислових умовах. Таблиця Характеристики робочого середовища для генерації і передачі механічних зусиль Хімічний склад робочого середовища, мас.% № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Найближчий аналог парафін стеарин бензин ПАР 30 50 55 60 66 75 80 47 80 79 46 51 51 82 16 46 41 34 26 17 11 40 10 8 52 45 47 15 54 4 4 6 8 8 9 3 10 3 2 4 2 3 2 Висота підйому рідкого робочого середовища по гніту, мм 20 20 21 23 23 25 14 25 14 14 20 14 14 14 UA 97707 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Робоче середовище для генерації і передачі механічних зусиль, що містить стеарин і бензин, яке відрізняється тим, що воно додатково містить поверхнево-активну речовину (ПАР) при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: стеарин 50-80 бензин 10-45 поверхнево-активна речовина 4-9. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3