Електрод для імпульсних електрогідравлічних установок

Реферат: UA 99219 U UA 99219 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області обробки металів тиском, зокрема до імпульсного електрогідравлічного (ЕГ) штампування, і стосується конструкції електрода імпульсних ЕГ установок. Відомий електрод для імпульсних ЕГ установок (Мазуровский Б.Я. Электрогидравлический эффект в листовой штамповке / Б.Я.Мазуровский, Α.Η.Сизев. - Киев: Наукова думка, 1983. – С. 19-122), що містить розміщений в ізоляторі струмоведучий стрижень, частина якого в ізоляторі з опорним буртом встановлена в корпусі розрядної камери, зафіксована гайкою й оснащена ізолюючим наконечником, а інша частина струмоведучого стрижня в ізоляторі розміщена поза корпусом розрядної камери. На струмоведучому стрижні закріплена опорна гайка. Ознаки, які збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, є: - розміщений в ізоляторі струмоведучий стрижень з опорною гайкою, частина якого в ізоляторі встановлена в корпусі розрядної камери, зафіксована гайкою й оснащена ізолюючим наконечником, а інша частина струмоведучого стрижня в ізоляторі розміщена поза корпусом розрядної камери. Причиною, що перешкоджає одержанню необхідного технічного результату, є те, що в результаті здійснення електричного розряду в ізоляторі струмоведучого стрижня з опорним буртом у місці переходу його опорного бурту до виступаючої частини виникають розтяжні напруження від дії ударних хвиль та сил інерції, які створюють умови для механічного руйнування ізолятора. Розвиток тріщини у цьому місці ізолятора призводить у подальшому до втрати діелектричної міцності та високовольтного пробою ізолятора. Найбільш близьким аналогом за технічною суттю до корисної моделі, що заявляється, є електрод для імпульсних електрогідравлічних установок (Патент України № 82806, МПК B21D 26/12 (2006.01), опубл. 12.08.2013, Бюл. № 15), що містить розміщений в ізоляторі струмоведучий стрижень з опорною гайкою, частина якого в ізоляторі, який має опорний бурт, встановлена в корпусі розрядної камери, зафіксована гайкою й оснащена ізолюючим наконечником, а інша частина струмоведучого стрижня в ізоляторі розміщена поза корпусом розрядної камери та оснащена фланцем із діелектричного матеріалу, який розміщено на бічній поверхні ізолятора й служить для його підтиснення, фланець закріплено до розрядної камери за допомогою гвинтового з'єднання. Ознаки, які збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, є: - розміщений в ізоляторі струмоведучий стрижень з опорною гайкою, частина якого в ізоляторі встановлена в корпусі розрядної камери, зафіксована гайкою і оснащена ізолюючим наконечником, а інша частина струмоведучого стрижня в ізоляторі розміщена поза корпусом розрядної камери, механізм для підтиснення ізолятора (фланець та гвинтове з'єднання), який встановлений на бічній поверхні ізолятора, що розміщена поза корпусом розрядної камери. Причиною, що перешкоджає одержанню необхідного технічного результату, є те, що при тривалій роботі електрода механізм для підтиснення ізолятора, який встановлений на бічній поверхні ізолятора, що розміщена поза корпусом розрядної камери, перестає забезпечувати цілісність ізолятора, що призводить до руйнування ізолятора. При здійсненні високовольтних розрядів у частині ізолятора, що має опорний бурт, у місці переходу його до виступаючої частини виникають розтяжні напруження від дії ударних хвиль і сил інерції, які створюють умови для механічного руйнування ізолятора. Для запобігання цьому на бічній поверхні ізолятора, що знаходиться поза розрядною камерою, встановлено механізм для підтиснення ізолятора (фланець та гвинтове з'єднання), який підтримує в ізоляторі напруження стиску під час роботи електрода. При тривалій роботі електрода ударні хвилі, що супроводжують кожен розряд, діють таким чином, що поступово призводять до релаксації напруження стиску в ізоляторі, при цьому ефективність застосування фланця для підтиснення ізолятора до розрядної камери поступово зникає. Розвиток тріщини у місці найбільших напружень в ізоляторі призводить у подальшому до втрати діелектричної міцності та високовольтного пробою ізолятора. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалити електрод для імпульсних ЕГ установок шляхом введення нових елементів, що дозволить створити для ізолятора струмоведучого стрижня умови всебічного стиску та зменшити руйнівну дію напружень від розряду, і за рахунок цього підвищити надійність та ресурс роботи електрода в цілому. Поставлена задача вирішується тим, що в електроді для імпульсних електрогідравлічних установок, який містить розміщений в ізоляторі струмоведучий стрижень з опорною гайкою, частина якого в ізоляторі встановлена в корпусі розрядної камери, закріплена фіксуючою гайкою й оснащена ізолюючим наконечником, а інша частина струмоведучого стрижня в ізоляторі розміщена поза корпусом розрядної камери, механізм для підтиснення ізолятора, який встановлено на бічній поверхні ізолятора, що розміщена поза корпусом розрядної камери, 1 UA 99219 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 згідно з корисною моделлю, механізм для підтиснення ізолятора виконано у вигляді додаткового ізолятора у формі стакана з буртом і проточкою та допоміжної гайки, яку з'єднано з фіксуючою гайкою, що підтискує бурт додаткового ізолятора до неї, а в проточці додаткового ізолятора встановлено опорну гайку струмоведучого стрижня, при цьому додатковий ізолятор виконано з міцного матеріалу, наприклад текстоліту. Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, і технічним результатом, необхідно відзначити наступне. Під час здійснення високовольтних розрядів виникають імпульси високого тиску рідини, які діють на стінки розрядної камери, деталь, що обробляють, та на електрод. Особливо це 3 стосується електродів ЕГ пресів, в яких щільність енергії розряду перевищує 10 Дж/см , при цьому імпульсний тиск рідини у розрядній камері піднімається до рівня, який перевищує механічні властивості матеріалів ізолятора в декілька разів (наприклад, для поліетиленового ізолятора у 2-3 рази). У таких умовах еластичні полімерні матеріали, особливо поліетилен, як найбільш поширений діелектричний матеріал ізоляторів електрода, поводять себе як в'язкі рідини. Якщо такий матеріал знаходиться в умовах всебічного стиску, його об'єм зменшується за рахунок закриття в матеріалі крапкових дефектів, які існують у вигляді вакансій, мікропорожнин та домішок. Якщо з'являються мікротріщини, то в таких умовах вони не розповсюджуються, а закриваються, забезпечуючи цілісність деталі. Зростає об'ємний модуль пружності матеріалу, що позитивно впливає на його механічні властивості. Ознака "механізм для підтиснення ізолятора виконано у вигляді додаткового ізолятора у формі стакана з буртом і проточкою та допоміжної гайки, яку з'єднано з фіксуючою гайкою, що підтискує бурт додаткового ізолятора до неї, а в проточці додаткового ізолятора встановлено опорну гайку струмоведучого стрижня, при цьому додатковий ізолятор виконано з міцного матеріалу, наприклад текстоліту" дозволяє створити для ізолятора струмоведучого стрижня умови всебічного стиску та зменшити руйнівну дію напружень від розряду, підвищити надійність та ресурс роботи електрода в цілому. При такому конструктивному виконанні ізолятор струмоведучого стрижня та ізолюючий наконечник знаходяться в постійному об'ємі, який відкритий тільки з боку внутрішньої порожнини розрядної камери, де створюється високий тиск рідини, завдяки цьому при високовольтних розрядах ізолятори працюють в умовах всебічного стиску. Це дозволяє ізоляторам витримувати навантаження, які перевищують їх механічні властивості. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому відображено повздовжній переріз електрода імпульсних ЕГ установок. Електрод для імпульсних ЕГ установок містить розміщений в ізоляторі 1 струмоведучий стрижень 2, частина якого в ізоляторі 1 встановлена в корпусі розрядної камери 3, яка заповнена рідиною, закріплена фіксуючою гайкою 4 й оснащена ізолюючим наконечником 5. Інша частина струмоведучого стрижня 2 в ізоляторі 1 розміщена поза корпусом розрядної камери 3. На бічній поверхні ізолятора 1, що розміщена поза корпусом розрядної камери 3, встановлено додатковий ізолятор 6 у формі стакана з буртом і проточкою, в якій встановлено опорну гайку 7 струмоведучого стрижня 2. Бурт додаткового ізолятора 6 підтиснуто до фіксуючої гайки 4 за допомогою допоміжної гайки 8, яку встановлено на боковій поверхні додаткового ізолятора 6 та з'єднано з фіксуючою гайкою 4 різьбовим з'єднанням. Додатковий ізолятор 6 виготовлено із міцного діелектричного матеріалу, наприклад текстоліту. В проточці між опорною гайкою 7 струмоведучого стрижня 2 й додатковим ізолятором 6 встановлено амортизуючу втулку 9, яка попередньо підтиснута гайкою 10. Для герметичності електрода між торцевою поверхнею фіксуючої гайки 4 та корпусом розрядної камери 3 встановлено гумовий ущільнювач 11. Електрод для імпульсних електрогідравлічних установок працює наступним чином. Від генератора імпульсних струмів (ГІС) (на кресленні не зображено) подається висока напруга на струмоведучий стрижень 2 електрода - позитивної полярності, а на корпус розрядної камери 3 - негативної полярності. У розрядному проміжку між струмоведучим стрижнем 2 та поверхнею розрядної камери 3 відбувається високовольтний розряд. Виникають імпульси високого тиску рідини, які діють на стінки розрядної камери 3, деталь, що обробляють (на кресленні не зображено), електрод. При цьому імпульси високого тиску рідини передаються на всі деталі електрода. У залежності від параметрів розряду в розрядній камері 3 імпульсний тиск рідини біля електрода в середньому досягає 30-100 МПа і носить коливальний затухаючий характер. З таким навантаженням працює електрод під час кожного розряду. Якщо взяти до уваги механічні властивості поліетилену, як найбільш поширеного полімерного матеріалу, з якого виготовляють 2 UA 99219 U 5 10 15 ізолятори електродів, то його міцність на стиск складає біля 13 МПа. Вочевидь, що ізолятор у розрядній камері знаходиться за межею плинності матеріалу. Завдяки замкнутому простору, який створено стінками розрядної камери 3, фіксуючою гайкою 4, додатковим ізолятором 6 та допоміжною гайкою 8 ізолятор 1 та ізолюючий наконечник 5 знаходяться у стані всебічного стиску, що дозволяє їм витримувати імпульсний тиск із зазначеними вище параметрами. Перша ударна хвиля електричного розряду через струмоведучий стрижень 2 передається на амортизуючу втулку 9, яка його гасить. Слідом за нею на додатковий ізолятор 6 діє хвиля стиску, що пройшла через ізолятор 1 та ізолюючий наконечник 5 і в значній мірі ними вже знеслаблена. Завдяки тому, що додатковий ізолятор 6 розташовано зовні розрядної камери 3, він не підпадає під дії прямих ударних хвиль, та його матеріал має більшу міцність, ніж матеріал ізолятора 1, напруження стиску в ньому будуть значно менші тих, що можуть його зруйнувати. При цьому, знаходячись в умовах всебічного стиску, ізолятор 1 та ізолюючий наконечник 5 забезпечують цілісність електрода. Таким чином, удосконалення електрода для імпульсних ЕГ установок дозволить створити для ізолятора струмоведучого стрижня умови всебічного стиску та зменшити руйнівну дію напружень від розряду, і за рахунок цього підвищити надійність та ресурс роботи електрода в цілому. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 Електрод для імпульсних електрогідравлічних установок, що містить розміщений в ізоляторі струмоведучий стрижень з опорною гайкою, частина якого в ізоляторі встановлена в корпусі розрядної камери, закріплена фіксуючою гайкою й оснащена ізолюючим наконечником, а інша частина струмоведучого стрижня в ізоляторі розміщена поза корпусом розрядної камери, механізм для підтиснення ізолятора, який встановлено на бічній поверхні ізолятора, що розміщена поза корпусом розрядної камери, який відрізняється тим, що механізм для підтиснення ізолятора виконано у вигляді додаткового ізолятора у формі стакана з буртом і проточкою та допоміжної гайки, яку з'єднано з фіксуючою гайкою, що підтискує бурт додаткового ізолятора до неї, а в проточці додаткового ізолятора встановлено опорну гайку струмоведучого стрижня, при цьому додатковий ізолятор виконано з міцного матеріалу, наприклад текстоліту. 3 UA 99219 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4