CN104302419B - 爆炸线电动液压放电装置的头部 - Google Patents

Abstract

本发明电动液压放电装置的头部包括：‑具有第一导体和第二导体的电力电缆(19)的一端，‑包括连串组装的多个段的爆炸线(40a‑d)，以及一将爆炸线(40a‑d)的每端连接到电力电缆(19)的末端的装置(34)。

Description

爆炸线电动液压放电装置的头部

技术领域

本发明涉及一种爆炸线电动液压放电装置的头部。

背景技术

众所周知，使用流体的压力能实现在模具中的板材的塑性变形。流体(最好是液体)然后作用在板材上并且迫使它形成模具的形状。这种方法被称为液压成型并且被用作为一种制造方法，特别是用于制造具有复杂形状的零件。

流体(液体)可以通过各种方式增压。本发明涉及如下情况，即在该情况下，强放电被用于供给液体能量并将其带入非常高压力状态。特别是在所述放电穿过放置在两个电极之间的电线的情况下。当一股强电流穿过所述电线时，其爆炸并且产生等离子体，在其浸入的液体中生成压力波。本发明特别涉及板材的成型，但是也涉及其它由塑性变形材料制成的工件的成型。

通常来说，电能积聚在已知电容的电容器中。它首先充至预定电压。电力电缆通过开关装置将电容器连接到具有预定长度和直径的金属导线的两端。然后，电容器便通过该导线开始快速放电，以使导线爆炸从而产生压力波并使零件成型。例如同轴电缆的电力电缆的端部，构成了由导线连接的两个电极。由电力电缆的端部、导线以及导线同电力电缆的连接所形成的组件将在下文描述中被称为工具头。

举例来说，文献FR-2 003 162描述了利用一种通过将导线引爆进行电动液压成型来形成管的方法。在该文件中，导线被称为“起爆线(fil)”或触发线，其被布置在将要形成的管的内部并且被浸入水中。该文件介绍限定触发线的直径，以使其测量值不大于0.02mm。

爆炸线在液体媒介中的使用，被称为电动液压放电，其也适用于其他行业。一个例子就是采矿业，用于粉碎矿石、开裂岩石、分离夹 杂物，以及通常用于将材料中的粘结分开。

发明内容

本发明的目的在于进一步优化用于这种方法中的导线，从而提供一种使冲击波在液体中的分布能够得到更好控制的电动液压放电工具头。有利地，本发明的工具头将使电动液压压力能够更好地施加在所需的地方。例如，它将产生一种更强的局部压力用于形成局部小曲率半径的板材(或者其他工件)，或者在使放电接近所述工件时，将压力更均匀地分配在需成形的零件上。优选地，本发明的工具头所述产生的压力将被最大化，以便增大电动液压放电工具的生产率。

为此，本发明提出了一种电动液压放电工具头，其包括具有第一导体和第二导体的电力电缆的端部、爆炸线以及将爆炸线的每端连接到电力电缆的端部的装置。

在本发明中，爆炸线包括成串装配的几个段。

出人意料地，让多根导线段成串装配的情况能使每个段都能爆炸。因此能够更好地控制爆炸的位置，并从而将冲击波分配在导线所浸入的流体中。

为了使冲击波更均匀地分布，例如建议爆炸线包括至少三段。

本发明工具头的一个实施例提出了这样一种头，其具有安装在绝缘材料管状零件中心的中心电极，所述中心电极一方面具有连接到电力电缆第一导体上的近端，另一方面具有连接到爆炸线一端的远端，爆炸线的另一端通过连接装置连接到电力电缆的第二导体上。该实施例具有低成本价格的优点。

在本发明的第一变化实施例中，每个段都通过一被称为中间电极的连接器连接到相邻的段上。在工具头在其远端具有绝缘材料管状部分的情况下，则每个中间电极例如可以附着在绝缘材料管状部分的外部边缘上。

在本发明工具头的第二(优选)变化实施例中，爆炸线例如由一单件组成，这些段是通过利用导电材料构成的附着装置局部地将该爆炸线附着到支架上而生成。该实施例的实施更加简单，因为连接(或 连接器)的数量是有限的。在该第二个变化例中，当工具头也具有绝缘材料管状部分时，则可以设置成让爆炸线位于绝缘材料管状部分外，并且使导电环局部地将爆炸线保持在绝缘材料管状部分的外表面上，从而在所述环之间产生导线段。导电环从而例如将爆炸线卷曲到绝缘材料管状部分上。为了限制导电环的电阻，它们例如可以由铜制成。

在本发明的工具头中，电力电缆可以是同轴电缆和/或屏蔽电缆。

本发明还涉及包括上述工具头的电动液压放电工具。

最后，本发明还涉及一种包括上述电动液压放电工具的电动液压成型设备。

附图说明

参见附图，本发明的特点和优点将通过以下描述更加明显，在附图中：

图1图示阐明了根据本发明的一种电动液压成型工具，

图2是根据本发明的第一种电动液压成型工具头的放大详细视图，以及

图3是根据本发明的工具头第二实施例的视图。

具体实施方式

本技术领域内具有专业技能的人能认识图1中的爆炸线电动液压成型工具。这种工具通常包括电脉冲发生器2和被工具头6占据的腔体4。

图1所示的电脉冲发生器2是一个非限制性的示例，其他类型的电脉冲发生器也能在不偏离本发明范围内的情况下使用。所示电脉冲发生器2包括高压充电系统2a和放电电路2b。

充电系统2a首先包括变压器8，在该变压器中，初级电路被连接到电压电源(未在图中示出)的终端上。然后变压器8的次级电路用于在二极管12和充电开关14的帮助下给一个(或多个)电容器10充电。尽管如上所述可有多个电容器，但在以下描述中将仅提及一个电容器10。

放电电路2b包括电容器10以及放电开关，其也被俗称为火花隙16。第一连接器18安置在放电电路2b的出口上，用于将其连接到电力电缆19上。该电力电缆19是导线(或电缆)束，能导电并且由一个护套支撑。在一个优选实施例中，其形式可能是包括导电线芯和外围导体的同轴电缆，因此有两个导体。电容器10的一端连接在电力电缆19其中一个导体上，而电容器10的另一端通过第一连接器18连接在电力电缆19的另一个导体上。

此处引用的电脉冲发生器2的各种部件的形式和功能为本技术领域内专业技艺人士所熟知，就不在当前描述中作进一步详细说明了。

工具头6装配在电力电缆19的远端上，并且安置在腔体4的内部。在图1的示意图中所示的实施例中，该腔体由两个部分构成。因此，所示腔体具有一个以下被称为模具20的下部(在图1所示的方向上)以及一个以下被称为放电框架22的上部。工件24密封地安置在模具20和放电框架22之间，将腔体4的内部分成放电框架22一侧上的放电腔体26以及模具20一侧上的成型腔体28。

放电腔体26充满不可压缩的流体，例如水，而成型腔体28最好为真空状态。腔体30形成在模具20中，以将成型腔体28连接到一个未示出的真空泵上。然而，作为一个变体，或者在缺少用于创建该真空的装置的情况下，空气可以留在成型腔体28中，并且可以有通风孔(例如通道30)使空气在成型过程中能排出。

面对工件，模具20显示出一个腔32，与工件24在成型后所具有的形状相一致。工具头6投入安置在放电腔体26中的水中。当电容器10放电时，产生动压力波并将工件24推靠到模具20中的腔32上。

图2示出了根据本发明工具头6的第一实施例。可以认识到在该图右侧上的电力电缆19的远端，此处表现为同轴电缆的形式并且接收第二连接器34。在该连接器的下游，工具头6显示为中心芯36、绝缘套管38、以及爆炸线。

在第二连接器34内部，安置了两个电极(未示出)，每个电极与电脉冲发生器2的一个极性相对应。每个电极通过导电芯或者电力 电缆19的外围导体与相应极性连接。

中心芯36具有圆柱形杆形式，并且例如在第二连接器34处电连接到与电力电缆19的导电芯相对应的电脉冲发生器2的极性上。

绝缘套管38是由合成材料制成的圆柱形管状部分，实质上用其全长围绕中心芯36，并且将其电绝缘。

爆炸线具有一个远端，例如，其以焊接方式连接到中心芯36的远端，以及一个远端在第二连接器34处，连接到与例如连接到电力电缆19外围导体上的电脉冲发生器2的极性相对应的电极上。该爆炸线由几个明显不同的段40a到d构成。连接器设置在每个段之间，以下被称为中间电极42。每个中间电极42确保了其连接的两个段之间的电气连续性。在图示的实施例中，有四个导线段(40a、40b、40c和40d)，它们通过三个中间电极42彼此连接。

中间电极42附着在绝缘套管38的外表面上。因此它们既形成了电连接又机械地保持相应的段。

在该实施例中，几个段(40i)成串装配在两个电极之间。每个导线段形成细丝，在大电流经过它时，该细丝被蒸发，释放用于蒸发周围液体部分(在此处使用的优选实施例中，周围液体是水，但是任何非爆炸的液体或者凝胶也是适合的)所必需的能量，从而导致足以使工件24变形的液体内压力增加，并且使其呈现被腔32所施加的形状。

图3显示了工具头6的另一个实施例。如以上文中使用的相同附图标记在此被再次使用，以在以下的第二实施例的描述中表示相似元件。

在该实施例中，爆炸线被标注为40。它被直接安装在电力电缆19的远端上。照惯例并且如上文所述，电力电缆19具有通过绝缘材料48与导电护套46绝缘的导线芯44。导电护套46也被外绝缘封套(此处未示出，因为其没有出现在所描述的远端处)所覆盖。

电力电缆19的远端有大约几十毫米到几十厘米长度上没有导电护套46。该外绝缘封套从远端除去导电护套46末端之前的至少几毫米。

在电力电缆19远端的配置中，爆炸线40附着在导电护套46的远端和导电芯44的远端之间。爆炸线40与同轴电缆之间的电气连接可以多种方式实现，只要具有良好的电气连接和良好的机械连接就可以。图3中提出的解决方案在每个点上利用一个曲卷环建立连接。第一曲卷环50使爆炸线40的近端维持在导电护套46的远端上，同时第二卷曲环52用于将导电芯的远端附着并电连接到爆炸线40的远端上。

如图3所示，爆炸线40也通过导电环54保持在绝缘材料48上。爆炸线40因此被分成几段，由导电环54界定，作用像图2实施例中成串装配的诸段一样。例如，每个由铜构成的导电环54都充当电桥。导电环54例如可以是折边的，以保证良好的机械保持力以及与爆炸线40之间良好的电连接。

在通过高强度电流的过程中，这里，爆炸线40在每个段中要再次被蒸发，以释放蒸发一部分周围流体所必需的能量，从而形成压力局部增加，其作为冲击波传播并使工件24变形。

一个实施例的特征可以同上述另一个实施例的特征相结合。例如，在图2和图3的实施例中，可具有不使用第二连接器的多段的爆炸线，或者获得整个的并且留有导电环的爆炸线，同时通过使用类似于第二连接器34(或者类似于另一类型的连接器)来建立与同轴电缆的连接。

对于所述的两个实施例，仅给出了几个某些尺寸的非限制性示例以用于说明之目的。

因此，用于创建爆炸线(或爆炸段)的细丝的直径在0.1和2.0mm之间。其也能由例如铜制成。爆炸线的总长度根据消耗的能量以及施加于电线终端的电压来确定。例如，对于10²到10⁶焦耳之间的将要消耗的能量，爆炸线的总长度(指所有导线段的累积长度)大约为2～50cm。对于所施加的每kV电压，可以提供大约一厘米(0.1到2.5cm之间)的长度(纯粹是示例性的)。因此，例如，对于10kV施加的电压可以有10cm长的爆炸线。该导线例如可以是呈两个5cm长的段 的形式或者四个2.5cm长的段(或者n个10/n cm长的段)的形式。

因此本发明建议让爆炸线具有几个成串装配的段。当电流穿过爆炸线时，每个段被引爆。由于分配到各段中，因此能够更好地控制所释放能量的分配。在电动液压成型方法中，或者在利用电动液压放电的其他方法中，电动液压压力得到更好的控制。能够使具有例如小曲率半径的工件区域附近的段的爆炸局部化，或者使电动液压压力尽量均匀地分配在整个工件上。

此处提出的实施例与利用爆炸线的现有解决方案相比具有成本没有明显增加的优势。

本发明不限于上述作为非限定性示例的优选实施例也不限于上述变化例。本发明也涉及在以下权利要求的范围内对于本技术领域内专业技术人员很明显的变化例。

Claims (10)

1.电动液压放电工具头(6)，包括爆炸线(40，40a-d)，具有第一导体(44，46)和第二导体(46，44)的电力电缆(19)的端部，以及用于将所述爆炸线(40；40a-d)的端部连接到所述电力电缆(19)的端部的装置(34；50，52)，其中，所述爆炸线(40；40a-d)包括成串装配的几个段。

2.根据权利要求1所述的工具头(6)，其特征在于，所述爆炸线(40；40a-d)包括至少三段。

3.根据权利要求1所述的工具头(6)，具有设置在绝缘材料管状部分(38；48)中心处的中心电极(36；44)，其中，所述中心电极(36；44)一方面具有连接到电力电缆的第一导体(44，46)上的近端，以及另一方面具有连接到所述爆炸线(40；40a-d)一端的远端，并且其中，所述爆炸线(40；40a-d)的另一端通过连接装置连接到所述电力电缆(19)的第二导体(46，44)上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的工具头(6)，其特征在于，每段(40a-d)都通过被称为中间电极(42)的连接器连接到相邻的段上。

5.根据权利要求4所述的工具头(6)，其特征在于，每个中间电极(42)都附着在绝缘材料管状部分(38；48)的外部边缘上。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的工具头(6)，其特征在于，所述爆炸线(40)制成单一片，这些段通过利用由导电材料构成的附着装置局部地将所述爆炸线(40)附着到支架上而产生。

7.根据权利要求3所述的工具头(6)，其特征在于，所述爆炸线(40)放置在所述绝缘材料管状部分(38；48)外，并且其中，导电环(54)局部地将所述爆炸线(40)保持在所述绝缘材料管状部分(38；48)的外表面上，以便在所述导电环之间产生爆炸线的段。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的工具头(6)，其特征在于，所述电力电缆(19)为同轴电缆。

9.电动液压放电工具，包括根据权利要求1至8中任一项所述的工具头(6)。

10.电动液压成型设备，包括根据权利要求9所述的电动液压放电工具。