DE1488919A1 - Einrichtung zum Erzeugen kurzzeitiger hydraulischer Druckstoesse - Google Patents

Description

§.B. Doeket Mo. 14D-393*
(John Lawrenee Matron·)
O.a. Serial So, 511.U2
FiledιDecember 3* 1965

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teneral Hleotrio Company Sohenectady M.Y., V.St.A.

Die Erfindung betrifft «in« Einrichtung erzeugen kurzzeitiger hydraulischer DruekatOSe hoher Energie für aeenenlaohe Arbeltszweoke mit einer in eine FlUaaigkeit eintauchenden runkenentladungaeinriehtung« die eine «it einer Boohapannungaquelle verbundene Anode« eine dleae konzentrleoh umgebend·, alt Itoaae verbundene Kathode und eine Funkenstrecke zwiaehen einer Funkenaneatzfläohe der Kathode und dem benachbarten Bnde der Anode aufweist.

Bei den bekannten elektrohydraullachen Netallumformunga· und Arbeite* (z.B. Relnigunga«·) Verfahren werden duroh einzelne oder periodlaohe elektrlaohe Entladungen in einer Flüssigkeit kurzzeitige hydraullaohe DruckstöBe hoher Bnergle erzeugt, die die gewünschte meohaniaohe Arbelt lelaten. Solehe elektrohydraullachen Verfahren haben sieh sowohl bei der Verformung relativ maaalver Metallteile

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•la auch für andere Zwefce, «la Serkleinenaig von Pelaen, Reinigung und Materialverdlehtung eahr gut bevlhrt.

Viele dieeer Anwendungsgebiete erfordern jedoch alna gröfere Anzahl von Entladungen» Ala in eehneller Folge erzeugt warden aOaaan« «aa alnen mararhMI tn1 wMiii «üaehan Varaonlaii dar in dia FlOaaifkait elatauohenden fun· kancntladungaalnrlohtune «ur folge hat«

Ba let baralt· alna Einrichtung star Erzeugung taarsieitlgar hydreulieeher Drueketöfte hoher Energie für die Bearbeitung von Metallen und aonatlge «eohanieohe Arbalt·· zwecke Mittela einer aua swal Elektroden baatahenden» In einer Flüssigkeit angeordneten Punkenentladungeelnriohtung Torgaaehlagan worden» bei dar iwlsohan den Elektroden ein XaolierkOrper au· gebundener Keraalk angeordnet ist« welcher dieselben Broslonseinganaahaftan aiuCwalat wie die Leiterwerkatoffe, aua denen die Elektroden bestehen (deuteohe Patent· anMaldimg · 41904 vxilb/aid^» 3/01). Bei dieeer rorgeaenla* ganen Binrlohtung kann die erste Elektrode au· eine·) leiten· den Stab und die zweite Elektrode aus eine« den Stab koaxial la Abstand ujsgebenden Rohr etwa gleicher Lunge wie dar Stab bestehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Standfestigkeit dar bekannten Einrichtungen der oben genannten Art su Terbeasern, eo daf ein lengdauerndc Betrieb mit hoher Belastung ohne Störungen gewährleistet 1st,

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BAD OFHGINAL

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Dl· SI·*· «tar Srfladung mrum dadurch ·τ-r«Uht. d*f dl« la d«r Kfttted· tea*«itrlMh ftageordmt· Aaod« ▼trtMnmtlttar IAi alt IiMT Yoro«tmbvorrlohtung T«rbundta let» 41· ϋ· fr«*· «tr ftakMUftiHMls* tela Yorbrmieh dor Anod· la Botrl·· wonlftotoao oaaBtevai kaaotoat hKlt·

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1st 41· Anode «it einer Vorschubeinrichtung verbunden, die dl· !teilung der Anode besüglieh der Kathode regelt. 01· Anode let «uferdee alt eine« elektrisch isolierenden Ok>erKug vtPMhn, der wenigsten« annähernd «it der gleiohen tesehwlndigkslt verbraucht wird wie das «le Anode bildend· Metall» lo dal nur tea äuSsrstc Ende, d.h. dl· Spit·· dea aua Metall bestehenden Teilea der Anode frei liegt und für eine Ionisation und Funkenbildung In der Funkenstrecke but Verfugung steht· fur Krseugung der Entladungen let die Anode mit einer Ho«hspennungequelle verbunden, während die Kathode en Mim· liegt.

01· la Fig. 1 etwas vereinfaoht dargestellte linriohtung enthält einen Behälter 10, der alt einer Flüssigkeit U gefüllt 1st, dureh tfl· 41« von einer Funkenentladungselnriohtung 15 erseugten IruekstOie auf ein nlohtdar· gestelltes WerkstOok übertragen werden. Öle Funkenentladungseinriehtung 15 1st dureh nach oben reichende Verbindungsstäbe 16 an einer »latte 1 befestigt, die nlt eine· Deekel 10 des Behälters 10 verbunden ist. Sin Motor 20, der auf einer Flattforsi ti Montiert 1st« treibt ein §etrlese 18 an₄ das «Ine AntrUbsstsnge 13 In Rlehtung auf 41· llnrlehtung 15 rorxusehleben oder von dieser su ent· ee gestattet, wie aoeh näher erläutert werden wird· Öle «ban beejehrlebane Konstruktion stallt selDStreretänd.

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lleh nur eine von vielen nagliohkeiten der, da offenalehtlieh dl· linriehtung 15 andere swntlert und eine andere Antriebsvorrichtung statt dee Motor·· 20 und dee ftetrlcbes 22 für den Torsohub bzw. die Zurttckbewegune der Antriebs* stange 23 verwendet werden können, la »ei auoh darauf hingewiesen, dal dl· Funkenentladungeeinrichtung eelbat In Ihrer Anwendung nioht auf eine spezielle Art von Behälter beeohratikt Ut, sondern nur ein geeignetes flüaaigea Ar· beltsaedlun, z.B. Wasser, «um Betrieb benötigt.

Die Funkenentladungseinriohtung IS ist In Fig. 2 genauer dargestellt· Di· Verblndungsstlbe 16 sind «1t elneai Flanaoh 25 versehraubt, der Bohrungen für dl· Verblndungsstibe 16 und eine Öffnung 26 für die Antriebs* atange 23 aufweiat. Am Flansch 25 1st ferner «in naoh unten reichender syllndrisoher Teil 27 Mit Innengewinde vorgesehen, In den ein ltogliohea, zylindriaohea ««nMuse 28 ein· gesehraubt 1st.

Das In FIg* 2 untere, äuflere Inde dee te· hJtuses 2Ö hat ein AuBengewlnde 29, auf das eine Mit eine« Innengewinde versehene Kathode 30 aufgesehraubt 1st· Die Kathode 30 stellt einen wiohtlgen Teil der Kinriohtung dar und kann verschieden geformt sein· Die In Flg. 2 dargestellte For» stellt nur ein bevorzugtes Beispiel dar. Die Kathode hat einen 1« wesentlichen ringförmigen Querschnitt und weist an ihre« ttuseren Ende Funken· oder Bogenentladungs-

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ansatcflMehen yx auf· Bei 4er dergeatellten Konstruktion sind diese FllUhwi gebogen (siehe ti«. » und ·· »lad Kerben oder Hüten 38 vorgesehen* im di· Energie aus am Innaree der Kathode nach aulen «l»ufahr«n und di· Ofthr au verringern, dal di· innerhalb der Käthe* 30 und d·· t«hltua·· 38 ane#or<to*t«n Teil· der linrlohtiaie durch di· erseugteo BriMkatee· beaohÄdlet werden. Sin· andere IWJgliehkeit fOr di· JCooatruktion der xathod· beatltode darin« dal di· Butl*dungaanaatzflMohen duroh ainkenartlge V«rl«ngeruneen gebildet werden, di· in weaentllohen parallel zxm tenlu··

88 Yerlaufen, aloh Jedooh nicht radial nach innen erstrecken, ea

der dargestellten Xathod· 30 der «all iat.

Pia Xathod· wirkt bei der Erzeugung der Entladungen und da*it der hydraulischen Druckatöße Mit einer langgestreckten Anode 40 auskamen, dia Mindestens txm Tall innerhalb der ringförmigen Xathod· angeordnet iat und de« ran Huierea Xnde 41 bei den Sntledungaaneatzflächen 31 der Kathode angeordnet ist. Die Anode salbet reloht von der Kntladungastreoke in daa Oehluae 28. Der Zwisohenraum zwischen der Anode 40 und den SntladungaanaataflXehen 31 bildet die XntladungaatreoJce, deren OrtSSe wXhrand der Lebens· dauer der runkenentladungseinrlehtung wenigstens annKhernd konstant gehalten werden sollte, um einen Betrieb mit hohe· Wirkungsgrad au gewMhrleiaten.

Die Anode kann aus einer Reihe von Metallen bestehen« a.B. aus Aluainlus], korrosionsbeständigen Stahl«

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mtatag. Kupfer o4«r Loglerungsn aiMW&r Metall·« fttr «ld lath·«· MMMa Unliebe Werkstoffe *ewe·t werden. Ml· AB·«· 40 Ut ·& How Aufteaselte alt «iB«r elektrUeh UolUrea«·* ftahleht 4a toersogsa, «1· you «an BntUdungen ■it wenigsten· aanllhorad derselben ftesehwlndlglcelt vertoraueht «ir« «le «er Metallic·»* «n> Abo«·· Fttr «1· iohlcht 4ft

ipoxjhars-JMhleht« gut bewttirt. I· let wiehtig» «al dl· Vwteauflhsrat· «·· IeolUre«t*rUl· gut alt «u» «·· Httalltouna ttMMlBetlaat« ao «al «·· Bad· 41 «·· ItoUllk·»· «ar Ab·«· fr«lll«ct «a« ala latlaa^aeaaaaataflleli· eut TwrfOgtag steht· irtBuPaa« gl«leh»«ltle ««r ««at ««r Abo«· olaktrlaoh Isoliert Ut. V«HB eich «1· Iaollersehloht aalVMller ¥«rbraiMht aU «aa Nnall« wir« ·1η· au fro·· Mrtallobwni·*· fr«lc«l«ct «η« ·· tritt «la· au atarle· ZonUatloa iwlaoh«n «•r Abo«· tal der Kathod· ·1λ, na· von «laer ufterwttoeoht«* TerrUg«rtaig «er Druolcatoaleletung begleitet let.

Wie Flg. a Belgt, Ut awUelMn der Abo«· 4o vn« «ta tehluae ft8 eine eloh ttt>er dessen gsnse Utag· er-•treekende Iaollsrvns; 44_# 45 vorgesehen und «as aa weitesten tuften liegende »eil 45 ««r Isolierung eadet Ionen U Abstand voa «er Fiaucenstreeke. DU ZsolUruag 45 besteht vorauga* «eUe au· eine« wlderatsndsflhlgen, dauerhaften isolier«·· tMPUl· a.B· rolylthyl« BOBeT Wehte oder dgl. Da aleh «U la «er BAtU«ungsstreek· erseugten Druekstefte ta beUen XUh-

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tungen lung· den Elektroden·ohaen ausbreiten, let «a wichtig« dal dl· I»oil«rung gegen eine Beschädigung geschützt wird» De· Teil 45 der Isolierung let daher von der Entladungeetreoke eoweit entfernt» daβ ee duroh die von der Entladungaatrecke nach oben wandernden DruokatöBe nioht be-•ehidigt werden kann. Der erforderliche Abatand hängt of* fen·lohtHoh von vereohledenen Parametern ab« wie z.B. der SlektrodengrOBe« der Druekatoienergle und den verwendeten laolienaaterlal. Vr Teil 45 bildet gleichzeitig eine untere Führung ftlr die Anode 40 und hMlt dleae in der duroh die Intladungaansatxfläohen 31 gebildeten kreisförmigen Öffnung sentrlert.

Die elektrieohe Lelatung kann den llektroden 30, 40 duroh Irgend eine geeignete Anordnung, s.B, ein Koaxialkabel 46 zugeführt werden. Daa in Flg. 2 dargeetellte Kabel hat einen Innenleiter 47, dessen eine· Ende elektrisch Mit dea Netallkern der Anode 40 und dessen anderes Ende ■it einer ηlohtdargestellten Hoohspannungaquelle verbunden iat, Daa Koaxialkabel 46 reioht durch einen 80hlits 48 in der Isolierung 44 und dea iehäuse 28, so daß die Anode und daa Kabel hin· und herbewegt werden können. Die Hoohapannungequelle enthält nonaalerweiae eine Kondensatorbatterie« die raaeh aufgeladen werden kann und bei« Entladen eine Entladung swlaehen der tpitse 41 der Anode 40 und den Flächen 31 der Kathode erxeugt. Die Kathode 30 let Ober einen Maaseleiter 50 geerdet« iai vorliegenden Falle ttber den AuAenlelter 51 dea Koaxialkabel· 46.

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BAD ORIGINAL

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DIe beaohrlebene Entladungaeinrlohtung zeichnet aioh duroh eine beeondera lange Standzeit aua, inabesondere bei einen Betrieb nit einer raachen Aufeinander· folge der Entladungen. Bei vielen Anwendungsgebieten, z.B. bein Aueformen von OuBatttoken oder dem Ablösen von elektrolyt leohen Metall-» z.B. Zink- oder Kupfer-Miederaohlllgen von Kathodenplatten bei der elektrolytischen Oewinnung von Metallen, werden nämlich weeentlloh hthere Entladungβzahlen benötigt als bei den früheren Anwendungen von elektrohydrau-1lachen Verfahren und die bekannten und vorgeachlagenen Bntladungaelnrichtungen haben aioh für solche Anwendungen ala unzulänglich erwieaen.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wird die Anode 40 bei der vorliegenden Einrichtung durch eine Voraohubanordnung· z.B. den Motor 20 und daa Oetriebe 22 (Flg. 1) bezUglioh der Kathode mit einer «eachwindigkelt vorgeschoben, bei der die Gr3Be der Funkenatreoke in Betrieb der Elektrode wenigstens annttherad konstant bleibt. Der Vorschub kann kontinuierlich oder schrittweise erfolgen. Bei einem schrittweisen Vorschub ändert aioh zwar die iröfle der Funkenatreoke im Betrieb etwas« dleae änderungen können jedooh für praktische Zwecke vernachlKaalgbar klein gehalten werden.

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Claims (4)

1. Be!ögöxemp^! '_: U88919

   gsärdeit

   Patentansprüche

   (l) Einrichtung zum Srceugen kurzzeitiger hydraul iaoher DruoksteSe hoher Energie für meohanlsoh· Arbeit«zwecke mit einer in eine Flüssigkalt eintauohenden Funkenentladung··Inrlohtung, die eine mit einer Hoohspannungs« quelle verbundene Anode, eine diese konzentrisch umgebende, mit Nasse verbunden· Kathode und eine Funkenstrecke zwischen einer FunkenansatzflKohe der Kathode und dem benachbarten Ende der Anode aufweist, dadurch gekennzeichnet, dafi die konzentrisch in der Kathode (30) angeordnete Anode (40) verbrauchter und mit einer Vorschubvorrichtung (20, 22, 23) verbunden ist, die die true· der Funkenstrecke (31·4ΐ) beim Verbrauch der Anode (40) Im Betrieb wenigstens annMhernd konstant hXlt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl die Anode (40) aus einem elektrisch leitenden Kern und einer diesen umgebenden, elektrisch Isolierenden Schicht (42) besteht, die mit der Anode Im Betrieb verbraucht wird.
3. 3« Einrichtung naoh Anspruoh 1 oder 2, da· d u r 0 h gekennzeichnet, dal im Abstand von der Kntledungsstreoke (31*41) ein Isolator (45) ange-

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   ordnet 1st« der dl· Anodt (4o) In Abstand von der Kathode (50) htlt.
4. 4. Ilnrlohtung naoh Anspruch 3, daduroh gikiiiniilohttit, dafl dl· Kathode (30) «tw« dl· Fora «in·· Ring·· hat und auf ein zyllndrlaeh·· t«hau·· (26) aufgeaohraubt 1st» welche· dl« verbrauchbare Anode (40) koaxial uaglbt·

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   ^⁰ ORIGINAL

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