DE3310046C2 - Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen - Google Patents
Kammer zur Explosionsbearbeitung von StoffenInfo
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Abstract
Die Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen enthält ein Gehäuse (1), das einen Mittelteil und Böden (4 und 5) besitzt. Der Mittelteil ist in Form von mit einem Spielraum (a) konzentrisch aufgestellten Zylindern (2 und 3) ausgeführt. Der Innenzylinder (3) ist mit vorgegebenem Spielraum (b) bezüglich der Stirnflanschen (6 und 7) des Außenzylinders (2) aufgestellt und bezüglich des letzteren nach dem Innendurchmesser zentriert.
Description
2. Kammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
— das Zentrieren des Innenzylinders (3) des Gehäuses (1) nach dem Innendurchmesser bezüglich
des Außenzylinders (2) mittels
— Ansätzen (11) verwirklicht wird, die an den Stirnflanschen (6 und 7) des Außenzylinders (2)
angebracht sind.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Stoffen mittels Impuls und betrifft insbesondere
eine Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen.
Die Erfindung kann im Maschinenbau zum Explosionsschweißen von Stoffen, zur Verfestigung der Stoffe
mit Stoßwellen sowie zum Pressen der Pulverstoffe verwendet werden.
Es ist eine Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen bekannt, die einen horizontalen zylinderförmigen
Mantel besitzt (siehe z. B. das Buch »Spanlose Formgebung von Metallen mittels Impuls«, Moskau,
Verlag »Mashinostroenie«, 1977, A. I. Volkov, V. M. Molchanjuk, »Verwendung der Explosionskammern
in der Metallverarbeitung und Perspektiven deren Anwendung«, S. 34, Abb. 6).
Der Mantel der genannten Kammer besteht aus einem unbeweglichen Gehäuse und einem beweglichen
Deckel.
Das Kammergehäuse ist aus einer zylinderförmigen Hülle ausgeführt, die durch die eine Stirnseite mit einem
elliptischen Boden starr verbunden ist. An der anderen Stirnseite der zylinderförmigen Hülle des Gehäuses ist
mittels eines Flansches der Verschlußring eines Bajonettverschlusses befestigt.
Der Kammerdeckel umfaßt auch eine zylinderförmige Hülle, welche mit dem anderen elliptischen Boden
starr verbunden ist, sowie einen Flansch, der Vorsprünge und Vertiefungen besitzt, welche dem Verschlußring
des Bajonettverschlusses entsprechen.
Ein Arbeitstisch der genannten Kammer steht mit dem Deckel dieser Kammer in Verbindung und ist verschiebbar
zusammen mit dem Deckel ausgeführt.
Bei einer Impulsnutzlast innerhalb der Kammer entstehen an den Schweißstellen der zylinderförmigen Hüllen
des Gehäuses und Deckels mit Böden und Flanschen bedeutende Biegespannungen, die auf unterschiedliche
Steifigkeit der genannten Elemente zurückzuführen sind. Außerdem entsteht in der zylinderförmigen Hülle
des Gehäuses ein dreiachsiger Spannungszustand:
Zugspannungen τ\ von der Wirkung der Stoßbe-!a-
^stung auf die zylinderförmige Hülle in Radialrichtung,
Zugspannungen Γ2 in Axialrichtung von der Belastung,
welche durch die Böden des Gehäuses aufgenommen
ίο und auf die zylinderförmigen Hüllen des Körpers und
Deckels übertragen wird, die mit den Böden starr verbunden sind, und Druckspannungen 73 in den Mantelwänden
von der Stoßwelle, die sich über die gesamte Wanddicke verbreitet
Siomit ist der Spannungszustand der zylinderförmigen
Hüllen des Gehäuses und Deckels groß; er wird durch die Größe der Rechnungsspannung ermittelt, welche
anhand bekannter Bruchhypothesen unter der Berücksichtigung der Spannungen v\, Γ2, Vz berechnet wird.
Unter der Berücksichtigung auch der Biegespannungen an den Verbindungsstellen der zylinderförmigen
Hüllen mit den Flanschen und Böden ist es notwendig,
den Sicherheitsgrad der zylinderförmigen Hüllen des Gehäuses und Deckels zu erhöhen. Außerdem sind die
Methoden der Berücksichtigung der Biegespannungen nicht genügend ausgearbeitet, insbesondere bei einer
Impulsnutzlast in der Kammer. Deshalb wird der Sicherheitsgrad
und folglich auch die Wanddicke absichtlich erhöht, um eine lange Betriebsfähigkeit der Kammer
zu gewährleisten.
Eis ist auch eine Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen bekannt, welche ein Gehäuse, das einen
Mittelteil besitzt, der in Form von mit einem Spielraum konzentrisch aufgestellten Zylindern ausgeführt ist, sowie
Böden enthält, von denen in einem ein Arbeitstisch aufgestellt ist (siehe z. B. US-Patentschrift 40 79 612).
In der genannten Kammer ist zwischen dem Außen- und dem Innenzylinder des Gehäuses sowie zwischen
den Böden eine Schicht schüttbaren Materials — z. B.
eine: Sandschicht — untergebracht. Die Böden stehen
mit den Stirnflanschen der Zylinder des Körpers in Verbindung.
Bei einer derartigen baulichen Gestaltung der Kammer wird ein Teil der Stoßbelastung, die durch den Innenzylinder
und den Innenboden aufgenommen wird, durch die Schicht des schüttbaren Materials auf den
Auüienzylinder und den Außenboden übertragen, wodurch
die Betriebsfähigkeit der Kammer verbessert wird.
Sowohl im Innenzylinder als auch im Außenzylinder entsteht, wie auch in der oben geschilderten Kammer
ein dreiachsiger Spannungszustand. An den Stellen starrer Verbindung der Zylinder mit den Böden aber gibt es
auch bedeutende Biegespannungen. Das macht die Erhöhung des Sicherheitsgrades und folglich auch die Verstärkung
der Wanddicke des Gehäuses erforderlich.
Es ist außerdem technologisch gesehen schwer, in der genannten Kammer das obengeschilderte Kammergehäuse
herzustellen und eine gleichmäßige Schicht des schüttbaren Materials zwischen den Zylindern und Boden
zu gewährleisten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe der Entwicklung einer Kammer zur Explosionsbearbeitung
von Stoffen zugrunde, in der der zylinderförmige Teil des Gehäuses so ausgeführt ist, daß die Festigkeit des
Gehäuses erhöht und dessen Fertigungstechnologie verbessert wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Kam-
mer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen, welche ein
Gehäuse, das einen Mittelteil besitzt, der in Form von
.Tiit einem Spielraum konzentrisch aufgestellten Zylindern
ausgeführt ist, sowie Böden enthält, von denen in
einem ein Arbeitstisch aufgestellt ist, erfindungsgemäß
der Innenzylinder der Zylinder des Gehäuses mit vorgegebenem Spielraum bezüglich der Sti<\iflanschen des
Außenzylinders aufgestellt und nach dem Innendurchmesser bezüglich des Außenzylinders des Gehäuses
zentriert ist.
Es ist zweckmäßig, daß das Zentrieren des Innenzylinders des Gehäuses nach dem Innendurchmesser bezüglich
des Außenzylinders mittels Vorsprängen verwirklicht wird, die an den Stirnflanschen des Außenzylinders
angebracht sind.
Derartige Gestaltung der erfindungsgemäßen Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen gewährleistet
die Erhöhung der Festigkeitswerte des Gehäuses der Kammer infolge einer Verringerung des Spannungszustandes
in den Elementen des Körpers und einer genauen Einschätzung der entstehenden Spannungen
und vereinfacht die Fertigung des Gehäuses der Kammer.
Nachstehend wird die Erfindung durch Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die
Zeichnung näher erläutert, in der die erfindungsgemäße Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen
(Längsschnitt) abgebildet ist
Die erfindungsgemäße Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen enthält ein Gehäuse 1, das einen
Mittelteil besitzt, welcher in Form von mit einem Spielraum a konzentrisch aufgestellten Zylindern 2 und 3
(der Außenzylinder 2, der Innenzylinder 3) ausgeführt ist, sowie einen unteren 4 und einen oberen Boden 5, die
mit Stirnflanschen 6 bzw. 7 des Außenzylinders 2 in Verbindung stehen. Im unteren Boden 4 ist ein Arbeitstisch
8 untergebracht, welcher auf einem Dämpfermittel 9 — z. B. Stahlschrott (bzw. Gußeisenschrott) — aufgestellt
ist. Der obere Boden 5 ist abnehmbar ausgeführt und am Flansch 7 mittels eines Bajonettverschlusses 10
befestigt.
Der innenzylinder3 ist mit vorgegebenem Spielraum
b bezüglich der Stirnflansche 6 und 7 des Außenzylinders 2 aufgestellt und nach dem Innendurchmesser bezüglich
des Außenzylinders 2 mittels Vorsprüngen 11 zentriert, die an den Stirnflanschen 6 und 7 angebracht
sind. In der Arbeitsstellung stützt sich der Innenzylinder 3 unter der Schwerewirkung auf den Flansch 6.
Im Außenzylinder 2 sind die öffnungen 12 eines Lüftungssystems
angebracht. Das Gehäuse 1 der Kammer ist auf Stützen 13 aufgestellt, die auf einem Fundament
14 stehen.
Auf dem Arbeitstisch 8 wird der zu bearbeitende Stoff 15, umgeben mit einem Explosivstoff 16 untergebracht.
Die erfindungsgemäße Kammer hat einen Stromkreis (in der Fig. nicht gezeigt) zur Initiierung des
Explosivstoffes 16.
Der Flansch 7 setzt sich aus zwei Teilen 17 und 18 zusammen, die mittels einer Gewindeverbindung 19 gekoppelt
sind. Das ermöglicht die Auswechslung des Innenzylinders 3.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen ist wie folgt.
Bei Explosionsbearbeitung von Stoffen in der Kammer wirkt die Stoßbelastung in Radialrichtung auf die
Wände des zylinderförmigen Teils des Gehäuses 1 und in Axialrichtung auf die Böden 4 und 5 des Gehäuses 1.
In der Kammer wird die Radialstoßbelastung vom Innenzylinder 3 aufgenommen; in dem Zugspannungen
in Kreisrichtung und Druckspannungen in Radialrichtung über die Dicke der Wandung des Zylinders 3 entstehen,
die dem Druck in der Stoßwelle gleich sind.
Spannungen im Innenzylinder 3 von der Stoßbelastung in Axialrichtung und Biegespannungen von einem Randeffekt bleiben aus, da es keine Verbindung der Stirnseiten des Zylinders 3 mit den Flanschen 6, 7 des Zylinders 2 und mit den Böden 4,5 gibt
Spannungen im Innenzylinder 3 von der Stoßbelastung in Axialrichtung und Biegespannungen von einem Randeffekt bleiben aus, da es keine Verbindung der Stirnseiten des Zylinders 3 mit den Flanschen 6, 7 des Zylinders 2 und mit den Böden 4,5 gibt
Da die Spannungen über die Dicke der Wandung des Zylinders 3 in Radialrichtung um eine Größenordnung
geringer sind als die Spannungen über die Dicke der Wandung in Kreisrichtung, kann man den Spannungszustand
im Innenzylinder 3 für einen Zustand halten, der einem einachsigen nahekommt
Der Spielraum b zwischen dem Zylinder 3 und den Flanschen 6 und 7 verhindert aufgrund einer geringen
Größe des Spielraums und seiner Konfiguration den Durchgang der Stoßwelle zum Außenzylinder 2 und gewährleistet
gleichzeitig einen genügenden Durchgangsquerschnitt für den Austritt der Explosionsprodukte in
den Spielraum a zwischen den Zylindern 2 und 3 und deren Eintritt in die öffnungen 12 des Lüftungssystems.
Die Anbringung der öffnungen 12 im Außenzylinder 2 ist zweckmäßig, da der Außenzylinder keine Stoßwellen
unmittelbar aufnimmt.
Das Zentrieren des Zylinders 3 nach dem Innendurchmesser
durch die Vorsprünge 11 gewährleistet bei Explosion eine freie Verformung des Zylinders 3 in Radialrichtung.
Die Größe des Spielraums a zwischen den Zylindern 2 und 3 beseitigt einen Kontakt zwischen ihnen
bei Nutzlasten.
Eine senkrechte Stoßbelastung, die auf die Böden 4 und 5 des Gehäuses 1 einwirkt, wird vom Außenzylinder
2 aufgenommen, welcher die Böden 4 und 5 starr verbindet. Im Zylinder 2 entstehen lediglich Zugspannungen
längs der Achse des Gehäuses 1. Die Spannungen in Radialrichtung bleiben im Zylinder 2 aus, da er keine
Radialstoßbelastung aufnimmt, deshalb fehlen Biegespannungen, und im Außenzylinder 2 wird auch einachsiger
Spannungszustand realisiert.
Somit werden die Zylinder 2 und 3 des zylinderförmigen Teils des Gehäuses 1 getrennt beansprucht: der
Innenzylinder 3 nimmt eine Stoßbelastung in Radiairichtung auf und der Außenzylinder 2 eine Stoßbelastung,
welche in Axialrichtung auf die Böden 4 und 5 einwirkt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Kammer abgebildet, und zwar mit einer senkrechten Anordnungsachse. Es kann auch eine
Kammer mit ähnlicher baulicher Gestaltung aber mit einer horizontalen Achse hergestellt werden. Die Arbeitsweise
einer solchen Kammer ist der Arbeitsweise der oben geschilderten Kammer ähnlich.
Die erfindungsgemäße Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen ermöglicht eine Erhöhung der Festigkeitswerte
des besonders belasteten zylinderförmigen Teils des Körpers und folglich auch der Betriebssicherheit
der Kammer, da der Spannungszustand in den Elementen des Gehäuses herabgesetzt wird. Der Spannungszustand
in den Elementen des Gehäuses wird genauer abschätzbar, wodurch die Anwendung optimaler
Dicke der Zylinderwandungen in der Konstruktion der erfindu'igsgemäßen Kammer ermöglicht wird.
Eine auswechselbare Gestaltung des Innenzylinders der Kammer erweitert die technologischen Möglichkeiten
der Kammer und vereinfacht die Fertigungstechnologie des Gehäuses.
Die Anbringung der Öffnungen des Lüftungssystems im Außenzylinder, der direkt keine Stoßwellen aufnimmt,
ermöglicht eine Herabsetzung des schädlichen Einflusses der Öffnungen auf die Festigkeit des Gehäuses.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
10
15
20
25
30
35
40
50
55
60
Claims (1)
1. Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen, welche
— ein Gehäuse (1), das einen Mittelteil besitzt, der
in Form von
— mit einem Spielraum (a) konzentrisch aufgestellten Zylindern (2 und 3) ausgeführt ist, sowie
— Böden (4 und 5) enthält, von denen in einem (4)
— ein Arbeitstisch (8) aufgestellt ist, dadurch
gekennzeichnet, daß
— einer (3) von den Zylindern des Gehäuses (1) mit vorgegebenem Spielraum (b) bezüglich der
Stirnflanschen (6 und 7) des Außenzylinders (2) aufgestellt und nach dem Innendurchmesser bezüglich
des Außenzylinders (2) des Gehäuses (1) zentriert ist
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19833310046 DE3310046C2 (de) | 1983-03-19 | 1983-03-19 | Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19833310046 DE3310046C2 (de) | 1983-03-19 | 1983-03-19 | Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3310046A1 DE3310046A1 (de) | 1984-09-20 |
| DE3310046C2 true DE3310046C2 (de) | 1986-07-31 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19833310046 Expired DE3310046C2 (de) | 1983-03-19 | 1983-03-19 | Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen |
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| Country | Link |
|---|---|
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Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3207938C2 (de) * | 1982-03-05 | 1986-08-07 | Zahnräderfabrik Renk AG, 8900 Augsburg | Unter Last schaltbare mechanische Getriebeanordnung |
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| DE3600089C1 (de) * | 1986-01-16 | 1987-07-02 | Special Noe Kb Gidroimpul Snoj | Einrichtung zur Explosionsbearbeitung von Materialien |
-
1983
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| DE3310046A1 (de) | 1984-09-20 |
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