RU118572U1

RU118572U1 - DEVICE FOR GAS DETONATION STAMPING

Info

Publication number: RU118572U1
Application number: RU2012101967/02U
Authority: RU
Inventors: Анвар Юсуфович Боташев; Назби Султанович Боташев
Original assignee: Анвар Юсуфович Боташев; Назби Султанович Боташев
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2012-01-23
Publication date: 2012-07-27

Abstract

Устройство для газодетонационной штамповки, содержащее матрицу и соосно установленные над ней камеру сгорания и детонационную камеру, размещенные одна в другой и сообщенные между собой, а также средства подачи и поджига газовой смеси, отличающееся тем, что обе камеры имеют одинаковую длину и сообщены между собой у торцов, расположенных вблизи поверхности матрицы, а средства поджига размещены в стенках камер, противолежащих матрице. A device for gas detonation stamping containing a matrix and coaxially mounted above it a combustion chamber and a detonation chamber, placed one into the other and communicated with each other, as well as means for supplying and igniting a gas mixture, characterized in that both chambers have the same length and are interconnected at the ends located near the surface of the matrix, and the means of ignition are placed in the walls of the chambers opposite the matrix.

Description

Предполагаемая полезная модель относится к обработке металлов давлением и может быть использована в листовой штамповке.The proposed utility model relates to metal forming and can be used in sheet metal stamping.

Известные устройства для газодетонационной штамповки, содержащие матрицу и расположенную над ней детонационную камеру (Степанов В.Г., Шавров И.А. Высокоэнергетические импульсные методы обработки металлов. - Л.: Машиностроение, 1975 г. - 65) в детонационной камере этих устройств происходит детонация газовой смеси, например природного газа и кислорода. Процесс штамповки осуществляется под действием на заготовку ударной детонационной волны.Known devices for gas detonation stamping containing a matrix and a detonation chamber located above it (Stepanov V.G., Shavrov I.A. High-energy pulsed metal processing methods. - L .: Engineering, 1975 - 65) in the detonation chamber of these devices occurs detonation of a gas mixture, for example natural gas and oxygen. The stamping process is carried out under the action of a detonation shock wave on a workpiece.

К заявленному объекту наиболее близким аналогом является устройство газодетонационной штамповки, содержащее матрицу и соосно установленные над ней две импульсные камеры, размещенные одна в другой и сообщенные между собой у торцов, противолежащих матрице, а также средства подачи и поджига газовой смеси, причем средства поджига размещены в зоне торца наружной камеры обращенной к матрице (авт.свидетельство СССР №1490788 МКЛ. В21Д 26/08). В наружной камере осуществляется сгорание газовой смеси в режиме турбулентного горения, т.е. с относительно умеренной скоростью. При этом часть газовой смеси перетекает из наружной камеры во внутреннюю камеру, благодаря чему давление в ней повышается. Во внутренней камере, снабженной детонационной трубкой, происходит детонация газовой смеси. Наличие наружной камеры дает возможность увеличить давление детонационной волны на штампуемую заготовку.The closest analogue to the claimed object is a gas detonating stamping device containing a matrix and two impulse chambers coaxially mounted above it, placed one in the other and communicated with each other at the ends opposite the matrix, as well as means for supplying and igniting the gas mixture, the means of ignition being placed in the zone of the end face of the outer chamber facing the matrix (USSR auto certificate No. 1490788 MKL. V21D 26/08). In the outer chamber, the gas mixture is burned in turbulent combustion mode, i.e. with a relatively moderate speed. In this case, part of the gas mixture flows from the outer chamber to the inner chamber, so that the pressure in it rises. In the inner chamber equipped with a detonation tube, detonation of the gas mixture occurs. The presence of an external chamber makes it possible to increase the pressure of the detonation wave on the stamped blank.

Недостаток известного устройства заключается в следующем. В процессе горения газовой смеси в наружной камере часть газовой смеси перетекает во внутреннюю камеру через детонационную трубку, имеющую сравнительно небольшой диаметр. Площадь проходного сечения этой трубки по крайней мере в сто раз меньше площади поперечно сечения наружной камеры. Скорость распространения фронта пламени при турбулентном горении газокислородной смеси составляет порядка 3…4 м/с. Поэтому время сгорания газовой смеси в наружной камере составляет менее 0,1 с. За это короткое время из-за малости проходного сечения детонационной трубки значительная часть газовой смеси не успевает перетечь из наружной камеры во внутреннюю камеру. Это существенно снижает максимально возможную величину давления детонационной волны на штампуемую заготовку, что снижает технологические возможности устройства для штамповки.A disadvantage of the known device is as follows. During the combustion of the gas mixture in the outer chamber, part of the gas mixture flows into the inner chamber through a detonation tube having a relatively small diameter. The cross-sectional area of this tube is at least one hundred times smaller than the cross-sectional area of the outer chamber. The speed of propagation of the flame front during turbulent combustion of a gas-oxygen mixture is about 3 ... 4 m / s. Therefore, the combustion time of the gas mixture in the outer chamber is less than 0.1 s. During this short time, due to the small passage area of the detonation tube, a significant part of the gas mixture does not have time to flow from the outer chamber to the inner chamber. This significantly reduces the maximum possible value of the pressure of the detonation wave on the stamped workpiece, which reduces the technological capabilities of the device for stamping.

Целью полезной модели является расширение технологических возможностей устройства, путем повышения давления детонационной волны на штампуемую заготовку.The purpose of the utility model is to expand the technological capabilities of the device by increasing the pressure of the detonation wave on the stamped workpiece.

Указанная цель достигается тем, что устройство для газодетонационной штамповки содержит матрицу и соосно установленные над ней камеру сгорания и детонационную камеру, размещенные одна в другой и сообщенные между собой, а также средства подачи и по джига газовой смеси, причем наружная камера сгорания и детонационная камера имеют одинаковую длину и сообщены между собой у торцов, расположенных вблизи поверхности матрицы, а средства поджога размещены в стенках камер, противолежащих матрице.This goal is achieved by the fact that the device for gas detonation stamping comprises a matrix and a coaxially mounted combustion chamber and a detonation chamber arranged one above the other and communicated with each other, as well as means for supplying and jigging the gas mixture, the external combustion chamber and detonation chamber having the same length and communicated with each other at the ends located near the surface of the matrix, and arson is placed in the walls of the chambers opposite the matrix.

Предполагаемое устройство для штамповки представлено на рисунке. Оно содержит основание 1, в котором выполнен прямоугольный паз 2, служащий для размещения матрицадержателя 3 с матрицей 4. Матрицадержатель 3 имеет возможность перемещаться по пазу 2 в направлении перпендикулярном плоскости чертежа. Перемещение мартицадержателя 3 производится с помощью пневмоцилиндра, который расположен за плоскостью чертежа. К основанию 1 при помощи болтов 5 и гаек 6 присоединен корпус 7, в котором размещена камера сгорания 8. В центральной части корпуса 7 размещена коническая детонационная камера 9 с детонационной трубкой 10. Камера сгорания 8 снабжена выпускнымклапаном 11, свечами зажигания 12,13 и впускным клапаном 14. Детонационная трубка 10 так же снабжена свечей зажигания 15. В нижней части корпуса 7 выполнена кольцевая полость 16, в которой установлен кольцевой поршень 17 прижима 18, опирающегося на пружины 19, размещенные в цилиндрических углублениях основания 1. В корпусе 7 выполнено отверстие 20 для подачи сжатого воздуха в кольцевую полость 16. Кольцевой поршень 17 и прижим 18 снабжены резиновыми уплотнителями 21, 22, 23. Штампуемая заготовка 24 зажимается между матрицей 4, матрицедержателем 3 и прижимом 18.The proposed stamping device is shown in the figure. It contains a base 1, in which a rectangular groove 2 is made, which serves to accommodate the matrix holder 3 with the matrix 4. The matrix holder 3 has the ability to move along the groove 2 in the direction perpendicular to the plane of the drawing. The movement of the holder 3 is carried out using a pneumatic cylinder, which is located beyond the plane of the drawing. A housing 7 is attached to the base 1 with bolts 5 and nuts 6, in which the combustion chamber is placed 8. In the central part of the housing 7 there is a conical detonation chamber 9 with a detonation tube 10. The combustion chamber 8 is equipped with an exhaust valve 11, spark plugs 12,13 and an inlet valve 14. Detonation tube 10 is also equipped with spark plugs 15. An annular cavity 16 is made in the lower part of the housing 7, in which an annular piston 17 of the clamp 18 is mounted, supported by springs 19 located in the cylindrical recesses of the base 1. In the housing The mustache 7 has a hole 20 for supplying compressed air to the annular cavity 16. The annular piston 17 and the clamp 18 are equipped with rubber seals 21, 22, 23. The stamped blank 24 is clamped between the die 4, the die holder 3 and the clamp 18.

Работа устройства осуществляется следующим образом. В полость 16 подается сжатый воздух. Под действием давления воздуха на кольцевой поршень 17 прижим 18 осуществляет зажим фланца заготовки 24. Через впускной клапан 14 камера сгорания 8 и детонационная камера 9 заполняются газообразной топливной смесью, например смесью природного газа с кислородом. Затем эта топливная смесь при помощи свеч 12 и 13 поджигается. При горении смеси давление повышается. Под действием этого давления часть топливной смеси перетекает из камеры сгорания 8 в детонационную камеру 9. Благодаря этому к моменту подхода фронта пламени к нижней части камеры сгорания 8 давление в детонационной камере 9 повышается в 7…9 раз. В этот момент свеча 15 производит зажигание топливной смеси в детонационной трубке 10, и в ней формируется детонационная волна. Благодаря этому в камере 9 горение топливной смеси происходит в детонационном режиме. Скорость распространения фронта пламени в детонационной камере 9 примерно в 50…70 раз больше, чем в камере сгорания 8. Поэтому фронт пламени камеры сгорания 8 и детонационная волна с камеры 9 практически одновременно достигают поверхности заготовки 24. Под действием давления детонационной волны заготовка 24 деформируется и заполняет полость матрицы 4.The operation of the device is as follows. Compressed air is supplied to cavity 16. Under the action of air pressure on the annular piston 17, the clamp 18 clamps the flange of the workpiece 24. Through the inlet valve 14, the combustion chamber 8 and the detonation chamber 9 are filled with a gaseous fuel mixture, for example, a mixture of natural gas with oxygen. This fuel mixture is then ignited using candles 12 and 13. When the mixture burns, the pressure rises. Under the influence of this pressure, part of the fuel mixture flows from the combustion chamber 8 to the detonation chamber 9. Due to this, by the time the flame front approaches the lower part of the combustion chamber 8, the pressure in the detonation chamber 9 rises by 7 ... 9 times. At this point, the candle 15 ignites the fuel mixture in the detonation tube 10, and a detonation wave is formed in it. Due to this, in the chamber 9, the combustion of the fuel mixture occurs in detonation mode. The propagation speed of the flame front in the detonation chamber 9 is approximately 50 ... 70 times greater than in the combustion chamber 8. Therefore, the flame front of the combustion chamber 8 and the detonation wave from the chamber 9 almost simultaneously reach the surface of the workpiece 24. Under the influence of the pressure of the detonation wave, the workpiece 24 is deformed and fills the cavity of the matrix 4.

После осуществления процесса штамповки открывается выпускной клапан 11 и продукты сгорания из камер 8 и 9 выпускаются. Воздух из кольцевойполости 16 стравливается. При этом под действием пружин 19 прижим 18 перемещается вверх, в свое исходное положение, освобождая фланец отштампованной заготовки 24. Затем матрицедержатель 3 с матрицей 4 при помощи пневмоцилиндра перемещается в направлении перпендикулярном плоскости чертежа и выводится из рабочей зоны устройства. После этого из матрицы извлекается отштампованная деталь и на нее устанавливается новая заготовка. Затем пневмоцилиндр перемещает матрицедержатель 3 с матрицей 4 в рабочую зону устройства. Далее рабочий цикл устройства повторяется в той же последовательности.After the stamping process, the exhaust valve 11 opens and the combustion products from the chambers 8 and 9 are released. Air from the annular cavity 16 is bleed. In this case, under the action of the springs 19, the clamp 18 moves up to its original position, freeing the flange of the stamped workpiece 24. Then the matrix holder 3 with the matrix 4 is moved with the help of a pneumatic cylinder in the direction perpendicular to the plane of the drawing and is removed from the working area of the device. After that, the stamped part is removed from the matrix and a new blank is installed on it. Then the pneumatic cylinder moves the matrix holder 3 with the matrix 4 in the working area of the device. Further, the duty cycle of the device is repeated in the same sequence.

В предложенном устройстве камера сгорания и детонационная камера сообщены между собой через кольцевой зазор между стенкой камеры сгорания и открытым торцом детонационной камеры. Площадь этого зазора In the proposed device, the combustion chamber and the detonation chamber are interconnected through an annular gap between the wall of the combustion chamber and the open end of the detonation chamber. The area of this gap

где d_k - диаметр камеры сгорания;where d _k is the diameter of the combustion chamber;

d_g - диаметр открытого торца детонационной камеры;d _g is the diameter of the open end of the detonation chamber;

δ - величина указанного кольцевого зазора.δ is the value of the specified annular gap.

В известном же устройстве эти камеры сообщены между собой через детонационную трубку. Площадь проходного сечения этой трубкиIn the known device, these cameras are interconnected via a detonation tube. The flow area of this tube

где d_T - диаметр детонационной трубки.where d _T is the diameter of the detonation tube.

Соотношение этих площадейThe ratio of these areas

Величина зазора δ соизмерима с радиусом трубки, т.е. 2δ≈d_T, а диаметр камеры сгорания на порядок превышает диаметр детонационной трубки. ПоэтомуThe gap δ is comparable with the radius of the tube, i.e. 2δ≈d _T , and the diameter of the combustion chamber is an order of magnitude larger than the diameter of the detonation tube. therefore

Таким образом, площадь кольцевого зазора, через которую сообщаются камеры, по крайней мере в 20 раз превышает площадь проходного сечения детонационной трубки. Благодаря этому в период горения газовой смеси в камере сгорания значительная часть газовой смеси перетекает в детонационную камеру, вследствие чего давление повышается в 7…9 раз до начала процесса детонации. Это обеспечивает существенное повышение давления детонационной волны на штампуемую заготовку, что дает возможность штамповать детали значительно большей толщины и сложной конфигурации, т.е. существенно расширяет технологические возможности устройства.Thus, the area of the annular gap through which the chambers communicate is at least 20 times larger than the passage area of the detonation tube. Due to this, during the combustion of the gas mixture in the combustion chamber, a significant part of the gas mixture flows into the detonation chamber, as a result of which the pressure rises 7 ... 9 times before the detonation process begins. This provides a significant increase in the pressure of the detonation wave on the stamped workpiece, which makes it possible to stamp parts of much greater thickness and complex configuration, i.e. significantly expands the technological capabilities of the device.

Claims

A device for gas detonation stamping containing a matrix and a coaxially mounted combustion chamber and a detonation chamber placed one in the other and communicated with each other, as well as means for supplying and igniting the gas mixture, characterized in that both chambers are of the same length and communicated with each other ends located near the surface of the matrix, and the means of ignition are placed in the walls of the chambers opposite the matrix.