RU198415U1

RU198415U1 - Electro-hydraulic device for machining materials

Info

Publication number: RU198415U1
Application number: RU2019137704U
Authority: RU
Inventors: Денис Наилевич Ахматов; Марат Наилович Ахметов; Наил Дамирович Ахметов; Ильнур Динаесович Галимянов; Ильшат Минахметович Гимадеев; Минахмет Минхайдарович Гимадеев; Вячеслав Александрович Кривошеев
Priority date: 2019-11-21
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2020-07-06

Abstract

Полезная модель относится к устройствам по обработке материалов давлением и может быть использована в машиностроении для резки металла, вырубки, пробивки отверстий и других штамповочных операций. Электрогидравлическое устройство для механической обработки материалов содержит разрядную камеру с рабочей жидкостью, электродную систему, размещенную в разрядной камере, и обрабатывающий инструмент. Упомянутое устройство снабжено выполненным совместно со штоком поршнем с возможностью закрепления на нем обрабатывающего инструмента и эластичной мембраной, закрывающей дно корпуса разрядной камеры для выведения поршня из зоны с рабочей жидкостью. Внутренняя часть разрядной камеры выполнена в форме параболоида вращения, в фокусе которого расположена электродная система, отрицательный электрод которой выполнен в виде кольца, в центре которого расположен положительный электрод. В результате обеспечивается повышение герметичности разрядной камеры. 1 ил.The utility model relates to devices for the processing of materials by pressure and can be used in mechanical engineering for metal cutting, punching, hole punching and other stamping operations. An electro-hydraulic device for mechanical processing of materials contains a discharge chamber with a working fluid, an electrode system located in the discharge chamber, and a processing tool. The above-mentioned device is equipped with a piston made in conjunction with a rod with the possibility of fixing a processing tool thereon and an elastic membrane covering the bottom of the discharge chamber housing for removing the piston from the zone with the working fluid. The inner part of the discharge chamber is made in the form of a paraboloid of revolution, in the focus of which there is an electrode system, the negative electrode of which is made in the form of a ring, in the center of which the positive electrode is located. The result is an increase in the tightness of the discharge chamber. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к устройствам по обработке материалов давлением и может быть использована в машиностроении для резки металла, вырубки, пробивки отверстий и других штамповочных операций.The utility model relates to devices for processing materials by pressure and can be used in mechanical engineering for metal cutting, punching, punching, and other stamping operations.

Известно электрогидравлическое устройство для ковки, содержащее расположенные в гидравлической разрядной камере электроды разрядника, инструмент, отличающееся тем, что, с целью расширения ассортимента получаемых изделий, оно снабжено двумя гибкими волноводами, гидравлическая разрядная камера выполнена в виде эллипсоида вращения с двумя отверстиями, оси которых расположены на его оптической оси, электроды разрядника размещены в одном из фокусов упомянутого эллипсоида, при этом каждый из волноводов одним своим концом смонтирован в отверстии гидравлической разрядной камеры, а другим концом связан с инструментом [1].It is known electro-hydraulic device for forging, containing discharger electrodes located in the hydraulic discharge chamber, a tool characterized in that, in order to expand the range of products obtained, it is equipped with two flexible waveguides, the hydraulic discharge chamber is made in the form of an ellipsoid of revolution with two holes, the axes of which are located on its optical axis, the spark gap electrodes are placed in one of the foci of the said ellipsoid, with each of the waveguides being mounted at one end of the hydraulic discharge chamber and connected to the instrument with the other end [1].

Недостатками указанного устройства являются: сложность в конструктивном обеспечении герметичности гидравлической разрядной камеры совместно с гибкими рукавами; недостаточное использование энергии ударных волн ввиду значительного ослабления их интенсивности на больших расстояниях распространения по волноводам; необходимость надежного закрепления гибких рукавов из-за их движения (деформации) и вибрации при возникающих внутри волноводов импульсных давлениях.The disadvantages of this device are: the difficulty in constructively ensuring the tightness of the hydraulic discharge chamber together with flexible hoses; insufficient use of the energy of shock waves due to a significant weakening of their intensity at large propagation distances along waveguides; the need for reliable fastening of flexible sleeves due to their movement (deformation) and vibration when pulsed pressures occur inside the waveguides.

Целью заявляемой полезной модели является повышение герметичности разрядной камеры и повышение коэффициента полезного действия электрогидравлического устройства для механической обработки материалов.The purpose of the claimed utility model is to increase the tightness of the discharge chamber and increase the efficiency of the electro-hydraulic device for machining materials.

В предлагаемой конструкции электрогидравлическое устройство снабжено поршнем, выполненным совместно со штоком, с возможностью закрепления на нем обрабатывающего инструмента. Дно корпуса разрядной камеры закрыто эластичной мембраной, что позволяет вывести поршень из зоны с рабочей жидкостью. При этом отпадает необходимость герметизации пары поршень-гильза, и получается возможность организации движения поршня в стволе со смазкой, тем самым уменьшить трение при его перемещении. Вывод поршня за пределы разрядной камеры позволит устранить необходимость притока жидкости из компенсационной емкости в камеру, когда происходит увеличение объема камеры при рабочем ходе поршня. В данной конструкции увеличение объема разрядной камеры за счет перемещения мембраны незначительное и может быть рассчитано и подобрано таким образом, что будет сопоставимо с объемом парогазового пузыря, в который превращается искровой канал после того как электрическая энергия заряженного конденсатора полностью выделится на элементах разрядной цепи. Поршень не связан жестко с мембраной, поэтому имеет возможность свободно перемещаться в стволе от импульса, полученного при электрическом разряде в камере.In the proposed design, the electro-hydraulic device is equipped with a piston made together with the rod, with the possibility of fixing the processing tool on it. The bottom of the housing of the discharge chamber is closed by an elastic membrane, which allows you to remove the piston from the area with the working fluid. In this case, there is no need to seal the piston-sleeve pair, and it becomes possible to organize the movement of the piston in the barrel with lubricant, thereby reducing friction during its movement. The withdrawal of the piston beyond the discharge chamber will eliminate the need for fluid flow from the compensation tank to the chamber when an increase in chamber volume occurs during the piston stroke. In this design, the increase in the volume of the discharge chamber due to the movement of the membrane is negligible and can be calculated and selected in such a way that it will be comparable with the volume of the gas-vapor bubble into which the spark channel turns after the electric energy of the charged capacitor is completely released on the elements of the discharge circuit. The piston is not rigidly connected to the membrane, therefore, it is able to freely move in the barrel from an impulse received during an electric discharge in the chamber.

На фиг. изображен общий вид заявляемого электрогидравлического устройства для механической обработки. Устройство содержит разрядную камеру, заключенную внутри корпуса 1, дно которого закрыто эластичной мембраной 2. К мембране примыкает поршень 3, выполненный совместно со штоком и перемещающийся в стволе 4, подпружиненный пружиной 8 и связанный с рабочим инструментом 9. Разрядная камера заполнена рабочей жидкостью 5. Внутри корпуса размещены электроды, причем отрицательный электрод 6 выполнен в виде кольца, в центре которого расположен положительный электрод 7. Такая электродная система компактна, позволяет обеспечить надежную герметичность и имеет малую собственную индуктивность, что позволяет преобразовать большую часть накопленной в конденсаторах энергии в кинетическую энергию плазмы и получать направленный удар на поршень. Для создания равномерного поля давления на мембрану внутренняя стенка разрядной камеры имеет форму параболоида вращения, в фокусе которого происходит разряд. Ствол, в котором перемещается поршень-шток, представляет собой цилиндрическую гильзу.In FIG. depicts a General view of the inventive electro-hydraulic device for machining. The device contains a discharge chamber, enclosed inside the housing 1, the bottom of which is closed by an elastic membrane 2. A piston 3 is adjacent to the membrane, made together with the rod and moving in the barrel 4, spring-loaded with a spring 8 and connected to the working tool 9. The discharge chamber is filled with working fluid 5. Electrodes are placed inside the case, and the negative electrode 6 is made in the form of a ring, in the center of which the positive electrode 7 is located. Such an electrode system is compact, allows for reliable tightness and has a low intrinsic inductance, which allows you to convert most of the energy stored in the capacitors into the kinetic energy of the plasma and receive a directed blow to the piston. To create a uniform pressure field on the membrane, the inner wall of the discharge chamber has the shape of a rotation paraboloid, in the focus of which a discharge occurs. The barrel in which the piston rod moves is a cylindrical sleeve.

Устройство работает следующим образом. На электроды подается напряжение, осуществляется высоковольтный электрический разряд в закрытой камере, заполненной рабочей жидкостью, в частности технически чистой водой. Возникающая при этом ударная волна воздействует через мембрану на днище поршня, далее через поршень-шток - на рабочий инструмент. На поршень воздействует как прямая, так и отраженная от стенок разрядной камеры ударная волна.The device operates as follows. Voltage is applied to the electrodes, a high-voltage electric discharge is carried out in a closed chamber filled with a working fluid, in particular, technically pure water. The shock wave that occurs in this case acts through the membrane on the piston bottom, then through the piston-rod - on the working tool. A direct shock wave and a shock wave reflected from the walls of the discharge chamber act on the piston.

Наряду с воздействием на мембрану и поршень ударных волн такая конструкция устройства позволяет дополнительно использовать и энергию парогазового пузыря, возникающего при расширении канала электрического разряда. Ввиду того, что разрядная камера закрытая, на мембрану будет также воздействовать квазистатическое давление жидкости, возникающее при электрическом разряде в ограниченном объеме. При этом полость, образуемая в разрядной камере перемещением мембраны, сопоставима с объемом парогазового пузыря.Along with the impact on the membrane and piston of shock waves, this design of the device allows you to additionally use the energy of a gas-vapor bubble that occurs when the channel of an electric discharge expands. Due to the fact that the discharge chamber is closed, the membrane will also be affected by the quasistatic pressure of the liquid, which occurs during an electric discharge in a limited volume. In this case, the cavity formed in the discharge chamber by moving the membrane is comparable to the volume of a vapor-gas bubble.

После окончания разряда и выполненного поршнем рабочего хода поршень-шток возвращается в исходное положение за счет воздействия пружины. Далее при необходимости может быть произведен повторный разряд или даже серия разрядов.After the discharge and the stroke made by the piston, the piston-rod returns to its original position due to the action of the spring. Further, if necessary, a second discharge or even a series of discharges can be performed.

Применение заявляемого устройства позволяет повысить эффективность воздействия электрогидроудара на поршень и тем самым увеличить коэффициент полезного действия электрогидравлического устройства.The use of the claimed device allows to increase the efficiency of the impact of electrohydraulic shock on the piston and thereby increase the efficiency of the electro-hydraulic device.

Использованные источникиUsed sources

1. Электрогидравлическое устройство для ковки, RU 2028863 С1, B21J 7/28, 20.02.1995.1. Electro-hydraulic device for forging, RU 2028863 C1, B21J 7/28, 02.20.1995.

Claims

An electro-hydraulic device for machining materials containing a discharge chamber with a working fluid, an electrode system located in the discharge chamber, and a processing tool, characterized in that it is provided with a piston made together with the rod with the possibility of fixing the processing tool on it and an elastic membrane covering the bottom the case of the discharge chamber for removing the piston from the zone with the working fluid, the inner part of the discharge chamber made in the form of a paraboloid of revolution, the focus of which is the electrode system, the negative electrode of which is made in the form of a ring, in the center of which is a positive electrode.