SU1282941A2

SU1282941A2 - Apparatus for stamping with working environment

Info

Publication number: SU1282941A2
Application number: SU853909588A
Authority: SU
Inventors: Валентин Петрович Коротков
Original assignee: Korotkov Valentin P
Priority date: 1985-06-11
Filing date: 1985-06-11
Publication date: 1987-01-15

Abstract

Изобретение касаетс обработки .металлов давлением и может быть использовано дл получени л еталей из листового материала в различных отрасл х машиностроени и приборостроени . Цель изобретени - уменьшение расхода рабочей среды путем утилизации отбросной теплоты. В герметичной полости 23 осуществл етс паросиловой цикл с изобарным подводом теплоты, вл ющейс отбросной теплотой четырехтактного цикла в полости корпуса 1. В роторе 6 а.ьп1олнена герметична торообразна n jniKTb 23, частично заполненна легкоиспар ющимс жидким теплоносителем. В полос ги 23 размещены выполненные в виде тел вращени и последовательно соединенные между собой парогенератор 24, турбина 25, конде1 сатор 26 и конденсатный насос 27. Конденсатор 26 смещен относительно парогенератора 24 к оси вращени ротора. 4 ил.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used to obtain metal sheets from sheet material in various fields of engineering and instrumentation. The purpose of the invention is to reduce the consumption of the working environment by utilizing waste heat. In the hermetic cavity 23 a steam power cycle is carried out with an isobaric supply of heat, which is the waste heat of the four-stroke cycle in the cavity of the housing 1. In the rotor 6 a.a sealed toroidal njniKTb 23, partially filled with easily evaporating heat-transfer fluid. In the strips gi 23 there are placed in the form of rotational bodies and a steam generator 24, a turbine 25, a capacitor 26 and a condensate pump 27 connected in series. The condenser 26 is displaced relative to the steam generator 24 to the axis of rotation of the rotor. 4 il.

Description

25 7 8 // wz25 7 8 // wz

28 27 2628 27 26

(Л(L

1чЭ1HE

СХ)CX)

toto

соwith

4four

NJNJ

Фиг.22

Изобретение относитс к обработке металлов давлением, а именно к устройствам дл штамповки рабочей средой.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to devices for stamping with a working medium.

Цель изобретени - уменьшение расхода рабочей среды путем утилизации отбросной теплоты.The purpose of the invention is to reduce the consumption of the working environment by utilizing waste heat.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство , вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - фрагмент устройства; на фиг. 4 - осуш,ествл емый устройством бинарный термодинамический цикл в координатах температура - энтропи .FIG. 1 shows the proposed device, side view; in fig. 2 - the same, top view; in fig. 3 - a fragment of the device; in fig. 4 - drying, a binary thermodynamic cycle in the coordinates of temperature - entropy, which the device establishes.

Устройство содержит корпус 1 с каналом 2 дл подачи в его полость 3 рабочей среды. Полость 3 корпуса 1 снабжена средствами дл герметизации (не показаны) и боковыми крышками 4 и 5.The device comprises a housing 1 with a channel 2 for supplying a working medium to its cavity 3. The cavity 3 of the housing 1 is provided with means for sealing (not shown) and side covers 4 and 5.

В полость 3 корпуса 1 помешен ротор 6, выполненный в виде трехгранной призмы и снабженный механизмом поворота вокруг своей оси и оси корпуса 1 в виде шестерен 7 и 8 соответственно внутреннего и внешнего зацеплени .In the cavity 3 of the housing 1 there is a rotor 6, made in the form of a triangular prism and equipped with a rotation mechanism around its axis and the axis of the housing 1 in the form of gears 7 and 8, respectively, of internal and external engagement.

Ротор 6 установлен на эксцентриковом валу 9 посредством подшипника 10 с возможностью взаимодействи боковыми ребрами с внутренней поверхностью корпуса 1 через проход щий между ними материал, из которого штампуютс детали.The rotor 6 is mounted on the eccentric shaft 9 by means of the bearing 10 with the possibility of interaction of the side ribs with the inner surface of the housing 1 through the material passing between them from which the parts are stamped.

Эксцентриковый вал 9 смонтирован в подшипниках 11 и 12 боковых крышек 4 и 5.The eccentric shaft 9 is mounted in bearings 11 and 12 of the side covers 4 and 5.

Внутренн поверхность корпуса 1 образована перемешением пр молинейной образующей вдоль направл ющей в виде эпитрохоиды .The inner surface of the housing 1 is formed by mixing the rectilinear generatrix along the guide in the form of an epitrochoid.

Матрицы 13 расположены на наружной боковой поверхности ротора 6, который снабжен средствами герметизации в виде уплотнений 14.The matrix 13 is located on the outer side surface of the rotor 6, which is provided with means of sealing in the form of seals 14.

Устройство содержит также средство 15 дл подачи материала и средство 16 дл удалени заготовок. Канал 2 св зывает полость 3 корпуса 1 с карбюратором 17. На выходе из канала 18 дл выпуска рабочей среды установлены фильтр-дожигатель 19 и глушитель 20.The device also comprises means 15 for feeding material and means 16 for removing blanks. Channel 2 connects cavity 3 of housing 1 with the carburettor 17. At the exit of channel 18 for the release of the working medium, a filter-burner 19 and a silencer 20 are installed.

В стенке корпуса 1 смонтирована свеча 21 зажигани . На эксцентриковом валу 9 размещен прерыватель 22 дл подачи высокого напр жени на свечу 21 зажигани . Эксцентриковый вал 9 св зан с приводом (не показан) дл обеспечени пуска.A spark plug 21 is mounted in the wall of the housing 1. An eccentric shaft 9 is provided with an interrupter 22 for applying high voltage to the spark plug 21. The eccentric shaft 9 is coupled to a drive (not shown) to provide a start.

Дл повышени термодинамической эффективности в роторе 6 выполнена герметична тороидальна полость 23, частично заполненна легкоиспар ющимс жидким теплоносителем, в которой размещены последовательно соединенные между собой парогенератор 24, турбина 25, конденсатор 26 и конденсатный насос 27.To increase thermodynamic efficiency, a rotor 6 is sealed in a toroidal cavity 23, partially filled with an easily evaporating heat-transfer fluid, in which a steam generator 24, a turbine 25, a condenser 26 and a condensate pump 27 are placed in series.

Конденсатор 26 и парогенератор 24 выполнены в виде тел вращени , коаксиальных эксцентриковому валу 9; конденсатор 26The condenser 26 and the steam generator 24 are made in the form of rotation bodies coaxial with the eccentric shaft 9; capacitor 26

прикреплен к парогенератору 24 и смещенattached to the steam generator 24 and offset

относительно него к оси вращени ротора 6.relative to it to the axis of rotation of the rotor 6.

Дл уменьщени паразитных теплоперетоков из парогенератора 24 к конденсаторуTo reduce parasitic heat flows from the steam generator 24 to the condenser

26между парогенератором 24, турбиной 25, конденсатором 26 и конденсатным насосом26 between the steam generator 24, the turbine 25, the condenser 26 and the condensate pump

27установлен торообразный пустотелый термоизол тор 28, имеющий большое термосопротивление .27 a toroidal hollow thermal insulator 28 having a large thermal resistance was installed.

В качестве легкоиспар ющегос жидкого теплоносител могут быть использованы вода , этиловый спирт, гептан, флутек и др. При осуществлении более высокотемпературного цикла могут быть использованы высококип щие теплоносители: термекс, цезий,Water, ethyl alcohol, heptane, floutec, etc. can be used as a volatile liquid heat carrier. In a more high-temperature cycle, high-boiling heat carriers can be used: termex, cesium,

литий и др.lithium and others

Герметична тороидальна полость 23, парогенератор 24, турбина 25, конденсатор 26 и конденсатный насос 27 могут быть выполнены за одно целое с ротором 6 меходом лить по выплавл емым модел м. В этом случае литники (не показаны) служат одновременно дл вакуумной заправки герметичной тороидальной полости 23 теплоносителем , после чего герметически заглущаютс . Возможна также сборна конструкци этих элементов. Однако в любом случае кардинально решаетс проблема утечек теп- лоносител , так как достигаетс . полна герметизаци и в процессе функционировани подвижных герметичных элементов дл A sealed toroidal cavity 23, a steam generator 24, a turbine 25, a condenser 26 and a condensate pump 27 can be integrally formed with a 6-way rotor to cast on produced models. In this case, sprues (not shown) serve simultaneously for vacuum filling of a sealed toroidal cavity 23 with a coolant, after which they are hermetically sealed. It is also possible to assemble these elements. However, in any case, the problem of heat carrier leakage is fundamentally solved, as it is achieved. full sealing and in the course of the operation of mobile hermetic sealing elements for

подвода и отвода теплоносител не требуетс .supply and removal of heat carrier is not required.

Дл повышени КПД паросилового цикла , осуществл емого в герметичной тороидальной полости 23, эксцентриковый вал 9 снабжен теплообменником 29, соединеннымIn order to increase the efficiency of the steam-power cycle, carried out in the hermetic toroidal cavity 23, the eccentric shaft 9 is equipped with a heat exchanger 29 connected

подвод щим 30 и отвод щим 31 трубопроводами посредством коллекторов 32 и 33 с системой (не показана) охлаждени .inlet 30 and outlet pipe 31 via manifolds 32 and 33 with a cooling system (not shown).

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Листовой рулонный материал 34 пропускаетс средством 15 дл подачи материала в полость 3 между боковыми ребрами ротора 6 и внутренней поверхностью корпуса 1 и далее поступает в средство 16 дл удалени готовых деталей 35. При этом создаютThe sheet web material 34 is passed by means 15 for feeding material into the cavity 3 between the side edges of the rotor 6 and the inner surface of the housing 1 and then entering the means 16 for removing finished parts 35. In this case

требуемое нат жение обрабатываемого материала так, что лента 34 плотно прилегает к боковой поверхности ротора 6. При вращении ротора 6 в устройстве осуществл етс бинарный (комбинированный) термодинамический цикл, состо щий из четырехтактного цикла с изохорным подводом теплоты и паросилового цикла с изобарным подводом теплоты, вл ющейс отбросной теплотой предыдущего цикла. При этом четырехтактный цикл осуществл етс в полости 3 корпуса 1, а паросиловой - в герметичной тороидальной полости 23 ротора 6.required tension of the material being processed so that the tape 34 fits tightly against the lateral surface of the rotor 6. When the rotor 6 rotates, the device performs a binary (combined) thermodynamic cycle consisting of a four-stroke cycle with isochoric heat supply and a steam-power cycle with isobaric heat supply, the waste heat of the previous cycle. In this case, the four-stroke cycle is carried out in the cavity 3 of the housing 1, and the steam power in the hermetic toroidal cavity 23 of the rotor 6.

Четырехтактный цикл (фиг. 4) состоит из следующих четырех процессов.The four-stroke cycle (FIG. 4) consists of the following four processes.

Первый процесс a-b сжати рабочей среды , поступающей из карбюратора 17 через канал 2, вл етс изоэнтропным и протекает в камере переменного объема, образованной ротором 6 в полости 3, при ее верхнем правом положении. Температура повышаетс от Те. до Та. Степень сжати составл ет 6-10.The first process a-b of compressing the working medium coming from the carburetor 17 through channel 2 is isentropic and flows in the chamber of variable volume formed by the rotor 6 in cavity 3, with its upper right position. The temperature rises from Te. DotA. The compression ratio is 6-10.

Второй процесс Ь-с сгорани рабочей среды вл етс изохорным и протекает в камере переменного объема при ее правом положении. Температура повышаетс от Тв до Т. Подвод тепла в этом процессе происходит в результате сгорани сжатой рабочей среды. Инициирование процесса происходит от свечи 21 зажигани , управл емой прерывателем 22. Продукты сгорани рабочей среды при давлении до 30 МПа и выше и температуре ШОО°С осуш,ествл ют штамповку заготовки: материал 34 заготовки продавливаетс в матрицы 13 и в них формируетс готова , деталь 35.The second process, LB, of the combustion of the working medium is isochoric and proceeds in a chamber of variable volume with its right position. The temperature rises from TV to T. Heat is applied in this process as a result of the combustion of a compressed working medium. The initiation of the process takes place from the spark plug 21, controlled by the chopper 22. The products of combustion of the working medium at pressures up to 30 MPa and higher and the temperature of the ingots are dried, the forging of the workpiece is activated: the material 34 of the workpiece is pressed into the dies 13 and a ready part is formed in them 35

Третий процесс c-d расширени продуктов сгорани рабочей среды вл етс изоэнтропным и протекает в камере переменного объема при ее правом нижнем положении. Температура снижаетс от Тс до . Проис- ходит трансформаци теплоты в механическую работу, обеспечивающую окончательное формообразование издели в матрицах 13 и самовращение ротора 6.The third process c-d expansion of the combustion products of the working medium is isentropic and proceeds in a chamber of variable volume with its right lower position. The temperature decreases from Tc to. The transformation of heat into mechanical work takes place, which ensures the final shaping of the product in the matrices 13 and the rotation of the rotor 6.

Четвертый процесс d-a отвода продуктов сгорани рабочей среды вл етс изохорным и протекает в камере переменного объема при ее нижнем левом положении. Температура снижаетс от Т, до TQ.. Параметры приобретают исходное значение, и цикл замыкаетс .The fourth process d-a of removal of the combustion products of the working medium is isochoric and takes place in a chamber of variable volume at its lower left position. The temperature decreases from T to TQ .. The parameters take the initial value and the cycle closes.

Отводима в четырехтактном цикле теп- лота частично используетс в паросиловом цикле.Heat removed in the four-stroke cycle is partially used in the steam-power cycle.

Паросиловой цикл (фиг. 4) состоит из следующих процессов. Первый процесс e-f изображенный ломаной линией, вл етс изобарным процессом подвода теплоты от предыдущего цикла и протекает в парогенераторе 24. Температура повышаетс от Те до Tf. Начальный участок линии e-f соответствует доведению теплоносител тороидальной полости 23 до кипени , горизонталь- ный - изотермическому парообразованию в области насыщени , а конечный - перегреву . Результатом процесса вл етс генераци перегретого пара теплоносител .The steam cycle (Fig. 4) consists of the following processes. The first e-f process depicted by the broken line is an isobaric process of heat supply from the previous cycle and takes place in the steam generator 24. The temperature rises from Te to Tf. The initial part of the e-f line corresponds to boiling the heat carrier of the toroidal cavity 23, the horizontal - to isothermal vaporization in the saturation region, and the final - to overheating. The result of the process is the generation of superheated steam coolant.

Второй процесс f-g вл етс изоэнтроп- ным расширением ггерегретого пара в турбине 25. Температура снижаетс от Т до Tg. Происходит трансформаци теплоты в механическую работу - на лопатках турбины 25 возникает вращающий момент, суммирующийс с вращающим моментом ротора 6. Таким образом, по сравнению с прототипом больща часть теплоты превращаетс в механическую работу, котора затрачиваетс на приведение в действие средства 15 дл подачи материала 34 и средства 16 дл удалени готовых деталей и на самовращение ротора 6.The second f-g process is an isentropic expansion of the steam heated in turbine 25. The temperature decreases from T to Tg. The transformation of heat into mechanical work takes place — a torque is generated on the blades of the turbine 25, which is summed with the torque of the rotor 6. Thus, compared with the prototype, a large part of the heat is converted into mechanical work, which is expended to actuate the means 15 for feeding the material 34 and means 16 for removing finished parts and for rotating the rotor 6.

Третий процесс g-h вл етс изотерм- ным процессом конденсации отработанного пара турбины 25 в конденсаторе 26 и протекает при посто нной температуре 1. При малой массе ротора 6 теплота конденсации отводитс теплообменником 29.The third process g-h is an isothermal process of condensation of the exhaust steam of the turbine 25 in the condenser 26 and proceeds at a constant temperature 1. With a small mass of the rotor 6, the heat of condensation is removed by the heat exchanger 29.

Четвертый процесс h-e вл етс изоэнтропным сжатием конденсата конденсат- ным насосом 27. Температура повышаетс от Th ДО Те. Ввиду малой сжимаемости жидкости Te- ThТеплоотвод в тороидальную полость 23 дл осуществлени паросилового цикла не снижает максимальную температуру четырехтактного цикла ввиду практически мгновенного протекани процесса Ь-с сгорани рабочей среды.The fourth process, h-e, is isentropic condensate condensate condensing pump 27. The temperature rises from Th to Te. Due to the low compressibility of the Te-Th liquid, the heat transfer to the toroidal cavity 23 for the implementation of the steam-power cycle does not reduce the maximum temperature of the four-cycle cycle due to the almost instantaneous process of the B-process combustion of the working medium.

Частична утилизаци отбросной теплоты четырехтактного цикла a-b-c-d, протекающего в полости 3 корпуса 1, в паросило- ром цикле e-f-g-h, протекающем в тороидальной полости 23, позвол ет повысить термодинамическую эффективность устройства дл щтамповки на 20-30%. Одновременно стабилизируетс температура ротора 6 в заданных температурных пределах, что предотвращает его заклинивание и повышает стойкость матриц 13.Partial utilization of the waste heat of the four-cycle cycle a-b-c-d flowing in the cavity 3 of housing 1 in the steam-cycle e-f-g-h flowing in the toroidal cavity 23, allows to increase the thermodynamic efficiency of the stamper by 20-30%. At the same time, the temperature of the rotor 6 is stabilized within the prescribed temperature limits, which prevents its jamming and increases the durability of the matrices 13.

Использование устройства дл штамповки с повышенной термодинамической эффективностью позвол ет существенно увеличить экономичность процесса шта.мповки рабочей средой за счет утилизации отбросной теплоты , что уменьшает расход рабочей среды.The use of a punching device with enhanced thermodynamic efficiency allows a substantial increase in the efficiency of the shtamping process by the working medium due to the utilization of waste heat, which reduces the consumption of the working medium.

Claims

Invention Formula

Device for stamping the working environment of parts from sheet material according to ed. St. No. 1224047, characterized in that, in order to reduce the flow rate of the working medium by utilizing waste heat, the rotor is made with a sealed toroidal cavity partially filled with an easily evaporating heat-transfer fluid, and the device is provided with those arranged in said cavity. rotation and serially interconnected steam generator, turbine, condenser and condensate pump, and the condenser is shifted relative to the steam generator to the axis of rotation of the rotor.

.З

31 0

Sria