МНОГОЭЛЕКТРОДНАЯ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

МНОГОЭЛЕКТРОДНАЯ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
Предложение относится к оборудованию для обработки различных материалов факторами, сопровождающими мощный электрический разряд в жидкости (электрогидравлический эффект). Оно может использоваться, например, в электрогидравлических (ЭГ) установках для дробления полезных ископаемых, для обработки материалов из технических волокон, для дезинфекции воды и очистки литья.
Известна элекгрогидравлическая установка для очистки литья, содержащая высоковольтный источник питания, конденсатор и разрядник, установленные в общем кожухе, заполненную водой камеру с обрабатываемым объектом, а также рабочий электрод, установленный с возможностью перемещения над обрабатываемым объектом и соединённый с разрядником длинным гибким проводом 1. Недостатком известной установки является то, что при такой компоновке длина, а, следовательно, индуктивность разрядного контура конденсатор - разрядник - соединительный провод - рабочий электрод - водяной разрядный промежуток - заземлённый обратный провод к конденсатору оказывается настолько больщой, что разряд имеет колебательный характер, то есть за время разряда напряжение на конденсаторе несколько раз меняет знак. Работа в таком режиме в сотни раз снижает срок службы дорогостоящего высоковольтного импульсного конденсатора, и, соответственно, увеличивает себестоимость технологического процесса. Другой недостаток известной установки состоит в её невысокой производительности, обусловленной тем, что энергия единичного разряда и частота следования разрядных импульсов ограничены стойкостью рабочего электрода и нагревом конденсатора.
Известна также электрогидравлическая установка, содержащая продолговатую камеру с водой, поперёк которой установлены в ряд рабочие электроды, электрически соединённые вместе и присоединённые длинным гибким проводником к высоковольтному импульсному генератору, содержащему конденсаторы и разрядники 2, Недостаток известной установки также состоит в высокой себестоимости технологического процесса, обусловленной малым сроком службы конденсаторов, работающих из-за большой длины проводника в колебательном режиме разряда. Производительность такой установки невелика из-за того, что частота следования разрядных импульсов ограничена нагревом конденсаторов, которые, независимо от их количества, работают при каждом разряде.
oobSI 353в4
.( I (iiiiililllHllllilftilll{lli
г , t7 0 0
-      MKHB02C19/18
Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является многоэлектродная ЭГ установка, содержащая конденсаторы, разрядники и рабочие электроды, установленные по окружности цилиндрической камеры в её верхней части, причём электроды соединены короткими проводниками с разрядниками, а также высоковольтный защитный кожух, закрывающий рабочие электроды, конденсаторы и разрядники 3. Благодаря малой длине разрядного контура, конденсаторы такой установки работают в апериодическом режиме разряда, что многократно увеличивает их долговечность. Производительность такой установки повьщхается с увеличением числа рабочих электродов. Но при этом быстро растут и размеры установки в плане. Уже при десяти электродах они превышают допустимые габариты для перевозки автомобильным или железнодорожным транспортом.
Другой недостаток известной установки состоит в её повышенной электроопасности. Рабочие электроды, нуждающиеся в частой замене, находятся в пределах общего высоковольтного защитного кожуха с конденсаторами и разрядниками. Поэтому персонал при замене электродов находится в области токоведущих частей. Обязательным элементом высоковольтных установок, содержапщх конденсаторы, являются автоматические короткозамыкатели конденсаторов, срабатьтающие при выключении установки. Обычно они представляют собой механические устройства с электромагнитным приводом. Работа ЭГ установок сопровождается сильной вибрацией, и, если под её воздействием хотя бы один из таких короткозамыкателей выйдет из строя, то соответствуюпщй конденсатор может остаться заряженным и электроопасность для персонала, осуществляющего замену электродов, увеличится.
Целью настоящего предложения является уменьщекие поперечных габаритов установки до размеров, отвечающих ограничениям транспортных габаритов, а также упрощение и повьщ1ение безопасности обслуживания установки.
Указанная цель достигается тем, что в известной многоэлектродной ЭГ установке, содержащей камеру, конденсаторы, разрядники и рабочие электроды, камера вьшолнена продолговатой, электроды расположены в одну или несколько линий вдоль длинной стороны камеры, а конденсаторы с разрядниками установлены вдоль длинной стороны камеры.
Кроме того, рабочие электроды, устанавливаемые в две или больше линий, расположены в шахматном порядке.
Кроме того, между электродами и разрядниками установлена защитная перегородка.
Кроме того, защитная перегородка вьшолнена из прозрачного материала или металлической сетки.
Вьшолнение камеры ЭГ установки продолговатой, или удлинённой и расположение рабочих электродов в одну или несколько линий и установка конденсаторов с разрядниками вдоль длинной стороны камеры позволяет по сравнению с прототипом сократить поперечный размер установки так, что она вписывается в установленные транспортные габариты. Это также позволяет образовать отделённую перегородкой от конденсаторов и разрядников рабочую зону для безопасного обслуживания электродов.
Установка электродов в две или более линий позволяет сократить продольный габарит установки, а расположение их в щахматном порядке повьппает эффективность технологического процесса и упрощает компоновку разрядных цепей.
Установка конденсаторов с разрядниками вдоль одной стороны камеры, обеспечивая доступ к электродам с другой стороны, облегчает обслуживание установки.
Установка защитной перегородки между рабочими электродами и разрядниками и вьшолнение её прозрачной повыщает безопасность обслуживания установки.
Вьшолнение защитной перегородки из металлической сетки обеспечивает наибольшую безопасность эксплуатации установки, позволяя при этом визуально контролировать состояние высоковольтных элементов.
Существо предложения иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 представлена предложенная установка с движением обрабатьшаемого материала вдоль линии электродов в разрезе плоскостью, перпендику.11ярной ;шнии электродов. В качестве примера электроды изображены установленными в одну линию.
На фиг. 2 представлен вид сверху на предложенную установку с движением обрабатьгоаемого материала вдоль линии электродов.
На фиг. 3 представлена предложенная установка с движением обрабатываемого материала поперёк линии электродов в разрезе плоскостью, перпендикулярной линии электродов. В качестве примера электроды изображены установленными в две линии в щахматном порядке.
На фиг. 4 представлен вид сверху на предложенную установку с движением обрабатьтаемого материала поперёк линии электродов
качестве рабочей жидкости может использоваться вода, или вода с добавками, а может использоваться и объект обработки, например обеззараживаемая жидкость. В верхней части камеры / установлены рабочие электроды 5. Электроды 3 могут быть установлены в один или несколько рядов. В случае установки электродов в несколько рядов, например в два ряда, как на фиг. 3 и 4, они устанавливаются в шахматном порядке. Это облегчает размещение других элементов установки и прокладку проводов питания 4 к электродам.
Схема технологического процесса определяет выполнение камеры 1. Если обрабатываемый материал предполагается перемещать от электрода к электроду, то есть вдоль линии электродов, то камера / имеет вид открытой с торцов трубы прямоугольного, как на фиг. 1 и 2, или иного сечения. Если обрабатываемый материал предполагается не перемещать вдоль линии электродов, а удалять по мере готовности, то камера / вьшолняется в виде коробки с открытой длинной боковой стороной, к которой примыкает загрузочный бункер 5 (фиг. 3 и 4). Независимо от направления перемещения материала, электроды 3 могут располагаться в одну или несколько линий вдоль длинной стороны камеры /. Дно камеры может бьпъ гладким, как на фиг. 1, решётчатым, как на фиг. 3, или оно может быть профилировано определённым образом для того, чтобы облегчить продвижение обрабатываемого материала вдоль линии электродов, либо его перемепшвание под воздействием ЭГ импульсов.
Вдоль камеры, по одну сторону от неё, в одну (фиг. 2) или несколько (фиг. 4) линий располагаются конденсаторы б и разрядники 7. Конденсаторы б соединены с разрядниками 7 короткими проводами или пшнами 8, а разрядники с рабочими электродами 5 - проводами 4. Элементы крепления разрядников и провода питания, соединяющие конденсаторы с зарядным устройством, на чертежах не показаны.
Каждый конденсатор б имеет короткозамыкатель, выполненный, как, например, это показано на фиг. 1 и 3 в виде заземлённого коромысла 9, приводимого в движение электромагнитом 10. При отключённом питании электромагнита 10, коромысло 9 находится в контакте с высоковольтным выводом // конденсатора б. На фиг. 3 и 4 короткозамыкатели второго ряда конденсаторов б условно не показаны.
Все элементы установки, находящиеся при её работе под высоким напряжением, защищены от прикосновения. Для этого либо вся установка располагается в отдельном помещении J2 (фиг. 1 и 2), либо эти элементы закрываются защитным кожухом J3 (фиг. 3 и 4). Для доступа к электродам установки служит дверь 14, оснащенная путевым выключателем (блок-контактом) /5.
установленные в перегородке 76. Перегородка 16 может быть выполнена из прозрачного материала, например, оргстекла, либо из металлической заземлённой сетки. Густота и толщина проволок сетки должны с одной стороны исключать возможность прикосновения к деталям разрядников и конденсаторов, а с другой - позволять видеть состояние высоковольтных элементов установки.
Для прохода персонала при обслуживании электродов служит либо свободный участок пола помещения 12 (фиг. 1), либо часть верхней крьпшси камеры 1 (фиг. 3).
Предложенное устройство работает следующим образом.
Материал, подлежащий обработке, загружается в камеру / через отверстие в одном из её торцов (фиг. 1), или через загрузочный бункер 5 и поступает в область разрядных промежутков между нижними концами электродов 3 и дном камеры /. Камера наполняется рабочей жидкостью 2.
Перед включением установки дверь 14 закрывают, переводя путевой выключатель 75 в замкнутое положение, благодаря чему становится возможным подача напряжения питания на устройство управления установкой. При включении установки подаётся напряжение на обмотки электромагнитов 10. Электромагниты втягивают свои сердечники, поднимая правый (по чертежам фиг. 1 и 3) конец коромысел 9, и отключая тем самым высоковольтные вьтоды конденсаторов б от земли. Конденсаторы б заряжаются каждый от своего источника до напряжения пробоя разрядников 7. После пробоя разрядника, напряжение конденсатора прикладывается к промеяцтку между нижним концом электрода 3 и дном камеры 7. Возникающий искровой разряд создаёт ударную волну и другие факторы, сопутствующие ЭГ эффекту и используемые для обработки материала.
В установке, изображённой на фиг. 1 и 2, обрабатываемый материал перемещается вдоль камеры 7, подвергаясь последовательно обработке факторами ЭГ эффекта от каждого из электродов. Попутно происходит и перемешивание материала. Перемещение материала может происходить под воздействием потока рабочей жидкости, либо при помощи механических устройств, а также под воздействием ударной волны от разрядов. Это исполнение установки применяется для обработки сточных вод с целью их дезинфекции, либо волокнистых материалов для придания им мягкости.
В установке, изображённой на фкт. 3 и 4, обрабатываемый материал, обычно это руда или камни, перемещается поперёк линии электродов и подвергается воздействию факторов ЭГ разряда от одного-двух электродов. Материал, раздробленный или измельчённый до размеров ячейки рещётки дна камеры, проваливается сквозь неё и удаляется из камеры конвейером, либо ссыпается в накопитель. Расположение электродов 3 и бункера 5 вдоль камеры 7 позволяет загружать материал сразу по всей длине камеры.
при этом материал проходит мимо электродов 3 кратчайшим путём, что снижает опасность их поломки.
Рабочие электроды 3 являются наименее долговечным элементом ЭГ установок. Срок их непрерьшной работы не превышает нескольких часов. Поэтому один-два раза в смену требуется выключать установку и заменять изношенные электроды отремонтированными заранее. При этом обслуживаюший установку персонал должен часто работать на токоведущих частях установки.
При работе устройства персонал находится вне помещения 72 или кожуха 13. При выключении установки оператором, либо при открытии двери 14, когда срабатывает путевой выключатель 15, отключая установку, напряжение с электромагнитов 10 снимается. Коромысла 9 опускаются на высоковольтные выводы // конденсаторов 6, разряжая их. После этого персонал может зайти в помещение шш под кожух, наложить заземляющие штанги на выводы рабочих электродов 3 и приступить к их замене.
Если вследствие вибрации, пыли или других причин коромысло Р не опустится на вывод 13 конденсатора б, то последний останется заряженным. Степень заряженности конденсатора не имеет значения, так как даже почти разряженный конденсатор остаётся весьма опасным. В силу статистического характера пробоя воздуха, разрядник может пробиться и при напряжении значительно меньшем рабочего, а также может иметь утечку по корпусу и нельзя исключать возможности того, что в момент отсоединения от электрода 5 провода 4, на нём появится опасное напряжение. Поэтому введение в установку дополнительной перегородки снижает вероятность прикосновения к цепям, соединённым с заряженным конденсатором, а вьшолнение перегородки прозрачной позволяет визуально убедиться перед началом работ в том, что все короткозамыкатели сработали, и что в высоковольтной части установки нет поломок, угрожающих безопасности проведения работ.
Описанное вьш1е компактное и безопасное устройство установки возможно благодаря расположению электродов в линию и размещению зоны обслуживания электродов и зоны нахождения опасных высоковольтных элементов - конденсаторов и разрядников, по разные стороны камеры.
Источники информации:
1.Оборудование и технологические щюцессы с использованием электрогидравлического эффекта. Под ред. Г.А. Гулого.- М., «Машиностроение, 1977, с. 63.
2.Л.А. Гельфонд, Н.Т. Зиновьев, В.Д. Казанцев и др. - Электроимнульсная установка ЭСУ-2Т/11 разрушения некондиционного железобетона. Электронная обработка материалов, 1990, # 6, с.74 -75.
3.Ю.В. Григорьев, Электрогидравлическая дробилка. - «Строительные и дорожные мавшшы, № 1 1988, с. 23-26.