РЕГУЛИРУЕМАЯ ФОРСУНКА

Полезная модель относится к механической обработке материалов с охлаждением, в частности к механической обработке взрывчатых веществ (ВВ) с охлаждением при утилизации боеприпасов.
Механическая обработка зарядов ВВ широко применяется как при изготовлении новых изделий различного назначения, так и при извлечении данных материалов из корпусов утилизируемых боеприпасов. Особенностью механической обработки зарядов ВВ является возможность воспламенения и детонации обрабатываемого материала при воздействии на него режущим инструментом. В первую очередь это связано с экзотермическими реакциями, которые могут возникнуть в наиболее прогретых слоях стружки и заготовки из ВВ.
При анализе процесса резания ВВ наибольшее внимание уделяют тепловому состоянию стружки, так как она находится в большем по времени контакте с режущим инструментом, а, следовательно, и больше нагревается. Наиболее нагретой оказывается поверхность стружки, прилегающая к передней поверхности режущего инструмента, и с точки зрения обеспечения безопасности процесса резания, необходимо, чтобы температура на ней не превышала температуру воспламенения обрабатываемого материала. В связи с этим, актуальной является задача разработки устройства для подачи жидкости, охлаждающей режущий инструмент и стружку в процессе обработки ВВ резанием, которая должна обеспечивать не только охлаждение и смазку, но и способствовать дроблению стружки, при котором уменьшается время ее контакта с передней поверхностью режущего инструмента, что снизит вероятность возникновения не только детонации, но и заметного разложения ВВ.
Известна регулируемая форсунка (Заявка на патент РФ «Регулируемая форсунка» №2010109995 от 16.03.10 г.), которая содержит корпус в виде полого цилиндра с каналом для подачи охлаждающей жидкости и соосно установленную сборную вставку с соплом с регулируемым выходным сечением. Вставка с соплом содержит входную полую цилиндрическую часть, переходящую в конфузор с прорезью, на выходе которого закреплены две параллельные пластины, при этом, в прорези конфузора и в зазоре между параллельными пластинами размещены лепестки регулятора расхода, выполненного в виде цанги с посадочной цилиндрической поверхностью, закрепленной (например, с помощью винтов) на входной цилиндрической части, переходящей в конфузор, и загерметизированной уплотнительным кольцом. При этом, выходное отверстие корпуса имеет коническую поверхность с возможностью изменения положения лепестков регулятора расхода.
Недостатками данного изобретения является обеспечение дробления стружки только за счет давления подачи струи. В то время, как известно, что динамическое воздействие струи жидкости значительно повышает интенсивность разрушения преграды.
Технической задачей, решаемой в настоящей полезной модели, является повышение безопасности работ при механической обработке ВВ резанием путем снижения температуры стружки не только за счет охлаждающего, но и за счет динамического воздействия на срезаемый материал пульсирующей струи, приводящего к дроблению и уносу стружки.
Поставленная техническая задача в полезной модели решается следующим образом. В конструкцию регулируемой форсунки с корпусом в виде полого цилиндра с каналом для подачи охлаждающей жидкости и соосно установленной сборной вставкой с соплом с регулируемым выходным сечением было добавлено устройство для прерывания потока, которое содержит переднюю решетку, представляющую собой диск с прорезями в форме секторов, установленную в проточке цилиндрической части, переходящей в конфузор регулируемой форсунки, прерыватель потока и турбинку, представляющую собой крыльчатку, состоящую из ступицы и венца с лопастями, расположенными под углом к оси регулируемой форсунки, при этом прерыватель потока и турбинка жестко закреплены на оси, которая установлена в подшипниках скольжения, один из которых закреплен в центральной части передней решетки, другой в центральной части задней решетки, имеющей форму кольца с ребрами жесткости, установленной в проточке переходной трубки, закрепленной с помощью резьбы на цилиндрической части, переходящей в конфузор регулируемой форсунки, при этом передняя и задняя решетки зафиксированы резьбовыми кольцами.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где, на фигуре 1 представлен общий вид конструкции, на фигуре 2 - сечение А-А на фиг.1, на фигуре 3 - сечение Б-Б на фиг.1, на фигуре 4 - сечение В-В на фиг.2, на фигуре 5 - сечение Г-Г на фиг.2, на фигуре 6 - сечение Д-Д на фиг.2.
Регулируемая форсунка с корпусом 1 в виде полого цилиндра с каналом для подачи охлаждающей жидкости и соосно установленной сборной вставкой с соплом с регулируемым выходным сечением имеет устройство для прерывания потока, которое содержит переднюю решетку 2, представляющую собой диск с прорезями в форме секторов, установленную в проточке цилиндрической части, переходящей в конфузор 3 регулируемой форсунки, прерыватель потока 4 и турбинку 5, представляющую собой крыльчатку, состоящую из ступицы и венца с лопастями, расположенными под углом к оси регулируемой форсунки, при этом прерыватель потока 4 и турбинка 5 жестко закреплены на оси 6, которая установлена в подшипниках скольжения 7, один из которых закреплен в центральной части передней решетки 2, другой в центральной части задней решетки 8, имеющей форму кольца с ребрами жесткости, установленной в проточке переходной трубки 9, закрепленной с помощью резьбы на цилиндрической части, переходящей в конфузор 3 регулируемой форсунки, при этом передняя 2 и задняя 8 решетки зафиксированы, соответственно, резьбовыми кольцами 10 и 11.
Принцип работы регулируемой форсунки, с учетом выше приведенного описания, заключается в следующем. Охлаждающая жидкость из специальной емкости для хранения насосом под давлением подается в трубопровод, на выходе которого для формирования струи и уменьшения ее разбрызгивания установлена регулируемая форсунка. Жидкость из трубопровода, проходя по переходной трубке 9 раскручивает турбинку 5, жестко закрепленную на оси 6, установленной в подшипниках скольжения 7, один из которых закреплен в центральной части передней решетки 2, другой в центральной части задней решетки 8, имеющей форму кольца с ребрами жесткости, установленной в проточке переходной трубки 9, закрепленной с помощью резьбы на цилиндрической части, переходящей в конфузор 3 регулируемой форсунки. При этом, прерыватель потока 4, жестко закрепленный на оси 6, вращаясь, периодически перекрывает отверстия передней решетки 2, создавая пульсирующий поток жидкости, который, проходя далее через входную цилиндрическую часть, переходящую в конфузор 3, ускоряется и попадает в плоское прямоугольное выходное сечение, образованное двумя параллельными пластинами, закрепленными на выходе конфузора 3, и лепестками регулятора расхода 12. Из регулируемой форсунки пульсирующая струя охлаждающей жидкости подается на режущий инструмент и стружку. В результате динамического воздействия пульсирующей струи на срезаемый материал усиливается эффект дробления стружки, что снижает время ее контакта с передней поверхностью режущего инструмента, через которую происходит основной нагрев. Частота пульсации струи жидкости зависит от частоты вращения прерывателя потока 4, которая в свою очередь определяется скоростью движения жидкости, регулируемой насосом и углом наклона лопастей турбинки 5. Такая зависимость позволяет заранее спрогнозировать частоту пульсации струи для усиления или уменьшения эффекта дробления стружки в зависимости от толщины срезаемого слоя: больше толщина срезаемого слоя - больше частота пульсации струи и наоборот.
Последовательность сборки следующая: после сборки основной конструкции регулируемой форсунки в проточку цилиндрической части, переходящей в конфузор 3 регулируемой форсунки, устанавливается передняя решетка 2 с подшипником скольжения 7 и фиксируется с помощью резьбового кольца 10. Затем на цилиндрическую часть, переходящую в конфузор 3 регулируемой форсунки, накручивается переходная трубка 9. После этого, ось 6, с установленными на ней прерывателем потока 4 и турбинкой 5, устанавливается в подшипники скольжения 7, один из которых закреплен в центральной части уже установленной передней решетки 2, другой в центральной части задней решетки 8, которая в свою очередь устанавливается в проточку переходной трубки 9 и фиксируется резьбовым кольцом 11.
Преимущество предложенной конструкции регулируемой форсунки с устройством для прерывания потока заключается в возможности проведения механической обработки ВВ при различных параметрах режимов резания с гарантированным дроблением стружки. Снижение температуры стружки осуществляется как за счет ее охлаждения, так и за счет дробления, что уменьшает время ее контакта с передней поверхностью режущего инструмента, через которую происходит основной нагрев. Снижение температуры стружки уменьшает вероятность возникновения экзотермических реакций, которые протекают в наиболее прогретых слоях стружки и могут привести к ее воспламенению или даже детонации.
Данная конструкция регулируемой форсунки была изготовлена и прошла испытания на базе заявителя с положительными результатами при утилизации боеприпасов.