ИМИТАТОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ТУРБУЛИЗАТОРОВ В КАНАЛАХ ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована для назначения скорости течения электролита путем регулирования давления электролита, прокачиваемого через узкие, недоступные для измерения параметров процесса каналы при электрохимической размерной обработке локальных охлаждающих участков в длинномерных каналах с охлаждающей средой из сжиженных газов.
Техническим результатом данного решения является создание имитатора, идентифицирующего условия протекания рабочей среды в длинномерных охлаждающих каналах высокотемпературных элементов, например, ракетных двигателей, изменение состава двухфазной рабочей среды путем нахождения на имитаторе давления электролита на входе в канал и получения геометрии местных углублений, обеспечивающих в охлаждающих каналах дополнительное охлаждение и устранение газовых пробок в каналах.
Данная задача решается с помощью имитатора для определения оптимальных технологических режимов при получении турбулизаторов в каналах охлаждения. Имитатор содержит анод, представляющий собой пластину из металла с длиной и формой, соответствующими единичному охлаждающему каналу изделия, и установленный на аноде электрод-инструмент с начальным зазором относительно анода, регулирующие упоры, позволяющие изменять зазор между анодом и электродом-инструментом, а также диэлектрическую пленку со сквозными отверстиями, охватывающую поверхность анода. Имитатор имеет участок, аналогичный профилю охлаждающего канала изделия, со шкалой на прозрачной боковине для регистрации содержания газовой фазы в прокачиваемом под давлением электролите.
Устройство имитатора приведено на фиг.1, 2 и 3, где на фиг.1 показан продольный разрез имитатора, на фиг.2 - вид имитатора сверху, на фиг.3 - поперечный разрез имитатора.
0
0
0
0
0
Анод 1 представляет собой пластину из металла, используемого в охлаждаемой детали изделия, с длиной L и формой, соответствующей единичному охлаждающему каналу изделия. Электрод-инструмент 2 установлен относительно анода 1 с начальным зазором S и содержит регулирующие упоры 3, позволяющие изменять зазор S. На поверхности анода 1 установлена диэлектрическая пленка 4, охватывающая поверхность анода 1 и используемая для изготовления локальных углублений 5, с местами растворения анода 1, определяемыми сквозными отверстиями 6 в диэлектрической пленке 4. Форма локальных углублений 5, шаг между ними, заданные разработчиком, повторяют форму сквозных отверстий 6 и шаг между ними в диэлектрической пленке 4. Параметры локальных углублений 5 указываются разработчиком и выполняются на глубину h за счет анодного растворения металла анода 1, контролируемого, например, по времени обработки и управляемого положением электрода-инструмента 2, регулируемого регулирующими упорами 3 для настройки начального зазора S (фиг.1). На боковых поверхностях электрода-инструмента 2 закреплены прозрачные боковины 7 (фиг.2, 3), плотно прижимающие диэлектрическую пленку 4 к боковым поверхностям анода 1. На конце прозрачных боковин 7 установлены зажимы 8 (фиг.2, 3). Электролит 9 прокачивают под давлением через межэлектродный зазор S вдоль анода 1. Давление измеряют манометром 10 на входе электролита 9 в зону обработки анода 1 электродом-инструментом 2. На выходе электролита 9 из зоны обработки на аноде 1, заподлицо обрабатываемой поверхности анода 1, установлена диэлектрическая вставка 11. Диэлектрической вставке 11 противолежит участок 12 электрода-инструмента 2 с расширением межэлектродного зазора S на высоту Н (фиг.1), равную высоте охлаждающего канала на изделии (на фигурах не показано). На прозрачные боковины 7 на участке 12 нанесена шкала 13, разделяющая высоту Н на равные доли от 1 до 10. На выходе из канала установлен регулируемый вентиль 14, посредством которого может осуществляться имитация гидравлического сопротивления канала в охлаждаемом изделии.
Имитатор работает следующим образом.
0
0
0
0
0
Из металла охлаждаемой детали изделия выполняют анод 1, имеющий длину L и ширину, равную ширине охлаждающего канала изделия. В диэлектрической пленке 4 выполняют сквозные отверстия 6, соответствующие форме углублений 5. Проверяют высоту Н участка 12. Регулирующими упорами 3 устанавливают высоту зазора S, после чего устанавливают электрод-инструмент 2 так, чтобы прозрачные боковины 7 плотно прижимали диэлектрическую пленку 4 к аноду 1. При этом сквозные отверстия 6 в диэлектрической пленке 4 должны совпасть с местом локальных углублений 5 на обрабатываемой части анода 1. Закрепляют положение электрода-инструмента 2 относительно анода 1 с помощью зажимов 8. Подают в зазор S электролит 9 (показано стрелкой) с давлением на входе, равным давлению на входе в канал охлаждающей среды в изделии. Замеряют манометром 10 давление на входе, которое можно регулировать, например, вентилем (на фигурах не показан). Регулируемым вентилем 14 имитируют гидравлическое сопротивление канала охлаждения изделия. Величину сопротивления настраивают по соотношению давлений жидкости на входе в канал и на выходе из него. Соотношение берется аналогичным соотношениям давлений на входе и выходе канала охлаждения в изделии. Включают постоянный ток с напряжением, например, рекомендуемым в [Газизуллин К.М. Электрохимическая размерная обработка крупногабаритных деталей в пульсирующих рабочих средах // Воронеж: изд-во ВГУ, 2002, с.157], подавая его на анод 1 (плюс) и на электрод-инструмент 2 (минус). Через прозрачные боковины 7 над диэлектрической вставкой 11 наблюдают за съемом металла с анода 1 в местах локальных углублений 5. По известному соотношению давлений охлаждающей среды в каналах изделия, регулируемым вентилем 14, устанавливают аналогичное соотношение в имитаторе. Если наблюдается снижение съема по длине «L» анода 1, то вычисляют требуемое изменение зазора S и регулирующими упорами 3 изменяют его пропорционально глубине h. Наблюдают по шкале 13 степень газонаполнения на участке 12. По [Газизуллин К.М. Электрохимическая размерная обработка крупногабаритных деталей в пульсирующих рабочих средах // Воронеж: изд-во ВГУ, 2002, с.34] допускаемое соотношение газообразной фазы к высоте Н не может быть более 64%, иначе произойдет запирание канала при электрохимической размерной обработке и, аналогично, в теплообменном аппарате изделия, что не допустимо (обычно для охлаждающих каналов изделий выбирают газонаполнение не более 50%). При этом давление электролита 9 изменяют так, чтобы в процессе обработки локальных углублений 5 при оценке по шкале 13 над диэлектрической вставкой 11 газонаполнение на участке 12 было около 50%. Фиксируют при этом газонаполнении величину давления на входе электролита 9 по манометру 10 и принимают ее для изготовления углублений в охлаждающих каналах изделия с геометрией, аналогичной локальным отверстиям 6 в диэлектрической пленке 4. Если выбранное давление электролита 9 на входе в зазор S больше используемого для охлаждающей среды в каналах изделия, что практически маловероятно, то корректируют зазор S.
Таким образом, находят технологический режим течения электролита, позволяющий получить геометрию участков, улучшающих теплообмен в охлаждающих каналах изделий без появления газонаполнения, создающего опасность «запирания» канала и нештатной ситуации при работе изделия.