ЭЛЕКТРОГИДРОИМПУЛЬСНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области взрывных работ специального назначения, а точнее к устройствам, предназначенным для проведения взрывных работ с использованием электрогидравлического эффекта.
Известен электрогидравлический взрыватель для нетокопроводящих материалов (Л.А.Юткин. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. Л.: Машиностроение. 1986. С.160), который представляет собой искровой разрядник, погруженный в пробуренный шпур. Шпур заполнен водой, а искровой промежуток образован парой электродов, которые с помощью проводов через разрядник присоединены к конденсаторной батарее. Заряд конденсаторной батареи производится с помощью зарядного устройства, состоящего из трансформатора и выпрямителя.
Одним из основных недостатков работы этого взрывателя является недостаточно высокая надежность его работы из-за необходимости использования двухобмоточного трансформатора в зарядном устройстве, т.к. наличие двух обмоток обуславливает высокую вероятность электрического пробоя изоляции одной из них.
Известна электрогидроимпульсная установка, использующая электрогидравлический эффект для разрушения бракованных железобетонных изделий, выбранная в качестве прототипа (Патент РФ №56448, Е21В 7/00, опубл. 10.09.06, Б.И. №25), которая выглядит следующим образом: выходы трансформаторно-выпрямительного блока, состоящего из двухобмоточного трансформатора и диода, соединены с положительным и отрицательным выводами конденсаторной батареи, отрицательный вывод конденсаторной батареи заземлен, а положительный вывод соединен с входным электродом разрядника. Выходной электрод разрядника соединен с входом блока обострения импульсного напряжения. Блок обострения импульсного напряжения
состоит из малоиндуктивного конденсатора и разрядника-обострителя. Один выход блока обострения импульсного напряжения соединен с рабочим электродом. Рабочий электрод с возможностью жесткого закрепления установлен в рабочем баке, в котором также расположен зажим, заземленный с помощью провода. Бак заполнен электроионной жидкостью, например водой или раствором NaCl. В баке жестко закреплены направляющие лифтовой секции, на дне клети, имеющей грузовую проушину, установлен поддон, на последнем располагают разрушаемое железобетонное изделие, например опору контактной сети или железнодорожную шпалу. Клеть выполнена с возможностью возвратно-поступательного движения в вертикальном направлении. Движение осуществляется с помощью привода, например электродвигателя. На оголенном конце железной арматуры изделия закреплен зажим, с помощью которого осуществляется заземление арматуры.
Одним из основных недостатков работы прототипа является недостаточно высокая надежность его работы, обусловленная необходимостью использования двухобмоточного трансформатора в зарядном устройстве, т.к. наличие двух обмоток обуславливает высокую вероятность электрического пробоя изоляции одной из них.
Перед авторами стояла задача - повышение надежности электрогидроимпульсной установки путем использования трансформатора без отдельной первичной обмотки, функцию которой выполняет шина высокого напряжения.
Технический результат достигается тем, что в электрогидроимпульсной установке, содержащей трансформаторно-выпрямительный блок, состоящий из трансформатора и диода, к выводам которого подключена конденсаторная батарея, отрицательный вывод которой заземлен, а положительный вывод подключен к входному электроду разрядника, блок обострения импульсного напряжения, вход которого соединен с выходным электродом разрядника, а первый выход соединен с рабочим электродом, второй выход заземлен, рабочий электрод, помещенный в рабочий бак, который заполнен электроионной
жидкостью и содержит зажим, соединенный с землей, поддон, жестко закрепленный на дне клети с возможностью возвратно-поступательного движения по направляющим лифтовой секции, которые жестко закреплены внутри рабочего бака, трансформатор трансформаторно-выпрямительного блока выполнен в виде обмотки, навитой на шину высокого напряжения.
Предлагаемое устройство показано на чертеже.
Электрогидроимпульсная установка выглядит следующим образом: на шину высокого напряжения 1 навита обмотка трансформатора трансформаторно-выпрямительного блока 2, выводы трансформаторно-выпрямительного блока 2 соединены с конденсаторной батарей 5. Отрицательный вывод 4 конденсаторной батареи 5 заземлен, а положительный вывод 3 соединен с входным электродом 6 разрядника 7. Выходной электрод 8 разрядника 7 соединен с входом 9 блока обострения импульсного напряжения 10. Блок обострения импульсного напряжения 10 состоит из малоиндуктивного конденсатора 11 и разрядника-обострителя 12 (Г.А.Месяц. Импульсная энергетика и электроника М.: Наука, 2004 с.263-269). Один выход 13 блока обострения импульсного напряжения 10 соединен с рабочим электродом 14. Рабочий электрод 14 жестко соединен с рабочим баком 15, в котором также расположен зажим 16, заземленный с помощью провода 17. Бак 15 заполнен электроионной жидкостью, например водой или раствором NaCl. В баке 15 жестко закреплены направляющие 18 лифтовой секции на дне клети 19, имеющей грузовую проушину 20, установлен поддон 21, на последнем располагают разрушаемое железобетонное изделие 22, например опору контактной сети или железнодорожную шпалу. Клеть 19 установлена с возможностью возвратно-поступательного движения в вертикальном направлении по направляющим лифтовой секции 18. Движение осуществляется с помощью привода, например электродвигателя (на чертеже не показан). На оголенном конце 23 железной арматуры 24 изделия 22 закреплен зажим 16.
Работа электрогидроимпульсной установки происходит следующим образом. Железобетонное изделие 22 помещается на поддон 21, установленный на клети 19, которая находится в верхнем положении. К оголенному концу 23 железной арматуры 24 прикрепляют зажим 16. Затем включается привод лифтовой секции 18, который с помощью грузовой проушины 20 опускает клеть 19 вместе с поддоном 21 и изделием 22 в бак 15.
пробоя
Электрический переменный ток, протекающий по шине 1 высокого напряжения, выполняющей функцию первичной обмотки трансформатора трансформаторно-выпрямительного блока 2, индуцирует в его обмотке ЭДС. Под действием данной ЭДС возникает ток, который выпрямляется диодом (на чертеже не обозначен) трансформаторно-выпрямительного блока 2. Указанный ток поступает на конденсаторную батарею 5, которая заряжается до напряжения U. Затем срабатывает разрядник 7 и в контуре, состоящем из конденсаторной батареи 5, разрядника 7 и конденсатора 11 блока обострения импульсного напряжения 10, возникают колебания с амплитудой U. В результате происходит зарядка малоиндуктивного конденсатора 11. Когда напряжение на конденсаторе 11 достигает значения 2U, срабатывает разрядник-обостритель 12 наносекундного диапазона. Таким образом, между рабочим электродом 14 и оголенным концом железной арматуры 23 появляется импульсное напряжение амплитудой 2U. В результате сказанного между рабочим электродом 14 и концом арматуры 23 возникает искровой импульсный разряд с фронтом наносекундной длительности, расстояние между рабочим электродом 14 и концом арматуры 23 изначально выбирается из условия: 2U>U. Возникшая ударная волна посредством жидкости, заполняющей бак 15, передается на железобетонное изделие 22 и вызывает разрушение последнего.
Как можно видеть, в трансформаторе заявляемого устройства первичная обмотка не используется, т.к. ее функцию в трансформаторе трансформаторно-выпрямительного блока выполняет шина высокого напряжения. Отмеченный факт приводит к повышению надежности работы заявляемого устройства,
поскольку в повышающих трансформаторах по первичной обмотке протекает ток, который больше тока вторичной обмотки в несколько раз, что обуславливает низкую надежность прототипа.