ЭЛЕКТРОГИДРОИМПУЛЬСНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к электротехнике, а точнее к устройствам, использующим электрогидравлический эффект, и может быть использована для утилизации железобетонных изделий.
Известны электрогидравлические взрыватели для нетокопроводящих материалов (Л.А.Юткин. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. Л.: Машиностроение. 1986. С.160, 13), которые представляют 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 этих взрывателей является относительно невысокая эффективность, обусловленная относительно большой величиной внутренней индуктивности конденсаторной батареи.
Известна электрогидроимпульсная установка, использующая электрогидравлический эффект для разрушения бракованных железобетонных изделий, выбранная в качестве прототипа (Дергунов Ю.В., Царенко П.И., Васильева А.Н., Жекул Л.А. Прогрессивная технология разрушения бракованных железобетонных изделий // Бетон и железобетон. 1993. №11. С.19-20). Прототип содержит разрушаемое железобетонное изделие, расположенное на поддоне, который находится на дне клети лифтовой секции рабочего бака, заполненного жидкостью. Концы железобетонного изделия оголены и один конец железной арматуры с помощью провода заземлен. В непосредственной близости от противоположного конца железной арматуры расположен рабочий электрод, который через разрядник соединен положительным выводом конденсаторной батареи, отрицательный вывод которой заземлен. Положительный
и отрицательный выводы конденсаторной батареи с помощью проводов соединены с выходами трансформаторно-выпрямительного блока.
Эффективность работы прототипа зависит от скорости нарастания ударной волны в жидкости, которая создается искровым разрядом. Скорость нарастания ударной волны в свою очередь зависит от длительности фронта импульса разрядного напряжения конденсаторной батареи, т.е. от величины ее внутренней индуктивности. Т.к. величина внутренней индуктивности выпускаемых промышленностью конденсаторов ограничена технологией производства, прототип характеризуется относительно невысокой эффективностью работы.
Перед авторами стояла задача - повышение эффективности работы электрогидроимпульсной установки за счет увеличения скорости нарастания импульса напряжения, подаваемого на разрушаемое железобетонное изделие.
Технический результат достигается тем, что в электрогидроимпульсную установку, содержащую трансформаторно-выпрямительный блок, к выводам которого подключена конденсаторная батарея, отрицательный вывод которой заземлен, а положительный вывод подключен к входному электроду разрядника, 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, введен блок обострения импульсного напряжения, вход которого соединен с выходным электродом разрядника, а первый выход соединен с рабочим электродом, второй выход заземлен.
Предлагаемое устройство показано на фиг.1.
На фиг.2 приведены эпюры напряжений на элементах электрической цепи электрогидроимпульсной установки.
Электрогидроимпульсная установка выглядит следующим образом: выходы 1 трансформаторно-выпрямительного блока 2 электрически соединены с положительным выводом 3 и отрицательным выводом 4 конденсаторной батареи 5. Отрицательный вывод 4 конденсаторной батареи 5
тареи 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. Один выход 13 блока обострения импульсного напряжения 10 проводом соединен с рабочим электродом 14. Рабочий электрод 14 с возможностью жесткого закрепления установлен в рабочем баке 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 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 выполнена с возможностью возвратно-поступательного движения в вертикальном направлении. Движение осуществляется с помощью привода, например электродвигателя (на фиг.1 не показан). На оголенном конце 23 железной арматуры 24 изделия 22 закреплен зажим 16.
вкл
На фиг.2 приведены эпюры напряжений на конденсаторе (кривая 1) и на искровом промежутке (кривая 2). t - момент включения разрядника-обострителя.
Работа электрогидроимпульсной установки происходит следующим образом. Железобетонное изделие 22 (фиг.1) 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 (на фиг.1 не показан) лифтовой секции 18, который с помощью грузовой проушины 20 опускает клеть 19 вместе с поддоном 21 и изделием 24 в бак 15.
Конденсаторная батарея 5 через выводы 3, 4 и выходы 1 заряжается от трансформаторно-выпрямительного блока 2 до напряжения U. Затем срабатывает разрядник 7 и в контуре, состоящем из конденсаторной батареи 5,
пробоя
разрядника 7 и конденсатора 11 блока обострения импульсного напряжения 10, возникают колебания с амплитудой U (кривая 1, фиг.2). В результате происходит зарядка малоиндуктивного конденсатора 11 (фиг.1). 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 (кривая 2, фиг.2). 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.
Таким образом, использование импульсной зарядки малоиндуктивного конденсатора позволяет увеличить скорость нарастания импульса напряжения, подаваемого на разрушаемое железобетонное изделие за счет уменьшения паразитной индуктивности контура, формирующего наносекундный импульс, а, следовательно, повысить эффективность работы электрогидро-импульсной установки.