Электрогидравлическое устройство для механической обработки материалов

Полезная модель относится к устройствам по обработке материалов давлением и может быть использована в машиностроении для резки металла, вырубки, пробивки отверстий и других штамповочных операций.
Известно электрогидравлическое устройство для ковки, содержащее расположенные в гидравлической разрядной камере электроды разрядника, инструмент, отличающееся тем, что, с целью расширения ассортимента получаемых изделий, оно снабжено двумя гибкими волноводами, гидравлическая разрядная камера выполнена в виде эллипсоида вращения с двумя отверстиями, оси которых расположены на его оптической оси, электроды разрядника размещены в одном из фокусов упомянутого эллипсоида, при этом каждый из волноводов одним своим концом смонтирован в отверстии гидравлической разрядной камеры, а другим концом связан с инструментом [1].
Недостатками указанного устройства являются: сложность в конструктивном обеспечении герметичности гидравлической разрядной камеры совместно с гибкими рукавами; недостаточное использование энергии ударных волн ввиду значительного ослабления их интенсивности на больших расстояниях распространения по волноводам; необходимость надежного закрепления гибких рукавов из-за их движения (деформации) и вибрации при возникающих внутри волноводов импульсных давлениях.
Целью заявляемой полезной модели является повышение герметичности разрядной камеры и повышение коэффициента полезного действия электрогидравлического устройства для механической обработки материалов.
В предлагаемой конструкции электрогидравлическое устройство снабжено поршнем, выполненным совместно со штоком, с возможностью закрепления на нем обрабатывающего инструмента. Дно корпуса разрядной камеры закрыто эластичной мембраной, что позволяет вывести поршень из зоны с рабочей жидкостью. При этом отпадает необходимость герметизации пары поршень-гильза, и получается возможность организации движения поршня в стволе со смазкой, тем самым уменьшить трение при его перемещении. Вывод поршня за пределы разрядной камеры позволит устранить необходимость притока жидкости из компенсационной емкости в камеру, когда происходит увеличение объема камеры при рабочем ходе поршня. В данной конструкции увеличение объема разрядной камеры за счет перемещения мембраны незначительное и может быть рассчитано и подобрано таким образом, что будет сопоставимо с объемом парогазового пузыря, в который превращается искровой канал после того как электрическая энергия заряженного конденсатора полностью выделится на элементах разрядной цепи. Поршень не связан жестко с мембраной, поэтому имеет возможность свободно перемещаться в стволе от импульса, полученного при электрическом разряде в камере.
На фиг. изображен общий вид заявляемого электрогидравлического устройства для механической обработки. Устройство содержит разрядную камеру, заключенную внутри корпуса 1, дно которого закрыто эластичной мембраной 2. К мембране примыкает поршень 3, выполненный совместно со штоком и перемещающийся в стволе 4, подпружиненный пружиной 8 и связанный с рабочим инструментом 9. Разрядная камера заполнена рабочей жидкостью 5. Внутри корпуса размещены электроды, причем отрицательный электрод 6 выполнен в виде кольца, в центре которого расположен положительный электрод 7. Такая электродная система компактна, позволяет обеспечить надежную герметичность и имеет малую собственную индуктивность, что позволяет преобразовать большую часть накопленной в конденсаторах энергии в кинетическую энергию плазмы и получать направленный удар на поршень. Для создания равномерного поля давления на мембрану внутренняя стенка разрядной камеры имеет форму параболоида вращения, в фокусе которого происходит разряд. Ствол, в котором перемещается поршень-шток, представляет собой цилиндрическую гильзу.
Устройство работает следующим образом. На электроды подается напряжение, осуществляется высоковольтный электрический разряд в закрытой камере, заполненной рабочей жидкостью, в частности технически чистой водой. Возникающая при этом ударная волна воздействует через мембрану на днище поршня, далее через поршень-шток - на рабочий инструмент. На поршень воздействует как прямая, так и отраженная от стенок разрядной камеры ударная волна.
Наряду с воздействием на мембрану и поршень ударных волн такая конструкция устройства позволяет дополнительно использовать и энергию парогазового пузыря, возникающего при расширении канала электрического разряда. Ввиду того, что разрядная камера закрытая, на мембрану будет также воздействовать квазистатическое давление жидкости, возникающее при электрическом разряде в ограниченном объеме. При этом полость, образуемая в разрядной камере перемещением мембраны, сопоставима с объемом парогазового пузыря.
После окончания разряда и выполненного поршнем рабочего хода поршень-шток возвращается в исходное положение за счет воздействия пружины. Далее при необходимости может быть произведен повторный разряд или даже серия разрядов.
Применение заявляемого устройства позволяет повысить эффективность воздействия электрогидроудара на поршень и тем самым увеличить коэффициент полезного действия электрогидравлического устройства.
Использованные источники
1. Электрогидравлическое устройство для ковки, RU 2028863 С1, B21J 7/28, 20.02.1995.