ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к электротехнике, а точнее к устройствам, использующим электрогидравлический эффект и эффект направленного взрыва.
Известен электрогидравлический бур с неподвижным центральным электродом. Он имеет стержневой центральный электрод, коаксиально закрепленный внутри внешнего трубчатого электрода, роль которого играет буровая труба. Центральный электрод изолирован от внешнего электрода с помощью диэлектрических шайб. С одного конца центральный электрод имеет вывод для подключения положительного полюса импульсного источника питания, а с противоположной стороны он имеет тарельчатую головку, что является его особенностью. Такая форма центрального электрода обуславливается необходимостью обегания разрядов по всей кромке внешнего трубчатого электрода. Для повышения направленности удара внутри трубки предусмотрен отражатель, который установлен внутри трубки (А.с. 118436 (СССР). Электрогидравлический бур для бурения скважин/Л. А. Юткин, Л. И. Гольцова. - Заявл. 12.11.57, №586039/22; Опубл. в Б.И., 1959, №5.).
Одними из основных недостатков работы бура является относительно низкое значение его КПД, за счет больших инерционных и гидравлических потерь энергии.
Известно электрогидравлическое устройство, использующее электрогидравлический удар, выбранное в качестве прототипа. Внутренний положительный электрод такого устройства расположен коаксиально относительно внешнего отрицательного электрода и через коммутатор (например, тиристор), используемый для мгновенной подачи импульса с импульсного источника питания на искровой промежуток (между нижним
торцом положительного электрода и нижним торцом отрицательного электрода), соединен с положительным полюсом импульсного источника питания. Отрицательный электрод соединен с отрицательным полюсом импульсного источника питания. В качестве изолятора применяются диэлектрические шайбы (например, фторопластовые), установленные внутри внешнего трубчатого отрицательного электрода и представляющие собой цилиндрические элементы, которые жестко фиксирует положительный электрод по оси отрицательного электрода. Одна из шайб установлена с той стороны трубки, куда подходят контакты импульсного источника питания, а вторая расположена у противоположного конца трубки, оставляя при этом свободным пространство внутри отрицательного электрода, называемое рабочей полостью (Л. А. Юткин. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. Л.: Машиностроение, 1986, С. 160-161).
Одними из основных недостатков работы устройства является относительно низкое значение его КПД, за счет больших инерционных и гидравлических потерь энергии.
Перед авторами стояла задача - повышение величины КПД электрогидравлического устройства за счет введения в рабочую полость дополнительной энергии.
Технический результат достигается тем, что электрогидравлическое устройство, содержащее центральный стержневой электрод, расположенный коаксиально относительно внешнего трубчатого электрода и жестко закрепленный в нем с помощью цилиндрических шайб из диэлектрического материала, причем одна из шайб установлена выше нижнего конца внешнего трубчатого электрода и выше нижнего конца центрального стержневого электрода, образуя рабочую полость для заполнения водой, ограниченную стенками внешнего трубчатого электрода и шайбой, генератор импульсов, положительный полюс которого соединен через коммутатор с центральным стержневым электродом, а отрицательный полюс генератора импульсов соединен с внешним трубчатым электродом, содержит ключ и источник
постоянного тока, положительный полюс которого соединен через ключ с центральным стержневым электродом, а отрицательный полюс источника постоянного тока соединен с внешним трубчатым электродом.
Предлагаемое устройство показано на чертеже.
Электрогидравлическое устройство выглядит следующим образом:
центральный стержневой электрод 1 (например, медный), соединенный через коммутатор 2 с положительным полюсом генератора импульсов 3 (Стефанов К. С. «Техника высоких напряжений». Л.: Энергия, 1967, С. 217-224) и с положительным полюсом источника постоянного тока 4 (Мукофеев Ю.Л. «Электроснабжение промышленных предприятий», М.: Энергия, 1973, С. 90-91) через ключ 5, с помощью диэлектрических шайб 6 (например, фторопластовых) закреплен во внешнем трубчатом электроде 7 (например, стальном или медном), который соединен с отрицательными полюсами генератора импульсов 3 и источника постоянного тока 4. Рабочая полость 8 ограничена стенками внешнего трубчатого электрода 7, нижней центрирующей диэлектрической шайбой 6 и центральным стержневым электродом 1.
При разомкнутом коммутаторе 2 и разомкнутом ключе 5, электроды 1 и 7 установлены в разрушаемую среду так, чтобы вода заполнила рабочую полость 8, ограниченную стенками внешнего трубчатого электрода 7, являющегося отрицательным электродом, нижней центрирующей диэлектрической шайбой б и центральным стержневым электродом 1, являющимся положительным электродом.
Работа электрогидравлического устройства происходит следующим образом. Сначала замыкается ключ 5, вследствие чего начинает протекать ток по цепи: положительный полюс источника 4 - положительный электрод 1 - вода, находящаяся в рабочей полости 8 - отрицательный электрод 7 - отрицательный полюс источника 4. В результате этого происходит электрохимическая реакция:
2
2
2
2НО⇒2Н+О
Вследствие реакции рабочая полость 8 заполняется газом, известным под названием «гремучая смесь».
Затем ключ 5 размыкается и замыкается коммутатор 2, соединяя электроды 1 и 7 с генератором импульсов 3. Через искровой промежуток (между нижним торцом положительного электрода 1 и нижним торцом отрицательного электрода 7) проходит искровой разряд, вызывая электрогидравлический удар и одновременно поджигая «гремучую смесь».
Таким образом, параллельно протекают два процесса: электрогидравлический удар и направленный взрыв гремучей смеси, что повышает величину КПД устройства.