ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ
ELECTROMAGNETIC MOTOR OF BACK-AND-FORTH MOVEMENT

Изобретение относится к электромагнитным машинам возвратно-поступательного действия, применяемым для выполнения различных технологических операций.
Известен электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения (SU 1327243, Н02К 33/12, 30.07.1987), включающий магнитопровод с приводами прямого и обратного хода, представляющими собой электрические катушки, питаемые от источника переменного напряжения, бегун-боек в направляющей трубе и устройство для передачи удара.
К недостаткам этого электромагнитного двигателя возвратно-поступательного движения следует отнести низкое быстродействие, обусловленное большой индуктивностью электрических катушек, которая ограничивает скорость нарастания тока в них, а, следовательно, скорость нарастания силы, приводящей бегун-боек в движение.
Известен электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения (RU 2496214, Н02К 33/12, F16F 7/104, 20.10.2013), выбранный в качестве прототипа, включающий корпус, магнитопровод с приводами прямого и обратного хода, представляющими собой электрические катушки, направляющую трубу с размещенным в ней бегуном-бойком для передачи ударного воздействия на рабочий инструмент. Упругий элемент механически связан с промежуточным телом массой больше массы бегуна-бойка. Промежуточное тело выполнено с упорной поверхностью, обращенной в сторону бегуна-бойка. Между промежуточным телом и бегуном-бойком установлен дополнительный упругий элемент, взаимодействующий через упорную поверхность с промежуточным телом. Дополнительный упругий элемент установлен с возможностью взаимодействия через образованную упорную поверхность с промежуточным телом с упругим элементом и обеспечивает режим свободных колебаний механической системы.
Из-за большой индуктивности электрических катушек с магнитопроводом прототип характеризуется низким быстродействием.
Перед авторами стояла задача повышения быстродействия электромагнитного двигателя возвратно-поступательного движения за счет использования ударных волн, возникающих при инициировании искрового разряда в жидкости.
Технический результат достигается следующим образом. В электромагнитном двигателе возвратно-поступательного движения, содержащем корпус с направляющей трубой с размещенным в ней бойком с возможностью возвратно-поступательного движения, предназначенным для передачи силового воздействия на рабочий инструмент, в бойке расположен постоянный магнит, а направляющая труба заполнена жидкостью и на ее концах расположены два одинаковых резервуара с расширителями, в каждом резервуаре установлена пара электродов, соединенных с конденсаторной батареей, причем один из электродов соединен с конденсаторной батареей через коммутатор, а конденсаторные батареи соединены с зарядным устройством.
На чертеже показан электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения.
В корпусе 1 расположена направляющая труба 2, в которой размещен боек 3 с возможностью возвратно-поступательного движения, предназначенный для передачи силового воздействия на рабочий инструмент. Направляющая труба 2 заполнена жидкостью, например водой, раствором NaCl, трансформаторным маслом. На концах направляющей трубы 2 расположены резервуары 4 и 5, причем их внутренние полости сообщаются с полостью направляющей трубы 2. Резервуары 4 и 5 также заполнены жидкостью и выполнены с расширителями 6 и 7. Внутри каждого резервуара 4 и 5 установлены пары электродов 8 и 9, которые через коммутаторы 10 и 11 соединены с конденсаторными батареями 12 и 13, причем один из пары электродов 8 через коммутатор 10 соединен с конденсаторной батареей 12, а один из пары электродов 9 через коммутатор 11 соединен с конденсаторной батареей 13. Конденсаторные батареи 12 и 13 соединены с зарядным устройством 14.
Рабочий инструмент может состоять, например, из постоянного магнита 15, расположенного на бойке 3, и двуплечевого рычага 16 с осью вращения 17, расположенной над направляющей трубой 2 по ее центру. На концах двуплечевого рычага 16 жестко закреплены ферромагнитные противовесы 18.
Работа устройства происходит следующим образом. Конденсаторные батареи 12 и 13 заряжаются от зарядного устройства 14. Затем срабатывает коммутатор 10 и конденсаторная батарея 12 разряжается на пару электродов 8, между которыми инициируется искровой разряд, из-за которого в жидкости, заполняющей резервуар 4, возникает ударная волна, которая приводит в движение жидкость, заполняющую резервуар 4 и направляющую трубу 2. Вместе с жидкостью начинает двигаться боек 3 вправо. При подходе бойка 3 к правому концу направляющей трубы 2 постоянный магнит 15 притягивает ферромагнитный противовес 18, закрепленный на правом плече двуплечевого рычага 16, который поворачивается относительно оси вращения 17 по движению часовой стрелки. Появившиеся излишки жидкости в резервуаре 5 вытесняются в расширитель 7. Затем срабатывает коммутатор 11 и конденсаторная батарея 13 разряжается на пару электродов 9, между которыми возникает искровой разряд, сопровождающийся ударной волной. В результате жидкость в направляющей трубе 2 и боек 3 начинают двигаться влево. При подходе бойка 3 к левому концу направляющей трубы 2 постоянный магнит 15 притягивает ферромагнитный противовес 18, закрепленный на левом плече двуплечевого рычага 16, который поворачивается относительно оси вращения 17 против движения часовой стрелки. Таким образом завершается цикл работы электромагнитного двигателя возвратно-поступательного движения. Начало нового цикла начинается с заряда конденсаторных батарей 12 и 13.
-5
-4
8
Из-за того, что длительность ударной волны искрового разряда в жидкости составляет 10-10 с при давлении в жидкости (10-14)·10 Па (Мазуровский Б.Я. Электрогидроимпульсная запрессовка труб в трубных решетках теплообменных аппаратов. - Киев: Наукова Думка, 1980, с.7-9), быстродействие заявляемого электромагнитного двигателя возвратно-поступательного движения превышает быстродействие прототипа.