способ обработки материалов струей жидкости

Формула изобретения

Способ обработки материалов струей жидкости, включающий циклическую генерацию электрического разряда в жидкости разрядной камеры, создание с помощью этого разряда парогазового пузыря высокого давления, выбрасывание с его помощью струи жидкости через присоединенный к разрядной камере ствол и воздействие ею на обрабатываемой материал, отличающийся тем, что перед каждым рабочим циклом примыкающую к разрядной камере часть ствола заполняют жидкостью, объем которой равен объему жидкости, выбрасываемой из ствола в этом цикле, а электрические разряды производят в зоне сопряжения камеры со стволом, обеспечивая отделение от жидкости разрядной камеры, перемещение по стволу и выбрасывание находящейся в нем жидкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обработки материалов импульсным воздействием и может быть использовано для разделения, преимущественно тонколистовых металлических материалов, на части и получения в них отверстий.

Известен способ обработки материалов струей жидкости, включающий циклическую генерацию электрического разряда в жидкости разрядной камеры, создание с помощью этого разряда парогазового пузыря высокого давления, выбрасывание с его помощью струи жидкости через присоединенный к разрядной камере ствол и воздействие ею на обрабатываемый материал [1]

Недостатком этого способа является отсутствие согласования процесса подачи жидкости в ствол с процессом электрического разряда, в результате чего ствол в промежутках между разрядами может быть заполнен жидкостью по всей своей длине, что препятствует получению потенциально возможных /при заданных массогабаритных характеристиках устройства и связанных с этим ограничениях на предельное давление в его камере/ скоростей выброса жидкости из ствола. Кроме того, при использовании способа, реализованного [1] практически невозможно создать сплошной кольцевой разряд в зазоре между шаровым и кольцевым электродом, а потому невозможно отделить жидкость, находящуюся в стволе, от жидкости камеры. Таким образом, данный способ не может быть использован в силу ограниченности кинетической энергии струи жидкости, выбрасываемой из полностью заполненного жидкостью ствола со скоростью:



где

DP- давление в разрядной камере,

- плотность жидкости.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение скорости вылетающей из ствола жидкости и, следовательно, повышение кинетической энергии струи.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе обработки материалов струей жидкости, включающем циклическую генерацию электрического разряда в жидкости разрядной камеры, создание с помощью этого разряда парогазового пузыря высокого давления выбрасывание с его помощью струи жидкости через присоединенный к разрядной камере ствол и воздействие ею на обрабатываемый материал, перед каждым рабочим циклом примыкающую к разрядной камере часть ствола заполняют жидкостью, объем которой равен объему жидкости, выбрасываемой из ствола в этом цикле, а электрические разряды производят в зоне сопряжения камеры со стволом, обеспечивая отделение от жидкости разрядной камеры перемещение по стволу и выбрасывание находящейся в нем жидкости.

Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 изображена схема устройства, с помощью которого реализуется способ обработки материалов.

Устройство содержит заполненную рабочей жидкостью 1 разрядную камеру 2, к которой примыкает ствол 3.

В камере расположены электроды 4. Для введения жидкости в камеру предназначен соединенный с ней дозатор 5.

Способ осуществляют следующим образом.

Рабочей жидкостью 1 заполняют разрядную камеру 2 и часть присоединенного к ней ствола 3 в зоне его устья. Здесь же, в непосредственной близости от устья ствола, в момент окончания его заполнения создают парогазовый пузырь за счет электрического разряда на электродах 4. С помощью образующегося парогазового пузыря отделяют столбик жидкости 6, находящийся в приустьевой части ствола, от жидкости 1 разрядной камеры и разгоняют этот столбик на длине в основном пустого ствола до необходимо высоких скоростей. Вылетающую из ствола порцию жидкости направляют на обрабатываемый материал 7 и, удерживая ствол на некотором расстоянии от материала 7, обрабатывают его.

После вылета из ствола каждой порции жидкости производят дозаправку камеры вводят с помощью дозатора 7 в разрядную камеру дозу жидкости, равную вылетевшей из ствола. При этом происходит заполнение жидкостью и приустьевой части ствола как и в первом цикле, после которого, как и в первом цикле, производят электрический разряд.

Описанный цикл многократно повторяют. В результате этого на обрабатываемый материал воздействуют порциями жидкости, обладающими за счет высокой скорости высокой кинетической энергией.

При дозаправке в разрядной камере давление выше, чем в пустой части ствола, поэтому жидкость не растекается по стволу и не вытекает из него самопроизвольно в промежутках между разрядами.

По сравнению с [1] в данном способе обеспечивается более высокая скорость жидкости, вылетающей из ствола. В наиболее близком аналоге жидкость, постоянно подаваемая в устройство по шлангу, занимающая при разряде весь ствол, вылетает из него со скоростью



В данном способе столбик жидкости, находящийся в приустьевой части ствола, разгоняется на пустой части ствола с малым сопротивлением до скорости



где

DP давление в разрядной камере,

- плотность жидкости,

L- длина ствола,

L"- длина столбика жидкости в стволе.

Как видно из сравнения формул, выигрыш в скорости равен



Соответственно выше и кинетическая энергия. Для создания такой скорости в [1] потребовалось бы значительно поднять давление P в разрядной камере (P = V²/2),, что резко увеличит массогабаритные характеристики камеры. Например, для обработки алюминия потребуется скорость струи не менее 1500 м/сек, при давлении в разрядной камере, достигающем величины в 11 250 атм. В способе по изобретению это давление оценивается в 2500 атм.

Используя известный способ невозможно устройствами, выполненными, как правило, из конструкционной стали, обрабатывать детали из аналогичной стали, так как при этом в камере устройства требуется создать такое давление, при котором в материале камеры возникали бы механические напряжения, превышающие предел его прочности. Способ по настоящему изобретению делает это возможным. Таким образом, данный способ обладает рядом существенных преимуществ.