установка для электрогидравлической обработки

Формула изобретения

Установка для электрогидравлической обработки, содержащая источник питания, элемент ограничивающего сопротивления, повышающий трансформатор, выпрямительный блок, накопительный конденсатор и электрический разрядник, отличающаяся тем, что она снабжена преобразователем частоты тока, датчиком тока, блоком сравнения и усиления сигнала рассогласования, при этом элемент ограничивающего сопротивления выполнен в виде элемента с управляемой индуктивностью, выход источника питания соединен со входом преобразователя частоты тока, выход преобразователя частоты тока соединен со входом элемента с управляемой индуктивностью, выход элемента с управляемой индуктивностью соединен со входом повышающего трансформатора, выход повышающего трансформатора соединен со входом выпрямительного блока, выходы выпрямительного блока соединены соответственно со входами датчика тока, разрядника и накопительного конденсатора, выход датчика тока соединен со входом блока сравнения и усиления сигнала рассогласования, а выход последнего соединен со входом элемента с управляемой индуктивностью.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к промышленности и может быть использовано в черной металлургии, машиностроении, добывающей промышленности, строительной промышленности и агротехнической промышленности, для дробления материалов, разрушения горных пород, удаления отложений и загрязнений, для обработки материалов, их разделения или смешивания, для обработки сельскохозяйственной продукции и так далее.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом), по мнению авторов, является электрогидравлическая установка, приведенная в книге Л.А. Юткина "Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности", выпущенной в 1986 году издательством "Машиностроение" в г. Ленинграде, УДК 621.7.044.4. , ББК 34.57.Ю92., на странице 88 рис.3.1.а.

Из рисунка и описания следует, что установка для электрогидравлической обработки содержит источник питания, элемент ограничивающего сопротивления, повышающий трансформатор, выпрямительный блок, накопительный конденсатор и электрический разрядник.

Недостатком известного технического решения является низкий коэффициент полезного действия установки из-за того, что в цепи после источника питания установлен ограничивающий зарядный ток накопительного конденсатора, мощный резистор, через который проходит большой ток, при этом резистор работает при большом падении напряжения. Следовательно, на нем гасится значительная мощность, и он имеет большие габариты и материалоемкость. Зарядка накопительного конденсатора осуществляется изменяющимся в процессе зарядки током, что приводит при определенных режимах к возбуждению электрической системы и снижению надежности установки. Кроме того, выполнение установки по известному техническому решению с использованием низкочастотной схемы (так как габариты трансформаторов, дросселей, при равной мощности, обратно пропорциональны частоте, на которой они работают) приводит к большим ее габаритам, материалоемкости и весу, следовательно, к низкой мобильности.

Задача, на решение которой направлено техническое решение, - повышение коэффициента полезного действия установки и производительности ее работы за счет уменьшения вспомогательного времени пауз между разрядами и времени демонтажа и монтажа установки. При этом достигается получение такого технического результата, как повышение надежности установки, уменьшение ее габаритов и материалоемкости, а также снижение себестоимости обработки объектов.

Вышеуказанные недостатки исключаются тем, что установка для электрогидравлической обработки, содержащая источник питания, элемент ограничивающего сопротивления, повышающий трансформатор, выпрямительный блок, накопительный конденсатор и электрический разрядник, снабжена преобразователем частоты тока, датчиком тока, блоком сравнения и усиления сигнала рассогласования, при этом элемент ограничивающего сопротивления выполнен в виде элемента с управляемой индуктивностью, выход источника питания соединен со входом преобразователя частоты тока, выход преобразователя частоты тока соединен со входом элемента с управляемой индуктивностью, выход элемента с управляемой индуктивностью соединен со входом повышающего трансформатора, выход повышающего трансформатора соединен со входом выпрямительного блока, выходы выпрямительного блока соединены соответственно со входами датчика тока, разрядника и накопительного конденсатора, выход датчика тока соединен со входом блока сравнения и усиления сигнала рассогласования, а выход последнего соединен со входом элемент управляемой индуктивностью.

Сопоставительный анализ предложенного технического решения с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного своим конструктивным выполнением, а именно тем, что снабжено преобразователем частоты тока, датчиком тока, блоком сравнения и усиления сигнала рассогласования, а также новой последовательностью их соединений. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "Новизна".

Сравнительный анализ предложенного решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями показал, что устройства, снабженные преобразователями частоты, датчиками тока, блоками сравнения и усиления, широко известны. Однако их введение в установку для электрогидравлической обработки, расположение и взаимосвязь с другими элементами установки позволяет не только повысить коэффициент ее полезного действия установки и производительность работы, но также достигнуть получение такого технического результата, как повышение надежности установки, уменьшение ее габаритов и материалоемкости, а также снижение себестоимости обработки объектов. Отсюда следует, что заявленная совокупность существенных отличий обеспечивает получение упомянутого технического результата, что, по мнению авторов, соответствует критерию изобретения "Изобретательский уровень".

Предложенное техническое решение будет понятно из следующего описания и приложенного к нему чертежа, на котором схематически изображена предлагаемая установка для электрогидравлической обработки.

Установка для электрогидравлической обработки содержит источник питания 1, элемент ограничивающего сопротивления, выполненный в виде элемента с управляемой индуктивность 2, повышающий трансформатор 3, выпрямительный блок с умножителем напряжения 4, накопительный конденсатор 5 и электрический разрядник 6. Кроме того, установка снабжена преобразователем частоты тока 7, датчиком тока заряда 8 накопительного конденсатора 5, блоком сравнения и усиления сигнала рассогласования 9. При этом выход источника питания 1 соединен со входом преобразователя частоты тока 7, выход которого соединен со входом элемента с управляемой индуктивностью 2, выход элемента с управляемой индуктивностью 2 соединен со входом повышающего трансформатора 3, выход которого соединен со входом выпрямительного блока 4. Выходы выпрямительного блока 4 соединены соответственно с входами датчика тока 8, разрядника 6 и накопительного конденсатора 5, выход датчика тока 8 соединен со входом блока сравнения и усиления сигнала рассогласования 9, а выход последнего соединен со входом элемента с управляемой индуктивностью 2.

Установка для электрогидравлической обработки работает следующим образом.

От источника питания 1 напряжение промышленной частоты подается на преобразователь частоты тока 7, который преобразует напряжение питающей сети в высокочастотное, например в 20 кГц, которое поступает через элемент с управляемой индуктивностью 2 на высоковольтный повышающий трансформатор 3 и далее на выпрямительный блок с умножителем напряжения 4, с которого напряжение положительной полярности поступает на накопительный конденсатор 5 и заряжает его. С помощью электрического разрядника 6 (изменяя расстояние между электродами) задают необходимое для данного случая напряжение пробоя. При достижении на накопительном конденсаторе 5 напряжения пробоя происходит специально сформированный, импульсный, высоковольтный разряд в жидкостной среде, в зоне нахождения обрабатываемого объекта 10. В зоне разряда развиваются сверхвысокие давления, воздействующие на обрабатываемый объект, с помощью которых производится (в зависимости от назначения установки) дробление материалов, разрушение горных пород, удаление отложений и загрязнений, обработка материалов и их разделение или смешивание и так далее. При каждом разряде воздействие на объект повторяется и процесс продолжается до достижения требуемого результата.

В данной схеме, с целью повышения КПД установки, ток заряда накопительного конденсатора 5 ограничивается при помощи регулирующего элемента реактивного сопротивления 2 (управляемой индуктивности) с обратной связью. Схема контура регулирования включает в себя датчик тока заряда 8, блок сравнения и усиления сигнала рассогласования 9 и элемента с управляемой индуктивностью 2. Сигнал, снимаемый с датчика тока зарядки конденсатора 8, подается на блок сравнения и усиления сигнала рассогласования 9, где он сравнивается с заданным сигналом, и их разница усиливается. Усиленный сигнал с блока 9 подается в обмотку подмагничивания элемента с управляемой индуктивностью 2, изменяя ее сопротивление и, соответственно, напряжение на первичной обмотке высоковольтного трансформатора 3, при этом величина тока зарядки накопительного конденсатора 5 поддерживается постоянной. Так как в качестве элемента ограничивающего сопротивления применяется элемент с управляемой индуктивностью 2, то по сравнению с прототипом рассеиваемая на ней мощность незначительна, а КПД установки выше, при этом габариты и материалоемкость ограничивающего сопротивления меньше. Выполнение силовой части установки высоковольтной и высокочастотной также способствует уменьшению габаритов, уменьшению материалоемкости и веса установки, что в свою очередь повышает мобильность установки, и уменьшению вспомогательного времени при ее демонтаже и монтаже на новом месте. Поддержание величины тока зарядки накопительного конденсатора постоянной и близкой к максимальной обеспечивает сокращение по времени процесса зарядки и снижение возбуждения электрической системы, что способствует уменьшению времени пауз при зарядке накопительного конденсатора и повышению надежности установки. При этом затраты электроэнергии на обработку и ее себестоимость уменьшаются, а производительность обработки (за счет уменьшения вспомогательного времени) увеличивается.

Отсюда можно сделать вывод, что задача, на решение которой направлено техническое решение, выполняется, при этом достигается получение вышеприведенного технического результата.