Устройство для штамповки рабочей средой

 

Изобретение касается обработки .металлов давлением и может быть использовано для получения л еталей из листового материала в различных отраслях машиностроения и приборостроения. Цель изобретения - уменьшение расхода рабочей среды путем утилизации отбросной теплоты. В герметичной полости 23 осуществляется паросиловой цикл с изобарным подводом теплоты, являющейся отбросной теплотой четырехтактного цикла в полости корпуса 1. В роторе 6 а.ьп1олнена герметичная торообразная n jniKTb 23, частично заполненная легкоиспаряющимся жидким теплоносителем. В полос ги 23 размещены выполненные в виде тел вращения и последовательно соединенные между собой парогенератор 24, турбина 25, конде1 сатор 26 и конденсатный насос 27. Конденсатор 26 смещен относительно парогенератора 24 к оси вращения ротора. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1282941 А 2

1 11 4 В 21 Р 26/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1224047 (21) 3909588/25-27 (22) 1 1. 06.85 (46) 15.01.87. Бюл. № 2 (72) В. П. Коротков (53) 621.98.044 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № !224047, кл. В 2! D 26/02, 26.11.84, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШТАМПОВКИ

РАБОЧЕЙ СРЕДОЙ (57) Изобретение касается обработки металлов давлением и может быть использовано для получения деталей из листового материала в различных отраслях машиностроения и приборостроения. Цель изобретения— уменьшение расхода рабочей среды путем утилизации отброспой теплоты. В герметичной полости 23 осуществляется паросиловой цикл с изобарным подводом теплоты, яв; яющейся отбросной теплотой четырехтактного цикла в полости корпуса 1. В роторс 6з,.ь: полнена герметичная торооб разная и злость 23, частично заполненная легкоиспа11яющимся жидким теплоносителем. В полос.ги 23 размещены выполненные в виде тел ври гцения и последовательно соединенные между собой парогенератор 24, турбина 25, конденсатор 26 и конденсатный насос 27.

Конденсатор 26 смещен относительно парогенератора 24 к оси вращения ротора. 4 ил.

1282941

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к устройствам для штамповки рабочей средой.

Цель изобретения — уменьшение расхода рабочей среды путем утилизации отбросной теплоты.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, вид сбоку; на фиг. 2 — то же, вид сверху; на фиг. 3 — фрагмент устройства; на фиг. 4 — осуществляемый устройством бинарный термодинамический цикл в координатах температура — энтропия.

Устройство содержит корпус 1 с каналом 2 для подачи в его полость 3 рабочей среды. Полость 3 корпуса 1 снабжена средствами для герметизации (не показаны) и боковыми крышками 4 и 5.

В полость 3 корпуса 1 помещен ротор 6, выполненный в виде трехгранной призмы и снабженный механизмом поворота вокруг своей оси и оси корпуса 1 в виде шестерен 7 и 8 соответственно внутреннего и внешнего зацепления.

Ротор 6 установлен на эксцентриковом валу 9 посредством подшипника 10 с возможностью взаимодействия боковым и ребрами с внутренней поверхностью корпуса 1 25 через проходящий между ними материал, из которого штампуются детали.

Эксцентриковый вал 9 смонтирован в подшипниках 11 и 12 боковых крышек 4 и 5.

Внутренняя поверхность корпуса 1 об- ЗР разована перемещением прямолинейной образующей вдоль направляющей в виде эпитрохоиды.

Матрицы 13 расположены на наружной боковой поверхности ротора 6,-который снабжен средствами герметизации в виде уплотнений 14.

Устройство содержит также средство 5 для подачи материала и средство 16 для удаления заготовок. Канал 2 связывает полость 3 корпуса 1 с карбюратором 17. На 4р выходе из канала 18 для выпуска рабочей среды установлены фильтр-дожигатель 19 и глушитель 20.

В стенке корпуса 1 смонтирована свеча 21 зажигания. На эксцентриковом валу 9 размещен прерыватель 22 для подачи высо- 45 кого напряжения на свечу 21 зажигания.

Эксцентриковый вал 9 связан с приводом (не показан) для обеспечения пуска.

Для повышения термодинамической эффективности в роторе 6 выполнена герметичная тороидальная полость 23, частично заполненная легкоиспаряющимся жидким теплоносителем, в которой размешены последовательно соединенные между собой парогенератор 24, турбина 25, конденсатор 26 и конденсатный насос 27. 55

Конденсатор 26 и парогенератор 24 выполнены в виде тел вращения, коаксиальных эксцентриковому валу 9; конденсатор 26 прикреплен к парогенератору 24 и смещен относительно него к оси вращения ротора 6.

Для уменьшения паразитных теплоперетоков из парогенератора 24 к конденсатору

26 между парогенератором 24, турбиной 25, конденсатором 26 и конденсатным насосом

27 установлен торообразный пустотелый термоизолятор 28, имеющий большое термосопротивление.

В качестве легкоиспаряющегося жидкого теплоносителя могут быть использованы вода, этиловый спирт, гептан, флутек и др.

При осуществлении более высокотемпературного цикла могут быть использованы высококипящие теплоносители: термекс, цезий, литий и др.

Герметичная тороидальная полость 23, парогенератор 24, турбина 25, конденсатор 26 и конденсатный насос 27 могут быть выполнены за одно целое с ротором 6 методом литья по выплавляемым моделям. В этом случае литники (не показаны) служат одновременно для вакуумной заправки герметичной тороидальной полости 23 теплоносителем, после чего герметически заглушаются. Возможна также сборная конструкция этих элементов. Однако в любом случае кардинально решается проблема утечек теплоносителя, так как достигается . полная герметизация и в процессе функционирования подвижных герметичных элементов для подвода и отвода теплоносителя не требуется.

Для повышения КПД паросилового цикла, осуществляемого в герметичной тороидальной полости 23, эксцентриковый вал 9 снабжен теплообменником 29, соединенным подводящим 30 и отводящим 31 трубопроводами посредством коллекторов 32 и 33 с системой (не показана) охлаждения.

Устройство работает следующим образом.

Листовой рулонный материал 34 пропускается средством 15 для подачи материала в полость 3 между боковыми ребрами ротора 6 и внутренней поверхностью корпуса 1 и далее поступает в средство 16 для удаления готовых деталей 35. При этом создают требуемое натяжение обрабатываемого материала так, что лента 34 плотно прилегает к боковой поверхности ротора 6. При вращении ротора 6 в устройстве осушествляется бинарный (комбинированный) термодинам ический цикл, состоящий из четырехтактного цикла с изохорным подводом теплоты и паросилового цикла с изобарным подводом теплоты, являющейся отбросной теплотой предыдущего цикла. При этом четырехтактный цикл осуществляется в полости 3 корпуса 1, а паросиловой — в герметичной тороидальной полости 23 ротора 6.

Четырехтактный цикл (фиг. 4) состоит из следуюших четырех процессов.

1282941

Формула изобретения

Первый процесс а-b сжатия рабочей среды, поступающей из карбюратора 17 через канал 2, является изоэнтропным и протекает в камере переменного объема, образованной ротором 6 в полости 3, при ее верхнем правом положении. Температура повышается от Т. до Тв. Степень сжатия составляет 6 — 10.

Второй процесс b-с сгорания рабочей среды является изохорным и протекает в камере переменного объема при ее правом положении. Температура повышается от Тв до Т,. Подвод тепла в этом процессе происходит в результате сгорания сжатой рабочей среды. Инициирование процесса происходит от свечи 21 зажигания, управляемой прерывателем 22. Продукты сгорания рабочей среды при давлении до 30 МПа и выше и температуре 1000 С осуществляют штамповку заготовки: м атериал 34 заготовки продавливается B матрицы 13 и в них форм и руется готова я. детал ь 35.

Третий процесс с-d расширения продуктов сгорания рабочей среды является изоэнтропным и протекает в камере переменного объема при ее правом нижнем положении.

Температура снижается от Т до Т . Происходит трансформация теплоты в механическую работу, обеспечивающую окончательное формообразование изделия в матрицах

13 и самовращение ротора 6.

Четвертый процесс d-а отвода продуктов сгорания рабочей среды является изохорным и протекает в камере переменного объема при ее нижнем левом положении. Температура снижается от Т до Т. Параметры приобретают исходное значение, и цикл замыкается.

Отводимая в четырехтактном цикле теплота частично используется в паросиловом цикле.

Паросиловой цикл (фиг. 4) состоит из следующих процессов. Первый процесс е-f, изображенный ломаной линией, является изобарным процессом подвода теплоты от предыдущего цикла и протекает в парогенераторе 24. Температура повышается от Т до Т . Начальный участок линии е-f соответствует доведению теплоносителя тороидальной полости 23 до кипения, горизонтальный — изотермическому парообразованию в области насыщения, а конечный — перегреву. Результатом процесса является генерация перегретого нара теплоносителя.

Второй процесс f-g является изоэнтропным расширением перегретого пара в турбине 25. Температура снижается от Т до Ту.

Происходит трансформация теплоты в механическую работу — на лопатках турбины 25 возникает вращающий момент, сум5

35 мирующийся с вращающим моментом ротора 6. Таким образом, по сравнению с прототипом большая часть теплоты превращается в механическую работу, которая затрачивается на приведение в действие средства 15 для подачи материала 34 и средства 16 для удаления готовых деталей и на самовращение ротора 6.

Третий процесс g-h является изотермным процессом конденсации отработанного пара турбины 25 в конденсаторе 26 и протекает при постоянной температуре Т . При малой массе ротора 6 теплота конденсации отводится теплообменником 29.

Четвертый процесс h-e является изоэнтропным сжатием конденсата конденсатным насосом 27. Температура повышается от Ть до Те,. Ввиду малой сжимаемости жидкости Te,-- Tj,.

Теплоотвод в тороидальную полость 23 для осуществления паросилового цикла не снижает максимальную температуру четырехтактного цикла ввиду практически мгновенного протекания процесса Ь-с сгорания рабочей среды.

Частичная утилизация отбросной теплоты четырехтактного цикла а-b-с-d, протекающего в полости 3 корпуса 1, в паросиловом цикле е-f-g-h, протекающем в тороидальной полости 23, позволяет повысить термодинамическую эффективность устройства для штамповки на 20 — 30 /о. Одновременно стабилизируется температура ротора 6 в заданных температурных пределах, что предотвращает его заклинивание и повышает стойкость матриц 13.

Использование устройства для штамповки с повышенной термодинамической эффективностью позволяет существенно увеличить экономичность процесса штамповки рабочей средой за счет утилизации отбросной теплоты, что уменьшает расход рабочей среды.

Устройство для штамповки рабочей средой деталей из листового материала по авт. св. № 1224047, отличающееся тем, что, с целью уменьшения расхода рабочей среды путем утилизации отбросной теплоты, ротор выполнен с герметичной торообразной полостью, частично заполненной легкоиспаряющимся жидким теплоносителем, а устройство снабжено размещенными в упомянутой полости, выполненными в виде тел вращения и последовательно соединенными между собой парогенератором, турбиной, конденсатором и конденсатным насосом, причем конденсатор смещен относительно парогенератора к оси вращения ротора.

1282941

1282941

Составитель В. Муслимов

Редактор А. Лежнина Техред И. Верес h,oððåêòîð М. Демчик

Заказ 7327/6 Тираж 751 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4