Высоковольтный электрод

 

Использование: область дробления и измельчения различных материалов. Высоковольтный электрод содержит металлический стержень 1, размещенный в изоляторе 2, из полиэтилена высокого давления. Изолятор выполнен в виде диэлектрической трубы с внутренним и наружным полупроводниковыми слоями 3. Оптимальный диаметр трубы равен: D = (0,75-2)ed_o, где е = 2,71828, d_o - диаметр металлического стержня. Диэлектрическая труба 2 экранирована металлическим экраном 6, выполненным в виде втулки с буртиком вверху 8 и с развальцованными торцами 7 внизу. Коническая часть диэлектрической трубы снабжена кожухом 4, выполненным из прочного, износостойкого диэлектрика. Высоковольтный электрод снабжен съемным стальным наконечником 9. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к дроблению и измельчению различных материалов, например отходов при производстве бетонных и железобетонных изделий, горных пород, руд и других материалов, а также для очистки продуктов дробления, например гравия от песка и цемента. Известен высоковольтный электрод, содержащий металлический стержень, изолятор, охватывающий часть стержня, выполненный в виде диэлектрической трубы с конической частью на конце, и концентрично установленный обтекатель возврата крупной фракции, образующий зазоры между диэлектрической трубой и внутренней стенкой вертикального цилиндрического корпуса аппарата для электрогидравлического дробления, расположенный ниже уровня рабочей жидкости. Однако в данном электроде обтекатель предназначен для возврата крупной фракции измельчаемого материала в зону измельчения, а так как он расположен ниже уровня рабочей жидкости, то не экранирует электрическое поле на границе трех сред, где наиболее вероятен пробой. Поэтому такой обтекатель не повышает надежность электрода. Прототипом данного изобретения является высоковольтный электрод, состоящий из металлического стержня, изолятора, охватывающего часть стержня, выполненного в виде диэлектрической трубы с конической частью на конце, и металлический экран в виде втулки с буртиком вверху, расположенный выше уровня рабочей жидкости. Такой электрод также является недостаточно надежным, так как втулка, расположенная выше границы трех сред, фактически выполняет роль держателя электрода и не экранирует электрическое поле. Целью изобретения является повышение надежности электрода в электрогидравлических установках, что обеспечит длительную непрерывную работу электрогидравлических дробилок. Поставленная цель достигается тем, что в известном высоковольтном электроде, содержащем металлический стержень, изолятор, охватывающий часть стержня и выполненный в виде диэлектрической трубы с конической частью на конце, и металлический экран в виде втулки с буртиком вверху, металлический экран выполнен снизу с развальцованным торцом и расположен на границе трех сред, а диэлектрическая труба снабжена внутренним и наружным слабопроводящими слоями, причем оптимальный ее диаметр D равен D (0,75-2)ed_o, (1) где е 0,271828, d_o диаметр металлического стержня. Диэлектрическая труба выполнена из полиэтилена высокого давления, а слабопроводящие слои из графита. Коническая часть диэлектрической трубы снабжена кожухом, выполненным из прочного, износостойкого диэлектрика, толщина S которого равна S = (1,5-2,5)U_max: ε, (2) где U_max напряжение импульса генератора, ε, электрическая прочность полиэтилена высокого давления. Кроме того, нижняя часть металлического стержня снабжена съемным стальным наконечником, выполненным в виде конуса, переходящего в цилиндр с верхней скругленной кромкой, охватывающей коническую часть трубы. Отличительными от прототипа признаками в данном электроде являются металлический экран, расположенный на границе трех сред (воздуха, технической жидкости и изолятора), выполненный не только сверху, но и снизу с развальцованными торцами. Это позволяет исключить возникновение разрядов и пробой изолятора электрода на границе трех сред. Кроме того, снабжение диэлектрической трубы внутренним и наружным слабопроводящими слоями, например, из графита, обеспечивает исключение локальных неоднородностей электрического поля вдоль внутренней и наружной поверхностей диэлектрической трубы. При этом ее оптимальный наружный диаметр согласно выражению (1) в е раз больше диаметра металлического стержня. При таком соотношении между диаметрами напряженность поля в самой опасной точке при данной разности потенциалов будет минимальная, что уменьшает возможность локальных внутренних пробоев диэлектрика. Минимальная толщина конической части диэлектрической трубы в открытом месте, определяемая выражением (2), обусловлена электрической прочностью слоя полиэтилена высокого давления около наконечника электрода. Такие размеры обеспечивают более чем двухкратный запас электрической прочности. Применение в качестве изолятора для изготовления диэлектрической трубы полиэтилена высокого давления обусловлено его высокой устойчивостью к ударным и вибрационным нагрузкам, а также электрической прочностью до 60 кВ/мм. Покрытие конической части диэлектрической трубы сменным кожухом, выполненным из прочного износостойкого диэлектрика, например, полиуретана, защищает ее нижнюю часть от абразивного воздействия измельчаемого материала. Стальной наконечник высоковольтного электрода в наибольшей степени подвержен электроэрозионному износу, поэтому он является съемным, что обеспечивает возможность его замены в случае износа, а его форма обеспечивает минимальную площадь контакта с рабочей жидкостью и максимальную напряженность электрического поля у острия конуса. Цилиндрическая часть наконечника обеспечивает надежное экранирование торцевой части изолятора и возможные на ней внутренние и поверхностные дефекты. Исключение любого из приведенных признаков приведет к снижению надежности работы высоковольтного электрода в электрогидравлических устройствах. На чертеже представлена предложенная конструкция высоковольтного электрода. Высоковольтный электрод установки электрогидравлического дробления содержит металлический стержень 1, помещенный в диэлектрическую трубу 2, выполненную из полиэтилена высокого давления с внутренним и наружным слабопроводящими слоями, например, из графита. Оптимальный диаметр внешней поверхности диэлектрической трубы выбран с учетом выражения (1). На границе 4 трех сред (воздух техническая жидкость, изолятор) внешняя поверхность диэлектрической трубы 2 экранирована металлическим экраном 5, выполненным в виде втулки с верхним и нижним развальцованными торцами. В рабочем состоянии металлический экран 5 высоковольтного электрода погружен на величину h₁ в техническую жидкость и выступает на величину h₂ над поверхностью технической жидкости. Общую высоту экрана определяет амплитуда колебаний поверхности технической жидкости. Эксперимент с разрядами энергией 5 кДж на глубине 0,5 м показал, что максимальные, сразу после разряда, возмущения поверхности воды не превышали 0,1 м, а через 1 с (к началу следующего разряда) амплитуда колебаний не превышает 0,02 м. Поэтому для данных условий, принимая коэффициент запаса равным 2, можно принять величины h₁ 0,04 м и h₂ 0,2 м. Толщина стенок диэлектрической трубы 2 в нижней части электрода за счет конусности внешней поверхности уменьшается до величины, определяемой из соотношения (2). С целью уменьшения величины ударного давления на поверхность изолятора и напряженности электрического поля, возникающей на торце изолятора, угол при вершине корпуса не должен превышать 10^o. По результатам испытания толщина изолятора в открытом месте торцевой части диэлектрической трубы не должна быть менее 5 мм, обеспечивая 1,5-2,5-кратный запас электрической прочности. Коническая часть диэлектрической трубы 2 покрыта защитным кожухом 3, выполненным из прочного, износостойкого диэлектрика, например, полиуретана, который необходим для дополнительной защиты от абразивного воздействия измельчаемого материала. В нижней части на металлический стержень 1 высоковольтного электрода навернут съемный стальной наконечник 6, который должен иметь минимальную площадь контакта с водой, выполненный в виде конуса с максимальным углом между образующими около 60^o, переходящего в цилиндр, внутренние стенки которого повторяют поверхность защитного кожуха 3 нижнего окончания диэлектрической трубы 2, а верхняя кромка имеет скругление. В процессе электроэрозионного износа наконечника возможна его замена. Цилиндрическая верхняя часть наконечника обеспечивает экранирование торцевой части изолятора от ударных и механических нагрузок. Толщина стенок цилиндра определяется из условия прочности материала наконечника.

Формула изобретения

1. Высоковольтный электрод, содержащий металлический стержень, изолятор, охватывающий часть стержня и выполненный в виде диэлектрической трубы с конической частью на конце, и металлический экран в виде втулки с буртиком вверху, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности электрода в электрогидравлических установках, металлический экран выполнен снизу с развальцованными торцами и расположен на границе трех сред, а диэлектрическая труба снабжена внутренним и наружным слабопроводящими слоями, причем оптимальный ее диаметр D равен D (0,75 2)ed₀, где e 0,271828;
d₀ диаметр металлического стержня. 2. Электрод по п.1, отличающийся тем, что диэлектрическая труба выполнена из полиэтилена высокого давления, а слабопроводящие слои из графита. 3. Электрод по пп.1 и 2, отличающийся тем, что коническая часть диэлектрической трубы снабжена кожухом, выполненным из прочного износостойкого диэлектрика, толщина которой S=(1,5-2,5)U_max:ε, где U_max напряжение импульса генератора, ε электрическая прочность полиэтилена высокого давления. 4. Электрод по пп.1 3, отличающийся тем, что нижняя часть металлического стержня снабжена съемным стальным наконечником, выполненным в виде конуса, переходящего в цилиндр с верхней скругленной кромкой, охватывающий коническую часть трубы.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---