Способ обработки материалов струей жидкости

 

Использование: в области обработки материалов импульсным воздействием, в частности, при разделении на части листовых материалов. Сущность изобретения: на обрабатываемый материал воздействуют высокоскоростной пульсирующей струей жидкости. Получение такой струи обеспечивается за счет циклического согласования моментов завершения дополнения камеры порциями жидкости с электрическими разрядами в камере. За счет этого создаются условия для отрыва и разгона каждой порции жидкости по стволу и выброса ее на обрабатываемую поверхность. 1 ил.

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, ρ- 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,
ρ- 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 ΔP в разрядной камере (ΔP = ρV²/2),, 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.

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.

РИСУНКИ

Рисунок 1