close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY15401

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.02.28
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 15401
(13) C1
(19)
C 25D 7/04
(2006.01)
ЭЛЕКТРОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИТНОРАЗРЯДНОЙ ОБРАБОТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОЛОСТИ
(21) Номер заявки: a 20091435
(22) 2009.10.09
(43) 2011.06.30
(71) Заявитель: Республиканское инновационное унитарное предприятие "Научно-технологический парк БНТУ
"Политехник" (BY)
(72) Авторы: Алексеев Юрий Геннадьевич; Паршуто Александр Эрнстович; Нисс Владимир Семенович;
Королев Александр Юрьевич; Хлебцевич Всеволод Алексеевич (BY)
(73) Патентообладатель: Республиканское
инновационное унитарное предприятие "Научно-технологический парк
БНТУ "Политехник" (BY)
(56) RU 2011696 C1, 1994.
RU 94021193 A1, 1996.
RU 4297 U1, 1997.
BY 15401 C1 2012.02.28
(57)
1. Электродное устройство для электролитно-разрядной обработки внутренней полости,
содержащее элемент для подачи электролита и электрод-инструмент с токоподводами к
нему, отличающееся тем, что элемент для подачи электролита выполнен в виде штуцератокоподвода, пропущенного через верхнюю пробку выполненного из диэлектрического
материала электрода-инструмента в виде полого цилиндра, образованного последовательно
Фиг. 3
BY 15401 C1 2012.02.28
сопряженными между собой трубами, при этом внутри полого цилиндра вдоль его оси
расположены, по меньшей мере, два катода, рабочая поверхность каждого из которых образована однополостным гиперболическим параболоидом вращения, в фокальных плоскостях катодов в стенках полого цилиндра размещены в шахматном порядке оппозитно друг
другу щелевые сопловые аппараты, причем торец одного из катодов связан со штуцеромтокоподводом посредством трубчатого канала, в стенке которого выполнены два оппозитно расположенных отверстия для подачи электролита, а через катоды пропущена стяжная
шпилька, которая зафиксирована нижней пробкой электрода-инструмента.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый катод выполнен составным из
двух половин, сопряженных между собой вдоль фокальной плоскости каждого катода.
Изобретение относится к электрохимической обработке полостей длинномерных изделий, преимущественно труб, при электрохимическом полировании и нанесении гальванических покрытий и может быть использовано в металлургии, машиностроении и
радиотехнической промышленности.
Известны устройства для электрохимического полирования труб, перемещаемых относительно неподвижного перфорированного катода, к которому подведен ток по трубе,
электроизолированной снаружи. По этой трубе под давлением в полость обрабатываемой
трубы подается электролит [1].
Эти устройства применяются в промышленности для обработки труб с внутренним
диаметром не менее 8 мм, так как при меньших диаметрах через трубчатый токоподвод
очень сложно подвести рабочие токи.
Кроме того, к недостаткам этих известных устройств следует отнести их большую
длину, трудности со сливом кислого электролита из концов перемещаемых на большой
длине труб и невозможность применения для обработки полостей неровных труб или труб
с криволинейными участками.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту
является электродное устройство для электрохимической обработки внутренних полостей
длинномерных изделий. Это устройство со средствами подвода электролита и крепления
обрабатываемого изделия с токоподводами к нему, с перемещаемым электродом, который
жестко связан с гибким, сплошным в поперечном сечении токоподводом с охватывающими его изоляторами, принято в качестве прототипа, обеспечивает обработку прямолинейных и криволинейных полостей, имеет малые габариты и компактные средства
вентиляции и перемещения электродов [2].
Недостатками прототипа являются: ограниченная длина обрабатываемой полости изза нагрева гибких токоподводов при рабочих плотностях тока; низкая производительность
обработки из-за трудностей подачи больших токов для создания на участке электрода высоких плотностей тока, необходимых для реализации процессов, и из-за длинного хода
(пути) перемещаемого электрода внутри полости в процессе обработки; недостаточная
длина обрабатываемой полости из-за заметной локальной коррозии в связи с длительным
пребыванием в проточном электролите без тока или при малых плотностях тока за счет
рассеивающей способности электролита вдали от зоны основного действия электрода в
данный момент.
При электрохимическом полировании это приводит к потере блеска на отдельных
участках, особенно на одном из концов полости, при нанесении гальванических покрытий
- к локальной неравномерности толщины осадка.
Известный уровень техники не решает проблемы обработки одним универсальным
инструментом как внутренних цилиндрических поверхностей в диапазоне 5-2000 мм, так
и внутренних шарообразных и торообразных поверхностей.
2
BY 15401 C1 2012.02.28
Решаемой задачей изобретения является расширение технологических возможностей
путем возможности обработки трубчатых изделий в диапазоне 5-2000 мм, обработки
внутренних шарообразных и торообразных поверхностей.
Поставленная задача решается тем, что в электродном устройстве для электролитноразрядной обработки внутренних полостей, содержащем элемент для подачи электролита
и электрод-инструмент с токоподводами к нему, согласно изобретению, элемент для подачи электролита выполнен в виде штуцера-токоподвода, пропущенного через верхнюю
пробку выполненного из диэлектрического материала электрода-инструмента в виде полого цилиндра, образованного последовательно сопряженными между собой трубами, при
этом внутри полого цилиндра вдоль его оси расположены, по меньшей мере, два катода,
рабочая поверхность каждого из которых образована однополостным гиперболическим
параболоидом вращения, в фокальной плоскости катодов в стенках полого цилиндра размещены в шахматном порядке оппозитно друг другу щелевые сопловые аппараты, причем
торец одного из катодов связан со штуцером-токоподводом посредством трубчатого канала, в стенке которого выполнены два оппозитно расположенных отверстия для подачи
электролита, а через катоды пропущена стяжная шпилька, которая зафиксирована нижней
пробкой электрода-инструмента.
В устройстве каждый катод выполнен составным из двух половин, сопряженных между собой вдоль фокальной плоскости каждого из катодов.
Технический результат устройства достигается тем, что новый конструктив электродного устройства оптимизирует энергетические условия, при которых парогазоплазменная
оболочка возникает только у поверхности изделия, а не на поверхности катода.
Для лучшего понимания устройство поясняется фигурами, где на
фиг. 1 - общий вид устройства в плане;
фиг. 2 - разрез устройства;
фиг. 3 - общий вид устройства в три четверти.
Электродное устройство для электролитно-разрядной обработки внутренних полостей
содержит элемент для подачи электролита в виде штуцера-токоподвода 1, пропущенного
через верхнюю пробку 2 электрода-инструмента из диэлектрического материала, изготовленного в виде полого цилиндра, образованного наружными, последовательно сопряженными между собой трубами 3, 4, 5, по меньшей мере, два сопряженных между собой
катода, рабочая поверхность каждого из которых образована однополостным гиперболическим параболоидом вращения.
Каждый катод может быть выполнен составным из двух половин. Один из катодов составлен половинами 6 и 7. Другой из катодов составлен половинами 8 и 9. В каждом из
катодов половины 6 и 7, 8 и 9 сопряжены между собой вдоль фокальной плоскости Ф однополостного гиперболического параболоида вращения с радиусом R1, соразмерным
внутреннему радиусу R2 внутренней полости изделия.
Через половины 6 и 7, 8 и 9 катодов пропущена стяжная шпилька 10, зафиксированная
нижней пробкой 11. В стенках полого цилиндра, образованного наружными, последовательно сопряженными между собой трубами 3, 4, 5, размещены в шахматном порядке оппозитно друг другу щелевые сопловые аппараты 12, 13, 14, 15 соответственно, в
указанной выше фокальной плоскости Ф.
Такая конфигурация катода в совокупности с конструктивом щелевых сопловых аппаратов 12, 13, 14, 15 придает ему свойства эквипотенциальной поверхности относительно
зоны обработки на аноде-изделии 17, при которых парогазоплазменная оболочка возникает только у поверхности изделия 17, а не на поверхности катодов 6 и 7, 8 и 9. При этом на
катодах 6 и 7, 8 и 9 не возникают локальные зоны с высокой плотностью электролита, достаточной для образования парогазовой оболочки на катодах 6 и 7, 8 и 9.
Один из торцов катода, образованного составными частями 6, 7 катода, связан с элементом для подачи электролита - штуцером-токоподводом 1, в стенке трубчатого канала
3
BY 15401 C1 2012.02.28
которого выполнены два оппозитно расположенных отверстия 16 для подачи электролита
в рабочую камеру катодов 6 и 7, 8 и 9 образованную однополостным гиперболическим
параболоидом вращения, и далее в зону обработки внутренней полости трубчатого изделия - детали 17.
Через штуцер-токоподвод 1 катоды 6 и 7, 8 и 9 соединены с отрицательной клеммой
18 источника питания, в зону обработки изделия 17, присоединенного к положительной
клемме источника питания 19.
Проводили обработку внутренней поверхности трубы 17 из стали 12X18H10T. Диаметр трубы составлял 22 мм. Наружный диаметр 18 мм электродного устройства 3, 4, 5.
Суммарная площадь 1,2 см2 сечения щелевых сопловых аппаратов 12, 13, 14, 15, скорость
истечения струй электролита 1,0 м/с. Через штуцер-токоподвод 1, соединенный с отрицательной клеммой источника питания 18, в устройство закачивают электролит, по стрелкам
на фиг. 3, подаваемый через щелевые сопловые аппараты 12, 13, 14, 15 и формируемый в
потоки по стрелкам на фиг. 3 в зону обработки трубчатого изделия 17, присоединенного к
положительной клемме 19 источника питания.
В качестве электролита использовался водный раствор сульфата аммония концентрацией 7 % и температурой 80 °С. Обрабатывался также и внутренний сварной шов сваренных перпендикулярно труб, из которых было изготовлено длинномерное изделие 17 из
набора отдельных сваренных между собой труб.
Продолжительность обработки составляла 60 сек.
Изучение обработанной зоны изделия 17 показало, что окалина и сварочный шлак
удалены полностью, поверхность металла очищена и имеет блестящий вид.
Работа устройства для электрохимической обработки внутренних поверхностей основана на подаче электролита через штуцер 1 с подачей отрицательного рабочего напряжения на катоды 6-9 и положительного рабочего напряжения на обрабатываемое изделие 17
в форме трубы и образование парогазовой оболочки на внутренней поверхности обрабатываемого изделия 17, при этом обработку проводят в анодном гидродинамическом режиме электролитно-плазменной обработки.
Электрохимическую обработку внутренних поверхностей изделий 17 осуществляют в
анодном режиме в растворе соли аммония.
Для создания устойчивой парогазовой оболочки у внутренней поверхности изделий 17
необходимо соблюсти необходимые требования.
Скорость течения электролита у поверхности изделия 17 не должна превышать значения, при котором происходит "смыв" парогазовой оболочки (ПГО), напряжение обработки
должно быть достаточным для поддержания ПГО, но не должно приводить к электрическому пробою между катодами 6 и 7, 8 и 9 и внутренней поверхностью обрабатываемого
изделия 17. Концентрация электролита должна быть достаточной для обеспечения нужной
проводимости электролита между катодами 6 и 7, 8 и 9 и парогазовой оболочкой, площади катода 6 и 7, 8 и 9 и анода-изделия 17 должны находиться в соотношении не менее 2:1
для создания энергетических условий, при которых ПГО будет образовываться только у
поверхности изделия 17, а не у катода. Для обеспечения таких требований форма катодов
6 и 7, 8 и 9 выбрана в виде обратной сферы или однополостного гиперболического параболоида вращения, при этом фокальная поверхность катодов 6 и 7, 8 и 9 проецируется на
поверхность изделия 17. Такая конфигурация обеспечивает максимальную концентрацию
плотности тока у поверхности изделия 17 и создает условия для образования парогазовой
оболочки. Для конфигурирования потока электролита по линиям тока (стрелки на фиг. 3),
истекающего из внутреннего объема устройства, в зоне наружных труб 3, 4, 5 вдоль фокальной плоскости катодов 6 и 7, 8 и 9 размещены щелевые сопловые аппараты 12, 13, 14,
15 для формирования потока электролита нужной плоскоструйной формы. Для перекрытия зон обработки изделия 17 щелевые сопловые аппараты 12, 13, 14, 15 расположены в
шахматном порядке относительно друг друга. Для обработки всей внутренней поверхно4
BY 15401 C1 2012.02.28
сти изделия 17 устройству сообщают возвратно-поступательное движение соосно с изделием 17.
По сравнению с базовой технологией по прототипу новая конструкция устройства сокращает количество технологических переходов, позволяет использовать экологически
чистые, дешевые и недефицитные электролиты, повышает качество обработки за счет нивелирования поверхности в зоне сварных швов путем оптимизации энергетических условий, при которых парогазоплазменная оболочка возникает только у поверхности изделия,
а не на поверхности катода.
Промышленное освоение устройства готовится на территории Беларуси, стран СНГ и
дальнего зарубежья.
Источники информации:
1. Липкин Я.Н., Штанько В.М. Химическая и электрохимическая обработка стальных
труб. Изд. 2-е. - М.: Металлургия, 1982. - С. 256.
2. Патент РФ 2011696, МПК8 C 25D 7/04, 1994.
Фиг. 1
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
472 Кб
Теги
by15401, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа