DE1254896B - Einrichtung zur Erzeugung kurzzeitiger hydraulischer Druckstoesse hoher Energie - Google Patents
Einrichtung zur Erzeugung kurzzeitiger hydraulischer Druckstoesse hoher EnergieInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
B06b
Deutsche KL: 42 s-1/02
Nummer: 1254 896
Aktenzeichen: G 41904IX a/42 s
Anmeldetag: 30. Oktober 1964
Auslegetag: 23. November 1967
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung kurzzeitiger hydraulischer Druckstöße hoher
Energie für die Bearbeitung von Metallen und sonstige mechanische Arbeitszwecke, mit einer aus zwei
koaxialen Elektroden bestehenden, in einer elektrisch isolierenden Flüssigkeit angeordneten Funkenentladungseinrichtung.
Elektrohydraulische Arbeitsverfahren zur Umwandlung elektrischer Energie in nutzbare mechanische
Arbeit sind bekannt. Verfahren dieser Art xo können beispielsweise zur Verformung von Metallen
verwendet werden. Dabei wird die in einer Funkenentladung freigesetzte Energie in eine steile Druckwelle
umgesetzt, die durch ein das Entladungsgebiet umgebendes hydraulisches Arbeitsmedium übertragen
wird, um die Arbeitskraft an der gewünschten Stelle auszuüben. Man kann auf diese Weise Metallteile,
die mit dem Arbeitsmedium in Verbindung stehen, schmieden, bohren, biegen u. dgl. Andere
Anwendungsgebiete der Elektrohydraulik sind Zertrümmern von Gestein, Einrammen von Pfählen,
Verdichten von Werkstoffen und Schwingungserzeugung.
Bekannte Elektrodenanordnungen für elektrohydraulische Anlagen enthalten zwei gegenüberliegende
Polstücke, die eine Uberschlagsstrecke für die Funkenentladung definieren. Die Polstücke werden
durch eine Metallfolie verbunden, um einen Stromweg für das Zünden des Funkens zu schaffen.
Zum Erzeugen des Funkens wird eine hohe Spannung an die Polstücke angelegt, durch die das Metall der
Folie verdampft und eine ionisierte Zone in der Entladungsstrecke zwischen den Polstücken erzeugt
wird. Die elektrische Energie wird dabei im allgemeinen durch einen Entladungskreis geliefert, der
einen Kondensator als Energiespeicher enthält und einen Impuls an das eine Polstück der Elektrodenanordnung
liefert, während das andere Polstück auf einem niedrigeren Potential, gewöhnlich Masse, gehalten
wird. Nach dem Verdampfen der Folie wird die Ionisation in der Übergängsstrecke und der
Energiefluß durch den Hochspannungsfunken zwischen den Polstücken aufrechterhalten. Die Entladung
besteht in einem einzigen kurzen Funken, und die Ionisation der Entladungsstrecke ist daher
ein nur sehr kurz dauernder Zustand, außerdem muß bei den bekannten Elektrodenanordnungen für
jede Entladung eine neue Folie eingesetzt werden. Bei vielen Anwendungsgebieten läßt sich jedoch das
gewünschte Ergebnis bequemer und einfacher durch wiederholte Energieeinwirkung erreichen. Für die zu
leistende Gesamtarbeit reicht nämlich häufig eine Einrichtung zur Erzeugung kurzzeitiger
hydraulischer Druckstöße hoher Energie
hydraulischer Druckstöße hoher Energie
Anmelder:
General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr.-Ing. E. Sommerfeld
und Dr. D. v. Bezold, Patentanwälte,
München 23, Dunantstr. 6
Als Erfinder benannt:
Edward Carl Schrom, Schenectady, N. Y.
(V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 13. November 1963
(323 362)
V. St. v. Amerika vom 13. November 1963
(323 362)
einzelne Entladung nicht aus, und außerdem läßt sich
die Energieübertragung auf das Werkstück bei wiederholten Entladungen besser steuern, regeln und
einjustieren.
Es ist auch eine Funkenentladungseinrichtung zur Erzeugung kurzzeitiger Druckstöße hoher Energie in
einer Wasserumgebung für die Bearbeitung von Metallen bekannt, bei welcher koaxiale Elektroden
verwendet werden. Bei dieser bekannten Einrichtung ist aber das Problem der Isolierung zwischen den
beiden Elektroden noch nicht gelöst, insbesondere kann der Zündfunke den ringförmigen Zwischenraum
an beliebigen Stellen überspringen.
Durch die vorliegende Erfindung soll eine Elektrodenanordnung hoher mechanischer und elektrischer
Festigkeit angegeben werden, die sich zur selbsttätigen Erzeugung wiederholter Funkenentladungen
in elektrohydraulischen Anlagen bei möglichst gutem Umwandlungswirkungsgrad eignet.
Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art der ringförmige
Zwischenraum zwischen den Elektroden von einem Isolierkörper vollständig ausgefüllt ist, der aus dielektrischen
Teilchen besteht, welche durch ein Binde-
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mittel zusammengehalten und mit den Elektroden verbunden sind.
Der Isolierkörper kann aus Keramik, bestimmten Oxyden oder auch aus Asbest oder Glasfaserteilchen
gebildet sein und soll dieselben Erosionseigenschaften aufweisen wie die Leiterwerkstoffe, aus denen die
Elektroden bestehen.
Zur Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine stabförmige Innenelektrode etwas über das
entsprechende Ende einer rohrförmigen Außenelektrode vorspringt und daß der Isolierkörper eine
konische Endfläche aufweist, die die Enden der Elektroden verbindet.
Ferner kann in Weiterbildung der Erfindung auf der Außenseite der rohrförmigen Außenelektrode
eine Anordnung zum Zuführen einer Flüssigkeit verschiebbar angeordnet sein. Die Funkenentladungseinrichtung
ist vorzugsweise federnd gelagert.
Die Erfindung wird an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt in
F i g. 1 eine vereinfachte Schnittansicht einer Elektrodenanordnung
gemäß der Erfindung mit den zugehörigen elektrischen Anschlüssen,
F i g. 2 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform einer Elektrodenanordnung gemäß
der Erfindung und
F i g. 3 ein Schaltbild eines Entladungskreises niederer Impedanz, der sich zur Speisung einer Funkenelektrodenanordnung
eignet.
Kurz gesagt, enthält eine Elektrodenanordnung gemäß der Erfindung einen sich in Längsrichtung
erstreckenden massiven Stab aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, einen ebenfalls aus einem elektrisch
leitenden Werstoff bestehenden hohlen koaxialen Mantel, dessen Länge etwa der des Stabes
entspricht und dessen Innendurchmesser größer ist als der Durchmesser des Stabes, so daß ein im Querschnitt
ringförmiger Zwischenraum gebildet wird, und einen massiven isolierenden Abstandshalter, der
den ringförmigen Zwischenraum einnimmt und den Stab und den Mantel über die Länge der Elektrode
zu einer durchgehenden massiven Konstruktion verbindet. Die isolierende Abstandshalteranordnung der
Elektrode wird vorzugsweise aus gebundener Keramik hergestellt, die bezüglich Funkenentladungen
wenigstens annähernd das gleiche Erosionsverhalten wie die verwendeten leitenden Werkstoffe zeigt.
Wenn dieser Elektrodenanordnung von einer zugeordneten Hochspannungsquelle ein Impuls zugeführt
wird, entsteht jeweils ein Funken zwischen den freiliegenden Enden des Mittelstabes und des diesen
umgebenden Mantels.
Die oben beschriebene Elektrodenkonstruktion zeichnet sich durch einige wesentliche Merkmale
gegenüber den bekannten Konstruktionen aus. Durch die Verbundkonstruktion der einzelnen Teile der
Elektrodenanordnung ergeben sich hohe Stoßfestigkeit und mechanische Unempfindlichkeit auch bei
wiederholter Erzeugung von Druckwellen. Da sich am Arbeitsende der Elektrodenanordnung keinerlei
öffnungen befinden, werden Spannungskonzentrationen im Betrieb vermieden. Da die ganze Konstruktion
praktisch massiv ist, kann das Arbeitsmedium nicht eindringen und die Druckwelle auch nicht in
unerwünschter Weise in das Innere der Anordnung übertragen. Der Abstandshalter aus gebundener
Keramik verleiht der Elektrodenanordnung auch ein im Vergleich zu den bekannten Anordnungen überlegenes
thermisches Verhalten. Die Elektrodenanordnung hält insbesondere die im Betrieb auftretenden
Temperatursprünge aus und gewährleistet bei wiederholter Funkenerzeugung eine gleichförmige Erosion
der Arbeitsspitze der Elektrodenanordnung. Eine gleichförmige Erosion der Elektrodenspitze ist für
reproduzierbare Ergebnisse und die Steuerbarkeit des Verfahrens bei wiederholter Funkenerzeugung wünsehenswert.
Eine Keramikzusammensetzung in Form dichter, massiver und hochwarmf ester Teilchen eignet
sich für diese Zwecke und kann leicht mit einem Bindemittel zu dem gewünschten Bauteil verarbeitet
werden. Wenn die Keramikzusammensetzung mit den angrenzenden Oberflächen in dem zu isolierenden
Bereich verbunden wird, bildet sie außerdem eine mechanische Verstärkung für die gesamte Elektrodenanordnung.
Als Bindemittel für die Keramikteilchen können irgendwelche flexiblen Kleber für die zu
ao verbindenden Werkstoffe verwendet werden. Ein flexibles oder elastisches Bindemittel ergibt eine bessere
Stoßfestigkeit als spröde glasartige Bindemittel und gewährleistet dadurch den Zusammenhalt der
verbundenen Konstruktion in der elektrohydraulischen Anlage. Der isolierende Abstandshalter kann
auch noch zusätzlich verstärkt werden, indem beispielsweise mindestens ein isolierendes Fasermaterial,
wie Glasgewebe, durchlaufende Fasern aus Glas u. dgl. in dem Bereich zwischen den leitenden Teilen
angeordnet werden.
Den elektrischen Eigenschaften der Elektrodenanordnung kommt bei einem Dauerbetrieb mit hohen
Entladungsfrequenzen besondere Bedeutung zu. Einzelentladungen in elektrohydraulischen Anlagen dauern
nur kurz und bewirken praktisch keine Erosion der Arbeitsspitze der Elektrodenanordnung, bei in
kurzem Abstand aufeinanderfolgenden Entladungen treten dagegen mit der Zeit eine thermische Erosion
und wachsende elektrische Beanspruchungen auf, die Isolationsfehler an schwachen Punkten längs der
Elektrode zur Folge haben können. Die Isolationsschwierigkeiten nehmen außerdem dadurch zu, daß
die Elektrode von Impuls zu Impuls heißer wird. Um kurze Entladungszyklen zu ermöglichen, muß
die Elektrodenisolation auf der ganzen Länge gleichförmige dielektrische Werte haben und frei von Hohlräumen,
Unstetigkeiten u. dgl. sein. Es ist außerdem bei den hohen Betriebsspannungen wünschenswert,
Induktionseffekte in der Elektrode möglichst klein zu halten, um örtliche Erhitzungen und Leistungsverluste
zu vermeiden. Aus diesen Gründen wird bei der vorliegenden Elektrodenanordnung eine koaxiale
Anordnung der Leiterteile mit vorzugsweise gleichförmigen Abständen verwendet. Der Abstand zwisehen
den koaxialen Pol- oder Leiterteilen wird so gewählt, daß sich bei der Entladungsspannung der
zugehörigen Schaltungsanordnung die geringstmöglichen Induktionsverluste ergeben. Für den Energieumsetzungswirkungsgrad
ist es wünschenswert, die restliche Elektrodenimpedanz so klein wie möglich zu halten. Dies läßt sich dadurch weitgehend erreichen,
daß die Polelemente aus elektrisch gut leitenden Werkstoffen hergestellt werden. Eine niedrige
Impulsimpedanz der Elektrode trägt ebenfalls zur Verbesserung des Umwandlungswirkungsgrades bei,
da dann bei jedem Stromimpuls nur ein einziger Funkenüberschlag auftritt. Wenn während eines
Stromimpulses eine Schwingung auftritt, die eine
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Unterbrechung des Funkens und ein Wiederzünden mediums ab. Verluste entstehen unter anderem durch
bei einem geringeren Energiepegel zur Folge hat, die Kreisimpedanz und die zur Ionisation des Ar-
geht nutzbare Arbeitsenergie verloren. beitsmediums an der Elektrodenspitze erforderliche
F i g. 1 zeigt eine Elektrodenanordnung, die alle Energie. Bei dem weiter unten noch genauer zu bedie
obenerwähnten wünschenswerten Eigenschaften 5 schreibenden bevorzugten Kondensatorentladungsaufweist.
Die dargestellte Elektrodenanordnung 1 kreis ist die an die Elektrodenanordnung gelieferte
umfaßt im wesentlichen einen länglichen Körper 2 Energie durch die folgende Gleichung gegeben:
mit einer Arbeitsspitze 3 am einen Ende und einem _
Anschlußteil 4 am anderen Ende. Der Elektroden- '
körper ist eine Verbundkonstruktion aus einem elek- io dabei bedeuten / die elektrische Energie in Joule trisch leitenden Stab 5, der in der Mittelachse der (Wsec), C die Kondensatorkapazität in Farad und V Anordnung verläuft und sich über deren ganze Lange die Spannung in Volt. Bei der bevorzugten Anorderstreckt, einer hohlzylinderförmigen Außenelek- nung wird die der Elektrodenanordnung zugeführte trode 6, deren Innendurchmesser größer ist als der Energie durch Verändern der Spannung gesteuert. Außendurchmesser des Stabes 5 und letzteren ko- 15 Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer axial umgibt, und einem Isolierkörper 7 als Ab- koaxialen Elektrodenanordnung gemäß der Erfinstandshalteranordnung, die den im Querschnitt ring- dung. Die in Schnittansicht dargestellte Elektrodenförmigen Zwischenraum zwischen den leitenden anordnung enthält eine Vorrichtung zur Zuführung Teilen ausfüllt. Die Abstandshalteranordnung kann des Arbeitsmediums und eine Federanordnung, die aus einer Dispersion feinteiliger Keramik in einem 20 die Elektrodenanordnung nach einer Entladung wiefiüssigen Bindemittel hergestellt werden, das im Zwi- der an einen bestimmten Ort zurückführt. Diese schenraum zwischen den Leiterteilen verfestigt wer- Anordnung eignet sich besonders für Anwendungsden kann, so daß sich eine über die ganze Länge gebiete, bei denen eine senkrechte Anordnung der des Elektrodenkörpers erstreckende Isolation ergibt. Elektrode in einem das Arbeitsmedium enthaltenden Die Arbeitsspitze 3 der Elektrodenanordnung wird 25 Behälter unzweckmäßig oder unmöglich ist. Die in durch die gegenüberliegenden Enden der Leiter- F i g. 2 dargestellte selbstversorgte Anordnung 15 entteile 5, 6 gebildet, die durch die aus gebundener hält einen Elektrodenkörper 16 mit einer Arbeits-Keramik bestehende Abstandshalteranordnung ver- spitze 17 und einem Anschlußende 18. Auf der bunden sind, sie kann eine ebene Stirnfläche auf- Außenseite des Elektrodenkörpers ist eine Anordweisen, die senkrecht zur Mittelachse des Elektroden- 30 nung 19 zur Zuführung des Arbeitsmediums angekörpers verläuft. Der Anschlußteil 4 der Elektrode ordnet, die mit dem Anschlußteil des Elektrodenenthält einen leitenden Ring 8, der direkt mit der körpers über eine Feder 20 verbunden ist. Bei dieser Außenseite der mantelförmigen Außenelektrode 6 Anordnung wird die Elektrode durch die Rückholverbunden ist, ferner eine isolierende Scheibe 9, die kraft der Feder wieder in die ursprüngliche Lage den Ring 8 gegen das benachbarte Ende des Mittel- 35 gebracht, wenn sie durch eine Funkenentladung nach leiters isoliert, und elektrische Leitungen 10,11, die hinten verschoben worden war. Man erreicht hierdie Elektrodenanordnung mit einem Hochspannungs- durch auf einfache Weise, daß sich die Elektrodenentladungskreis verbindet. Die Verbindung erfolgt anordnung bei den aufeinanderfolgenden Funkenvorzugsweise über ein Koaxialkabel 12 mit einem entladungen immer an der gleichen Stelle befindet. Mittelleiter 13 und einem Außenleiter 14, der die 40 Die Spitze 17 der Elektrodenanordnung ist koriisch Rückleitung bildet und geerdet sein kann. Die Iso- ausgebildet, um die Betriebseigenschaften zu erlierscheibe 9 ist so bemessen, daß sich eine wesentlich reichen, die sonst schwer zu verwirklichen sind. Durch längere Überschlagsstrecke ergibt, als es dem Ab- den zulaufenden Isolierkörper ergibt sich für einen stand von Innenleiter 5 und Außenleiter 6 der Elek- gegebenen Abstand zwischen den leitenden Elementen trodenanordnung entspricht, um Überschläge am 45 eine längere Überschlagsstrecke an der Arbeitsfläche Anschlußende zu verhindern. Hinsichtlich des Um- der Anordnung. Durch den größeren Abstand wird Wandlungswirkungsgrades ist es außerdem zweck- der Spitzendruck der bei der Entladung entstehenden mäßig, die Impedanzen der Elektrodenanordnung Druckwelle vergrößert, wobei dieser Vorteil ohne und des Koaxialkabels aneinander anzupassen. Erhöhung der Querabmessungen der Elektroden-
mit einer Arbeitsspitze 3 am einen Ende und einem _
Anschlußteil 4 am anderen Ende. Der Elektroden- '
körper ist eine Verbundkonstruktion aus einem elek- io dabei bedeuten / die elektrische Energie in Joule trisch leitenden Stab 5, der in der Mittelachse der (Wsec), C die Kondensatorkapazität in Farad und V Anordnung verläuft und sich über deren ganze Lange die Spannung in Volt. Bei der bevorzugten Anorderstreckt, einer hohlzylinderförmigen Außenelek- nung wird die der Elektrodenanordnung zugeführte trode 6, deren Innendurchmesser größer ist als der Energie durch Verändern der Spannung gesteuert. Außendurchmesser des Stabes 5 und letzteren ko- 15 Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer axial umgibt, und einem Isolierkörper 7 als Ab- koaxialen Elektrodenanordnung gemäß der Erfinstandshalteranordnung, die den im Querschnitt ring- dung. Die in Schnittansicht dargestellte Elektrodenförmigen Zwischenraum zwischen den leitenden anordnung enthält eine Vorrichtung zur Zuführung Teilen ausfüllt. Die Abstandshalteranordnung kann des Arbeitsmediums und eine Federanordnung, die aus einer Dispersion feinteiliger Keramik in einem 20 die Elektrodenanordnung nach einer Entladung wiefiüssigen Bindemittel hergestellt werden, das im Zwi- der an einen bestimmten Ort zurückführt. Diese schenraum zwischen den Leiterteilen verfestigt wer- Anordnung eignet sich besonders für Anwendungsden kann, so daß sich eine über die ganze Länge gebiete, bei denen eine senkrechte Anordnung der des Elektrodenkörpers erstreckende Isolation ergibt. Elektrode in einem das Arbeitsmedium enthaltenden Die Arbeitsspitze 3 der Elektrodenanordnung wird 25 Behälter unzweckmäßig oder unmöglich ist. Die in durch die gegenüberliegenden Enden der Leiter- F i g. 2 dargestellte selbstversorgte Anordnung 15 entteile 5, 6 gebildet, die durch die aus gebundener hält einen Elektrodenkörper 16 mit einer Arbeits-Keramik bestehende Abstandshalteranordnung ver- spitze 17 und einem Anschlußende 18. Auf der bunden sind, sie kann eine ebene Stirnfläche auf- Außenseite des Elektrodenkörpers ist eine Anordweisen, die senkrecht zur Mittelachse des Elektroden- 30 nung 19 zur Zuführung des Arbeitsmediums angekörpers verläuft. Der Anschlußteil 4 der Elektrode ordnet, die mit dem Anschlußteil des Elektrodenenthält einen leitenden Ring 8, der direkt mit der körpers über eine Feder 20 verbunden ist. Bei dieser Außenseite der mantelförmigen Außenelektrode 6 Anordnung wird die Elektrode durch die Rückholverbunden ist, ferner eine isolierende Scheibe 9, die kraft der Feder wieder in die ursprüngliche Lage den Ring 8 gegen das benachbarte Ende des Mittel- 35 gebracht, wenn sie durch eine Funkenentladung nach leiters isoliert, und elektrische Leitungen 10,11, die hinten verschoben worden war. Man erreicht hierdie Elektrodenanordnung mit einem Hochspannungs- durch auf einfache Weise, daß sich die Elektrodenentladungskreis verbindet. Die Verbindung erfolgt anordnung bei den aufeinanderfolgenden Funkenvorzugsweise über ein Koaxialkabel 12 mit einem entladungen immer an der gleichen Stelle befindet. Mittelleiter 13 und einem Außenleiter 14, der die 40 Die Spitze 17 der Elektrodenanordnung ist koriisch Rückleitung bildet und geerdet sein kann. Die Iso- ausgebildet, um die Betriebseigenschaften zu erlierscheibe 9 ist so bemessen, daß sich eine wesentlich reichen, die sonst schwer zu verwirklichen sind. Durch längere Überschlagsstrecke ergibt, als es dem Ab- den zulaufenden Isolierkörper ergibt sich für einen stand von Innenleiter 5 und Außenleiter 6 der Elek- gegebenen Abstand zwischen den leitenden Elementen trodenanordnung entspricht, um Überschläge am 45 eine längere Überschlagsstrecke an der Arbeitsfläche Anschlußende zu verhindern. Hinsichtlich des Um- der Anordnung. Durch den größeren Abstand wird Wandlungswirkungsgrades ist es außerdem zweck- der Spitzendruck der bei der Entladung entstehenden mäßig, die Impedanzen der Elektrodenanordnung Druckwelle vergrößert, wobei dieser Vorteil ohne und des Koaxialkabels aneinander anzupassen. Erhöhung der Querabmessungen der Elektroden-
Im Betrieb tritt an der mit einem inkompressiblen, 50 anordnung erreicht wird. Der Winkel, den die Stirnisolierenden
Arbeitsmedium in Berührung stehenden fläche der Elektrodenspitze bezüglich der Mittelachse
Arbeitsspitze 3 der Elektrode bei jedem Impuls, der der Elektrodenanordnung bildet, beeinflußt außervon
der Stromversorgungsschaltung geliefert wird, dem die Form und Richtung der bei der Entladung
eine Funkenentladung auf. Die ganze Elektrode und entstehenden Druckwelle. Eine vorstehende konische
mindestens ein Teil des Stromzuführungskabels kön- 55 Spitze ist einer ebenen Stirnfläche oder anderen Können
dabei in einer inkompressiblen Flüssigkeit an- figurationen vorzuziehen, da sich im Arbeitsmedium
geordnet sein, die die bei den Entladungen ent- schmalere Druckwellen herstellen lassen und es
stehenden Druckwellen an ein Werkstück weiterleitet, leichter möglich ist, eine Verstärkung von Druckdas
sich ebenfalls mit ihr in Berührung befindet. Bei wellen durch mehrere rasch aufeinanderfolgende
der elektrohydrodynamischen Metallverformung ist 60 Entladungen zu erreichen. Die Abmessungen und der
es beispielsweise bekannt, eine Hohlmatrize zu ver- Winkel der konischen Elektrodenspitze definieren
wenden, die durch einen mit der hydraulischen also eine schräge Fläche, mittels derer sich die Fun-Arbeitsflüssigkeit
in Verbindung stehenden Metall- kenentladung beeinflussen läßt. Die Verbindung der
rohling abgeschlossen ist. Der Betrag der auf das Elektroden 21, 22 mit dem als Abstandshalteranord-Werkstück
übertragenen Energie und die Geschwin- 65 nung dienenden Isolierkörper 23 kann in derselben
digkeit der Energieübertragung hängen sowohl von Weise geschehen, wie es in Verbindung mit F i g. 1
der Entladungscharakteristik des Stromversorgungs- beschrieben wurde. Die Verbundanordnung stellt eine
teiles als auch vom Ionisationsverhalten des Arbeits- praktisch einstückige Konstruktion dar, bei der der
Zwischenraum zwischen den leitenden Teilen auf seiner ganzen Länge durch einen Isolierkörper ausgefüllt
wird. Das Anschlußende 18 des Elektrodenkörpers kann wieder einen leitenden Teil 24 enthalten,
der direkt an der Außenelektrode 22 befestigt ist. Zur Isolation ist außerdem ein Isolierring 25
vorgesehen, und die Stromzuführung erfolgt über ein Koaxial-Leistungs-Kabel 28, das über Leitungen 26,
27 angeschlossen ist.
Zur Herstellung der oben beschriebenen, für wiederholte Entladungen geeignete Elektrodenanordnungen
kann man einen 6,35 mm dicken Messingrundstab in der Achse eines Rohres aus rostfreiem
Stahl, dessen Wandstärke 3,17 mm und dessen Außendurchmesser 25,4 mm betragen, anordnen.
Der hohlzylinderförmige Zwischenraum zwischen dem Stab und dem Rohr kann dann vollständig mit
einer Mischung aus etwa gleichen Teilen pulverförmigen Aluminiumoxyds und einer flüssigen Epoxyharz-Härter-Mischung
gefüllt werden. Nach vollständigem Aushärten der Mischung bildet diese eine hohlraumfreie Isolation zwischen den leitenden Teilen,
die sich über die ganze Länge des Elektrodenkörpers erstreckt. Der Arbeitsfläche der Elektrode
kann die gewünschte konische Form mit vorspringender Stabspitze und diese mit dem Ende des
Außenleiters verbindendem schräg verlaufenden Isolierkörper anschließend gegeben werden. Zur Herstellung
des Anschlußteiles des Elektrodenkörpers wird auf das eine Ende des Edelstahlrohres ein Messingring
gepaßt und dort, beispielsweise durch Hartlöten, befestigt. Anschließend wird der Isolierring 25
angebracht, und der Messingring 24 sowie das vorspringende hintere Ende des Messingstabes 21 können
nun direkt mit Klemmen od. dgl. versehen werden. Als nächstes wird die Druckfeder 20 auf das
Rohr 22 geschoben und an dem Messingring befestigt. Anschließend wird eine vorzugsweise ringförmige
Wasserdüse 19, deren Innenöffnung 29 etwas größer ist^ls der Außendurchmesser des Stahlrohres, auf die
Elektrodenanordnung geschoben und mit dem freien Ende der Feder 20 verbunden. Die Wasserdüse 19
und die Feder 20 bilden eine Halterung für die Elektrodenanordnung,
die gewährleistet, daß sich letztere bei den Entladungen an einer bestimmten Stelle befinden.
Ein Auslaß 30 der Wasserdüse liefert das über eine Zuführungsleitung 30« zugeführte Arbeitsmedium
an die Arbeitsspitze der Elektrode.
F i g. 3 zeigt ein Schaltbild eines zur Erzeugung wiederholter Entladungen geeigneten Kondensatorentladungskreises.
Die Schaltungsanordnung 31 enthält einen Kondensator 32, der durch eine einstellbare
Hochspannungsquelle 33 auf eine gewünschte spannung aufgeladen wird, worauf ein Schalter 34
geöffnet werden kann, um die Spannungsquelle 33 sicherheitshalber zur Vermeidung einer Rückspeisung
von Energie abzuschalten. Die im Kondensator 32 gespeicherte Energie wird durch ein Dreielektroden-Gleichrichterelement
35 in ein Koaxial-Leistungskabel 36 entladen, an dessen Endklemmen 39 eine erfindungsgemäße Elektrodenanordnung angeschlossen
ist. Der geerdete Außenleiter 37 und der Hochspannung führende Innenleiter 38 des Koaxialkabels
36 sind dabei mit der rohrförmigen Außenelektrode bzw. der stabförmigen Innenelektrode der erfindungsgemäßen
Elektrodenanordnung verbunden. Der Entladungskreis für die Funkenentladung enthält also in
Reihenschaltung den Kondensator 32, die Dreielektrodenröhre 35, das Leistungskabel 36, die Elektrodenanordnung
und die Masserückleitung 40. Dem Kondensator 32 ist ein Strombegrenzungswiderstand
41 in Reihe mit einem Schalter 42 parallel geschaltet, so daß der Kondensator nach einer Funkenentladung
noch vollständig entladen werden kann. Die Vernichtung der im Kondensator verbliebenen Restladung
kann durch einen zweiten Schalter 43 verkürzt werden, der in einer bestimmten Zeitfolge nach dem
Schalter 42 geschlossen wird. Bei wiederholten Funkenentladungen werden die Schalter 42, 43 normalerweise
nur nach Arbeitsende, also nach der letzten Funkenentladung, geschlossen.
Für die Leiterelemente der Elektrodenanordnung gemäß der Erfindung werden vorzugsweise Werkstoffe
guter elektrischer Leitfähigkeit, wie Kupfer, Messing und Stahl, verwendet, die außerdem eine genügende
mechanische Festigkeit haben, um den wiederholten Stoßbeanspruchungen widerstehen zu können. Bevorzugte
Isolierwerkstoffe zur Trennung der leitenden Elemente der Elektrodenanordnung sind dichte,
hitzebeständige Werkstoffe, wie Aluminiumoxyd, Zirkonoxyd und Calciumcarbonat. Weniger dichte keramische
Werkstoffe und andere Isoliermaterialien, wie Asbest und Glasfasern, können jedoch bei geringeren
elektrischen Beanspruchungen auch verwendet werden. Bei jeder keramischen Isolation ist es jedoch erforderlich,
Hohlräume in dem endgültigen Isolierkörper möglichst zu vermeiden, um elektrische
Durchschläge und ein Eindringen des Arbeitsmediums zu verhindern. Das Dielektrikum darf also nur wenig
Flüssigkeit aufnehmen, damit ein Eindringen von Flüssigkeit in die Elektrode vermieden wird.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele steilen
neuartige und vorteilhafte Elektrodenanordnungen
für elektrohydraulische Zwecke dar, die Erfindung ist jedoch nicht auf Einzelheiten dieser Ausführungsbeispiele
beschränkt. Wenn an die Elektrodenanordnung beispielsweise nur relativ geringe Anforderungen
hinsichtlich der Spannungsfestigkeit gestellt werden, können für die isolierende Abstandshalteranordnung
auch weniger hochwertige Isolierwerkstoffe verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie sich
jn der Umgebung nicht ohne weiteres zersetzen.
Wenn die Elektrode andererseits besonders hohen elektrischen Anforderungen ausgesetzt wird, kann es
zweckmäßig sein, in die isolierende Zusammensetzung isolierende Verstärkungen, wie Fasermaterial usw.,
einzubauen.
Claims (4)
- Patentansprüche1. Einrichtung zur Erzeugung kurzzeitiger hydraulischer Druckstöße hoher Energie für die Bearbeitung von Metallen und für sonstige mechanische Arbeitszwecke, mit einer aus zwei koaxialen Elektroden bestehenden, in einer elektrisch isolierenden Flüssigkeit angeordneten Funkenentladungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Zwischenraum zwischen den Elektroden (5, 6) von einem Isolierkörper (7) vollständig ausgefüllt ist, der aus dielektrischen Teilchen besteht, welche durch ein Bindemittel zusammengehalten und mit den Elektroden verbunden sind.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine stabförmige Innenelektrode (21) etwas über das entsprechende Ende einer rohrförmigen Außenelektrode (22) vor-springt und daß der Isolierkörper (23) eine konische Endfläche (17) aufweist, die die Enden der Elektroden verbindet (F i g. 2).
- 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite der rohrförmigen Außenelektrode (22) eine Anordnung (19) zum Zuführen einer Flüssigkeit verschiebbar angeordnet ist.10
- 4. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenentladungseinrichtung federnd gelagert ist.In Betracht gezogene Druckschriften:
Werkstatt und Betrieb, 96. Jahrgang, 1963, H. 5, 297, 298.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen709 689/103 11. 67 © Bundesdruckerei Berlin
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1987001877A1 (fr) * | 1985-09-17 | 1987-03-26 | Robert Bosch Gmbh | Bougie d'allumage a etincelle glissante |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2511201A1 (fr) * | 1981-08-07 | 1983-02-11 | Pk Bjuro | Electrode pour installation electrohydraulique pour le traitement de materiaux par ondes hydrodynamiques |
| US7810366B2 (en) | 2008-05-05 | 2010-10-12 | Ford Global Technologies, Llc | Electrohydraulic trimming, flanging, and hemming of blanks |
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| US7516634B1 (en) | 2008-05-05 | 2009-04-14 | Ford Global Technologies, Llc | Electrohydraulic forming tool |
| US7827838B2 (en) | 2008-05-05 | 2010-11-09 | Ford Global Technologies, Llc | Pulsed electro-hydraulic calibration of stamped panels |
| US7905129B1 (en) | 2009-09-21 | 2011-03-15 | Ford Global Technologies, Llc | Method and tool for contracting tubular members by electro-hydraulic forming before hydroforming |
| US8567223B2 (en) | 2009-09-21 | 2013-10-29 | Ford Global Technologies, Llc | Method and tool for expanding tubular members by electro-hydraulic forming |
| US8534106B2 (en) | 2009-10-19 | 2013-09-17 | Ford Global Technologies, Llc | Hydromechanical drawing process and machine |
| CN103236649B (zh) * | 2013-04-15 | 2014-11-26 | 西北工业大学 | 放电电极高强度绝缘结构的制备方法 |
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1964
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- 1964-10-30 DE DE1964G0041904 patent/DE1254896B/de active Pending
- 1964-11-09 NL NL6413034A patent/NL6413034A/xx unknown
- 1964-11-13 SE SE1371564A patent/SE321841B/xx unknown
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| None * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1987001877A1 (fr) * | 1985-09-17 | 1987-03-26 | Robert Bosch Gmbh | Bougie d'allumage a etincelle glissante |
| DE3533124A1 (de) * | 1985-09-17 | 1987-03-26 | Bosch Gmbh Robert | Zuendkerze mit gleitfunkenstrecke |
Also Published As
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| GB1068440A (en) | 1967-05-10 |
| NL6413034A (de) | 1965-05-14 |
| SE321841B (de) | 1970-03-16 |
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