Equipement électrohydrodynamique

L'effet électro-hydraulique est un nouveau mode industriel de conversion de l’énergie électrique en mécanique de haut rendement, se déroulant sans intervention de liens mécaniques intermédiaires.

L'essence de ce mode est que lors de l'exécution dans un volume de fluide qui se trouve dans un récipient ouvert ou fermé, une impulsion de décharge électrique spécialement formée autour de la zone de leur formation apparaissent des pressions hydrauliques capables d’exécuter le travail mécanique indispensable et accompagner les phénomènes physiques et chimiques complexes.

A la base de l'effet électro-hydraulique se trouve un phénomène précédemment inconnu d'augmentation brusque des effets hydrauliques et hydrodynamiques et d'amplitude d'effet de choc lors de la réalisation de la charge électrique à impulsion dans liquide à ion conducteur à condition de réduction maximale de la durée d'impulsion, pente maximale du front de l'impulsion et la forme de l'impulsion proche de l’apériodique.

Ce qui signifie que les facteurs principaux qui déterminent l'apparition de l'effet électro-hydraulique sont les amplitudes, la pente du front, la forme et la durée de l’impulsion électrique du courant. La durée de l’impulsion est mesurée en microsecondes, c’est pourquoi la puissance instantanée de l'impulsion de courant peut atteindre des centaines de milliers de kilowatts. La pente du front de l'impulsion de courant qui détermine le taux d'expansion du canal de décharge. En apportant la tension aux électrodes de décharge de quelques dizaines de kilovolts l'amplitude de l'impulsion de courant atteint des dizaines de milliers d’ampères. Toutes ces conditions déterminent l’augmentation brusque et importante de la pression du liquide, qui entraîne à son tour un effet de choc mécanique puissant.

La réalisation de l’effet électro-hydraulique est lié à l’accumulation relativement lente d'énergie dans une source d'alimentation et son émission presque instantanée dans le milieu liquide.

Facteurs de base actifs de l’effet électro-hydraulique sont les pressions élevées et super-élevée d'impulsion hydraulique provoquant l'apparence d'ondes de choc avec vitesse du son et supersonique; les déplacements considérables des impulsions des volumes du liquide, qui sont exécutées à des vitesses qui atteignent des centaines de mètres par seconde; processus puissants de cavitation qui surviennent de manière d'impulsion susceptible de couvrir des volumes relativement importants de liquide; émissions ultra-soniques et infra-soniques; phénomènes mécaniques de résonance avec amplitudes, qui permettent la séparation mutuelle des corps solides à composants multiples;

Tous ces facteurs exercent des influences diverses sur le liquide et les objets, y placés, des effets physique et chimique très variés.

équipement technologique

Installations électriques de choc hydraulique:

principe de concassage: électrohydraulique

puissance instantanée de l’impulsion: jusqu'à 1 GigaW

Fréquence d'impulsion:1 à 10 Hz

puissance du générateur: 400 W х 50 Hz

consommation d'énergie: jusqu'à 10 kW

Aspect extérieur de l'équipement:

a) générateur d'impulsions

b) Concasseur

Equipement électrohydrodynamique de gisement:

Caractéristiques:

énergie maximale de l’impuslion (décharge), 1 kJ

fréquence des impulsions,0,1-10 Hz

Outils (déchargeur) submersible (de gisement):

longueur 2500mm

diamètre 78mm

poids 20 kg

exigences au câble: de haut voltage à brin unique avec isolation de rupture jsuqu’à 60 kW

conditions de travail: pression jusqu’à 150 atm

Source d’alimentation:

Puissance 6 kW

Tension d’alimentation triphasée 400V /50Hz

Tension de sortie 30 kV

Courant de charge 200 mА

Réglage pour courant et tension.

Module du gisement:

Puissance de décharge 1 kJ.

Tension de charge des condensateurs 30kV

Courant de décharge des condensateurs 200mA

Circuit regulé de décharge.

Vitesse de nettoyage du gisement 1-3 mètre par minute.

Diamètre du module —76 mm

Longueur du module — 2500 mm

Nettoyage des sédiments solides des surfaces intérieures des tubes métalliques dans les gisements

épaisseur
des dépôts
de 8-10 mm
tube (inox)
de diamètre de 150 mm
destruction et élimination des fragments de grandes quantités de sédiments des parois du tube

Puissance de décharge 500 J fréquence 1 Hz.

dans 10 secondes se produit une séparation massive du sédiment de la paroi du tube.

dans 15-25 secondes les sédiments seront séparées complètement de la paroi du tube.

L’essence de l’effet électrohydraulique

La réalisation de l’effet électrohydraulique l’accumulation relativement lente d'énergie dans une source d'alimentation et son émission presque instantanée dans le milieu liquide.

Facteurs de base actifs de l’effet électro-hydraulique sont les pressionы élevéeы et super-élevéeы d'impulsionы hydrauliqueы provoquant l'apparition d'ondes de choc avec vitesse du son et supersonique; les déplacements considérables des impulsions des volumes du liquide, qui sont exécutées à des vitesses qui atteignent des centaines de mètres par seconde; processus puissants de cavitation qui surviennent de manière d'impulsion susceptible de couvrir des volumes relativement importants de liquide; émissions ultra-soniques et infra-soniques; phénomènes mécaniques de résonance avec amplitudes, qui permettent la séparation mutuelle des corps solides à composants multiples;

Tous ces facteurs exercent des influences diverses sur le liquide et les objets, y placés, des effets physique et chimique très variés.

Branches d'usage de la technologie (équipement) électrohydrodynamique

Grâce à des propriétés spécifiques, les technologies électrohydrauliques sont capables d’exécuter efficacement les tâches non exécutées ou difficiles à atteindre par les méthodes traditionnelles. Les technologies électrohydrodynamiques aident à résoudre les problèmes de la construction et réparation de machines-outils, dans l'agriculture et les modernisation, au bâtiment et lors de l’exploration minière, l’industrie minière et hydrométallurgique, en médecine. Quelques exemples sont ci-dessous exposés.

En technologie des machines-outils

Comme on le sait, la construction de machines-outils et de pièces de montage pour elles sont obtenues le plus souvent par coulée, emboutissage, soudure, presse de poudres. Examinons certains processus électrohydrodynamiques efficaces, utilisés dans les technologies mentionnées.

La fonderie est effectué par coulée de métal liquide dans des formes spécialement fabriquées. Pour les grosses pièces qui ne nécessitent pas une grande précision de taille, sont utilisés des moules au sol (généralement constituées de sable de quartz). Après le durcissement et le refroidissement il est nécessaire de retirer le moule de coulée, et cela se fait au moyen de treillis vibrante spéciale. Toutefois, les mélanges de moule brûlent et restent sur les pièces moulées. Il est difficile de tirer les barres (éléments du moule), qui sont mis pour obtenir les cavités et les orifices. Les difficultés sont liées au fait que la barre est entourée par le métal liquide et fonctionne donc à des températures élevées, non seulement brûle plus, mais est fabriquée aussi à partir d'un matériau plus solide. Traditionnellement le nettoyage de la fonderie du mélange de moule brûlé est exécuté par un opérateur ayant un respirateur par marteau-pic ou marteau compresseur (travail nocif et à faible productivité).

La technologie électrohydrauliques élaborée permet de résoudre le problème [1, 2] de manière efficace. La fonderie est fixée sur la grille, qui est plongée dans une cuve d’eau, à la coulée d’en haut sont approchées les électrodes, des déchargent sont appliquées sur la coulée mise à la terre. L'onde de choc de compression, en passant par le métal coulé, à la frontière devient une onde de déformation, qui détruit le mélange de moule brûlé et toutes les autres couches non métalliques ayant d’autres caractéristiques acoustiques. Le flux hydraulique emporte tout ce qui se détache des poches et orifices.

Concassage - pour les cas de broyage (mécanique) des diamants et des matériaux solides comme les diamants, production de poudre chimiquement pure limitée par la résistance des outils. Le concassage électrohydrodynamique résout tous les problèmes. Dans la chambre-broyeur (fig. 3) une portion de la matière est chargée et où elle est traitée avec de l'eau. Grâce à l’action des ondes de choc le matériau est détruit et est broyé. Pour obtenir des particules de la dimension requise au fond du broyeur un est installé un tamis. Le procédé électrohydrodynamique assure: - broyage de particules de matière solide (diamant, carbures, nitrures, céramiques, bore) jusqu'à 1-10 μm; - obtention d’arêtes aigues non transformées nécessaires à la fabrication d’outils abrasifs (par exemple, perfoteurs pour diamant) , - haute pureté chimique du produit broyé (à l’exécution du processus l'outil de travail est l'eau).

Nettoyage des stratifications technologiques et d'exploitation.

Il s’agit du problème connu de lutte contre les stratifications formées sur les surfaces intérieures des tubes de mécanismes différents. Des problèmes particuliers se posent à l'utilisation de l'eau dure (qui contient des sels de calcium, carbonate de calcium principalement) en ravitaillement en eau dans les radiateurs thermiques (radiateurs, sèche-équipement et chaudières,). Les sels de la «dureté» en chauffant l'eau arrivent aux sédiments qui forme des résiduts solides semblables de par leurs propriétés au marbre. Ces sédiments (familièrement désigné par crasse) obstruent la circulation et, ayant une conductivité thermique à 200-300 fois pire, diminue brusquement l’apport de température (avec 3 mm d'épaisseur des sédiments la perte de l'énergie représente 25%). Les décharges électrohydrodynamiques dans un tube rempli d'eau, ou sur tube dans un bain avec de l’eau, détruisent facilement les sédiments, qui seront ensuite emportés par le flux hydraulique.

Agriculture et modernisation

Parfois, il est impossible de retirer des rochers dans des domaines en dehors des limites, il faut les détruire sur place. L'utilisation d'explosifs conduit à la pollution du champ par les fragments d’éclats. La technologie électrohydrodynamique assure une destruction des pierres ayant des dimensions de quelques mètres cubes sans fragments. Des orifices sont percés dans la roche ayant un diamètre de 25 mm et une longueur de 500 mm. Le forage est rempli d’eau, et on y entre un détonnateur (peut être de deux fils isolés, avec bouts nus qui sont fixés à un intervalle donné). Apporter une décharge avec laquelle l’onde de choc crée une fissure et le flux hydraulique déplace la fissure, en assurant la destruction- éclatement de la pierre.

Les filtres des gisements de prise d’eau au processus de travail sont remplis pour calmage, le résultat est que le débit (la productivité) chute, généralement de tels gisements sont par la suite fermés. Le traitement électrohydrodynamique de la zone du filtre par dispositif spécial de décharge, descendu dans le gisement, effectue son décalmage (4). Cependant le débit augmente à 2,5-3 fois.

Bâtiment

La reconstruction est toujours accompagnée par le problème de la destruction des fondations en béton et des structures anciennes. L'usage d'explosifs sans arrêter les travaux et surtout à l'intérieur des bâtiments est dangereux, c’est pour cela que traditionnellement on utilise le marteau piqueur. La technologie électrohydrodynamique aide à résoudre ce problème sans fragments et sans danger: des orifices perforés et par chocs électrohydrodynamiques est détruite l'intégrité de l'édifice, qui est ensuite démonté beaucoup plus rapide (à plusieurs fois) par le biais des marteaux piqueurs.

Articles défectueux et usés en béton armé -le problème des grandes villes et des usines de béton, où sont admises jusqu'à 2-5% de défauts. La destruction des produits en béton dans les installations électrohydrodynamiques sont similaires à ceux utilisés pour les pièces moulées de nettoyage, permet de séparer et de récupérer les pierres en béton et les structures.

Nettoyage cavitation Expérience électrohydrodynamique de fonderie de précision

L’article avant nettoyage

L’article après nettoyage

Le temps du nettoyage est de 3-7 minutes.

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