Способ инициирования электрического разряда в воде и электродная система для его осуществления

163359 в) ЯС5 Ц б В 21 Р ЕННОЕ ПАТЕНТНОЕСССР (ГОСПАТЕНТ ССС ОСУДАРС ЕДОМСТВ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ ете(71) Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики АН УССР(56) Гулый ГА Малюшевский П.П. высоковольтныйэлектрический разряд в силовых импульсных системах Киев: Наукова думка, 1977, с 45, рис 11.(54) СПОСОБ ИНИЦИИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАЗРЯДА В ВОДЕ И ЭЛЕКТРОДНАЯСИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к технике осуществления электрического разряда в воде и может бытьиспользовано в электрогидравпических установках ОЮЭ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК(гг 1 ОПИСАНИВ 0 РС 0 Цель изобретения - повышение эффективности инициирования, упрощение реализации способа, повышение экологической безопасности. Электродную системы из двух противостоящих электродов, один из которых выполнен в виде острия, помещают в воду На поверхность электрода-острия (ЭО) лов дают инициирующее вещество - воду с удельным сопротивлением, превышающим удельное эпектросопротивление воды, в которую помещена электродная система После образования слоя инициирую - щего вещества на поверхность ЭО подают напря - жение. На границе раздела двух сред с разной электропроводностью силовые линии поля и штока претерпевают излом и фокусируются к противоположному электроду, обеспечивая эффективныйпробой. Способ реализуется на электродной системе, содержащей два противостоящих электрода один из которых выполнен в виде острия и включает токопровод 1 1, изолятор 2 токопровода, наконечник-изолятор 4, острие 7 с каналом 6 дпя подачи инициирующего вещества формирователь 8 слоя инициатора Канал для подвода инициирующего вещества через трубопровод 10 соединен с емкостью 11 для воды с повышенным электросопротивлением. Вода из емкости 11 через трубопровод 10 поступает в зазор 9 между формирователем и острием, образуя слой на поверхности ЭО. После этого на электроды подают напряжение. 2 сп флы,5 ил.Изобретение относится к технике осуществления электрического разряда в воде и может быть использовано в электрогидравлических установках, применяемых при обработке металлов давлением.Цель изобретения - повышение эффективности инициирования, упрощение реализации способа и повышение экологической безопасности.Цель обеспечивается тем, что в качестве инициирующего вещества используется вода, удельное электрическое сопротивление которой превышает удельное электрическое сопротивление воды, в которой находятся электроды, при этом воду с повышенным электросопротивлением подают в виде прослойки на поверхность электрода-острия. Для органиэации такой подачи воды электродная система снабжена формирователем слоя, установленным концентрично рабочему концу электрода- острия с образованием радиального зазора между ними.На фиг. 1 представлена схема, иллюстрирующая механизм инициирования пробоя; на фиг, 2 - конструкция электрода-острия с формирователем; на фиг. 3 - то же, без формирователя, на фиг. 4 - осциллограмма кривой тока без инициатора; на фиг. 5 - осциллограмма кривой тока с инициатором,Предлагаемый способ осуществляется следующим образом,Электродную систему. состоящую из противостоящих электродов, один из которых выполнен в виде острия, а другой - в виде плоскости, помещают в воду, На поверхность электрода-острия подают инициирующее вещество - воду с удельным электросопротивлением, превышающим удельное электросопротивление воды, в которую помещена электродная система, После образования слоя инициирующего вещества на поверхности электрода-острия подают напряжение,Механизм образования пробоя заключается в следующем (фиг. 1). На поверхности канала двух сред, имеющих различную электропроводность, в нашем случае слоя воды с повышенным удельным сопротивлением (пониженной электропроводностью), покрывающей острие электрода и водой, заполняющей объем между электродами, силовые линии поля и тока претерпевают излом. Углы а 1, а между линиями поля и нормально к поверхности раздела воды с повышенным удельным электрическим сопротивлением и воды технической, находя 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 щейся в баке, определяются согласно условию.сца/тцщ =Ь/Л =р/р,где а 1 и а 2- коэффициенты электропроводности слоя воды на поверхности электрода и остального объема воды соответственно;р 1 = 1/Л 1;рг = 1/Л 2 - удельные электрические сопротивления слоя воды на поверхности электрода и остального объема воды соответственно,При этом удельное электрическое сопротивление слоя воды, покрывающего электрод, гораздо больше, чем у остальной воды, заполняющей межэлектродный промежуток. Так, в установках, использующих в технологических целях электрический разряд, используется техническая вода. имеющая обычно сопротивление в пределах(1 - 3)10 Ом см . В качестве воды с повышенным удельным сопротивлением наиболее дешевым и доступным является конденсат, удельное сопротивление которого обычно не ниже 20 10 Ом см , тогда отношение тца 1/тца.;г будет составлять не менее 10.После обработки изделий в воде вследствие загрязнений ее сопротивление падает до 500 Ом см и ниже), при этом отношение 19 а/тцара и соответственно а/г 2 растет, Таким образом, создание на поверхности электрода-острия слоя воды с удельным сопротивлением выше, чем остального обьема воды, приводит вследствие излома линий поля и тока к усилению напряженности возле острия, Происходит как бы фокусировка (сжатие) поля вдоль оси электрода,Кроме того, поскольку концентрация ионов, определяющая электропроводность в слое с повышенным сопротивлением, на поверхности электрода ниже, чем в остальном объеме воды, вследствие разности концентраций начинается диффузия ионов в этот слой, которые разгоняясь, бомбардируют поверхность электрода, что приводит к эмиссии электронов с его поверхности и к пробою межэлектродного промежутка,Предлагаемый способ инициирования электрического разряда в воде реализуется на электродной системе, содержащий два противостоящий два противостоящих электрода, один из которых выполнен в виде острия и включает (фиг, 2) токоподвод 1, изолятор 2 токопровода, контргайку 3, наконечник-изолятор 4, контргайку 5, канал для подачи инициирующего вещества, острие 7. формирователь 8 слоя инициатора, имеющий форму трубки, выполненной из металла10 15 20 25 30 35 40 45 50 или изоляционного материала, закрепленной в верхней части острия и концентрически охватывающей его на протяжении почти всей длины, не доходя 5 - 10 мм до конца острия с тем, чтобы имел место зазор 9 между острием 7 и формирователем 8 слоя инициатора. Зазор 9,посредством каналов и через трубопровод 10 связан с устройством для подачи инициирующего вещества выполненного в виде емкости 11 Электрод, представленный на фиг, 3, применяется только тогда, когда необходимо расположить его острием вверх, поэтому в нем отсутствуе формирователь 8 слоя инициатора, В этом случае осевое отверстие канала подачи инициатора доходит до конца острия и через него инициатор поступает к острию 7.Электродная система работает следующим образом.Конденсат, имеющий примерно в 10 раэ большее удельное электрическое сопротивление, чем техническая вода в баке, с помощью устройства подачи инициатора, состоящего иэ емкости 11 и трубопровода 10, поступает в канал 6 для подачи инициирующего вещества. а из него в зазор 9 между острием 7 и формирователем 8, что позволяет создать на поверхности острия 7 слой с повышенным удельным сопротивлением, инициирующий пробой межэлектродного водного промежутка,В электродной системе, приведенной на фиг. 3, способ инициирования реализуется следующим образом. Конденсат с помощью устройства подачи инициатора, состоящего иэ емкости 11 и трубопровода 10, поступает в канал 6 для подачи инициирующего вещества, а из него на поверхность острия 7, что позволяет создать у острия 7 слой воды с повышенным удельным сопротивлением, инициирующий пробой межэлектродного водного промежутка,Эксперименты показали, что при использовании конденсата с сопротивлением 10 10 Ом сми выше наблюдается полное отсутствие запаздывания пробоя. В пределах (5 - 10) 10 Ом смотдельные реализации (70) протекают беэ запаздывания, а отдельные(30) имеют запаздывание в пределах (5-8) 10 с, Без инициирования запаздывание составляет (80-90) 10 с. При дальнейшем снижении сопротивления конденсата эффект инициирования ослабляется и наблюдается лишь сокращение времени запаздывания При снижении сопротивления ниже 3 10 Ом х х см эффект инициирования мало заметен, На практике, очевидно, следует считать, что 5 10 Ом см является нижней границей удельного сопротивления подаваемой воды (инициатора). Для ЭГ-установки с энергией 5 кДж при частоте следования разрядов 2 Гц с сечением трубопровода 3 мм, диаметре электрода 8 мм, длина острия 25 мм расход конденсата при 100-ном инициировании составил около 100 кг/ч, т.е. около 14 г на один разряд.Экспериментальные исследования, проведенные с использованием электродной системы. приведенной на фиг. 2 и 3, позволили установить, что без введения дистиллированной воды время запаздывания пробоя т, составляло трап = 40-100 мс, с введением дистиллированной воды время запаздывания пробоя т 3 дд О, Это обусловлено концентрацией силовых линий поля у электрода-острия. инициирующих пробой, Осциллограммы кривых тока без подачи воды с повышенным удельным сопротивлением и с введением ее в разрядную камеру (бак с водой) показаны на фиг. 4 и 5.Использование изобретения обеспечивает повышение эффективности инициирования пробоя путем повышения концентрации силовых линий поля у электрода-острия. Повышение эффективности инициирования позволяет сократить время запаздывания за счет уменьшения п редпробивных потерь, обусловленных протеканием тока ионной проводимости, что позволит повысить эффективность разряда в целом, Кроме того, использование в качестве инициатора воды в отличие от известных ранее суспензий, эмульсий, взрывающейся проволочки не приводит к загрязнению воды в баке, что в конечном итоге приводит к повышению уровня экологической безопасности при использовании предлагаемого способа инициирования пробоя межэлектродного водного промежутка.Формула изобретенияСПОСОБ ИНИЦИИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАЗРЯДА В ВОДЕ И ЭЛ Е КТРОДНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ1. Способ инициирования электрического разряда в воде между помещенными в нее противостоящими электродами, один из которых выполнен в виде острия, заключающийся во введении инициирующего вещества в зону разряда и в подаче напряжения на электроды, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности инициирования, упрощения реализации способа и повышения экологической безопасности, в качестве инициирующего вещества используется вода, удельное ,электрическое сопротивление которой превышает удельное электрическое сопротивление воды, в которой находятся электроды, при этом воду с повышенным электросопротивлением подают в виде прослойки на поверхность электрода-острия.2. Электродная система для иницииФ рования электрического разряда в воде, содержащая два противостоящих изолированных электрода, один из которых выполнен в виде острия с каналом для подачи инициирующего вещества в аону разряда, связанным трубопроводом с устройством для подачи инициирующего вещества, отличающаяся тем, что она снабжена формирователем слоя инициирующего вещества, установленным концентрично рабочему концу электрода-острия с образованием радиального зазора между ними, соединенного с каналом для подвода инициирующего вещества.1633590 иг Составитель А.СушкинТехред М,Моргентал актор Т.Зубков рректор О,Кравцо аказ 122 Тираж Подписно НПО " Поиск " Роспатента35, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издате ьский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10