Skip to main content

Progress Industrial Systems SA

تجهیزات الکترو هیدرودینامیک

تأثیر الکتروهیدرولیکی یک روش نو صنعتی به منظور تبدیل انرژی برقی به انرژی مکانیکی است که آن بدون واسطه رابطهای مکانیکی با کارآیی بالا انجام می گیرد.

اصل این روش این است که اگر تخلیه شارژ الکتریکی ضربه ای که در حجم مایع تولید شده، در ظرف باز یا بسته انجام می گیرد فشارهای هیدرولیکی پیرامون ناحیه تولید آن به وجود می آیند که قادر اند تا کار مکانیکی مفید انجام دهند و یک سری پدیده های فیزیکی و شیمیایی به همراه دارند.

در پایه اثر الکترو هیدرولیکی یک پدیده از قبل نامعلوم افزایش یکمرتبه ای اثرات هیدرولیکی و هیدرودینامیکی و دامنه عمل ضربه ای هنگام تخلیه الکتریکی ضربه ای درمایع دارای خاصیت رسانایی یونی به شرطی که طول ضربه به حد اکثر کتاه شود، تندترین شیب لبه ضربه باشد و شکل ضربه نزدیک به غیر متناوب باشد، قرار دارد.

از شرح بالا می شود نتیجه گرفت که دامنه، تندی لبه، شکل و طول ضربه الکتریکی جریان برق از عوامل اصلی اند که بروز اثر الکترو هیدرولیکی را معین می کند. واحد طول ضربه جریان برق به میکرو ثانیه است و بنابر این قدرت آنی ضربه جریان برق می تواند به صدها هزار کیلو وات برسد. تندی لبه ضربه سرعت تعویض کانال تخلیه را معین می کند. هنگام تغذیه ولتاژ چند ده کیلو ولت به الکترودهای تخلیه دامنه جریان برق در ضربه به دهها هزار آمپر می رسد. این همه باعث جهش یکمرتبه و قابل توجه فشار درون مایع می شود که متعاقبتاً موجب عملکرد پرقدرت مکانیکی تخلیه می شود.

انجام اثر الکترو هیدرولیکی وابسته به جمع سازی نسبتاً کند انرژی در منبع تغذیه و رها شدن عملاً آنی آن در محیط مایع است.

عوامل فعال اصلی اثر الکتروهیدرولیکی عبارت اند از فشارهای هیدرولیکی ضربه ای بالا و فوق بالا یی که موجب بروز امواج ضربه ای با سرعت صوتی و مافوق صوت می شوند؛ جا بجایی ضربه ای قابل توجه احجام مایع که با سرعت تا صدها متر در ثانیه انجام می گیرند؛ جریانهای شدید کاویتاسیون ضربه ای که قادر اند احجام نسبتاً حجیم مایعات را در بر گیرند؛ اشعه ماتحت و مافوق صوت؛ پدیده های مکانیکی رزونانس دارای دامنه هایی که می گذارند تا جسدهای جامد چند جزئی از هم دیگر کنده شوند.

این همه عوامل اجازه می دهند که تأثیرات گوناگون فیزیکی و شیمیایی بر مایع و اجسام داخل مایع گذاشته شوند.

دستگاههای ضربه ای هیدرو الکتریکی:

اصول روند سنگ شکنی الکتروهیدرولیکی

قدرت لحظه ای در ضربه: تا یک گیگاوات

فرکانس ضربات: 1 تا 10 هرتز

برق تغذیه اسیلاتور: 400 ولت х 50 هرتز

قدرت مصرفی: تا 10 کیلو وات

شکل ظاهری تجهیزات:

تجهیزات الکترو هیدرودینامیکی درون چاهی:

مشخصات:

انرژی حد اکثر ضربه (تخلیه)، کیلو ژول 1

فرکانس ضربات، هرتز 0.1-10

ابزار (اسیلاتور ضربات) شناوری (درون چاهی):

طول، میلی متر 2500

قطر، میلی متر 78

وزن، کیلو گرم 20

الزامات فنی برای کابل: ولتاژ بالا تک هسته ای با قابلیت شکست عایقبندی تا 60 کیلو وات

شرایط کاربرد: فشار تا 150 اتمسفر

منبع تغذیه برقی:

قدرت 6 کیلو وات

ولتاژ سه فازی 400 ولت / 50 هرتز

ولتاژ خروجی 30 کیلو ولت

جریان برق شارژ 200 میلی آمپر

تنظیم بحسب جریان برق و ولتاژ

مدول درون چاهی:

قدرت تخلیه 1 کیلو ژول.

ولتاژ شارژ خازنها 30 کیلو ولت

جریان برقی شارژ خازنها 200 میلی آمپر

مدار تخلیه قابل منظیم.

سرعت تمیزکاری چاه 1-3 متر در دقیقه.

قطر مدول – 75 میلی متر

طول مدول – 2500 میلی متر

تخلیه با قدرت 500 ژول و فرکانس 1 هرتز

بعد از 10 ثانیه جداسازی توده رسوبات از دیواره لوله انجام می گیرد.

بعد از 15-25 ثانیه کل رسوبات از دیواره لوله جدا می شوند.

انجام اثر الکترو هیدرولیکی وابسته به جمع سازی نسبتاً کند انرژی در منبع تغذیه و رها شدن عملاً آنی آن در محیط مایع است.

عوامل فعال اصلی اثر الکتروهیدرولیکی عبارت اند از فشارهای هیدرولیکی ضربه ای بالا و فوق بالا یی که موجب بروز امواج ضربه ای با سرعت صوتی و مافوق صوت می شوند؛ جا بجایی ضربه ای قابل توجه احجام مایع که با سرعت تا صدها متر در ثانیه انجام می گیرند؛ جریانهای شدید کاویتاسیون ضربه ای که قادر اند احجام تسبتاً حجیم مایعات را در بر گیرند؛ اشعه ماتحت و مافوق صوت؛ پدیده های مکانیکی رزونانس دارای دامنه هایی که می گذارند تا جسدهای جامد چند جزئی از هم دیگر کنده شوند.

این همه عوامل اجازه می دهند که تأثیرات گوناگون فیزیکی و شیمیایی بر مایع و اجسام داخل مایع گذاشته شوند.

بنابر محاسن مخصوص به خود، فناوریهای الکترو هیدرو دینامیکی امکانی را می دهند که اهدافی که با استفاده از روشهای سنتی انجام شدنی نیستند، به طور موثر انجام گیرند. فناوریهای الکترو هیدرو دینامیکی کمک می کنند که مشکلات در ماشین سازی و تعمیرکاری تجهیزات، در کشاورزی و آب یاری، در ساختمان و استخراج منابع فسیلی، در استخراج معدن و در صنعت هیدرومتالورژیکی و در پزشکی حل گردند. مثالهای خاص در زیر داده می شوند.

در فناوری ماشین سازی

طوری که مشخص است قطعات و شمشال آنها در صنعت ماشین سازی اغلب بواسطه ریخته گری، پتک کاری، جوش کاری و کوبش فشاری با پودرها ساخته می شوند. در زیر بعضی از فرآیندهای مؤثر الکترو هیدرو دینامیکی که در فناوریهای مذکور مورد استفاده اند، مورد بررسی قرار می گیرند.

ریخته گری با ریختن فلز مذاب به قالب بندی مخصوص انجام می شود. برای قطعات بزرگی که دقت بالای ابعاد برای آنها لازم نیست، قالب بندی از خاک (معمولاً ماسه کوارتز) ساخته می شوند. بعد از سفت و خنک شدن قطعه ریخته گری باید از قالب آزاد شود که این کار بواسطه غربالهای لرزشی مخصوص انجام می شود. اما ماسه قالب گیری سوخته می شود و تکه تکه روی قطعه ریخته گری می ماند. معمولاً برداشتن میل هایی (مال قالب بندی) که آنها برای درست کردن توخالیها و سوراخها نصب می شوند، کار مشکلی است. آین مشکلات وابسته به آن اند که میله ای که آن در فلز مایع و تحت تأثیر حرارت خیلی بالا قرار دارد، نه تنها بیشتر در نتیجه سوختگی به قالب بندی می چسبد بلکه از مواد خیلی مقاوم تر ساخته شده است. به طور سنتی تمیز قطعات ریخته گری از ماسه قالب گیری چسبیده توسط کاربر با ماسک ایمنی بواسطه چکش بادی یا تراشه بردار بادی انجام می گیرد (کار بسیار زیان آور و کم بهره است).

فناوری الکترو هیدرو دینامیکی که این مشکل را به طور مؤثر حل می کند، تهیه شده است [1;2]. قطعه ریخته گری روی نرده ای گذاشته می شود که آن به وان پر از آب پایین می شود؛ الکترودها به قطعه از بالا نزدیک می شوند و به قطعه ریخته گری متصل به زمین تخلیه شارژ می کنند. موج ضربه ای فشردگی از قطعه ریخته گری فلزی عبور می کند و در مرز آن به موج کششی تبدیل می شود که به واسطه آن ماسه قالب گیری و همه قشرهای غیر فلزی که دارای مشخصات آکوستیکی مختلف اند، تخریب می شوند. سیال هیدرولیکی همه اجزای کنده شده را از چین و چروک و سوراخها بیرون می برد.

سنگ شکنی – در مورد آسیا کاری (مکانیکی) آلماسها و مواد جامد آلماس مانند، تولید پودرهایی که از لحاظ شیمیایی پاک اند – به خاطر امکانات استحکامی ابزار محدود است. سنگ شکنی الکترو هیدرو دینامیکی کلید حل همه مشکلات است. به اطاقک خرد کننده (شکل 3) مقداری از مواد مورد پرداخت کاری در آب بار گیری می شود. مواد تحت تأثیر امواج ضربه ای تخریب و خرد می شود. تا اجزای دارای ابعاد معین به دست آورده شود غلتک در ته اطاقک خرد کننده گذاشته می شود. در نتیجه استفاده از فرآیند مؤثر الکترو هیدرو دینامیکی: اجزای مواد جامد (از قبیل آلماس، کاربید، نیترید، سرامیک، بورازون) تا اندازه 1-10 میکرو متر خرد می شوند؛ ضلعهای تیز مورد نیاز در تولید ابزارسایشی (از قبیل مته آلماس) به دست آورده می شود؛ – خلوص شیمیایی بالای مواد خرد شونده ( هنگام انجام فرآیند از آب به عنوان ابزار کار استفاده می شود) تأمین می گردد.

جداسازی قشرهای تکنولوژی و تولیدی.

مسأله قشرهای رسوبی که در دیواره های لوله های دستگاههای مختلف ساخته می شوند، معلوم است. مشکلات ویژه در هنگام استفاده از آب آهک ( دارای نمک کلسیم، اکثراً کربنات کلسیم) برای آبرسانی و در دستگاههای گرم کننده (رادیاتور، خشک کن، تجهیزات بویلر) وجود دارند. نمکهای “سخت کننده” در نتیجه گرم کردن آب رسوباتی تشکیل می شوند که آن رسوبات قشر بسیار مقاومی را که خواص آن شبیه خواص سنگ مرمر است، می سازد. این رسوبات مانع جریان سیال می شود و به خاطر این که رسانایی گرمایی آن 200-300 برابر پایینتر است مبادله حرارت شدیداً کاهش پیدا می کند (با ضخامت رسوب 3 میلی متر تلاف انرژی تا 25 در صد می رسد). تخلیه های الکترو هیدرو دینامیک در لوله مملوء از آب یا لوله در وان با آب به آسانی رسوبات را تخریب می کنند که آن بعداً با آب برده می شود.

کشاورزی و آبیاری

سنگهای بزرگ در مزارع بعضی وقتها نمی شود بیرون از حد مزارع برد و آنها را باید سر جا تخریب کرد. استفاده از مواد انفجاری مزارع را با پاره های پراکنده ناپاک می کند. فناوریهای الکترو هیدرو دینامیکی امکان تخریب غیر انفجاری سنگها با ابعاد چند متر مکعب را فراهم می کند. سوراخها با قطر 25 میلی متر و طول 500 میلی متر انجام می شوند. سوراخ با آب پر می شود و در آن فیوز گذاشته می شود (دو تا سیم عایق بندی شده باشد که سرهای آن بدون عایق در فاصله معین نصب شده). شارژ تخلیه می شود که در این هنگام موج ترکی را تشکیل می دهد و سیال هیدرولیکی ترک را باز می کند و سنگ را تخریب می کند (می شکند).

فیلترهای چاههای آب در جریان کارمورد لجن (رسوب) گیری قرار می شوند و در نتیجه آن دبی (میزان تولید) پایین می آید و خیلی وقتها آن چنان چاهها باید تعطیل می شوند. پرداخت کاری الکترو هیدرو دینامیکی ناحیه فیلتر به واسطه دستگاه ویژه تخلیه رانده شده در چاه موجب رسوب زدایی آن می شود. در این هنگام دبی 2.5-3 برابر زیاد می شود.

ساختمان

در هنگام بازسازی مشکل تخریب فونداسیون و ساختار از بتن مسلح وجود دارد. استفاده از مواد منفجره بدون وقفه در تولید و در خصوص درون ساختمانها ایمن نیست و بنا بر این معمولاً از چکش بادی استفاده می شود. فناوری الکترو هیدرو دینامیکی غالباً با استفاده از بطور غیر انفجاری و با امنیت این مشکل را حل می کند: سوراخکاری انجام می شود و با ضربات الکترو هیدرو دینامیکی یکپارچگی سازه ها تخریب می شود که بعداً آنها با چکشهای بادی خیلی زودتر (چند برابر زودتر) باز می شوند.

سازه ها از بتن مسلح مردود و مستعمل – مشکلی اسن در شهرهای بزرگ و کارخانجات سازه های بتن مسلحی که آنجا 2-5 در صد محصولات مردود مجاز است. تخریب سازه های بتن مسلح با دستگاههای الکترو هیدرو دینامیکی که مشابه دستگاههای مورد استفاده برای تمیزکاری قطعات ریخته گری اند، اجازه می دهد که سنگ بتن و میلگرد سوا و بازیابی می شود.

قطعه قبل از تمیزکاری
قطعه بعد از تمیزکاری

زمان تمیزکاری 3-7 دقیقه