Equipo electrohidrodinámico
El efecto electrohidráulico, es decir modo industrial nuevo de transformación de energía eléctrica en la mecánica, se realiza sin intermediación de eslabones intermedios mecánicos, con un alto rendimiento.
La esencia de este modo es que durante la realización dentro de un volumen del líquido que se encuentra en un vaso abierto o cerrado, de una descarga eléctrica especialmente formada de impulso alrededor de la zona de su formación aparecen presiones hidráulicas, capaces de hacer un trabajo útil mecánico y que se acompañan del complejo con fenómenos físicos y químicos.
En el fondo del efecto electrohidráulico está un fenómeno antes desconocido del aumento brusco de efectos hidráulicos e hidrodinámicos y de amplitud de acción de choque durante realización de una descarga eléctrica de impulsos en líquidos conductores de iones a condición de corte máximo de la duración del impulso, el frente máximamente abrupto del impulso y la forma del impulso próximo a una aperiódica.
De aquí se entiende que factores principales que determinan el surgimiento del efecto electrohidráulico son amplitud, escarpa del frente, forma y duración del impulso eléctrico de la corriente. La duración del impulso de la corriente es medida en microsegundos, por eso la potencia instantánea del impulso de la corriente puede alcanzar centenares de miles de kilovatios. La escarpa del frente. El impulso de la corriente determina una velocidad de ampliación del canal de descarga. Al suministrar la tensión a los electrodos de descarga de algunas decenas de kilovoltios la amplitud de la corriente del impulso alcanza decenas de miles de amperios. Todo esto condiciona el acrecentamiento abrupto y considerable de la presión en líquidos, la acción que provoca a su vez un efecto potente mecánico de descarga.
Realización del efecto electrohidráulico es vinculada a la acumulación relativamente lenta de la energía en una fuente de alimentación y su emisión prácticamente instantánea en el ambiente líquido.
Factores básicos activos del efecto electrohidráulico son las presiones altas y superaltas de impulsos hidráulicas que provocan aparición de ondas de choque con velocidades sonoras y supersonoras; traslados considerables de impulsos de volúmenes de líquidos que se realizan a velocidades, que alcanzan centenares de metros por segundo; procesos potentes que surgen de manera de impulsos, capaces de abarcar volúmenes del líquido relativamente grandes; radiaciones ultrasonoras e infrasonoras; fenómenos mecánicos resonantes a las amplitudes, que permiten realizar descamación mutua uno de otro de cuerpos sólidos multicomponentes;
Todos estos factores permiten ejercer influencias muy diversas físicas y químicas al líquido y objetos colocados en él.
Equipo tecnológico
Instalaciones electricas de choque hidráulico:
principio de tituración: electrohidráulico
potencia instantánea de un impulso: hasta de 1 GigaW
frecuencia de impulsos: de 1 a 10 Hz
alimentación del generador: 400 W х 50 Hz
potencia consumida: hasta 10 kW
Equipo electrohidrodinámico de pozo:
Características:
energía máxima del impulso (categoría), 1 J
frecuencia de los impulsos, 0,1-10 Hz
Herramientas (de pozo) sumergibles (excitador):
longitud, 2500 mm
diámetro, 78 mm
peso, 20 kg
exigencias al cable: de alto voltaje de un hilo con aislamiento de ruptura hasta 60 kW
condiciones del trabajo: presión hasta 150 atm
Fuente de alimentación:
Potencia 6 kW
Tensión de la alimentación de tres fases 400V/50Hz
Tensión de salida 30 kV
Corriente de la carga 200 mА
Regulación por la corriente y la tensión.
Módulo de pozo:
Potencia de descarga 1 kJ.
Tensión de carga de condensadores 30kV
Corriente de carga de condensadores 200mA
Circuito regulado de descarga.
La velocidad de limpieza del pozo es de 1-3 metros por minuto.
El diámetro del módulo es de 76 mm
La longitud del módulo es de 2500 mm
Limpieza de sedimentos firmes de superficies interiores de tubos metálicos en agujeros
Descarga de 500 J de potencia de la frecuencia de 1 Hz.
En 10 segundos se hace una separación masiva de los sedimentos de la pared del tubo.
En 15-25 segundos los sedimentos se separan por completo de la pared del tubo.
Esencia del efecto electrohidráulico
La realización del efecto electrohidráulico es vinculada a la acumulación relativamente lenta de energía en una fuente de alimentación y su emisión prácticamente instantánea en un ambiente líquido.
Los factores básicos activos del efecto electrohidráulico son presiones altas y superaltas de impulso hidráulicas que provocan aparición de ondas de choque a velocidades sonoras y supersonoras; traslados considerables de impulso de los volúmenes de los líquidos que se realizan a velocidades, que alcanzan centenares de metros por segundo; impulsos procesos potentes de cavitación que surgen de manera de impulsos, capaces de abarcar volúmenes relativamente grandes del líquido; radiaciones ultrasonoras e infrasonoras: fenómenos mecánicos resonantes a las amplitudes, que permiten realizar una descamación mutua uno de otro de cuerpos sólidos multicomponentes;
Todos estos factores permiten ejercer influencias muy diversas físicas y químicas al líquido y objetos colocados en él.
Ramas de aplicación de la tecnología (maquinaria) electrohidrodinámica
Debido a propiedades específicas, las tecnologías electrohidrodinámicas permiten cumplir effectivamente las tareas no cumplidas o difíciles de cumplir por métodos tradicionales. Las tecnologías electrohidrodinámicas ayudan a cumplir problemas de construcción y de reparación de maquinaria, en agricultura y bonificación, en construcción y durante extracción de minerales, en minería y producción hidrometalúrgica, en medicina. Más abajo hay algunos ejemplos concretos.
En la tecnología de construcción de maquinaria
Como es conocido, en la construcción de maquinaria las piezas y el acopio para ellos se reciben más a menudo por fundición, estampado, soldadura, prensado de polvos. Examinaremos algunos procesos electrohidrodinámicas eficaces, usados en tecnologías mencionadas.
La fundición es hecha por verter metal líquido en las formas especialmente preparadas. Para piezas grandes que np requieren una alta exactitud de dimensiones, se usan moldes de tierra (en general, que consisten de arena de cuarzo). Después del endurecimiento y enfriamiento es necesario sacar la fundición del molde, y así se hace por medio de mallas de vibración especiales. Sin embargo la mezcla de molde se quema y se queda con partes sobre la fundición. Es difícil sacar las barras (elementos del molde), que se establecen para la hacer cavidades y aberturas. Las dificultades son vinculadas con el hecho que la barra, rodeada por metal líquido y por eso trabaja a temperaturas altas, no sólo se quema más, sino también se prepara de un material más sólido. Tradicionalmente la limpieza de fundciones de la mezcla de molde que se ha quemado es hecha por un operador en respirador por un pico de minero o un neumocincel (el trabajo es nocivo y de poco rendimiento).
Es elaborada tecnología electrohidrodinámica que permite cumplir el problema [1; 2] effectivamente. La fundición se establece a la rejilla, que baja en un baсo con agua, a la fundición son conducidos de arriba electrodos, se realizan descargas a la fundición puesta la toma de tierra. La onda de choque de la compresión, pasando a través de la fundición metálica, a la frontera se convierte en una onda de distensión, que destruye la mezcla de molde que se ha quemado y todas las estratificaciones no metálicas otras que tienen otras características acústicas. El hidroflujo limpia todo que se ha exfoliado de los bolsillos y las aberturas.
Fracción sirve para los casos del trituración (mecánico) de diamantes y materiales firmes semejantes de diamantes, de producción de polvos puros químicamente y es limitado por propiedades de resistencia de herramientas. La fracción electrohidrodinámica soluciona todos los problemas. En una cámara-trituradora (fig. 3) se carga una porción de material, que tratado en agua. A expensas de la acción de las ondas de choque el material se arruina y se desmenuza. Para obtener partículas de la dimensión dada en el fondo de la titutadora se instala un cedazo. El proceso electrohidrodinámico proporciona: – desmenuzamiento de partículas de materiales firmes (diamantes, carburos, nitruros, cerámica, elbora) hasta 1-10 micrones; – obtención de aristas agudas no procesadas, necesarias en producción de abrasivos (por ejemplo, taladros de diamantes); – alta limpieza química del producto desmenuzado (a la realización del proceso la herramienta de trabajo es agua).
Limpieza de estratificaciones tecnológicas y de explotación.
Es conocido el problema de la lucha contra estratificaciones, que se forman sobre superficies interiores de tubos de algunos mecanismos. Los problemas especiales surgen al uso del agua duro (la que contiene sales de calcio, principalmente carbonato de calcio) dutante el abastecimiento de agua y en aparatos caloríferos térmicos (radiadores, secadores, equipos de calderas). Las sales de «dureza» al calentarse el agua forman sedimentos sólidos parecidos por sus propiedades al mármol. Este sedimento obstruye el flujo y, teniendo termoconductividad peor en 200-300 veces, baja bruscamente la irradiación de calor (a 3 mm del espesor del sedimento las pérdidas de la energía constituyen hasta 25%). Las descargas electrohidrodinámicas en un tubo rellenado por agua, o en un tubo en un baсo con agua destruyen fácilmente los sedimentos, que luego se gastarán por un hidroflujo.
Agricultura y bonificación
A veces es imposible sacar cantos rodados en campos fuera de los límites del campo, entonces se destruyen en sitio. El uso de explosivos lleva al atascamiento del campo con fragmentos. La tecnología electrohidrodinámica proporciona una destrucción de las piedras con las dimensiones de algunos metros cúbicos sin fragmentos. En la piedra son taladradas unas aberturas-barrenos del diámetro de 25 mm y de longitud de 500 mm. El barreno penetra por el agua, y en él se establece un detonador (puede ser de dos cables aislados, los terminales desnudados de los cuales son establecidos con un intervalo dado). Es se hace una descarga, a que la onda de choque forma una grieta, y el hidroflujo aparta la grieta, proporcionando la destrucción que es un parto de la piedra.
Los filtros de los agujeros de cerca de agua durante el trabajo se llenan de fango, y como resultado el débito (rendimiento) cae, a menudo se debe cerrar tales agujeros. El tratamiento electrohidrodinámico de la zona del filtro por nu mecanismo especial de descarga bajado en el agujero, realiza su decalmatación (4). Con eso se aumenta el débito en 2,5-3 veces.
Construcción
Durante reconstrucciones hay un problema de destrucción de fundamentos viejos de hormigón armado y de construcciones. La aplicación de explosivos sin parar producción y especialmente dentro de edificios es peligrosa, por eso se usa tradicionalmente el pico de minero. La tecnología electrohidrodinámica ayuda sin formar fragmentos y sin peligro resolver a menudo este problema: son perforados barrenos y golpes electrohidrodinámicos arruinan la integridad de la construcción, que luego se desensambla considerablemente más rápido (en unas veces) por medio de picos de minero.
Los productos de desecho y gastados de hormigón armado es un problema de ciudades grandes y de fábricas de hormigón armado, donde se admiten hasta 2-5 % del deseho. La destrucción de productos de hormigón armado en instalaciones electrohidrodinámicas análogas a las que se usan para limpiar fundiciones, permite dividir y utilizar piedras de hormigón y la armadura
Experimento de limpieza electrohidrodinámica de cavitación de la fundición de precisión
El producto antes de la limpieza
El producto después de la limpieza
El tiempo de la limpieza es de 3-7 minutos.

