电水锤原理的新用途及实现其用途的大电流脉冲放电水泵的制作方法

专利名称

：电水锤原理的新用途及实现其用途的大电流脉冲放电水泵的制作方法

技术领域

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本发明涉及一种电水锤原理的用途，具体的说是涉及一种电水锤原理的新用途以及实现其用途的大电流脉冲放电水泵。

背景技术

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目前已有的水泵通常为离心水泵、齿轮水泵、叶片水泵、柱塞水泵等，其共有的特点是都要使用电动机进行带动才能进行工作，除了自身结构复杂之外，制造也较困难，并且容易出现故障。
1998年《新技术新工艺》第三期专业杂志公开了一种电水锤加工技术，该技术是利用在液体中进行的瞬时强制电流脉冲放电产生的电水锤效应达到其加工目的。其工作原理是220V的交流电经变压器变压整流后，对脉冲电容器进行充电，随着充电过程的进行，电容器所存储的能量不断聚积，电场强度也不断提高。当充电电压达到隔离间隙击穿电压时，隔离间隙击穿成为高压电路通路，电容器所存储的能量全部加在放电间隙上。隔离间隙控制了电源对电容器充电的电压值，也控制了脉冲放电能量的大小。当电场强度等于放电间隙的临界击穿电场强度时，放电间隙发生剧烈的静电高压放电，这一过程发生在1微秒的瞬间。这种高压、大电流脉冲放电是一种高密度的瞬间能量转换过程，其结果表现为强烈的力学效应和声、光及热等多种物理效应。放电通道的压强可达1万-10万个大气压，还伴随着上万度的高温和数万高斯的强电磁场，从而使放电通道周围的液体迅速气化形成气团，以超声速向四周扩散，产生强烈的冲击波。由于水几乎是不可压缩的，因此冲击波的传播速度极快，具有强大的压力。
电水锤技术通过控制放电电压、电容值以及放电间隙等参数来实现其加工目的。电水锤技术在工业中的应用十分广泛，可进行机械加工、可用作钻探、电水锤成型和电水锤清洗等。

发明内容

本发明的目的是提供一种电水锤原理的新用途及实现其用途的大电流脉冲放电水泵，即一种将电水锤原理的大电流脉冲放电作为水泵用的一种技术，并能产生意想不到的良好效果。它与现有技术相比，能够不使用电动机作为动力能量转换传输部件，并且结构简单，制造容易，是一种新型的电水泵。
为达到以上目的，本发明的电水泵使用了电水锤的工作原理，电水锤技术可应用于机械加工、钻探、除垢及清砂等工作，本发明是将电水锤的工作原理用作水泵来使用。本发明的电水泵所使用的电水锤的工作原理包括有变压器、桥式整流电路、脉冲电容器、隔离间隙、放电间隙、缸体以及一对电极，其中变压器的两端与桥式整流电路的两端相连，桥式整流电路的一端通过连接隔离间隙与电极相连，另一端与电极相连，脉冲电容器连接在桥式整流电路之间，一对电极设置在缸体中，在一对电极中留有放电间隙，在电极之间留有放电间隙(6)，其特点在于在放电水泵缸体的出入水两端上连接有两个单向阀，且两个单向阀的开关方向向着同一方向。
本发明用于产生高压、大电流脉冲放电的发生电路的放电电极两端在储水后的密闭缸体中产生的瞬间高压、大电流脉冲放电使放电通道附近的水瞬间汽化膨胀，迅速挤占容积固定的缸体中的容积，在密闭缸体中产生的巨大压力使得缸体中的液体从出水端单向阀喷出，在再次放电前缸体中由于水气液化产生的负压力使液体从入水端单向阀进入缸体，再次进行脉冲放电，经过此过程循环实现液体的提升移动。
本发明用于产生高压、大电流脉冲放电的发生电路所产生的瞬间高压、大电流脉冲放电的频率调节可以通过间隙开关导通时间的控制来实现，从而达到控制水泵流量和压力的目的。
由于采用了脉冲放电电极在缸体中放电的方法实现液体物质的提升，舍弃了电动机的使用，并且构造简单，从而使本水泵的造价较使用电动机的水泵低，同时水泵的流量和压力通过间隙开关导通时间的控制来实现，从而更容易控制。

图1为电水锤原理的新用途及实现其用途的大电流脉冲放电水泵的结构原理图。

具体实施例方式

以下结合附图对本发明作更详细的说明。
参照图1的电水锤加工技术的工作原理图，放电水泵包括有变压器2、桥式整流电路3、脉冲电容器4、隔离间隙5、放电间隙6、缸体7以及电极8和9，其中变压器2的两端与桥式整流电路3的两端相连，桥式整流电路3的一端通过连接隔离间隙5与电极8相连，另一端与电极9相连，脉冲电容器4连接在桥式整流电路3之间，电极8和电极9设置在缸体7中，在电极(8)和电极(9)中留有放电间隙(6)，在放电水泵的缸体7的另两边还连接有单向阀10和单向阀11。单向阀10和单向阀11的开关方向向着同一方向。
在工作中将220伏交流电从输入端1接入，通过变压器2提升电压，经过整流桥3进行整流后，对脉冲电容器4进行充电。随着充电过程的不断进行，电容器4储存的能量不断聚集，电场强度不断增强。当达到隔离间隙5的击穿场强时，隔离间隙5击穿成为高压电路通路，电容器所储存的能量全部加在放电间隙6上。隔离间隙5控制了电源1对电容器4的充电电压值，也控制了脉冲放电的能量大小。当电场强度等于放电间隙6的临界击穿场强时，放电间隙6生剧烈的静电高压放电。这一过程发生在1微秒的瞬间。这种高压、大电流脉冲放电是一种高密度的瞬间能量转换过程，其结果表现为强烈的力学效应和声、光、热等多种物理效应。放电通道的压强可达到1万-10万个大气压，还伴随着上万度的高温和数万高斯的强电磁场，从而使放电通道周围的液体迅速汽化成气团，以超声速向周围扩散，产生巨大的压力。电水泵由缸体7、一对电极8和9，两只单向阀10和11组成。电极8、9之间瞬间放电产生的巨大压力使缸体7内的水通过单向阀10射出，放电结束后，缸体7内的汽化水迅速液化收缩，产生的负压力使水通过单向阀11被吸入缸体7内，经过再次进行脉冲放电，此过程的循环实现了液体的提升移动。就这样周而复始，水便被援援不断地从较低的地方抽到了较高的地方。在实施过程中，通过控制隔离间隙开关5的导通时间，可以控制电脉冲的放电频率，从而达到控制水泵流量和压力的目的。通过舍弃电动机的使用来节约成本，简化制造工艺，并且隔离开关5的使用达到了灵活控制水泵流量压力的目的，极大的扩展了水泵的应用范围。
本电水锤加工技术新用途的大电流脉冲放电水泵特点是由大电流脉冲放电进行能量转换，省去了其它水泵用来进行能量转换的电动机；自身结构非常简单，制造成本较低；可用于高压、高扬程等场合；泵的流量和压力很容易控制。

权利要求

1.一种电水锤原理的新用途，包括将电水锤原理应用于机械加工、钻探、除垢、清砂等工作，其特征在于将电水锤原理应用于大电流脉冲放电水泵上。
2.一种实现权利要求1所说的电水锤原理新用途的大电流脉冲放电水泵，包括有变压器(2)、桥式整流电路(3)、脉冲电容器(4)、隔离间隙(5)、放电间隙(6)、缸体(7)以及电极(8)和(9)，其中变压器(2)的两端与桥式整流电路(3)的两端相连，桥式整流电路(3)的一端通过连接隔离间隙(5)与电极(8)相连，另一端与电极(9)相连，脉冲电容器(4)连接在桥式整流电路(3)之间，电极(8)和电极(9)设置在缸体(7)中，在电极(8)和电极(9)中留有放电间隙(6)，其特征在于放电水泵的缸体(7)还连接有单向阀(10)和单向阀(11)。
3.根据权利要求2所述的电水锤原理新用途的大电流脉冲放电水泵，其特征在于所说的单向阀(10)和单向阀(11)的开关方向向着同一方向。

全文摘要

本发明公开了一种电水锤原理的新用途以及实现其用途的大电流脉冲放电水泵，本发明的大电流脉冲放电水泵使用了电水锤的工作原理，电水锤原理可进行机械加工、钻探、破碎、板料成型和除垢清洗等工作，又可作为水泵的用途来使用。本发明电水泵所使用的电水锤工作原理包括一个高压、大电流脉冲放电发生电路，一个处于脉冲放电隔离间隙6的缸体7，一个隔离间隙开关5，并设计有两个用于连接缸体7出入水两端的单向阀10和11。它与现有技术相比，能产生意想不到的效果。由于省去了其它水泵用来进行能量转换的电动机，使得大电流脉冲放电水泵的结构极为简单，制造也容易。