×
27.03.2016
216.014.c7bc

Результат интеллектуальной деятельности: НЕПОДВИЖНЫЙ ДЕРЖАТЕЛЬ-ЭЛЕКТРОД СВАРОЧНЫХ КЛЕЩЕЙ

Вид РИД

Изобретение

Авторы

№ охранного документа
0002578865
Дата охранного документа
27.03.2016
Аннотация: Изобретение может быть использовано для соединения деталей контактной точечной сваркой с помощью сварочных клещей. Электрододержатель сварочных клещей выполнен в виде двух расположенных под углом стержней. На конце первого стержня выполнен хвостовик для присоединения других элементов клещей, а на конце второго - устройство под сменный электрод. Продольные каналы в упомянутых стержнях открыты один в другой и предназначены для циркулирующего по ним хладагента. На конце второго стержня выполнено поперечное гнездо, отделенное стенкой от его торца, с возможностью подачи в него хладагента для охлаждения устанавливаемого в электрододержателе сменного полого электрода. Во втором стержне выполнен дополнительный продольный канал, открытый в нижнюю часть гнезда. В упомянутом гнезде размещено средство герметизации образованного им и электродом соединения. Охлаждаемый электрододержатель имеет высокий срок службы за счет минимизации его нагрева. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к сварочному производству и пригодно в электродах КТС, применяемых для сварки между собой листовых заготовок, деталей и т.д.

Известно устройство для охлаждения электрода КТС, имеющего полый и конический снаружи хвостовик, размещенный в передней внутренней конической части полого держателя, в которых с зазором установлена трубка, соединенная задним концом с малой полостью колпака, куда открыто его поперечное окно под хладагент, а второе окно так же под хладагент - в большую полость, выполненную с его переднего торца, в которой с зазором размещена трубка, причем сам колпак присоединен к задней части держателя или может отсутствовать (см. патент RU №2420378 С2, 02.03.2009).

Его недостатки: значительные длина, масса и трудоемкость электрода из-за его конических поверхностей и хвостовика с полостью; эффективное охлаждение только центральной части электрода, расположенной в зоне этой полости и др.

Известно и другое устройство для охлаждения неподвижного держателя-электрода сварочных клещей, выполненного из двух стержней, расположенных под углом друг к другу, имеющих на концах: у одного с внешней стороны сплошной хвостовик, а у другого с внутренней стороны выступающий над поверхностью и выполненный совместно с ним электрод, а для его охлаждения продольные каналы с торца 1-го стержня и в другом стержне, открытые один в другой, причем последний отделен стенкой от торца своего стержня (см. прилагаемый чертеж прототипа-держателя).

Его недостатки: при износе электрода это устройство заменяют новым, что отрицательно сказывается на экономических показателях; неэффективность искусственного охлаждения из-за охлаждения торцевой поверхности стержня, а не рабочего торца электрода через его стенку и поэтому его повышенный износ; нетехнологичность держателя из-за выполнения на нем электрода; понижение прочности стержня с электродом и образованным в нем продольным каналом с трубкой, создающими канал подвода хладагента к электроду и канал отвода его оттуда; нагрев подводимого к электроду хладагента отводимым оттуда нагретым хладагентом из-за теплопередачи через стенки трубки и поэтому снижение эффекта охлаждения электрода.

Цель предлагаемого решения - устранение этих недостатков прототипа.

Она достигается тем, что в неподвижном держателе-электроде сварочных клещей в виде двух расположенных под углом стержней, имеющих на концах: у первого - с внешней стороны - сплошной хвостовик, а у второго с внутренней стороны образован выступающий под поверхностью электрод, охлаждаемый хладагентом, циркулирующим по их продольным каналам, выполненным в первом с торца и открытым в канал второго стержня, отделенный стенкой от его торца; с внутренней стороны последнего стержня образованы поперечное гнездо под полый хвостовик электрода и идентичный имеющемуся дополнительный продольный канал, открытый в нижнюю часть гнезда, свободную от этого хвостовика, а его продольный канал - через верхнюю часть этого гнезда и поперечные окна хвостовика соединен с зоной дна его полости; при этом соединение этого хвостовика и гнезда стержня загерметизировано; гнездо под хвостовик электрода выполнено сквозным и закрытым с внешней стороны держателя крышкой; с образованной у электрода наружной боковой поверхностью соединен внутренней поверхностью электрод-колпачок, полость которого открыта в выполненную с торца электрода полость, а та - в гнездо стержня; при этом в этих полостях и гнезде последнего размещена с зазорами трубка, задней частью соединенная с поверхностью гнезда стержня, между его основным и дополнительным каналами.

Сопоставительный анализ известного устройства с предлагаемым свидетельствует о следующем: с внутренней стороны второго стержня образуют поперечное гнездо, в котором размещают электрод своим полым хвостовиком; в этом стержне также выполняют дополнительный продольный канал, идентичный имеющемуся, открытый в нижнюю часть гнезда, свободную от хвостовика, а продольный канал открыт в его верхнюю часть и через поперечные окна хвостовика электрода соединен с зоной дна его полости; при этом соединение хвостовика электрода и гнезда стержня загерметизировано; гнездо стержня под хвостовик электрода выполняют сквозным и закрывают с внешней стороны стержня крышкой; с образованной у электрода наружной боковой поверхностью соединен внутренней поверхностью электрод-колпачок, полость которого открыта в выполненную с торца электрода полость, а та - в гнездо стержня; при этом в этих полостях и гнезде последнего размещена с зазорами трубка, задней частью соединенная с поверхностью гнезда стержня, между его основным и дополнительным каналами.

Из выше приведенного следует, что техническое решение с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не известно и явным образом из уровня техники не следует. Поэтому предлагаемое решение обладает новизной, имеет существенные отличия от известных решений, промышленно применимо и, следовательно, соответствует критерию «изобретение».

Предлагаемый неподвижный держатель-электрод сварочных клещей представлен продольным сечением на чертеже фиг. 1, а на фиг. 2 и 3 - концы стержня со смещенными электродом и электродом-колпачком соответственно.

Он имеет стержни 1 и 2, расположенные под углом друг к другу, на концах которых выполнены с внешней стороны 1-го хвостовик 3 для крепления других элементов этих клещей, а с его торца 4 образуют продольный канал 5; на стержне 2 с внутренней стороны образуют поперечное гнездо 6, с которым контактирует своей конической или резьбовой поверхностью полый с поперечными окнами 7 хвостовик 8 электрода 9, выступающего своей рабочей частью над поверхностью этого стержня.

При этом поперечные окна 7 выполняются в зоне дна полости хвостовика 8 и верхние края этих окон располагаются заподлицо с этим дном или выше его, что необходимо для эффективного охлаждения последнего и, следовательно, через стенку переднего торца электрода 9.

В гнезде 6 стержня 2 или на боковой поверхности в зоне поперечных окон 7 хвостовика 8 выполняется кольцевая канавка 10, в которой размещается уплотнительное кольцо 11 для герметизации соединения «гнездо стержня - хвостовик электрода», необходимая также для подвода хладагента ко всем окнам 7 хвостовика 8 из продольного канала 12 стержня 2, а из них к дну полости этого хвостовика для охлаждения всей площади его и площадей окон 7 по их периметрам.

С внешней нижней стороны стержня 1 выполняют продольный канал 12 и идентичный ему дополнительный канал 13, расположенные большей частью в стержне 2 и выходящие соответственно к поперечным окнам 7 хвостовика 8 электрода 9 и в нижнюю часть гнезда 6, свободную от хвостовика 8. При этом продольный канал 12 открыт в продольный канал 5 стержня 1 и закрыт пробкой 14 с внешней стороны стержня 1.

Гнездо 6 стержня 2 может быть сквозным и закрываться крышкой 15 с внешней стороны держателя (см. фиг. 2).

При конических поверхностях гнезда 6 и хвостовика 7 у последнего может быть участок, выступающий над поверхностью стержня 2 (см. фиг. 1), на котором выполняется как минимум одна лыска под накидной ключ для удаления из гнезда изношенного электрода 9. Указанная выше лыска под ключ может выполняться и на боковой поверхности электрода 9. Электрод можно удалить оттуда, когда гнездо 6 - сквозное и закрыто крышкой 15, герметизирующей его, например, конической резьбой (см. фиг. 2). В этом случае изношенный электрод удаляется, например, выколоткой, воздействующей на торец хвостовика 8 при удаленной из гнезда крышке 15.

Электрод 9 резьбой хвостовика 8 соединяют с резьбой гнезда 6 ключом, охватывающим его лыску, или ключом-многогранником, размещаемым в многогранной полости хвостовика 8, выполненной с его торца, при удаленной из сквозного гнезда 6 крышке 15 (см. фиг. 2).

На фиг. 3 представлена передняя часть стержня 2, а у электрода 16 выполнена наружная боковая поверхность (коническая или цилиндрическая с резьбой), с которой соединена соответствующей поверхностью полость 17 электрода-колпачка 18, присоединенного к электроду 16. При этом у последнего с торца образована полость 19, отрытая одной стороной в полость 17 электрода-колпачка, а другой стороной - в гнездо 6 стержня 2.

В полости электрода размещена с кольцевым зазором 20 трубка 21, задней частью 22 взаимодействующая с поверхностью гнезда 6 в его зоне, расположенной между продольным 12 и дополнительным 13 каналами стержня 2.

Трубка 21 передним концом может быть размещена заподлицо с торцом электрода 16 или выступать за него, но с образованием осевого зазора Δ между этим концом и дном полости 17 электрода-колпачка 18.

Электрод-колпачок 18 охлаждается так: хладагент к нему подводится по продольному каналу 12 стержня 2 в кольцевой зазор 20 между трубкой 21 и поверхностью полости 19, по которому устремляется к торцу электрода 16 и поступает в полость 17 электрода-колпачка 18, охлаждая часть его внутренней боковой поверхности и дно, а через них и рабочий торец его и прилежащие к нему боковые наружные поверхности.

Так как между дном этой полости, торцами электрода 16 и трубки 21 имеется осевой зазор Δ, то нагретый теплом электрода хладагент по полости трубки 21 устремляется к ее заднему торцу и попадает к дну гнезда 6, откуда по дополнительному каналу 13 стержня 2 отводится за пределы держателя.

При необходимости герметизации зоны контакта поверхностей электрода 16 и электрода-колпачка 18 в передней части 1-го размещается уплотнительный элемент 23.

Хладагент может подаваться и по противоположной схеме с нижеуказанным эффектом отвода тепла от электрода-колпачка.

Преимущество такого варианта устройства - минимальная стоимость электрода-колпачка массой не более 0,03 кг и по цене не дороже 30 рублей при изготовлении специализированным по сварочной оснастке предприятием.

При сварке деталей между собой, помещенных на торце электрода 9 (см. фиг. 1 и 2), их сжимают усилием Р, действующим со стороны другого электрода, размещенного в непоказанном на чертеже подвижном держателе сварочных клещей; при этом замыкается электрическая цепь «электроды - детали», по которой протекает ток силой I, и в зоне контакта деталей между собой образуется сварочная точка с расплавленным металлом. Ее тепло распределяется между деталями и электродами, в том числе и электродом 9, нагреваемым также и теплом электросопротивления от протекающего тока. Оно устремляется в осевом и радиальном направлениях от рабочей части электрода 9 к его хвостовику 8 и концу стержня 2 держателя.

Аккумулированное электродом 9 тепло отводится циркулирующим хладагентом по каналам 5, 12 и 13 и по полости хвостовика 8 за пределы держателя.

Подвод его осуществляется по каналам 5 и 12 стержней 1 и 2 в кольцевую канавку 10 хвостовика 8 электрода 9, далее через поперечные окна 7, выполненные в зоне дна полости хвостовика 8, охлаждая окна 7 и дно полости хвостовика, а из нее к дну гнезда 6, отделенному осевым зазором от конца хвостовика 8, и от этого дна отводится через дополнительный канал 13, идентичный каналу 12 стержня 2, за пределы держателя.

Хладагент может циркулировать и по противоположной схеме с большим перепадом температур между ним и охлаждаемыми поверхностями электрода 9 и, следовательно, с большим эффектом охлаждения его.

Эффективность охлаждения электрода 9 определяется также и площадью F охлаждаемой поверхностью его и вычисляется по уравнению Ньютона-Рихмана

где α - коэффициент теплоотдачи от электрода к хладагенту, ΔT - перепад температур между ними, Δτ - продолжительность охлаждения, равная циклу работы сварочных клещей.

Определим соотношение - количеств теплоты, отводимых хладагентом у прототипа (Q1) и у предлагаемого решения (Q2), принимая у них диаметры охлаждаемых хладагентом поверхностей соответственно d1=9 мм и d2=11 мм. Тогда это соотношение будет равно

При этом у прототипа охлаждается боковая поверхность электрода (см. его чертеж), а у предлагаемого практически все поперечное сечение хвостовика в зоне расположения его поперечных окон 7, определяемое d2, которое больше поперечной площади электрода (см. фиг. 1). При этом допускаем равенство αi, ΔTi и Δτi у этих устройств.

В предлагаемом держателе-электроде, как и у прототипа, определим расстояние между охлаждаемой поверхностью электрода и его нагреваемой поверхностью - рабочим торцом: его выступание над внутренней поверхностью равно, как и у прототипа, 11 мм, а продольный канал 12 удален от этой поверхности на 2,5 мм, как и дно полости хвостовика электрода. Следовательно, Δn2=11+2,5=13,5 мм, а не 15 мм как у прототипа.

Тогда перепад температур ΔT между теплообменными поверхностями электрода определяется уравнением теплопроводности Фурье для плоской стенки

где λ - коэффициент теплопроводности материала электрода; Δn - толщина стенки между его теплообменными поверхностями.

При равенстве отводимых плотностей теплового потока qi у прототипа и предлагаемого решения получим

или

Таким образом, и перепад температур между теплообменными поверхностями электрода у прототипа как минимум на 10% больше, чем у предлагаемого устройства.

Использованием сменного электрода 9, размещаемого хвостовиком 8 в гнезде 6 стержня 2, срок службы последнего становится неограниченным из-за замены изношенного электрода новым. Если у стержня 2 после длительной эксплуатации износилось гнездо 6, то оно восстанавливается ремонтом в большие поперечные размеры и такой держатель эксплуатируется далее.

Благодаря раздельному выполнению электрода 9 и держателя также упрощается изготовление последнего.

Образованием двух продольных каналов 12 и 13 диаметром d2=6 мм в стержне 2 вместо одного диаметром d1=9 мм у прототипа, в котором размещается еще и трубка для создания каналов подвода и отвода хладагента, увеличивается поперечная площадь стержня 2 и, следовательно, его прочность, что оценивается соотношением поперечных площадей этих каналов Fi

Разделением продольных каналов 12 и 13 стенкой толщиной s2=4 мм в стержне 2, а не трубкой с толщиной стенки s1=1 мм у прототипа, уменьшается теплопередача через эту стенку как минимум в 4 раза по сравнению с теплопередачей через стенки трубки прототипа. Этим решением снижается в разы нагрев подводимого хладагента в зону охлаждения электрода отводимым оттуда нагретым хладагентом и, следовательно, повышается эффективность охлаждения электрода 9 благодаря максимальному перепаду температур между ним и хладагентом.

Это подтверждается через соотношение коэффициентов теплопередачи Ki этих стенок

Следовательно, у прототипа теплопередача через стенку от нагретого хладагента к подводимому в зону охлаждения электрода хладагенту как минимум в 4 раза выше, чем у предлагаемого решения, чем повышается эффективность охлаждения электрода.

Выполнением поперечных окон 7 хвостовика 8 в зоне дна его продольной полости обеспечивается эффективное охлаждение омыванием хладагентом без отрыва его от дна и без образования у него застойных зон не только дна этой полости, но и поверхности окон по их периметрам. Этим увеличивается существенно поперечная охлаждаемая площадь хвостовика 8 электрода 9 не только прототипа, но и известных полых электродов и, следовательно, повышается эффективность охлаждения и стойкость его рабочего торца.

Таким образом, предлагаемым неподвижным держателем-электродом сварочных клещей обеспечивается неограниченный срок службы его из-за использования сменного электрода или электрода-колпачка; увеличивается их стойкость эффективным искусственным охлаждением с минимальным подогревом подводимого к ним хладагента; упрощается изготовление держателя и возрастает его прочность благодаря выполнению в его стержне с электродом или электродом-колпачком двух меньшего диаметра каналов, а не одного большего диаметра, как у прототипа, причем держатель становится технологичнее из-за использования в нем сменного электрода.


НЕПОДВИЖНЫЙ ДЕРЖАТЕЛЬ-ЭЛЕКТРОД СВАРОЧНЫХ КЛЕЩЕЙ
НЕПОДВИЖНЫЙ ДЕРЖАТЕЛЬ-ЭЛЕКТРОД СВАРОЧНЫХ КЛЕЩЕЙ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 11-20 из 74.
20.01.2015
№216.013.1fab

Способ изготовления ствола

Изобретение относится к области обработки металлов и может использоваться для изготовления стволов с нарезными и гладкими направляющими частями. Из исходной заготовки получают заготовку-трубу с заходной частью в виде наружной технологической фаски. Образующая фаски расположена под углом α<90° к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539548
Дата охранного документа: 20.01.2015
20.02.2015
№216.013.2a0e

Поводковый центр радиально-обжимной машины

Изобретение относится к обработке металлов давлением и пригодно для изготовления оружейных стволов калибра 4,5-30 мм. В полом поводковом центре радиально-обжимной машины для обжатия заготовки-трубы, выполненном в передней части с зубьями и в виде усеченного конуса, переходящего своим основанием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542223
Дата охранного документа: 20.02.2015
10.12.2015
№216.013.96e9

Устройство для охлаждения электрода-колпачка контактной точечной сварки (ктс)

Изобретение может быть использовано при контактной точечной сварке для соединения листовых заготовок и деталей с применением охлаждаемого электрода-колпачка. Держатель выполнен с осевой полостью. Трубка для подвода хладагента установлена в осевой полости держателя с зазором относительно его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570253
Дата охранного документа: 10.12.2015
27.12.2015
№216.013.9e23

Способ изготовления ствола

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении гладких и нарезных стволов. Исходную заготовку после термообработки подвергают механической обработке по наружной поверхности. Затем производят первое радиальное обжатие заготовки с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572113
Дата охранного документа: 27.12.2015
10.06.2016
№216.015.4942

Способ изготовления ствола и устройство для его реализации

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении стволов с нарезной или гладкой направляющей частью. Из исходной заготовки путем термообработки и предварительной механической обработки получают заготовку-трубу с передней заходной частью и задней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586726
Дата охранного документа: 10.06.2016
19.01.2017
№217.015.92e0

Способ изготовления ствола

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении стволов с нарезными и гладкими направляющими частями. Из исходной заготовки механической обработкой получают заготовку-трубу. Производят первое радиальное обжатие заготовки-трубы на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002591824
Дата охранного документа: 20.07.2016
25.08.2017
№217.015.c4d1

Устройство для охлаждения электрода-колпачка контактной точечной сварки (ктс)

Изобретение может быть использовано для контактной точечной сварки деталей. Держатель выполнен с конической боковой поверхностью в передней его части и имеет в задней его части поперечные окна. В осевой полости держателя установлена трубка для подвода хладагента. Закрепленный на держателе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618284
Дата охранного документа: 03.05.2017
25.08.2017
№217.015.c54f

Электрододержатель сварочных клещей для контактной точечной сварки (ктс)

Изобретение может быть использовано для контактной точечной сварки при изготовлении арматуры панелей различных сооружений. Стержень держателя неподвижного электрода сварочных клещей, сформированный путем гибки с получением прямых участков на его концах и изогнутого участка между ними, имеет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618285
Дата охранного документа: 03.05.2017
25.08.2017
№217.015.c708

Камера прессования горизонтальной машины литья под давлением (гмлпд)

Изобретение относится к литейному производству. Камера прессования содержит цилиндр (1) с заливочным окном, отделенным от заднего торца камеры прессования перемычкой(4), и кожух (2) с кольцевым упором у переднего торца камеры прессования, заливочным окном, отделенным от заднего торца камеры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618957
Дата охранного документа: 11.05.2017
25.08.2017
№217.015.cf6c

Способ охлаждения электрода сварочных клещей контактной точечной сварки (ктс) и устройство его реализации

Сварочные клещи для контактной точечной сварки могут быть использованы при изготовлении арматуры для панелей жилых, производственных и других сооружений. Держатель выполнен в виде двух расположенных под углом стержней. На конце первого стержня смонтирован хвостовик для его закрепления, а на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621083
Дата охранного документа: 31.05.2017
+ добавить свой РИД