Гидротранспортирующая напорная система со статическим кавитатором
Владельцы патента RU 2344294:
ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (СТАТУС ГОСУДАРСТВЕННОГО УЧРЕЖДЕНИЯ) (RU)
Изобретение относится к добыче ценных минералов из прочных и высокопластичных песчано-глинистых пород при открытой разработке золотоносных россыпных месторождений. Технический результат интенсификация процесса направленного разрушения песчано-глинистых пород посредством гидромеханической кавитации при напорном гидротранспортировании к системам глубокой переработки. Гидротранспортирующая напорная система со статическим кавитатором содержит изгибы трубы, отражательные элементы. Элементы сужения и элементы расширения, переходное кольцо размещены внутри прямого участка трубы и выполнены составными из частей, внутренние поверхности которых образуют конусообразные поверхности с разрывами. Вершины образуемых конусообразных поверхностей повернуты навстречу друг другу, а отражательные элементы сопряжены с упорными кольцами, установлены перед элементами сужения и после элементов расширения по ходу движения гидропотока, ориентированы по осям симметрии и осям разрывов элементов сужения и элементов расширения статического кавитатора и выполнены в форме прямоугольных треугольников, острые углы которых перед элементом сужения ориентированы на встречу движению гидропотока, а после элемента расширения - по ходу движения гидропотока. 5 ил.
Изобретение относится к добыче ценных минералов из прочных и высокопластичных песчано-глинистых пород при открытой разработке золотоносных россыпных месторождений.
Известны гидротранспортирующие системы напорного типа, процесс деформации, разрушения и дезинтеграции породы в которых осуществляется в результате действия давления напора, турбулентности и столкновения частиц между собой [1].
Данные системы не обеспечивают разрушение высокопластичных и прочных пород золотоносных россыпей в процессе транспортирования к перерабатывающему комплексу.
Наиболее близким по технической сущности является конструктивное исполнение элементов гидротранспортирующих установок, создающих условия для возникновения процесса гидродинамической кавитации путем увеличения местных скоростей и создания на участках потока зон пониженного давления. Это - сужение и расширение труб, изменение направления потока за счет установки труб под различными углами, отражательные элементы-заслонки и др. [2].
Гидротранспортирующая напорная система, содержащая кавитаторы - изгибы трубы, жестко связанные между собой элемент сужения и элемент расширения труб, отражательные элементы-заслонки, не позволяет эффективно изменять структурно-механическое состояние, прочностные, реологические, теплофизические свойства песчано-глинистых пород.
Технический результат - интенсификация процесса направленного разрушения песчано-глинистых пород посредством кавитации при напорном гидротранспортировании к системам глубокой переработки.
Технический результат достигается тем, что в гидротранспортирующей напорной системе со статическим кавитатором, содержащей изгибы трубы, отражательные элементы, элементы сужения и элементы расширения, элементы сужения и элементы расширения статического кавитатора снабжены переходным кольцом, размещены внутри прямого участка трубы и выполнены составными из частей, внутренние поверхности которых образуют конусообразные поверхности с разрывами, при этом вершины образуемых конусообразных поверхностей повернуты навстречу друг другу, а отражательные элементы сопряжены с упорными кольцами, установлены перед элементами сужения и после элементов расширения по ходу движения гидропотока, ориентированы по осям симметрии и осям разрывов элементов сужения и элементов расширения статического кавитатора и выполнены в форме прямоугольных треугольников, острые углы которых перед элементом сужения ориентированы на встречу движению гидропотока, а после элемента расширения - по ходу движения гидропотока.
Наличие новых конструктивных элементов и их взаимосвязей согласно формуле изменяет структуру гидропотоков уже на подходе к элементам сужения, а при переходе к элементам расширения, в момент увеличения скорости потока, создает эффект смещаемого сдавливания, обеспечивая тем самым гидроударный режим, увеличивает области понижения давления до некоторого критического давления ркр, создает значительную пульсацию и увеличивает эффект кавитации. Тем самым обеспечиваются условия стесненной деформации, множественного разрушения и начального перехода к дезинтеграции песчано-глинистой породы.
Предлагаемая гидротранспортирующая напорная система со статическим кавитатором изображена на чертежах.
На фиг.1 - общий вид гидротранспортирующей напорной системы; на фиг.2 показан в разрезе участок трубы со статическим кавитатором; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2, показаны элементы сужения и отражательные элементы; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.5 - вид В на фиг.2, отражательный элемент.
Гидротранспортирующая напорная система 1 со статическим кавитатором 2 содержит изгибы 3 трубы 4, отражательные элементы 5, элементы сужения 6 и элементы расширения 7. Элементы сужения 6 и элементы расширения 7 статического кавитатора 2 имеют переходное кольцо 8 и размещены внутри прямого участка 9 трубы 4. Элементы сужения 6 и элементы расширения 7 выполнены составными из частей 10, внутренние поверхности 11 которых образуют конусообразные поверхности 12 с разрывами 13. Вершины 14 образуемых конусообразных поверхностей 12 повернуты навстречу друг другу 15. Отражательные элементы 5 сопряжены с упорными кольцами 16, установлены перед элементами сужения 6 и после элементов расширения 7 по ходу движения гидропотока 17, ориентированы по осям симметрии 18 и осям 19 разрывов 13 элементов сужения 6 и элементов расширения 7 статического кавитатора 2 и выполнены в форме прямоугольных треугольников 20, острые углы 21 которых перед элементом сужения 6 ориентированы на встречу движению гидропотока 17, а после элемента расширения 7 - по ходу движения гидропотока 17. Гидротранспортирующая напорная система 1 связана с системой управления режимом подачи 22 песчано-глинистой породы к системе глубокой переработки 23.
Гидротранспортирующая напорная система со статическим кавитатором работает следующим образом.
С помощью системы управления режимом подачи 22 осуществляют настройку параметров всасывания и транспортировки из забоя, зумпфа или котлована золотосодержащей песчано-глинистой породы с водой через гидротранспортирующую напорную систему 1 со статическим кавитатором 2. В результате слабой кавитации в изгибах 3 трубы 4 действия давления напора, турбулентности и столкновения частиц между собой происходит пластическая деформация и частичное разрушение породы. То, что отражательные элементы 5 сопряжены с упорными кольцами 16, установлены перед элементами сужения 6 и после элементов расширения 7 по ходу движения гидропотока 17, ориентированы по осям симметрии 18 и осям 19 разрывов 13 элементов сужения 6 и элементов расширения 7 статического кавитатора 2 и выполнены в форме прямоугольных треугольников 20, острые углы 21 которых перед элементом сужения 6 ориентированы на встречу движению гидропотока 17, а после элемента расширения 7 - по ходу движения гидропотока 17, обеспечивает в зоне перед элементами сужения 5 плавное распределение изменения структуры гидропотоков глинистых частиц в воде, перемещающихся с различными скоростями. Возникающие электромагнитные поля на поверхностях разрушенных мелких частиц, размером от 200 до 2 мкм и менее, в результате обтекания и столкновения с плавно изменяющимися по ходу перемещения гидропотока поверхностями отражательных элементов 5 усиливают свой потенциал, который снижает эффект слипания и коагуляции мелких частиц между собой.
Выполнение элементов сужения 6 и элементов расширения 7 статического кавитатора 2 с переходным кольцом 8 и размещение внутри прямого участка 9 трубы 4 снижает гидродинамическую нагрузку на трубу 4, повышает технологичность и долговечность узла. Выполнение элементов сужения 6 и элементов расширения 7 составными из частей 10, внутренние поверхности 11 которых образуют конусообразные поверхности 12 с разрывами 13, а вершины 14 образуемых конусообразных поверхностей 12 повернуты навстречу друг другу 15, создает эффект периодически смещаемого динамического сдавливания в процессе увеличения скорости потоков, обеспечивая тем самым гидроударные всплески, изменение структуры гидропотоков, создание условий стесненной деформации, множественного разрушения и начального периода дезинтеграции песчано-глинистой породы. В зоне элементов расширения 7 и установленных за ними отражательных элементов 5 создается область максимального разрежения с последующей кавитацией, ускоряется и усиливается динамика процесса схлопывания пузырьков, усиливается режим интенсивности со сплошным спектром частотой от нескольких сотен Гц до сотен кГц. Разрушенная до сотых и десятых размеров микрон глинистая порода подается к системе глубокой переработки 23.
Гидротранспортирующая напорная система со статическим кавитатором интенсифицирует процесс направленного разрушения высокоглинистых пород посредством усиленной кавитации при напорном гидротранспортировании к системам глубокой переработки, снижает гидродинамическую нагрузку на трубу, повышает технологичность и долговечность системы.
Источники информации
1. Лешков В.Г. Разработка россыпных месторождений: Учебник для техникумов. 2-е изд. / Лешков В.Г. - М: Недра, 1985. - 568 с, С.291-295.
2. Физическая энциклопедия / Гл. ред. А.М.Прохоров. Ред. Кол. Д.М.Алексеев, А.М.Балдин, А.М.Бонч-Бруевич и др. - М.: Сов. энциклопедия. Т.II. Добротность-Магнитооптика. 1990. - 703 с., ил., С.226-227.
Гидротранспортирующая напорная система со статическим кавитатором, содержащая изгибы трубы, отражательные элементы, элементы сужения и элементы расширения, отличающаяся тем, что элементы сужения и элементы расширения статического кавитатора снабжены переходным кольцом, размещены внутри прямого участка трубы и выполнены составными из частей, внутренние поверхности которых образуют конусообразные поверхности с разрывами, при этом вершины образуемых конусообразных поверхностей повернуты навстречу друг другу, а отражательные элементы сопряжены с упорными кольцами, установлены перед элементами сужения и после элементов расширения по ходу движения гидропотока, ориентированы по осям симметрии и осям разрывов элементов сужения и элементов расширения статического кавитатора и выполнены в форме прямоугольных треугольников, острые углы которых перед элементом сужения ориентированы на встречу движению гидропотока, а после элемента расширения - по ходу движения гидропотока.
