Гидротранспортирующая напорная система с элементами кавитации
Владельцы патента RU 2348809:
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 струйной аэрогидродинамической кавитации при напорном гидротранспортировании к системам глубокой переработки. Гидротранспортирующая напорная система с элементами кавитации включает трубу с изгибами, жестко связанные между собой элемент сужения и элемент расширения трубы. При этом система снабжена системой струйной аэрогидродинамической кавитации и жестко закрепленными завихрителями. При этом система струйной аэрогидродинамической кавитации включает систему струйных сопел, которые направлены с обеспечением подачи воздуха по ходу основного направления движения гидропотока, в зоне элемента расширения, и установлены между элементом сужения и элементом расширения с врезкой струйных сопел в стенку элемента расширения с обеспечением герметичности. Перед струйными соплами установлены радиусные направляющие. Завихрители установлены внутри элемента сужения и элемента расширения и выполнены в форме прямоугольных треугольников, острые углы которых в элементе сужения ориентированы по ходу основного направления движения гидропотока, а в элементе расширения - на встречу основному направлению движения гидропотока. 6 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 гидротранспортирующая напорная система с элементами кавитации, которая включает трубу с изгибами, жестко связанные между собой элемент сужения и элемент расширения [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 струйной аэрогидродинамической кавитации при напорном гидротранспортировании к системам глубокой переработки.
Технический результат достигается тем, что гидротранспортирующая напорная система с элементами кавитации, содержащая трубу с изгибами, жестко связанные между собой элемент сужения и элемент расширения трубы, при этом она снабжена системой струйной аэрогидродинамической кавитации и жестко закрепленными завихрителями, при этом система струйной аэрогидродинамической кавитации снабжена с двух сторон системами струйных сопел, при этом струйные сопла направлены с обеспечением подачи воздуха по ходу основного направления движения гидропотока в зоне элемента расширения, и установлены между элементом сужения и элементом расширения с врезкой струйных сопел в стенку элемента расширения с обеспечением герметичности, а перед струйными соплами установлены радиусные направляющие, при этом завихрители установлены внутри элемента сужения и элемента расширения и выполнены в форме прямоугольных треугольников, острые углы которых в элементе сужения ориентированы по ходу основного направления движения гидропотока, а в элементе расширения - на встречу основному направлению движения гидропотока.
Наличие новых конструктивных элементов и их взаимосвязей, согласно формуле, изменяет структуру гидропотоков в элементе сужения, а при переходе к элементу расширения, в момент увеличения скорости потока, возрастают области понижения давления до некоторого критического давления ркр. Струйная, с переменным давлением, подача воздуха обеспечивает его равномерное распределение. Это способствует росту числа воздушных кавитирующих пузырьков и увеличивает эффект кавитации. Установленные завихрители создают турбулентность. Это способствует понижению давления внутри жидкости и увеличению числа кавитирующих пузырьков. Происходит стесненная деформация и разрушение песчано-глинистой породы.
Предлагаемая гидротранспортирующая напорная система со струйной аэрогидродинамической кавитацией изображена на чертежах.
На фиг.1 - общий вид гидротранспортирующей напорной системы; на фиг.2 - вид А на фиг.1, показана система струйной аэрогидродинамической кавитации; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.3; на фиг.5 - вид Г на фиг.4, показана система струйных сопел, установленная с одной из сторон, стенка трубы и уплотнительные кольца не показаны; на фиг.6 - разрез Д-Д на фиг.3.
Гидротранспортирующая напорная система со струйной аэрогидродинамической кавитацией 1 содержит изгибы 2 трубы 3, жестко связанные между собой элемент сужения 4 и элемент расширения 5 труб 3, систему струйной аэрогидродинамической кавитации 6 и жестко закрепленные завихрители 7. Система струйной аэрогидродинамической кавитации 6 снабжена с двух сторон 8 системами струйных сопел 9. Струйные сопла 10 направлены с обеспечением подачи воздуха по ходу основного направления движения гидропотока 11 в зоне 12 элемента расширения 5. Струйные сопла 10 установлены между элементом сужения 4 и элементом расширения 5 с врезкой струйных сопел 10 в стенку 13 элемента расширения 5, с обеспечением герметичности посредством уплотнительных колец 14. Перед струйными соплами 10 установлены радиусные направляющие 15. Завихрители 7 установлены внутри элемента сужения 4 и элемента расширения 5 и выполнены в форме прямоугольных треугольников 16, острые углы 17 которых в элементе сужения 4 ориентированы по ходу основного направления движения гидропотока 11, а в элементе расширения 5 - на встречу основному направлению движения гидропотока 11. Гидротранспортирующая напорная система со струйной аэрогидродинамической кавитацией 1 связана с системой управления режимом подачи 18 песчано-глинистой породы к системе глубокой переработки 19. Система струйной аэрогидродинамической кавитации 6 связана с системой управления 20 ее работой.
Гидротранспортирующая напорная система со струйной аэрогидродинамической кавитацией работает следующим образом.
С помощью системы управления режимом подачи 18 осуществляют настройку параметров всасывания и транспортировки из забоя, зумпфа или котлована золотосодержащей песчано-глинистой породы с водой через гидротранспортирующую напорную систему со струйной аэрогидродинамической кавитацией 1. В результате кавитации в изгибах 2 трубы 3, действия давления напора, турбулентности и столкновения частиц между собой происходит пластическая деформация и частичное разрушение породы. С помощью системы управления 20 настраивается и включается система струйной аэрогидродинамической кавитации 6. С помощью завихрителей 7, установленных внутри элемента сужения 4 и выполненных в форме прямоугольных треугольников 16, острые углы 17 которых ориентированы по ходу основного направления движения гидропотока 10, изменяется структура гидропотока, энергетическое, теплофизическое и упругореологическое состояние элементов горной массы. При переходе к зоне 12 элемента расширения 5, в момент увеличения скорости потока, возрастают области понижения давления до некоторого критического давления ркр. Включается система струйных сопел 9. Через струйные сопла 10, установленные с двух сторон 8 между элементом сужения 4 и элементом расширения 5, с врезкой струйных сопел 10 в стенку 13 элемента расширения 5, с обеспечением герметичности посредством уплотнительных колец 14, осуществляется подача воздуха по ходу основного направления движения гидропотока 11 в зоне 12 элемента расширения 5. Радиусные направляющие 15, установленные перед струйными соплами 10, обеспечивают плавный переход режима течения. Струйная, с переменным давлением, подача воздуха обеспечивает его равномерное распределение. Это способствует росту числа воздушных кавитирующих пузырьков и увеличивает эффект кавитации. С помощью завихрителей 7, установленных внутри элемента расширения 5, острые углы 17 которых ориентированы на встречу основному направлению движения гидропотока 11, создается турбулентность. Это способствует понижению давления внутри жидкости и увеличению числа кавитирующих пузырьков. Разрушенная до микронных размеров глинистая порода подается к системе глубокой переработки 19.
Гидротранспортирующая напорная система со струйной аэрогидродинамической кавитацией интенсифицирует процесс направленного разрушения высокоглинистых пород посредством усиленной кавитации при напорном гидротранспортировании к системам глубокой переработки, повышает технологичность процесса.
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. Заявка РФ №2002120559, опубл. 20.01.2004 г.
Гидротранспортирующая напорная система с элементами кавитации, включающая трубу с изгибами, жестко связанные между собой элемент сужения и элемент расширения трубы, отличающаяся тем, что она снабжена системой струйной аэрогидродинамической кавитации и жестко закрепленными завихрителями, при этом система струйной аэрогидродинамической кавитации включает систему струйных сопел, которые направлены с обеспечением подачи воздуха по ходу основного направления движения гидропотока в зоне элемента расширения и установлены между элементом сужения и элементом расширения с врезкой струйных сопел в стенку элемента расширения с обеспечением герметичности, а перед струйными соплами установлены радиусные направляющие, при этом завихрители установлены внутри элемента сужения и элемента расширения и выполнены в форме прямоугольных треугольников, острые углы которых в элементе сужения ориентированы по ходу основного направления движения гидропотока, а в элементе расширения - навстречу основному направлению движения гидропотока.
