Способ формирования струи гидромонитора и устройство для его осуществления
Владельцы патента RU 2608591:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Группа изобретений относится к способу формирования струи жидкости и устройству для его осуществления. Способ заключается в том, что направляют сопутствующий поток энергии вдоль траектории движения струи в виде электрического тока постоянного напряжения, положительный заряд которого подают на нитевидный проводник вдоль траектории движения струи на участок снижения плотности струи, а отрицательный заряд подают на насадку гидромонитора. Устройство для формирования струи включает гидромонитор, насадку, к верхней части внешней кромки насадки через изолятор закреплен гибкий нитевидный проводник из электропроводного материала длиной, равной расстоянию от внешней кромки насадки до забоя, причем нитевидный проводник изолирован по длине начального участка струи. Обеспечивается повышение производительности гидромониторной отбойки. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к струйным технологиям и может быть использовано в горной, строительной и других отраслях жизнедеятельности для решения широкого спектра практических задач.
Известны способы струеформирования, характеризующиеся тем, что поток атмосферного (см. Авт. свид. СССР №694637, Бюл. №40, 1979 г. ) либо сжатого воздуха (см. Авт. свид. СССР №503022, Бюл. №6, 1976 г., Авт. свид. СССР №825927, Бюл. №16, 1981 г. ) направляют по поверхности струи жидкости в направлении ее движения, при этом сжатый воздух подают как в непрерывном, так и в пульсирующем режимах и даже в режиме закручивания потока воздуха.
Общим недостатком указанных способов струеформирования является то, что турбулентный поток жидкости формируют с помощью сопутствующего турбулентного потока воздуха, что малоэффективно.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является способ формирования струи жидкости или газа и устройство для его осуществления (его варианты), при котором направляют сопутствующий поток энергии вдоль траектории ее движения, в качестве сопутствующего потока энергии используют лазерное излучение кольцеобразного сечения, в полость луча помещают струю жидкости или газа [патент РФ №2285801 RU от 01.06.2005, опубл. 20.10.2006].
Недостатком известного технического решения является необходимость применения сложного высокотехнологичного специального оборудования для его осуществления.
Предлагаемое изобретение решает задачу формирования потока жидкости сопутствующими энергетическими потоками, свободными от явлений турбулентности по всей длине рабочей струи.
Достигается это тем, что в способе формирования струи жидкости, при котором направляют сопутствующий поток энергии вдоль траектории движения струи, в качестве сопутствующего потока энергии используют электрический ток постоянного напряжения, положительный заряд которого подают на нитевидный проводник вдоль траектории движения струи на участок снижения плотности струи, а отрицательный заряд подают на насадку гидромонитора.
Для осуществления наиболее полного воздействия на струю положительный заряд постоянного тока подают по ее оси. В результате подачи положительного заряда на нитевидный проводник, а отрицательного - на ствол гидромонитора, так как вода является электропроводным материалом, в струе возникает электрический ток. Возможность реализации данного способа струеформирования обосновывается тем, что происходит уравновешивание гравитационных сил струи на всем пути ее движения силами электромагнитного поля, в результате чего обеспечена прямолинейность ее траектории и неизменность сечения и тем самым идеальная компактность, что полностью исключит потери энергии струи в воздухе.
Сравнение предлагаемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод, что оно существенно отличается от известного уровня техники введением новых существенных признаков, указанных выше, и соответствует критерию новизны, изобретательского уровня и промышленно применимо.
Известен гидромонитор, включающий корпус, ствол с водоподводящим трубопроводом и насадку со струеформирующим устройством, представляющим собой каркас из продольных и поперечных трубок, при этом продольные трубки расположены по цилиндрической поверхности каркаса и имеют отверстия по всей своей длине, причем оси отверстий направлены в одну сторону по касательным к цилиндрической поверхности каркаса, а внутренние полости трубок соединены между собой и с нагнетателем воздуха (см. Авт. свид. СССР №825927, Бюл. №16, 1981 г.), в котором использован способ формирования струи жидкости, путем направленного воздействия потоком сжатого воздуха на поверхность струи в направлении ее движения с целью повышения ее качества и дальнобойности.
Недостаток указанного струеформирующего устройства состоит в невозможности обеспечения направленного воздействия потоком сжатого воздуха на струю по всей ее длине в связи с ограниченными размерами струеформирующего устройства по сравнению с протяженностью струи, при этом само воздействие малоэффективно в связи с высокой турбулентностью потока сжатого воздуха.
Известно устройство для формирования струи жидкости (см. Авт. свид. СССР №1580011, Бюл. №27, 1990 г.), включающее подводящий цилиндрический патрубок и три ступени, состоящие из совокупности конического и цилиндрического патрубков, две ступени из которых снабжены успокоителями.
Недостатком этих устройств является невозможность формирования струи по всей ее длине, а также их конструктивная сложность.
Для обеспечения направленного воздействия потоком сжатого воздуха на струю по всей ее длине предложено устройство, включающее гидромонитор, насадку, при этом к верхней части внешней кромки насадки через изолятор закреплен гибкий нитевидный проводник из электропроводного материала длиной, равной расстоянию от внешней кромки насадки до забоя, причем нитевидный проводник изолирован по длине начального участка струи.
Предлагаемый способ формирования струи гидромонитора реализуется в устройстве, которое иллюстрируется чертежами. На фиг. 1 изображено устройство во время его работы, на фиг. 2 изображен общий вид устройства.
Устройство состоит из гидромонитора 1, насадки 2, формирующей струю, нитевидного проводника 3, закрепленного через изолятор 4 к насадке 2 и изоляции 5, по длине 6 начального участка струи.
Предлагаемый способ реализуется в устройстве следующим образом. В гидромонитор под давлением подается напорная жидкость. Через ствол 1 жидкость попадает в насадку 2, формирующую струю. На нитевидный проводник 3, закрепленный к верхней части внешней кромки насадки 2 через изолятор, закреплен гибкий нитевидный проводник из электропроводного материала длиной, равной расстоянию от внешней кромки насадки до забоя, на который подают положительный заряд электрического тока постоянного напряжения, а на ствол гидромонитора 1 - отрицательный. В результате подачи электрического тока, возникновения электромагнитного поля и воздействия его на частицы жидкости происходит уплотнение струи и, как следствие, увеличение ее разрушающей способности и длины продуктивного участка струи, что и позволяет повысить производительность гидромониторной отбойки.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, состоит в повышении производительности гидромониторной отбойки.
1. Способ формирования струи жидкости, при котором направляют сопутствующий поток энергии вдоль траектории движения струи, отличающийся тем, что в качестве сопутствующего потока энергии используют электрический ток постоянного напряжения, положительный заряд которого подают на нитевидный проводник вдоль траектории движения струи на участок снижения плотности струи, а отрицательный заряд подают на насадку гидромонитора.
2. Устройство для формирования струи, включающее гидромонитор, насадку, отличающееся тем, что к верхней части внешней кромки насадки через изолятор закреплен гибкий нитевидный проводник из электропроводного материала длиной, равной расстоянию от внешней кромки насадки до забоя, причем нитевидный проводник изолирован по длине начального участка струи.
