УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 1995 года по МПК E21C45/00 E21C25/60 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для формирования струй, обеспечивающих гидравлическое разрушение горных пород, в частности угля.

Известны струеформирующие устройства типа конфузоров. Эти устройства имеют низкий коэффициент передачи энергии, способствуют нагреву воды. Формируемая струя имеет недостаточную компактность и, следовательно, дальнобойность [1]
Известно устройство для формирования струй жидкости, включающее подводящий патрубок и последовательные пары конических и цилиндрических патрубков с уменьшающимися по ходу движения жидкости радиусами. Устройство определяет количество ступеней, но не определяет соотношение их конструкторских параметров, что создает не оптимальные условия формирования струи [2]
Целью изобретения является оптимизация передачи энергии струе и улучшение при этом компактности струи, и повышение коэффициента осевого динамического давления.

Поставленная цель достигается тем, что радиусы цилиндрических патрубков, длины тех же патрубков и тангенсы углов конусности конических патрубков в последовательном ряду пар конический патрубок цилиндрический патрубок выполнены как среднегеометрические величины:
радиусы R ; i=1, 2, 3, 4;
длины L_i= ; i=1, 2, 3, 4;
тангенсы углов tgα_i; i=2, 3, 4, где R_i-1 при i 1 равно R_o радиус подводящего патрубка, рассчитанный по расходу жидкости Q и начальной скорости v_o
R_o
L_i-1 при i 1 равно L_o длина подводящего патрубка, принятая равной 0,4-0,6 м,
tg α₁ 0,530 0,545, при этом отношение двух одноименных последовательных величин выполнено постоянным и равным:
для радиусов R_i/R_i-1=1/
для длин L_i/L_i-1=2/
для тангенсов углов tgα_i/tgα_i-1=/2 где А число, ограничивающее оптимальную область функционирования устройства, 9 < A < 10,5.

Струеформирующее устройство представлено на чертеже.

Оно содержит подводящий патрубок 1 и последовательные пары конического и цилиндрического патрубков: 2 и 3, 4 и 5, 6 и 7, 8 и 9, 10 и 11. Их радиусы, длины и углы конусности обозначены соответственно R_o, R₁,R₅; L_o, L₁, L₅; α₁, α₂ α₅
Устройство выполнено с постоянным соотношением величин
радиусов
длин
тангенсы углов
Выбирая значение величины А из неравенства 9<А<10,5, рассчитываем размеры конкретного устройства по величинам выше приведенных соотношений. Примеры расчета приведены в табл.1, 2 и 3. Область допустимых значений величины А определена опытом.

Устройство работает следующим образом. К подводящему патрубку подводят жидкость под давлением Р_о с расходом Q! и со скоростью v_о. Эти параметры определяют величину радиуса подводящего патрубка R_o На каждой паре происходит удвоение скорости. В цилиндрической части пары во время работы находится масса жидкости
m_i ρ π R_i² L_i, Отношение масс жидкости в последовательных парах равно
Непрерывные удары подводящего давления Р_о передаются по цепочке масс от подводящего патрубка до последнего, то есть выходной струе. Это соотношение масс соответствует закону Харта и Германна о наибольшей доле передачи энергии при соударении цепочки тел, а величина говорит о максимальном значении этой доли, Дж.

Опыты подтверждают повышение передачи энергии и улучшение компактности струи.

Использование для гидравлического разрушения горных пород. Сущность изобретения: устройство для формирования струй жидкости содержит подводящий патрубок и последующие пары конического и цилиндрического патрубков с уменьшающимися по ходу движения жидкости радиусами. Радиусы цилиндрических патрубков, длины тех же патрубков и тангенсы углов конусности конических патрубков в последовательном ряду пар выполнены как средне геометрические величины. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУЙ ЖИДКОСТИ, включающее подводящий патрубок и последующие пары конического и цилиндрического патрубков с уменьшающимися по ходу движения жидкости радиусами, отличающееся тем, что радиусы цилиндрических патрубков, длины тех же патрубков и тангенсы углов конусности конических патрубков в последовательном ряду пар выполнены как средние геометрические величины:
радиусы
длины
тангенсы углов
где R_i-1 при i 1 равно R₀ радиус подводящего патрубка, рассчитанного по расходу жидкости Q и начальной скорости V₀;

L_i-1 при i 1 равно L₀ длина подводящего патрубка, принимаемая равной 0,4 0,6 м;
tgα₁= 0,530-0,545,
при этом отношение двух одноименных последовательных величин выполнено постоянным и равным
для радиусов
для длин
для тангенсов
где A число ограничивающее оптимальную область функционирования устройства, 9 < A < 10,5.