ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ И ДРОБЛЕНИЯ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2010 года по МПК E21C37/18 

Описание патента на изобретение RU2385417C2

Изобретение относится к электроимпульсному разрушению и дроблению твердых материалов и может быть использовано в горнообогатительной, металлургической, строительной промышленности.

Известен электрогидравлический способ разрушения твердого тела (Воробьев А.А. и др. Импульсный пробой и разрушение диэлектриков и горных пород. - Томск: ТГУ, 1971), включающий помещение твердого тела в жидкость, силовое воздействие на твердое тело ударной волной с давлением на фронте импульса не меньше величины прочности материала твердого тела, причем ударную волну возбуждают высоковольтным искровым электрическим разрядом, осуществляемым в жидкости.

Недостатком этого способа является то, что он может быть использован только для разрушения и дробления твердых тел небольших габаритов, так как разрушаемое твердое тело необходимо поместить в ванну, заполненную жидкостью.

Известен электрогидравлический способ разрушения твердого тела (Аксель А.Н. и др. // Промышленность нерудных неметаллических материалов. Техническая информация. - М.: ВНИИЭСМ, 1972. - вып.5. - С.3), включающий бурение в твердом теле шпуров, силовое воздействие на твердое тело ударными волнами, генерируемыми высоковольтными электрическими разрядами, осуществляемыми в жидкости, заполняющей шпуры.

Недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает высокой эффективности разрушения твердых тел, так как ударные волны, генерируемые в твердом теле, имеют сферическую симметрию и величина энергии в импульсе быстро убывает с расстоянием от зоны генерации волны.

При использовании этого способа не представляется возможным сформировать в разрушаемом теле зоны с повышенной концентрацией энергии и осуществить прогнозирование положения мест откола фрагментов разрушаемого тела.

Известен также электрогидравлический способ разрушения твердого тела (Патент Российской Федерации №2038150 С1, кл. В02С 19/18, 27.06.1995), включающий бурение в твердом теле шпуров, в каждом из которых создают импульсный высоковольтный электрический разряд в жидкости, воздействующий на тело ударными волнами, производимыми установленными в шпурах электрогидравлическими генераторами ударных волн, каждый из которых включает электроды, размещенные в заполненном жидкостью, изолированном по всей внутренней боковой поверхности цилиндрическом корпусе, причем воздействие на тело осуществляют одновременно по крайней мере четырьмя симметричными цилиндрическими ударными волнами в зонах тела, расположенных при вершинах квадратной ячейки, с помощью взрывающихся проволочек. Данный способ по совокупности признаков и назначению является наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения.

Недостатком этого способа является то, что в объекте для эффективного разрушения и прогнозирования положения мест откола фрагментов материала твердого тела больших габаритов, необходимо бурить по крайней мере четыре шпура и устанавливать в них четыре электрогидравлических генератора ударных волн.

Известен кумулятивный эффект взрывчатых веществ - увеличение действия взрыва путем его концентрации в заданном направлении (Лаврентьев М.А. Кумулятивный заряд и принципы его работы // Успехи математических наук, 1957. - т.12, вып.4.; Орленко Л.П. Физика взрыва и удара: Учебное пособие для вузов. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - С.251-274). Кумулятивный эффект достигается применением заряда с кумулятивной выемкой, обращенной в сторону поражаемого объекта. Кумулятивную выемку обычно выполняют конической, сферической или клинообразной формы и облицовывают слоем металла, что значительно повышает кумулятивный эффект. При инициировании взрыва продукты химической реакции образуют сходящийся к выемке поток и формируется высокоскоростная кумулятивная струя. Стенки облицовки охлопываются навстречу друг другу, при этом в результате их соударения давление в материале облицовки резко возрастает. Давление продуктов взрыва значительно превосходит предел текучести металла, поэтому движение металлической облицовки подобно течению жидкой пленки - образуется струя металла, перемещающаяся со скоростью до 10 км/с, что обеспечивает ей большую пробивную силу.

Целью изобретения является разработка электрогидравлического способа разрушения и дробления твердых материалов, который обеспечил бы создание в заданных областях разрушаемого тела зон с высокой концентрацией энергии, повысил эффективность разрушения и обеспечил возможность прогнозирования мест откола материала.

Поставленная цель достигается тем, что в известном электрогидравлическом способе разрушения твердого тела, включающем бурение в твердом теле шпуров, в каждом из которых создают импульсный высоковольтный электрический разряд в жидкости, воздействующий на тело ударными волнами, производимыми установленными в шпурах электрогидравлическими генераторами ударных волн, каждый из которых включает электроды, размещенные в заполненном жидкостью, изолированном по всей внутренней боковой поверхности цилиндрическом корпусе, согласно изобретению воздействие на тело осуществляют кумулятивными струями, при этом каждый из электрогидравлических генераторов выполняют герметичным с кумулятивными выемками и расположенными в выемках облицовками.

Кумулятивные выемки и облицовки выполняют в количестве, равном количеству проектируемых направлений распространения кумулятивных струй. Изменяя в зависимости от габаритов разрушаемого объекта и проектируемых направлений распространения кумулятивных струй форму, расположение и количество кумулятивных выемок и облицовок, возможно получать различные сочетания кумулятивных струй и прогнозировать места откола твердых материалов.

Целесообразно корпуса электрогидравлических генераторов ударных волн и облицовки изготавливать из пластиковых материалов, например полиэтилена, а облицовки заполнять жидкостью большей плотности, чем вода, например, раствором поваренной соли, морской водой или раствором хлорида кальция для эффективного использования энергии кумуляции.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых показано:

на фиг.1 - твердый материал, в шпурах которого установлены электрогидравлические генераторы ударных волн с кумулятивными выемками и облицовками;

на фиг.2 - то же, разрез по А-А;

на фиг.3 - один из вариантов электрогидравлического генератора ударных волн;

на фиг.4 - то же, разрез по Б-Б.

Позициями обозначены: разрушаемый твердый материал 1, шпуры 2, электрогидравлические генераторы ударных волн 3, корпуса 4, кумулятивные выемки 5, облицовки 6, электроды 7, вода 8, кумулятивные струи 9.

Способ осуществляют следующим образом.

В разрушаемом твердом материале 1 с помощью перфораторов бурят шпуры 2. Затем в шпурах 2 устанавливают электрогидравлические генераторы ударных волн 3, имеющие в своих корпусах 4 кумулятивные выемки 5, в которых установлены облицовки 6. Далее электрогидравлические генераторы ударных волн 5 через высокочастотный кабель подключают к выходу генераторов высоковольтных импульсов.

Электрогидравлический генератор ударных волн 3 может быть выполнен, например, в виде двух электродов 7, размещенных внутри цилиндрического герметичного корпуса 4, имеющего электрическую изоляцию по всей внутренней боковой поверхности и заполненного водой 8.

После включения генератора высоковольтных импульсов на разрядный промежуток, образованный электродами 7 электрогидравлического генератора ударных волн 3, подается высокое напряжение и происходит пробой разрядного промежутка, сопровождающийся образованием токопроводящего канала. В канале разряда происходит интенсивный локальный разогрев жидкости. При этом в нем концентрируется энергия перегретого ионизированного газа и пара. Быстрое расширение канала разряда в виде парогазовой полости под действием внутреннего давления создает в воде 8 волны сжатия и импульсы давления. Благодаря высокому давлению и быстрому расширению канала разряда формируются ударные волны, которые, перемещаясь, схлопывают стенки облицовок 6 навстречу друг другу. В результате соударения стенок давление в материале облицовок 6 резко возрастает. Движение облицовок 6 образует сходящиеся под определенным углом к осям кумулятивных выемок 5 потоки, которые переходят в тонкие струи жидкости, перемещающиеся вдоль осей с очень большими скоростями. Воздействие этих факторов на материал объекта приводит к его разрушению.

Количество электрогидравлических генераторов ударных волн 3, расположение, формы и количество кумулятивных выемок 5 и облицовок 6, расположение электродов 7 определяют в зависимости от габаритов разрушаемого твердого материала 1 и проектируемых направлений распространения кумулятивных струй 9.

Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность разрушения твердых материалов за счет кумулятивного эффекта, увеличивающего действие взрыва путем концентрации его в заданном направлении, осуществлять прогнозирование мест откола разрушаемого материала и может быть использован для разрушения и дробления твердых материалов больших габаритов.

Похожие патенты RU2385417C2

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЕ КУМУЛЯТИВНОЕ ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ И ДРОБЛЕНИЯ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ 2008
  • Ганин Дмитрий Рудольфович
  • Панычев Анатолий Алексеевич
RU2380161C1
СПОСОБ ПЛАКИРОВАНИЯ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК СВАРКОЙ ВЗРЫВОМ 2010
  • Панычев Анатолий Алексеевич
  • Ганин Дмитрий Рудольфович
RU2433025C1
ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА 1992
  • Волков Эдуард Петрович
  • Гаврилов Евгений Иванович
  • Модзолевский Владимир Игорьевич
RU2038150C1
СПОСОБ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ 1999
  • Крастелев Е.Г.
  • Нистратов В.М.
  • Смирнов В.П.
RU2163295C2
СПОСОБ МАГНИТНОГО ОБОГАЩЕНИЯ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО МАТЕРИАЛА 2021
  • Панычев Анатолий Алексеевич
  • Ганин Дмитрий Рудольфович
RU2759976C1
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ НА МАГНИТНЫЕ И НЕМАГНИТНЫЕ ЧАСТИ 2010
  • Панычев Анатолий Алексеевич
  • Ганин Дмитрий Рудольфович
  • Никонова Алена Петровна
RU2424854C1
СПОСОБ ВЗРЫВНОГО РАЗРУШЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ БЛОКОВ И КУМУЛЯТИВНЫЙ ЗАРЯД 1992
  • Гребенюков А.В.
  • Скороход Н.М.
  • Янкевич Ю.А.
  • Маринин В.М.
  • Сайков Е.Т.
  • Коновалов А.В.
  • Хоничев А.А.
RU2045745C1
ВИНТОВОЙ СЕПАРАТОР 2010
  • Панычев Анатолий Алексеевич
  • Ганин Дмитрий Рудольфович
  • Никонова Алена Петровна
RU2424059C1
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ НА МАГНИТНЫЕ И НЕМАГНИТНЫЕ ЧАСТИ 2010
  • Панычев Анатолий Алексеевич
  • Ганин Дмитрий Рудольфович
  • Никонова Алена Петровна
RU2430785C1
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ НА МАГНИТНЫЕ И НЕМАГНИТНЫЕ ЧАСТИ 2010
  • Панычев Анатолий Алексеевич
  • Ганин Дмитрий Рудольфович
  • Никонова Алена Петровна
RU2430786C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 385 417 C2

Реферат патента 2010 года ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ И ДРОБЛЕНИЯ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к электроимпульсному разрушению и дроблению твердых материалов и может быть использовано в горнообогатительной, металлургической, строительной промышленности. Способ включает бурение в твердом теле 1 шпуров 2, в каждом из которых создают импульсный высоковольтный электрический разряд в жидкости, воздействующий на тело 1 ударными волнами, производимыми установленными в шпурах электрогидравлическими генераторами ударных волн 3. Каждый генератор 3 включает электроды, размещенные в заполненном жидкостью изолированном по всей внутренней боковой поверхности цилиндрическом корпусе 4, и выполнен герметичным с кумулятивными выемками 5 и расположенными в выемках облицовками 6. Воздействие на тело 1 осуществляют кумулятивными струями 9. Кумулятивные выемки 5 и облицовки 6 имеют форму и расположение в соответствии с проектируемыми направлениями и выполнены в количестве, равном количеству проектируемых направлений распространения кумулятивных струй 9. Электроды в электрогидравлических генераторах ударных волн 3 расположены параллельно. Корпуса электрогидравлических генераторов 4 и облицовки 6 выполнены из пластикового материала. Облицовки 6 заполнены жидкостью, имеющей большую плотность, чем вода, например, раствором поваренной соли. Изобретение обеспечивает создание в заданных областях разрушаемого тела зон с высокой концентрацией энергии, повышает эффективность разрушения и обеспечивает возможность прогнозирования мест откола материала. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула изобретения RU 2 385 417 C2

1. Электрогидравлический способ разрушения и дробления твердых материалов, включающий бурение в твердом теле шпуров, в каждом из которых создают импульсный высоковольтный электрический разряд в жидкости, воздействующий на тело ударными волнами, производимыми установленными в шпурах электрогидравлическими генераторами ударных волн, каждый из которых включает электроды, размещенные в заполненном жидкостью изолированном по всей внутренней боковой поверхности цилиндрическом корпусе, отличающийся тем, что воздействие на тело осуществляют кумулятивными струями, при этом каждый из электрогидравлических генераторов выполняют герметичным, с кумулятивными выемками и расположенными в выемках облицовками.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что кумулятивные выемки и облицовки имеют форму и расположение в соответствии с проектируемыми направлениями и выполнены в количестве, равном количеству проектируемых направлений распространения кумулятивных струй.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что электроды в электрогидравлических генераторах ударных волн расположены параллельно.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что корпуса электрогидравлических генераторов ударных волн и облицовки выполнены из пластикового материала.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что облицовки заполнены жидкостью, имеющей большую плотность, чем вода, например раствором поваренной соли.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2385417C2

ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА 1992
  • Волков Эдуард Петрович
  • Гаврилов Евгений Иванович
  • Модзолевский Владимир Игорьевич
RU2038150C1
Способ гидроимпульсного разрушения монолитов 1979
  • Асс Лев Иосифович
  • Розенблюм Моисей Яковлевич
  • Ущеренко Давид Яковлевич
  • Репин Геннадий Алексеевич
  • Егоров Юрий Алексеевич
SU861582A1
Способ импульсной штамповки 1967
  • Юткин Л.А.
  • Гольцова Л.И.
SU459920A1
Электрогидравлический взрыватель 1978
  • Юткин Л.А.
  • Шлугян А.В.
SU699835A1
Электрогидравлический взрыватель для разрушения горных пород 1980
  • Юткин Л.А.
  • Андреев К.П.
  • Карандасов В.И.
  • Барашевский Г.Г.
  • Карпычев А.В.
SU841440A2
Электрогидравлическая установка для скважинного разрушения горных пород 1983
  • Колесов О.А.
  • Мнухин А.Г.
  • Вайнштейн Л.А.
SU1136527A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД 1985
  • Ванеева А.Н.
  • Силантьева В.А.
SU1289126A1

RU 2 385 417 C2

Авторы

Ганин Дмитрий Рудольфович

Панычев Анатолий Алексеевич

Даты

2010-03-27Публикация

2008-05-08Подача