Установка для обработки твердых минералов Советский патент 1980 года по МПК B28D1/00 E21C21/00 

I

Изобретение относится к обработке неметаллических материалов и, в частности, к устройствам для обработки облицовочного камня путем воздействия на материал энергией струи под давлением.

Известен инструмент для обработки минерального материала, содержащий корпус в виде камеры сгорания, оснащенной сопловым насадком, имеющим ультразвуковую проточку для истечения из него перегретой газовой струи 1.

Недостатко.м этого устройства является ограниченная кинетическая энергия газовой струи, незначительная производительность резки мягких минеральных камней и невозможность резки и обработки твердых пород, например гранита, базальта, песчаника и т. п.

Наиболее близким техническим рещением из известных является установка для обработки твердых минералов, включающая замкнутую емкость с, по крайней мере, одним соплом, внутри которой установлен газогенератор 2.

Недостатком известной установки является то, что вода, обладая значительной массой и кинетической энергией, не участвует непосредственно в разрущении и обработке минерального материала, а лишь создает дополнительное количество газа в виде пара, который перемещивается с основным газом и в виде парогазовой стр.уи воздействует на материал. Кинетическая энергия этой струи незначительна ввиду несущественной массы пара и газа. Это значительно снижает производительность установки и повышает его энергозатраты на единицу обрабатываемого объема.

10 Цель изобретения - повышение эффективности установки.

Для достижения цели в установке для обработки твердых минералов, включающей замкнутую емкость с, по крайней мере, одним соплом, внутри которой установлен газогенератор, емкость снабжена поршнем, с одной стороны которого установлен газогенератор, а с другой содержится рабочий агент в виде водного раствора полиакриламида с нагревателем, причем сопло выполнено в виде конического отверстия с вершиной конуса, направленной в сторону обрабатываемого материала.

Кроме того, долевая концентрация полиакриламида в водном растворе может быть

выбрана из отношения воды к полиакриламиду 1:0,0001:0,001.

Кроме того, сопло может быть снабжено заглушкой, выполненной из легкоплавкого металла с помещенной в нее электрической спиралью.

На чертеже изображена схема установки для обработки твердых минералов.

Установка состоит из прочного корпуса 1, выполненного в виде пустотелого удлиненного цилиндра, внутренняя полость которого поршнем 2 разделена на две камеры: верхнюю 3, заполненную газом под давлением, и нижнюю камеру 4, представляющую собой емкость, заполненную водой или смесью воды с 0,0001-0,001 частью (по отношению к воде) поверхностно-активной добавки (полиакриламида). Корпус 1 упрочнен кольцевыми поясами жесткости щпангоутами 5 и секторными ребрами жесткости 6. Для удержания высокого давления кромки поршня выполнены сходящими на ус С. В емкости с водой 4 размещен нагреватель 7, например электрический, а в днище 8 емкости выполнено одно или несколько конусных отверстий 9, с выходным сечением d, равным 0,2-5,0 мм, заглушенное плавкой, например баббитовой пробкой, в которую помещена электронагревательная спираль 10, соединенная с проводом 11 электропитания.

Верхняя камера 3 сообщается с камерой газообразования 12, по периметру которой смонтировано множество пиротехнических газообразующих зарядов, например, пиропатронов 13, имеющих подвод электропитания 14 для воспламенения в них пороховой медленногорящей смеси. Камера 3, представляющая собой камеру давления, оборудована предохранительным клапаном 15, имеющим возможность управляемого открытия при помощи энергии электропитания, подведенной по кабелю 16. Камера 12 может быть заполнена также и медленно горящим пороховым составом НМФ-2.

Нижняя часть емкости 4 снабжена датчиком 17, взаимодействующим с контактами 18 в момент, когда поршень .2 коснется датчика, при этом по электрокабелю 19 подается команда на прекращение срабатывания пиропатронов 13 и на принудительное открытие предохранительного клапана 15, таким образом, давление в камере 3 снимается и движение поршня 2 прекращается. Для контроля давления в емкости 4 имеется манометр 20, а для контроля давления в камере 3 имеется манометр 21, которые при запуске в работу камеры 12 должны показывать практически одинаковое давление.

Для обеспечения управления работой установка снабжена блоком программного управления, к которому подсоединены каналы управления И, 14, 16 и 19. Установка предназначена для разрушения, например резки на блоки, торцования и т. п минерального материала (облицовочного камня) 22, который на расстоянии 2 помещают от среза отверстия 9 и в котором на чертеже изображен рез 23. Температуру жидкости контролируют при помощи термопары 24.

Закрепление установки производят с помощью (крепежных узлов 25.

Установка для разрущения твердого минерального материала работает следующим образом.

Включают электронагреватель 7, затем

на один из пиропатронов 13 (или на несколько, в зависимости от требуемого давления в камере 3) подается ток по кабелю 14 от программного управляющего устройства. При срабатывании пиропатрона выделяется газ высокого давления, который из камеры газообразования 12 истекает в камеру давления 3 и воздействует как распределенная нагрузка G на площадь поршня 2, при этом поршень в свою очередь передает давление на жидкость в камере 4. При достижении

0 давления в камере 3, а, соответственно, и в камере 4 наперед заданной величины, например 500-3000 кгс/см и температуры (по термопаре 24), равной,например 250-350°С, подают от программного устройства напряжение по кабелю 11 на злектронагреватель ную спираль 10, находящуюся в баббитовой пробке, пробка практически мгновенно выплавляется и вытесняется из отверстия 9. Жидкость из камеры 4 со сверхзвуковой скоростью, равной 2-8 тыс. м/с, в виде

J, тонкой сфокусированной струи истекает из отверстия 9 и воздействует на минеральный материал, например мрамор 22, вырабатывая в нем борозду (рез) 23, т.е. разрезая облицовочные камни на требуемые части или вырезая облицовочные камни из бесформенных заготовок, при этом камень подают в направлении реза. Расход жидкости в камере контролируется датчиком 17, который срабатывает при касании к нему порщня 2, подавая команду по кабелю 19 через программное устройство на прекращение нагрева воды, срабатывание пиропатронов и на включение клапана сброса давления 15.

Таким образом, установка для обработки 5 твердых минералов, имея несложное оснащение в виде пиротехнических составов и жидкости в виде смеси воды с 0,0001-0,001 частью поверхностно-активной добавки (полиакриламида) позволяет получить струю жидкости с давлением 3 тыс. кгс/см и более при температуре в камере около 300°С и давлении над поршнем 500-3000 кгс/см. При таком давлении в камере и температуре струя жидкости истекает из отверстия d со скоростью 4 тыс. м/с и на расстоянии Z, 5 равном 180-260 мм, является плотной сфокусированной струей жидкости, обладающей огромной кинетической энергией, позволяющей резать (обрабатывать) прочные минеральные строительные материалы. Толь