Способ разрушения твердых сред струей жидкости и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК E21C45/00 

(54) СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ТВЕРДЫХ СРЕД СТРУЕЙ ЖИДКОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к областям техники, связанным с разрушением твердых сред таким как разработка твердых полезных ископаемых, строительные работы с разрушением скальных пород, мерзлых грунтов, старой кирпичной кладки и т. п.

Известен способ разрушения твердых сред струей жидкости, который включает нагрев жидкости и формирование из нее струи путем истечения из резервуара через сопло иод действием давления, и воздействие струи на разрушаемую среду 1.

Недостатком способа разрушения твердых сред струями жидкости является то, что в нем твердую среду разрушают, в основном за счет механической энергии жидкости в струе, при этом повышение разрушаюшей способности струи достигают увеличением давления жидкости в сосуде, что требует применения сложных и дорогих технических средств для создания высокого давления.

Наиболее близким техническим решением является устройство для разрушения твердых сред струей жидкости, включаюш,ее резервуар с жидкостью, цилиндрический ствол с соплом и ресивер 2.

Недостатком данного технического решения является то, что в нем не используются такие механизмы разрушения как термический и кавитационный.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса разрушения путем совмещения механического, термического и кавитационного механизмов разрушения.

Эта цель достигается тем, что жидкость в резервуаре нагревают до температуры, вышаюш.ей температуру ее кипения при атмосферном давлении, при этом предпочтительно жидкость в резервуаре нагревают до температуры (0,85-0,98) Т, где Т - критическая температура жидкости в абсолютной шкале температур.

15 Устройство снабжено размещенными внутри ствола поршнем - клапаном, выполненным цилиндро-конической формы, и пружиной, при этом резервуар -имеет нагреватель.

20 На чертеже показано устройство для разрушения твердых сред предлагаемым способом.

Устройство представляет собой водомет для периодического формирования импульсных струй перегретой воды. Устройство для разрушения твердых сред содержит резервуар 1 с водой, снабженный нагревателем 2, который через трубу 3 с вентилем 4 сообща.ется с цилиндрическим стволом 5, снабженным соплом 6. Внутри ствола размещен цилиндро-конический поршень-клапан 7, который удерживается в крайнем левом положении пружиной 8. Ствол 5 сообщается с ресивером 9, внутри которого в левом крайнем положении расположен массивный поршень 10, скрепленный со штоком 11, ресивер снабже.н трубой 12. С помощью этого устройства среду 13 разрушают следующим образом. При закрытом вентиле 4 воду в резерву аре 1 нагревают нагревателем 2 до 280- 360°С. Затем вентиль открывают и вода из резервуара поступает в ствол 5. Поршень 10 со штоком 11 разгоняют вправо паром (сжатым газом), впускаемым в ресивер 9 из резервуара 1 или из дополнительного резервуара (на фиг. 2 дополнительный резервуар и впускное устройство не показаны). Шток ударяет поршень-клапаны 7, который, преодолевая силу упругости пружины 8, движется вправо, перекрывает трубу 3 (этим устраняется передача импульсного давления в резервуар 1) и выбрасывает из ствола 5 импульсную струю воды, которая разрушает среду 13. Пар (газ) после разгона поршня через трубу 12 выходит из ресивера и пружина 8 отбрасывает поршень- клапан 7 и поршень 10 со штоком 11 в исходные крайние левые положения. После этого устройство готово к повторению следующего цикла работы. Пример. Для реализации способа используют, стальной резервуар, рассчитанный на давление до 80 ат, снабженный нагревателем, выпускной трубой и выпускным соплом. Резервуар заполняют водой до 0,75 его объема, после чего при перекрытой трубе и сопле воду нагревают нагревателем до 280°С. Затем сопло открывают и вытекающую из него струю перегретой воды, которая формируется под действием давления насыщенного пара, направляют на поверхность разрущаемой среды. Для реализации способа используют водомет, в котором воду нагревают до 300°С и среду разрушают пульсирующей ст4)уей перегретой воды, которую формируют путем истечения воды через сопло под действием периодических .импульсов давления, создаваемого ударами поршня. Формула изобретения 1.Способ разрушения твердых сред струей жидкости, включающий нагрев жидкости и формирование из нее струи путем истечения из резервуара через сопло под действием давления, и воздействие струи на разрушаемую среду, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса разрушения путем совмещения механического, термического и кавитационного механизмов разрущения, жидкость в резервуаре нагревают до температуры, превышающей температуру ее кипения при атмосферном давлении. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что жидкость в резервуаре нагревают до температуры (0,85-0,98) Т , где Т| - критическая температура жидкости. 3.Устройство для разрушения трердых сред струей жидкости включающее резерву ар с жидкостью, цилиндрический ствол с соплом и ресивер, отличающееся тем, что оно снабжено размещенными внутри ствола поршнем-клапаном, выполненным цилиндроконической формы, и пружиной, при этом резервуар имеет нагреватель. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ГДР Я 109710, кл. Е 21 С 45/00, опублик. 1972. 2.Патент США № 3162368, кл. 239-102, опублик. 1964.

zy

7 Л