Патент на изобретение №2347075

(54) ГИДРОТРАНСПОРТИРУЮЩАЯ НАПОРНАЯ СИСТЕМА С МЕХАНИЧЕСКИМ КАВИТАТОРОМ

(57) Реферат:

Изобретение относится к добыче ценных минералов из высокопрочных и высокопластичных песчано-глинистых пород при открытой разработке золотоносных россыпных месторождений. Технический результат – интенсификация процесса направленного разрушения песчано-глинистых пород посредством механической кавитации при напорном гидротранспортировании к системам глубокой переработки. Гидротранспортирующая напорная система с механическим кавитатором содержит элемент сужения и элемент расширения механического кавитатора, которые снабжены жестко закрепленными завихрителями. Подвижный отражательный элемент снабжен отверстием с изогнутыми кромками. Завихрители выполнены в форме прямоугольных треугольников, острые углы которых в элементе сужения ориентированы по ходу движения гидропотока, а в элементе расширения – навстречу движению гидропотока. Подвижный отражательный элемент установлен на оси с возможностью периодического частичного перекрытия самого узкого отверстия механического кавитатора с обеих сторон и связан с приводом его поворота в вертикальной плоскости. 7 ил.

Изобретение относится к добыче ценных минералов из высокопрочных и высокопластичных песчано-глинистых пород (с содержанием частиц размером менее 0,005 мм более 30 процентов) при открытой разработке золотоносных россыпных месторождений.

Известны гидротранспортирующие системы напорного типа, в которых процесс деформации, разрушения и дезинтеграции породы осуществляется в результате действия турбулентных пульсаций скорости, давления и столкновения частиц между собой [1].

Данные системы не обеспечивают эффективное разрушение высокопластичных и высокопрочных пород золотоносных россыпей в процессе транспортирования к перерабатывающему комплексу вследствие недостаточного уровня турбулентности.

Наиболее близким по технической сущности является конструктивное исполнение элементов гидротранспортирующих установок, создающих условия для возникновения процесса гидродинамической кавитации путем увеличения местных скоростей и создания на участках потока зон пониженного давления. Это – сужение и расширение труб, изменение направления потока за счет установки труб под различными углами, отражательные элементы – заслонки и др. [2].

Гидротранспортирующая напорная система, содержащая стандартные кавитаторы – изгибы трубы, жестко связанные между собой элемент сужения и элемент расширения труб, отражательные элементы – заслонки, не позволяет эффективно изменять структурно-механическое состояние, прочностные, реологические, теплофизические свойства песчано-глинистых пород.

Технический результат – интенсификация процесса направленного разрушения песчано-глинистых пород посредством механической кавитации при напорном гидротранспортировании к системам глубокой переработки.

Технический результат достигается тем, что в гидротранспортирующей напорной системе с механическим кавитатором, содержащей элементы, создающие кавитацию – изгибы трубы, подвижный отражательный элемент, связанные между собой элемент сужения и элемент расширения труб, элемент сужения и элемент расширения механического кавитатора соединены нежестко, герметично и снабжены жестко закрепленными завихрителями, а подвижный отражательный элемент снабжен отверстием с изогнутыми кромками, при этом завихрители установлены внутри элемента сужения и элемента расширения и выполнены в форме прямоугольных треугольников, острые углы которых в элементе сужения ориентированы по ходу движения гидропотока, а в элементе расширения – навстречу движению гидропотока, при этом подвижный отражательный элемент установлен на оси с возможностью периодического частичного перекрытия самого узкого отверстия механического кавитатора с обеих сторон и связан с приводом его поворота в вертикальной плоскости.

Снабжение связанных между собой элементов сужения и расширения механического кавитатора жестко закрепленными завихрителями, образующими внешней своей кромкой, направленной внутрь трубы, коническую поверхность в разомкнутом виде, изменяет структуру гидропотока, увеличивает области понижения давления до некоторого критического давления р_кр, создает пульсации скорости, давления и увеличивает эффект кавитации. Снабжение подвижного отражательного элемента отверстием с изогнутыми кромками и установление его на оси с возможностью периодического частичного перекрытия самого узкого отверстия механического кавитатора с обеих сторон создает эффект периодического сужения проходного сечения и частичного отражения в момент увеличения скорости потока, обеспечивая тем самым гидроударный режим, изменение структуры гидропотока, создание условий стесненной деформации, множественного разрушения и начального периода дезинтеграции песчано-глинистой породы.

Предлагаемая гидротранспортирующая напорная система с механическим кавитатором изображена на чертежах.

На фиг.1 – общий вид гидротранспортирующей напорной системы с механическим кавитатором; на фиг.2 – вид А на фиг.1, показан привод поворота подвижного отражательного элемента; на фиг.3 – разрез Б-Б на фиг.2, показаны элемент сужения и элемент расширения механического кавитатора с жестко закрепленными завихрителями, фланцы соединения элементов и размещение между ними подвижного отражательного элемента; на фиг.4 – разрез В-В на фиг.3, показан привод поворота подвижного отражательного элемента и смещение отражательного элемента в вертикальной плоскости; на фиг.5 – разрез Г-Г на фиг.3, показано расположение завихрителей; на фиг.6 – показано смещение подвижного отражательного элемента относительно отверстия механического кавитатора; на фиг.7 – разрез Д-Д на фиг.6, показан подвижный отражательный элемент с изогнутыми кромками – разрез по горизонтальной плоскости.

Гидротранспортирующая напорная система 1 с механическим кавитатором 2 содержит элементы, создающие кавитацию – изгибы трубы 3, подвижный отражательный элемент 4, связанные между собой элемент сужения 5 и элемент расширения 6 труб 7. Элемент сужения 5 и элемент расширения 6 механического кавитатора 2 соединены нежестко посредством болтов 8 и герметично – посредством прокладок 9. Элемент сужения 5 и элемент расширения 6 снабжены жестко закрепленными завихрителями 10. Подвижный отражательный элемент 4 снабжен отверстием 11 с изогнутыми кромками 12. Завихрители 10 установлены внутри элемента сужения 5 и элемента расширения 6 и выполнены в форме прямоугольных треугольников 13, острые углы 14 которых в элементе сужения 5 ориентированы по ходу движения гидропотока 15. В элементе расширения 6 острые углы 14 прямоугольных треугольников 13 ориентированы навстречу движению гидропотока 15. Подвижный отражательный элемент 4 установлен на оси 16 с возможностью периодического частичного перекрытия самого узкого отверстия 17 механического кавитатора 2 с обеих сторон 18 и связан с приводом 19 его поворота в вертикальной плоскости 20. Привод 19 связан с блоком автоматического управления 21 его работой.

Гидротранспортирующая напорная система с механическим кавитатором работает следующим образом.

После настройки режима подачи из забоя, зумпфа или котлована песчано-глинистой породы с водой через гидротранспортирующую напорную систему 1 с механическим кавитатором 2 производят анализ и настройку параметров работы блока автоматического управления 21 приводом 19. В результате слабой кавитации в изгибах трубы 3, турбулентных пульсаций и столкновения частиц между собой происходит пластическая деформация и частичное разрушение породы. За зоной элемента сужения 5 механического кавитатора 2, завихрители 10 которого установлены внутри элемента сужения 5 и элемента расширения 6 и выполнены в форме прямоугольных треугольников 13, острые углы 14 которых в элементе сужения 5 ориентированы по ходу движения гидропотока 15, изменяется структура гидропотока, увеличивается область пониженного давления до некоторого критического давления р_кр, при котором начинается парообразование, увеличивающее эффект кавитации. Включается привод 19 поворота, который с заданной частотой обеспечивает периодическое частичное перекрытие самого узкого отверстия 17 механического кавитатора 2 с обеих сторон 18 посредством подвижного отражательного элемента 4, установленного на оси 16 с возможностью его поворота в вертикальной плоскости 20. Снабжение подвижного отражательного элемента 4 отверстием 11 с изогнутыми кромками 12 и установление его на оси 16 с возможностью периодического частичного перекрытия самого узкого отверстия 17 механического кавитатора 2 с обеих сторон 18 создает эффект периодического сужения проходного сечения и частичного отражения течения в момент увеличения скорости потока, обеспечивая тем самым гидроударный режим, изменение структуры гидропотока, создание условий стесненной деформации, множественного разрушения и начального периода дезинтеграции песчано-глинистой породы. Изогнутые кромки 12 увеличивают формируемую зону пониженного давления, образуемую за узким отверстием 17, а их периодическое перемещение в заданном режиме ускоряет и усиливает динамику процесса схлопывания пузырьков, усиливая режим интенсивности со сплошным спектром частотой от нескольких сотен Гц до сотен кГц. В пристенной зоне элемента расширения 6 труб 7, острые углы 14 прямоугольных треугольников 13 которого ориентированы навстречу движению гидропотока 15, создается зона максимального разряжения с последующей кавитацией. Выполнение элемента сужения 5 и элемента расширения 6 механического кавитатора 2 с нежестким соединением посредством болтов 8 и прокладок 9 обеспечивает герметичность и эффективность работы системы.

Гидротранспортирующая напорная система с механическим кавитатором интенсифицирует процесс направленного разрушения песчано-глинистых пород посредством гидромеханической кавитации при напорном гидротранспортировании к систамам глубокой переработки.

Источники информации

1. Лешков В.Г. Разработка россыпных месторождений: Учебник для техникумов. 2-е изд., / Лешков В.Г. – М.: Недра, 1985. – 568 с., С.291-295.

2. Физическая энциклопедия / Гл. ред. А.М.Прохоров. Ред. кол. Д.М.Алексеев, А.М.Балдин, А.М.Бонч-Бруевич и др. – М.: Сов. Энциклопедия, Т.II, Добротность-Магнитооптика, 1990. – 703 с., ил., С.226-227.

Формула изобретения

Гидротранспортирующая напорная система с механическим кавитатором, содержащая элементы, создающие кавитацию – изгибы трубы, подвижный отражательный элемент, связанные между собой элемент сужения и элемент расширения труб, отличающаяся тем, что элемент сужения и элемент расширения механического кавитатора соединены нежестко, герметично и снабжены жестко закрепленными завихрителями, а подвижный отражательный элемент снабжен отверстием с изогнутыми кромками, при этом завихрители установлены внутри элемента сужения и элемента расширения и выполнены в форме прямоугольных треугольников, острые углы которых в элементе сужения ориентированы по ходу движения гидропотока, а в элементе расширения – навстречу движению гидропотока, при этом подвижный отражательный элемент установлен на оси с возможностью периодического частичного перекрытия самого узкого отверстия механического кавитатора с обеих сторон и связан с приводом его поворота в вертикальной плоскости.

РИСУНКИ