Установка для разрушения минерального материала

Авторы патента:

B28D1 - Способы, устройства и инструменты для обработки камня и т.п. материалов, например кирпича, бетона, не отнесенные к другим рубрикам (тонкая обработка драгоценных камней, камней для часовых механизмов, кристаллов B28D 5/00; обработка шлифованием или полированием B24; устройства или приспособления для правки шлифующих поверхностей или придания им требуемого вида B24B 53/00)

Предложение относится к технологии разрушения и обработки минеральной среды воздействием на эту среду энергией струй рабочей жидкости под давлением.

Установка для разрушения минерального материала содержит прочный корпус, в полости которого размещена камера, заполняемая рабочей жидкостью. Стенки камеры выполнены двойными, образующими зазор между камерой и корпусом, и зазор - между двойными стенками; обе полости в зазорах заполнены жидкостью, причем в одной полости размещен тепловыделяющий элемент, в качестве которого использован электронагреватель или теплообменная коммуникация, или топливный элемент. Камера имеет мембрану, разделяющую ее на две части. Полость камеры оснащена заправочными штуцерами и расходным рабочим органом, предназначенными для разрушения минерального материала, формируемой струей (или несколькими струями) рабочей жидкости. Эффективность процесса разрушения зависит от состава рабочей жидкости, от температуры ее нагрева и давления в камере и ее частях. Параметры этих физических величин выбирают для разрушения конкретного минерального материала. Питание установки производят от источников исходной жидкости.

Ил. - 1; 3 з.п.ф.

Технические средства для обработки и разрушения минеральных материалов представлены в современной индустрии широким спектром конструктивных исполнений, из которых можно выделить аналоги, содержащие прочный корпус, размещенную в полости этого корпуса камеру, соединенную с источниками рабочих компонентов и имеющие рабочий орган, предназначенный для воздействия на разрушаемую и/или обрабатываемую минеральную среду. В качестве рабочих агентов используются: парогазовая смесь, газ, газожидкостный поток с добавкой порошка. [SU 807707, 1980; SU 1192262, 1984; SU 1715982, 1990; RU 2178077, 2001; SU 772876, B28D 1/22, B23K 7/00, 1980]. Последнее из указанных технических решений является наиболее близком по сущности и достигаемому техническому результату.

Обладая преимуществом перед аналогами, прототип обладает также существенным недостатком, заключающемся в низкой эффективности процесса разрушения материала из-за незначительного времени работы камеры, связанного с цикличностью набора давления и температуры рабочей среды в ее полости. Этот недостаток снижает технологические возможности известной установки.

Технической задачей и технологическим эффектом заявляемой установки для разрушения минерального материала является увеличение моторесурса между циклами работы и последующей заправки рабочей камеры, приводящих к повышению производительности и эффективности использования.

Установка для разрушения минерального материала содержащая прочный корпус, размещенную в нем камеру, соединенную с источниками рабочих компонентов и-рабочим органом, ориентируемым на разрушающую среду, оригинальна, тем, что камера имеет двойные стенки, образующие зазор между ними и между камерой и корпусом, полости зазоров заполнены жидкостью, между стенками размещен тепловыделяющий элемент, а в полости камеры закреплена мембрана, разделяющая эту полость на две части, одна из этих частей камеры сообщена с рабочим органом, ориентируемым на разрушаемый материал, при этом обе части камеры имеют штуцеры, соединенные с источниками исходной жидкости.

Установка характеризуется также тем, что в качестве тепловыделяющего элемента используют электронагревательный элемент, или теплообменную магистраль, или топливный элемент.

Установка характеризуется тем, что в качестве исходной жидкости используют воду или водный раствор поверхностно активного вещества.

Сущность установки раскрывается на прилагаемом чертеже.

Установка для разрушения минерального материала содержит прочный корпус 1, в полости которого размещена камера 2, заполняемая рабочей жидкостью. Стенки камеры выполнены двойными: 3 и 4, образующими зазор 5 - между камерой и корпусом, и зазор 6 - между 3 и 4; обе полости в зазорах заполнены жидкостью, причем в полости 6 размещен тепловыделяющий элемент 7, в качестве которого использован электронагреватель или теплообменная коммуникация, или топливный элемент. Камера 2 имеет мембрану 8, разделяющую ее на две части: 9 и 10. Полость камеры оснащена заправочными штуцерами 11 и 12 и расходным рабочим органом 13, предназначенными для разрушения минерального материала, формируемой струей (или несколькими струями) рабочей жидкости. Эффективность процесса разрушения зависит от состава рабочей жидкости, от температуры ее нагрева и давления в камере 2 и ее частях 9 и 10. Параметры этих физических величин выбирают для разрушения конкретного минерального материала. Питание установки производят от источников 14 и 15 исходной жидкости.

Работа установки осуществляется следующим образом. Рабочую камеру 2 и зазоры 5 и 6 заполняют жидкой средой; включают тепловыделяющий элемент 7, предпочтительно электротэн. Жидкость (H₂O+ПАВ) нагревают до критической температуры (около 365°C или выше), - это приводит к повышению давления в камере 2 до P=500-600 кгс/см². Рабочий орган 13 и его сопла ориентируют на минеральный материал (преимущественно с помощью манипулятора), дистанционно открывают клапан 16 рабочего органа, освобождая выход перегретой жидкости на материал 17, осуществляя его разрушение ориентированным резом. Параметры такой рабочей струи значительно превосходят аналогичные параметры обычной сжатой холодной струи жидкости. Перегретая струя выбрасывается из рабочего органа со скоростью 500-1000 м/с при давлении 600 атм. и воздействует на материал 17 бесчисленным множеством микровзрывов: перегретая сжатая струя - пар в сочетании с термическим напряжением. Расход рабочей жидкости из камеры 2 регулируется поджатием мембраны 8 давлением от части 10 камеры подачей в нее давления. Эффективность такого процесса разрушения материала превышает более чем на порядок процесс разрушения холодной струей такой же жидкости, которая не способна создавать термонапряжения в структуре материала и не провоцирует микровзрывы на своем контакте с материалом.

1. Установка для разрушения минерального материала, содержащая прочный корпус, размещенную в нем камеру, соединенную с источниками рабочих компонентов и рабочим органом, ориентируемым на разрушающую среду, отличающаяся тем, что камера имеет двойные стенки, образующие зазор между ними и между камерой и корпусом, полости зазоров заполнены жидкостью, между стенками размещен тепловыделяющий элемент, а в полости камеры закреплена мембрана, разделяющая эту полость на две части, одна из этих частей камеры сообщена с рабочим органом, ориентируемым на разрушаемый материал, при этом обе части камеры имеют штуцеры, соединенные с источниками исходной жидкости.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве тепловыделяющего элемента используют электронагревательный элемент, или теплообменную магистраль, или топливный элемент.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве исходной жидкости используют воду или водный раствор поверхностно-активного вещества.