Стенд для проведения исследований влияния гидродинамической кавитации на эффективность разрушения горных пород
Полезная модель направлена на повышение точности измерения амплитудно-частотных параметров гидродинамической кавитации, влияющих на процесс разрушения горных пород при скважинкой гидродобыче твердых полезных ископаемых. Указанный технический результат достигается тем, что стенд для проведения исследований влияния гидродинамической кавитации на эффективность разрушения горных пород состоит из кавитационной трубы, в которой установлен датчик давления жидкости, гидродинамического генератора кавитационных колебаний, бурового насоса, всасывающей, нагнетальной и сливной магистралей. При этом на нагнетательной магистрали установлен манометр, на сливной - манометр и дроссель, а датчик давления жидкости связан с регистрирующей аппаратурой. Причем к одному из торцов кавитационной трубы присоединен гидродинамический генератор навигационных колебаний, а к другому - вспомогательная труба. Кроме того на кавитационной трубе установлены шток-удлинитель и монтажная плита, на которой закреплен датчик давления жидкости. При этом шток-удлинитель снабжен сальниковым узлом и связан с узлом подачи, установленным во вспомогательной трубе, а нагнетательная магистраль снабжена трехходовым краном со сливной магистралью и расходомером рабочей жидкости.
Полезная модель относится к средствам для испытаний гидрокавитационных устройств и может найти применение для проведения исследований влияния гидродинамической кавитации на эффективность разрушения горных пород при бурении и эксплуатации геотехнологических скважин, в том числе и при скважинкой гидродобыче (СГД) твердых полезных ископаемых.
К настоящему времени разработано значительное количество различных конструкций экспериментальных стендов для испытаний гидродинамических и кавитационных устройств:
1. «Стенд для испытания гидромониторных насадок и исследования затопленных гидромониторных струй» (Осипов П.Ф., Скрябин Г.Ф. Оптимизация режимов бурения гидромониторными шарошечными долотами. - Ярославль: Медиум-пресс, 2001, С.128-130). В корпусе данного стенда смонтирована подвижная часть - центральная труба со штурвалом, на нижнем конце которого с помощью накидной гайки крепится насадка. В днище корпуса помещена соосно с насадкой трубка Пито с выводом на манометры для измерения давления струи жидкости. В выкидной линии установлены штуцер для создания противодавления в рабочей камере и манометр.
Недостаток данного стенда состоит в отсутствии возможности исследования влияния гидродинамической кавитации на эффективность разрушения горных пород.
2. «Стенд для исследования разрушающего действия кавитации» (Сердюк Н.И. Исследование разрушающего действия кавитации с целью ее использования при освоении и эксплуатации водозаборных скважин. - М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2004. С.54). Данный стенд включает кавитационную
трубу, на торце которой смонтирован съемный фланец с приспособлением для крепления кавитатора и исследуемой горной породы. Подача рабочей жидкости осуществляется из зумпфа буровым насосом через всасывающий и нагнетательный шланги. Кроме того в состав стенда входят манометры, контролирующие давление на входе в кавитатор и в кавитационной трубе и дроссель, регулирующий давление жидкости.
Недостаток данного стенда состоит в отсутствии возможности исследования амплитудно-частотных параметров кавитационных колебаний жидкости.
3. «Стенд для исследования амплитудно-частотных параметров кавитационных колебаний жидкости» (Сердюк Н.И. Исследование разрушающего действия кавитации с целью ее использования при освоении и эксплуатации водозаборных скважин. - М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2004. С.68). Данный стенд включает кавитационную трубу, заполненную обводненным песком, в которой смонтированы гидродинамический генератор кавитационных колебаний (кавитатор) и датчики давления жидкости. Подача рабочей жидкости осуществляется из зумпфа буровым насосом через всасывающую и нагнетательную магистрали, а слив избыточной рабочей жидкости через сливную магистраль. При этом на нагнетательной магистрали установлен манометр, а на сливной - манометр и дроссель, регулирующий давление жидкости в кавитационной трубе. Датчики давления жидкости, установленные в кавитационной трубе, электрически связаны с регистрирующей аппаратурой. Этот стенд и принят за прототип заявляемой полезной модели.
Недостаток прототипа состоит в том, что он не отражает реальные условия движения гидромониторной струи жидкости в процессе разрушения горных пород при СГД.
Поставлена задача: воссоздать реальные условия движения гидромониторной струи жидкости и тем самым повысить точность измерения амплитудно-частотных параметров гидродинамической кавитации, влияющих на процесс разрушения горных пород при СГД.
Поставленная задача решена следующим образом. В соответствие с прототипом стенд для проведения исследований влияния гидродинамической кавитации на эффективность разрушения горных пород состоит из кавитационной трубы, в которой установлен датчик давления жидкости, и гидродинамического генератора кавитационных колебаний. Кроме того в состав стенда входит буровой насос, всасывающая, нагнетальная и сливная магистрали. При этом на нагнетательной магистрали установлен манометр, на сливной - манометр и дроссель, а датчик давления жидкости связан с регистрирующей аппаратурой.
Согласно полезной модели к одному из торцов кавитационной трубы присоединен гидродинамический генератор кавитационных колебаний, а к другому - вспомогательная труба. При этом в кавитационной трубе установлены шток-удлинитель и монтажная плита, на которой закреплен датчик давления жидкости. Причем шток-удлинитель снабжен сальниковым узлом и связан с узлом подачи, установленным во вспомогательной трубе, а нагнетательная магистраль снабжена трехходовым краном со сливной магистралью и расходомером рабочей жидкости.
Далее сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена схема стенда для проведения исследований влияния гидродинамической кавитации на эффективность разрушения горных.
Предлагаемый стенд состоит кавитационной трубы 1, к одному из торцов которой присоединен гидродинамический генератор кавитационных колебаний 2 и манометр 3, а к другому - вспомогательная труба 4. При этом в кавитационной трубе 1 установлены шток-удлинитель 5 и монтажная плита 6, на которой закреплен датчик давления жидкости 7, связанный с регистрирующей аппаратурой 8 посредством кабеля 9. Причем шток-удлинитель 5 снабжен сальниковым узлом 10 и связан с узлом подачи, установленным во вспомогательной трубе 4 и состоящим из винта подачи 11, ходовой гайки 12 и штурвала 13. Кроме того, в состав стенда входит зумпф 14, буровой насос 15, всасывающая 16, нагнетальная 17 и сливная 18 магистрали. При этом на
нагнетательной магистрали установлен манометр 19, а на сливной - манометр 20 и дроссель 21. Причем нагнетательная магистраль 17 снабжена трехходовым краном 22 со сливной магистралью 23 и расходомером рабочей жидкости 24.
Стенд для проведения исследований влияния гидродинамической кавитации на эффективность разрушения горных работает следующим образом.
Рабочая жидкость из зумпфа 14 при помощи бурового насоса 15 подается в нагнетательную магистраль 17, а затем в гидродинамический генератор кавитационных колебаний 2, в котором устанавливается кавитатор, на выходе которого формируется гидромониторная струя пульсирующе-кавитационного действия. Давление на входе в гидродинамический генератор и на выходе из него фиксируется двумя манометрами соответственно 19 и 3. На монтажной плите 6, которая имеет возможность перемещения в кавитационной трубе 1 при помощи штока-удлинителя 5, винта подачи 11, ходовой гайки 12 и штурвала 13, закреплен датчик давления жидкости 7. Преобразованные в электрический сигнал амплитудно-частотные параметры гидромониторной струи пульсирующе-кавитационного действия по кабелю 9 передаются регистрирующей аппаратуре 8, где обрабатываются и анализируются. Штепсельные разъемы 25 и 26 служат для отсоединения кабеля 9 при перемещении монтажной плиты. Датчик давления жидкости 7 может быть заменен образцами горной породы для исследования эффективности ее разрушения. Для регулирования гидростатического давления в кавитационной трубе 1 имеется сливная магистраль 18 с манометром 20 и дросселем 21. Регулирование расхода рабочей жидкости осуществляется при помощи трехходового крана 22 через сливную магистраль 23 и расходомера рабочей жидкости 24.
Технический результат: воссоздание реальных условий движения гидромониторной струи жидкости и тем самым повышение точности измерения амплитудно-частотных параметров гидродинамической кавитации, влияющих на процесс разрушения горных пород при СГД.
Стенд для проведения исследований влияния гидродинамической кавитации на эффективность разрушения горных пород, состоящий из кавитационной трубы, в которой установлен датчик давления жидкости, гидродинамического генератора кавитационных колебаний, бурового насоса, всасывающей, нагнетальной и сливной магистралей, при этом на нагнетательной магистрали установлен манометр, на сливной - манометр и дроссель, а датчик давления жидкости связан с регистрирующей аппаратурой, отличающийся тем, что к одному из торцов кавитационной трубы присоединен гидродинамический генератор кавитационных колебаний, а к другому - вспомогательная труба, при этом в кавитационной трубе установлены шток-удлинитель и монтажная плита, на которой закреплен датчик давления жидкости, причем шток-удлинитель снабжен сальниковым узлом и связан с узлом подачи, установленным во вспомогательной трубе, а нагнетательная магистраль снабжена трехходовым краном со сливной магистралью и расходомером рабочей жидкости.
