Способ термодинамического разрушенияминеральных сред
Патент 802550
Авторы
Способ термодинамического разрушенияминеральных сред
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ ()802550
Союз Советсккн
Социалистических
Реслублнк
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.03.79. (21) 2736867/22-03 (51) М. Кл.н
Е 21 С 37/16
Е 21 В 7/14 с присоединением заявки №вЂ”
Веуднрстнннный кемнтет
СС СР (23) Приоритет— (53) УДК 622.243..94 (088.8) Опубликовано 0702.81. Бюллетень № 5 ао,нннам нзебретеннй н атнрытнй
Дата опубликования описания 15.02.81
Н. 3. Гармаш, Н. М. Зеленский, А. П. Манакин, О. C -Лав@1п1 щр",. .1т и Е. М. Зыбинская
Донецкий филиал Каучно-исследовательского го11норуд11огЬ. института Министерства черной металлургии
Украинской ССР (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ
МИНЕРАЛЪНЪ(Х СРЕД
1О
Изобретение относится к горному делу, а именно.к способам термодинамического раз рушения минеральных сред, в частности гор ных пород, сверхзвуковой струей высокотемпературного газа.
Известен способ термодинамического раз рушения горных пород сверхзвуковой струей высокотемпературного газа; который получают сжиганием топливной смеси в камере сгорания и направляют из нее через сопловую насадку на разрушаемую поверхность, при этом на истекающую струю газа накладывают высокочастотные колебания (1). С помощью источника высокочастотных колебаний в истекающей струе газа создают упругие стоячие волны, турбулизующее истечение горячих и холодных струй газа, интенсифицируя тем самым теплообмен и процесс разрушения.
С)днако поток энергии, подводимой к разрушаемой поверхности, формируется в виде волн с различными амплитудами и фазами, что приводит к значительным энергетическим потерям, обусловленным внутренним трением в газовой струе. Кроме того, на создание колебаний тратится часть энергии самой разрушающей струи1при этом,рас
2 положение источника колебаний в виде свободно подвешенной заслонки на пути исключения газовой струи тормозит и снижает ее кинетическую энергию.
Более близким техническим решением к изобретению является способ термодинамического разрушения минеральных сред сверхзвуковой струей высокотемпературного га- за, который получают сжиганием смеси углеводородного горючего и окислителя в замкнутом объеме камеры сгорания, направляют
его через сопловую насадку на разрушаемую поверхность и сообщают истекающей струе газа высокочастотные колебания в продольном направлении 121;
Этот способ, благодаря иному выполнению источника высокочастотных колебаний, позволяет избежать затрат энергии на сообщение колебаний истекающей струе газа.
Однако, как и в первом случае, поток ,энергии, подводимый к разрушаемой среде, формируется в виде волн с различными амплитудами и частотами, в результате чего имеют место значительные энергетические затраты за счет внутреннего трения в газовой струе. Поэтому эффективность разрушения остается невысокой.
802550
Цель изобретения заключается в том; чтобы повысить эффективность разрушения за счет увеличения детонационного воздействия газовой струи.
Эта цель достигается тем, *что высокочастотные колебания создают непосредственно в камере сгорания путем высокочастотных изменений ее объема и вызывают резонансное усиление той из частот колебаний струи, которая совпадает с"частотой изменений объема камеры.
На фиг. 1 показано схематично устройство для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 — диаграммы, .поясняющие процесс возникновения резонансных незатухающих колебаний в камере сгЬрания.
Устройство для осуществления способа содержит камеру 1 (фиг. 1) сгорания с соп-" лавой насадкой 2 и с форсункой 3 для распыливания горючего.
Внутри камеры 1 сгорания расположен поршень 4, который посредством штоков 5, выступающих из камеры 1, соединен с виб- 20 рационным приводом (на чертеже не показан). Камера сгорания снабжена также каналами (на чертеже не показаны) для подвода окислителя.
Горючее, например бензин, и окислитель, в качестве которого используют воздух, подают в пространство камеры сгорания, где они перемешиваются, образуя топливную смесь, которую затем воспламеняют, Формула изобретения
Способ термодинамического разрушения минеральных сред сверхзвуковой струей высокотемпературного газа, который получают сжиганием смеси углеводородного горючего и окислителя в замкнутом объеме камеры сгорания, направляют его через сопловую насадку на разрушаемую поверхность и сообщают истекающей струей газа высо4р кочастотные колебания в продольном направлении, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разрушения за счет увеличения детонационного воздействия газовой струи, высокочастотные колебания создают непосредственно в камере сгорания путем высокочастотных изменений ее объема и вызывают резонансное усиление той из частот колебаний струи, которая совпадает с частотой изменений объема камеры, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР № 355343, кл. Е 21 С 21/00, 1971.
2. Авторское свидетельство СССР № 597834, кл, Е 21 С 21/00, 19?6.
Режим горения носит вибрационный характер, имеющий широкий спектр колеба, ний со случайным распределением различных частот и амплитуд, определяемых конструкцией устройства и составом топливной смеси. Для получения детонационного режима горения включают вибрационный привод, воздействующий на поршень 4. Регулируя механические характеристики привода, подбирают частоту колебаний поршня
4, близкую к частоте собственных колебаний частиц разрушаемой породы, Колебания поршня 4 налагаются на спектр колебаний газовой струи, истекающей со сверхзвуковой скоростью через сопловую насадку 2 на разрушаемую поверхность. При этом колебания поршня 4 вводят в резонанс с той из частот колебаний струи, которая совпадает с частотой изменений объема камеры 1 сгорания. В результате истекающая газовая струя приобретает ярко выраженный импульсный, динамический, детонациоиный характер.
Схема возникновения незатухающих коле, баний давления в камере сгорания приведена на фиг. 2.
Если в какой-то момент давление в камере сгорания изменится на 6Р„(фиг. 2,a), то в результате этого изменится перепад давлений ЬР, на форсунке (фиг. 2,6), причем большему значению 6Р» будет соответствовать меньшее ЬР и наоборот.
С изменением dBp изменится расход горючего в камере сгорания на величину ЬВт (фиг. 2, в) .. Ввиду того, что компоненты топливной смеси, находящиеся в подводящих магистралях, имеют конечную массу, изменение расхода горючего начнется не одновременно с изменением hP а спустя некоторое время 3 (фиг. 2, г) инерционного запаздывания.
Аналогично, изменение газообразования
Лб в камере сгорания начнется не сразу с изменением расхода горючего, а только по истечении периода Ящ преобразования.
Так как камера сгорайия имеет определенную емкость, то эффект изменения газообразования скажется на давлении в камере не мгновенно, а лишь спустя время Тд (фиг. 2, д).
Таким образом, после появления первого возмущения давление в камере сгорания не вернется к своему прежнему значению, а отклонится в другую сторону (а).
В результате применения предлагаемого способа удается повысить кинетическую энергию струи как за счет передачи энергии от вибрационного привода, так и за счет интенсификации процесса горения топлив- ной смеси ввиду резонансных явлений.
Фиа l
Составитель В. Макаева
Редактор ж. Рожкова Texped A. Бойкас Корректор Г. Решетннк
Закаэ 10233/4l Тираж 638 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
1 l3036, .Москва, )K — 36, Раушская иаб., д. 4/6
Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, тл, Ппоектная. 4
ППЙ.П«тект Зак, 2622- б6