Способ термодинамического разрушенияминеральных сред

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц 802550 Союз СоветсккнСоциалистическихРеслублнк К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУОпубликовано 0702.81. Бюллетень5 ао ренам нзебретеннй н атнрытнйДата опубликования описания 15.02.81 Н. 3. Гармаш, Н. М, Зеленский, А. П. Манакин, О. С"Лавпнпщщрт",;т и Е. М. Зыбинская ) Донецкий филиал Научно-исследовательского Го 11 норудиогЬ института Министерства черной металлургии Украинской ССР(54) СПОСОБ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ МИНЕРАЛЪНЫХ СРЕДИзобретение относится к горному делу, а именно к способам термодинамического раз рушенияминеральных сред, в частности гор ных пород, сверхзвуковой струей высокотемпературного газа.Известен способ термодинамического раэ рушения горных пород сверхзвуковой струей высокотемпературного газа; который получают сжиганием топливной смеси в камере сгорания и направляют иэ нее через сопловую насадку на разрушаемую поверхность, при этом на истекающую струю газа накла о дывают высокочастотные колебания 11.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.фнако 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 струи 1 при этом,рас. 2положение 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.1802550 3Цель изобретения заключается в том;чтобы повысить эффективность разрушенияза счет увеличения детонационного воздействия газовой струи,Эта цель достигается тем, что высокочастотные колебания создают непосредст-венно 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 - диаграммыпоясняющиепроцесс возникновения резонансных незату.хающих колебаний в камере сгорания.Устройство для осуществления способасодержит камеру 1 (фиг. 1) сгорания с соп."лавой насадкой 2 и с форсункой 3 дляраспыливания горючего.Внутри камеры 1 сгорания расположенпоршень 4, который посредством штоков 5,выступающих из камеры 1, соединен с виб- Ирационным 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, гдеони перемешиваются, образуя топливнуюсмесь, которую затем воспламеняют,формула изобретения Способ термодинамического разрушенияминеральных средсверхзвуковой струей высокотемпературного газа, который получаютЭф сжиганием смеси углеводородного горючего и окислителя в замкнутом объеме камеры сгорания, направляют его через сопловую насадку на разрушаемую поверхностьи сообщают истекающей струей газа высо 4 р кочастотные колебания в продольном направлении, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разрушенияза счет увеличения детонационного воздействия газовой струи, высокочастотные колебания создают непосредственно в камерефф сгорания путем высокочастотных измененийее объема и вызывают резонансное усиление той из частот колебаний струи, котораясовпадает с частотой изменений объема камеры,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР355343, кл. Е 21 С 21/00, 1971.2. Авторское свидетельство СССР597834, кл, Е 2 С 2100, 19 б.И 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 детонационногорежима горения включают вибрационныйпривод, воздействующий на поршень 4, Регулируя механические характеристики привода, подбирают частоту колебаний поршня4, близкую к частоте собственных колебаний частиц разрушаемой породы, Колебания поршня 4 налагаются на спектр колебаний газовой струи, истекающей со сверх.звуковой скоростью через сопловую насадку 2 на разрушаемую поверхность. При этомколебания поршня 4 вводят в резонанс стой из частот колебаний струи, которая сов.падает с частотой изменений объема камеры 1 сгорания. В результате истекающая газовая струя приобретает ярко выраженныйимпульсный, динамический, детонациоиныйхарактер,Схема возникновения незатухающих коле, баний давления в камере сгорания приведена на фиг. 2.Если в какой-то момент давление в каме.ре сгорания изменится на ЬР (фиг. 2,а),то в результате этого изменится перепад давлений ЬР на форсунке (фиг. 2,6), причембольшему значению ЬРк будет соответствовать меньшее ЬР и наоборот.С изменением ЬВу изменится расход горючего в камере сгорания на величину ЬВт(фиг. 2, в) Ввиду того, что компонентытопливной смеси, находящиеся в подводящихмагистралях, имеют конечную массу, изменение расхода горючего начнется не одновременно с изменением ЬР а спустя некоторое время й, (фиг. 2, г) инерционногозапаздывания.Аналогично, изменение газообразованияЛб в камере сгорания начнется не сразус изменением расхода горючего, а толькопо 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 7 д(фиг. 2, д),Таким образом, после появления первоговозмущения давление в камере сгорания невернется к своему прежнему значению, аотклонится в другую сторону (а).В результате применения предлагаемогоспособа удается повысить кинетическую энергию струи как за счет передачи энергииот вибрационного привода, так и за счетинтенсификации процессагорения топлив-ной смеси ввиду резонансных явлений.802550 е.8 В.Махаеас Редактор Заквэ 102 ожков етннк род ул,2 Г- б 6 ВНИИПИ по д 113036, Мо Филиал ПППСоставитель Техреду А. Бой Тираж 638 Государственного лам изобретений гква, Ж - 36, Рау Патентэ, г, Ужго ПО,Патектф Зак, 26комитета и открышская на Корректор Г. РешПодписноеСССРнйд. 4/6Ппоектная. 4