ГЕНЕРАТОР ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ ВЫСОКОЙ ЭНЕРГИИ

Полезная модель относится к устройствам для создания газовых потоков высокой энергии и может быть использована для непрерывного разрушения горных пород различной крепости импульсным воздействием газовых потоков, формируемых непосредственно в забое из сжатого воздуха и направляемых в основание отделяемого слоя породы или полезных ископаемых в приповерхностной плоскости откоса уступов, в том числе высоких уступов.
Известен генератор газовых импульсов высокого давления (патент КР №885, МПК Е21В 7/14; Е21С 37/14, опубл. в 2006), включающий корпус, камеру с теплопроводными трубками и теплонагревателями внутри, сообщенную с устройством дозированной подачи воды, соединенным магистралью с распылителем, крышку и сопло. Распылитель выполнен в виде форсунки, соединенной с источником зарядов из воды для синхронной подачи последних к нагревателям.
Недостаток известного генератора газовых импульсов высокого давления, состоит в пониженной надежности работы, обусловленной сложностью управления процессом перехода заряда из воды в газовый поток высокой энергии.
За прототип выбран генератор газовых потоков высокой энергии (патент РФ на полезную модель №169615, Е21В 7/14, опубл. в 2017), включающий корпус, рабочую камеру, сообщенную с источником рабочего агента, крышку, сопло и расходный механизм, который состоит из затвора в виде шарика, размещенного в выхлопном отверстии сопла, и взаимодействующего с ним подвижного в горизонтальной плоскости упора в форме плоского клина, расположенного в прорези фланца и соединенного тягами с электромагнитом и возвратной пружиной, противоположно разнесенных и жестко прикрепленных к корпусу. Конструкция генератора позволяет формировать газовые потоки высокой энергии, как из зарядов воды, так и сжатого воздуха, поступающих в рабочую камеру от соответствующих источников рабочего агента- дозатора подогретой воды или от компрессора, подающего сжатый воздух под высоким давлением.
Недостаток генератора газовых потоков высокой энергии, выбранного за прототип, заключается в низкой надежности конструкции, так как управление движением затвора осуществляется давлением упора, приводимого в возвратно-поступательное перемещение тяговым устройством, расположенным снаружи корпуса, что в процессе эксплуатации приводит к его быстрому выходу из строя под воздействием как неблагоприятных производственных условий - вибраций, ударных нагрузок, так и атмосферных - повышенной влажности и запыленности воздуха в процессе разрушения пород.
Техническая задача полезной модели - повышение надежности и эффективности работы при упрощении конструкции устройства.
Поставленная задача решается за счет того, что в генераторе газовых потоков высокой энергии, состоящем из корпуса, рабочей камеры с выхлопным отверстием в основании и сообщенной с источником рабочего агента, крышки и расходного механизма, состоящего из затвора, размешенного в выхлопном отверстии и соединенного с тяговым устройством, тяговое устройство установлено в рабочей камере и соединено с затвором с возможностью его возвратно-поступательного перемещения.
Тяговое устройство может быть выполнено в виде актуатора, свободный торец штока которого соединен с затвором.
Затвор выполнен в форме полусферы.
Размещение тягового устройства в рабочей камере и его соединение с затвором с возможностью его возвратно-поступательного перемещения позволяет осуществлять прямое управление работой затвора без промежуточных механизмов, что значительно упрощает конструкцию генератора газовых потоков высокой энергии, а также повышает надежность и эффективность его работы, так как исключается выход из строя основных механизмов от внешних воздействий в процессе подачи быстрочередующихся газовых потоков на забой, что увеличивает производительность всего комплекса машин и механизмов в технологии непрерывного автоматизированного разрушения горных пород и конвейеризации транспорта карьеров.
Использование в качестве тягового устройства актуатора, а также выполнение затвора в форме полусферы, позволяют комплектовать генератор газовых потоков высокой энергии наиболее рациональным приводным устройством для конкретных горных условий, что также повышает эффективность его работы.
Генератор газовых потоков высокой энергии иллюстрируется чертежом, где изображен общий вид в разрезе.
Генератор газовых потоков высокой энергии состоит из корпуса 1 с рабочей камерой 2, крышкой 3, выхлопным отверстием 4 и расходного механизма. В крышке 3 установлен штуцер 5 с обратным клапаном 6 для подачи рабочего агента в виде сжатого воздуха, сообщенный с компрессором (на рис. не показан). Расходный механизм размещен в рабочей камере 2 и состоит из затвора, соединенного с тяговым устройством. Тяговое устройство состоит из актуатора 7 с электроприводом 8, размещенных в рабочей камере 2 и закрепленных на опоре 9. Затвор выполнен в форме полусферы 10, жестко соединенной со свободным торцом штока 11 актуатора 7, и перекрывает выхлопное отверстие 4 с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения. Электропривод 8 проводником 12 соединен с источником питания (на рис. не показан).
Генератор газовых потоков высокой энергии работает следующим образом. В исходном положении шток 11 опущен и затвор 10 перекрывает выхлопное отверстие 4. Для создания газовых потоков высокой энергии рабочая камера 2 компрессором через штуцер 5 заполняется сжатым воздухом. При достижении в рабочей камере 2 заданного значения давления, от источника питания через проводник 12 включается электропривод 8 актуатора 7 и шток 11 с затвором 10 совершает возвратное перемещение вверх, открывая выхлопное отверстие 4, через которое происходит взрывной выброс потока сжатого воздуха непосредственно к забою. После выхлопа газового потока из рабочей камеры 2, шток 11 совершает поступательное перемещение вниз и затвор 10 перекрывает выхлопное отверстие 4. Далее цикл подготовки и формирования газовых потоков высокой энергии повторяется.
Использование предлагаемого генератора газовых потоков высокой энергии при упрощении конструкции позволит повысить надежность и эффективность его работы, что имеет важное значение для непрерывного разрушения горных пород при быстром чередовании процессов и операций в наклонной плоскости откоса уступов.
Кроме того, предлагаемая конструкция генератора позволит с большей надежностью автоматизировать процесс образования и доставки газовых потоков высокой энергии непосредственно к забою, например, в пробуренные шпуры, то есть к основанию отделяемого слоя породы или полезных ископаемых в приповерхностной плоскости откоса уступов, в том числе высоких уступов.