НИЖНИЙ ОГОЛОВОК СКВАЖИННОГО ГИДРОДОБЫЧНОГО СНАРЯДА (ВАРИАНТЫ)

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых, например песка, методами скважинной гидротехнологии, а также при бурении скважин и создании подземных полостей различного назначения.
Уровень техники
Известен нижний оголовок скважинного гидродобычного снаряда, содержащий патрубок для подачи потока напорной воды с гидромониторной головкой, размещенный в нем патрубок пульповода со всасывающим отверстием и насадку гидроэлеватора (Авторское свидетельство СССР №1320419, кл. Е 21 С 45/00, опубл. 1987). Недостатком данного устройства является быстрый износ входной части патрубка пульповода при его использовании для размыва и транспортировки полезных ископаемых, характеризующихся высокой абразивностью.
В качестве наиболее близкого аналога выбран нижний оголовок скважинного гидродобычного снаряда, включающий патрубок для подачи напорной воды с размещенным в нем патрубком пульповода и гидроэлеватор (Патент RU №2060393, Кл. Е 21 С 45/00, опубл. 1996). Недостатком данного устройства также является быстрый износ входной части патрубка пульповода при его использовании для размыва и транспортировки полезных ископаемых, характеризующихся высокой абразивностью.
Сущность полезной модели
Задача, на решение которой направлена данная полезная модель, состоит в создании наиболее совершенной конструкции гидродобычного оборудования, повышении производительности скважинных гидрообычных агрегатов за счет увеличения межремонтных периодов.
В ходе решения данной задачи обеспечивается достижение совокупности технических результатов, состоящих в снижении износа входной части патрубка пульповода скважинных добычных снарядов, повышении производительности гидродобычи, повышении технологичности изготовления и эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что нижний оголовок скважинного гидродобычного снаряда включает патрубок для подачи напорной воды с размещенным в нем патрубком пульповода и гидроэлеватор, причем в патрубке пульповода размещена, по крайней мере, одна вставка в виде кольца из износостойкого материала, образующая камеру смешения.
Указанный технический результат достигается также тем, что нижний оголовок скважинного гидродобычного снаряда включает патрубок для подачи напорной воды с размещенным в нем патрубком пульповода и
гидроэлеватор, причем в патрубке пульповода размещена, по крайней мере, одна вставка в виде кольца из износостойкого материала, образующая камеру смешения, при этом камера смешения имеет конфузор и диффузор.
Указанный технический результат достигается также тем, что нижний оголовок скважинного гидродобычного снаряда включает патрубок для подачи напорной воды с размещенным в нем патрубком пульповода и гидроэлеватор, причем в патрубке пульповода размещена, по крайней мере, одна вставка в виде кольца из износостойкого материала, образующая камеру смешения, при этом камера смешения имеет конфузор и диффузор, отношение минимального диаметра вставки к внутреннему диаметру патрубка пульповода составляет величину от 0,4 до 0,9.
Указанный технический результат достигается также тем, что нижний оголовок скважинного гидродобычного снаряда включает патрубок для подачи напорной воды с размещенным в нем патрубком пульповода и гидроэлеватор, причем в патрубке пульповода размещена, по крайней мере, одна вставка в виде кольца из износостойкого материала, образующая камеру смешения, при этом камера смешения имеет конфузор и диффузор, при этом угол конфузора и диффузора составляет величину от 3 градусов до 60 градусов,
Указанный технический результат достигается также тем, что нижний оголовок скважинного гидродобычного снаряда включает патрубок для подачи напорной воды с размещенным в нем патрубком пульповода и гидроэлеватор, отличающийся тем, что в патрубке пульповода размещены, по крайней мере, три вставки в виде колец из износостойкого материала, образующие камеру смешения, имеющую конфузор и диффузор, при этом одно кольцо образует конфузор, второе образует диффузор, третье имеет постоянный внутренний диаметр и расположено между конфузором и диффузором.
Указанный технический результат достигается также тем, что нижний оголовок скважинного гидродобычного снаряда включает патрубок для подачи напорной воды с размещенным в нем патрубком пульповода и гидроэлеватор, причем в патрубке пульповода размещены, по крайней мере, три вставки в виде колец из износостойкого материала, образующие камеру смешения, имеющую конфузор и диффузор, при этом одно кольцо образует конфузор, второе образует диффузор, третье имеет постоянный внутренний диаметр и расположено между конфузором и диффузором, между вставками расположены прокладки.
Перечень фигур чертежей
На ФИГ.1 представлен продольный разрез нижнего оголовка скважинного гидродобычного снаряда.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели
Нижний оголовок скважинного добычного снаряда состоит из патрубка 1 для подачи напорной воды, в который могут быть вмонтированы боковые 2 и/или торцевые (на чертеже не показаны) гидромониторные насадки для размыва породы и образования пульпы. Внутри патрубка 1 коаксиально с зазором 3 размещен патрубок 4 пульповода. В торцевой части патрубка 1 для подачи напорной воды размещен гидроэлеватор 5. Торцевые гидромониторые насадки для бурения скважин могут быть вмонтированы в торце гидроэлеватора 5.
В патрубке 4 пульповода размещена, по крайней мере, одна вставка 7 в виде кольца из износостойкого материала, образующая камеру смешения, в которой происходит образование пульпы.
По другому варианту камера смешения, образованная вставкой, имеет конфузор 6 и диффузор 9.
Конфузор 6 расположен на входе патрубка 4 пульповода и выполнен, например, в виде кольца с наружной цилиндрической и внутренней конической поверхностями. При этом наружный диаметр кольца равен внутреннему диаметру патрубка пульповода 4. Максимальный (входной) диаметр конфузора 6 практически равен внутреннему диаметру патрубка пульповода 4. Минимальный (выходной) диаметр конфузора 6 равен внутреннему диаметру износостойкой вставки 7. Конфузор 6 также выполнен в виде кольца из износостойкого материала.
Диффузор 9 представляет собой коническое расширение, выполненное также в виде вставки в виде кольца из износостойкого материала с наружной цилиндрической и внутренней конической поверхностями. При этом наружный диаметр втулки равен внутреннему диаметру патрубка пульповода 4. Максимальный (выходной) диаметр конического расширения равен внутреннему диаметру патрубка пульповода 4. Минимальный (входной) диаметр конического расширения равен внутреннему диаметру колец 8 износостойкой вставки 7.
При наличии конфузора 6 и диффузора 9 вставка 7 располагается между ними и имеет постоянный внутренний диаметр.
По одному из вариантов вставка 7 выполнена в виде колец 8 из износостойкого материала. В зависимости от крупности и прочности транспортируемых минеральных частиц в качестве износостойкого материала могут быть использованы: износостойкая резина, микропористый
электрокорунд, износостойкая (аустенитная) сталь, износостойкий чугун. При этом кольца могут быть изготовлены из указанных материалов как целиком, так и содержать износостойкий материал в импрегнированном виде. Возможно также использование износостойких покрытий, наносимых на внутреннюю поверхность колец 8, выполненных из не износостойких материалов.
Длина износостойкой вставки 7 должна обеспечивать защиту участка патрубка пульповода 4, подверженного наиболее сильному износу вследствие высоких скоростей движения материала на этом участке. Наружный диаметр колец 8 равен внутреннему диаметру патрубка пульповода 4, а их внутренний диаметр должен обеспечивать оптимальное проходное сечение и устанавливается в результате экспериментальных исследований. Экспериментально установлено, что оптимальное отношение минимального диаметра вставки 7 к внутреннему диаметру патрубка пульповода составляет величину от 0,4 до 0,9 в зависимости от добываемого ископаемого. При величине меньше 0,4 значительно уменьшается проходной диаметр гидроэлеватора. При величине больше 0,9 стенка вставки получается слишком тонкой и быстро изнашивается. Также экспериментально установлен, что оптимальный угол конфузора и диффузора составляет величину от 3 градусов до 60 градусов, в зависимости от добываемого материала. Такие значения углов обеспечивают оптимальную траекторию абразивных частиц и усиливают технический эффект.
По одному из вариантов между конфузором 6, диффузором 9 и кольцами 8 установлены прокладки 10 из гидроустойчивого материала.
Для использования нижнего оголовка в гидромониторных агрегатах, осуществляющих бурение скважин, в торце гидроэлеватора могут быть установлены гидромониторные насадки (не показаны). В случае выполнения устройства без торцевых гидромониторных насадок, т.е. устройство не
используется для бурения скважин, для защиты входного отверстия от валунов оно может быть снабжено ограждением 11.
Устройство работает следующим образом.
При подаче напорной воды в патрубок 1 она проходит по кольцевому зазору 3, затем проходит через гидроэлеватор 5 и попадает в патрубок пульповода 4, образуя восходящий поток. Вследствие эжекционного эффекта размытое полезное ископаемое в виде пульпы засасывается в патрубок пульповода 4 и восходящим потоком транспортируется на поверхность.
В случае если нижний оголовок имеет гидромониторные насадки, часть потока напорной воды поступает на гидромониторные насадки 2 и производит размыв породы с образованием пульпы. Другая часть проходит через кольцевой гидроэлеватор и попадает в патрубок пульповода 4, образуя восходящий поток. Вследствие эжекционного эффекта размытое полезное ископаемое в виде пульпы засасывается в патрубок пульповода 4 и транспортируется на поверхность.
Размытое полезное ископаемое характеризующееся высокой абразивностью, проходя по патрубку пульповода 4, защищенному износостойкой вставкой 7, не подвергает износу его стенки, способствуя тем самым повышению производительности скважинных гидромониторных агрегатов за счет увеличения межремонтных периодов.
Дополнительный технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, состоит в оттирке зерен полезного ископаемого от посторонних примесей, например удалении пленок окислов железа с зерен кварцевого песка. Дополнительный технический результат обусловлен абразивными свойствами некоторых материалов, используемых в качестве износостойкого материала, например электрокорунда.