Стенд для исследования интенсивности гидромониторной отбойки

Полезная модель относится к области гидромеханизации и предназначена для исследования процесса гидравлического разрушения горных пород размывом.
Известно устройство для измерения силы действия струи жидкости на преграду (A.c. №548773, опубл. 28.02.77), включающее станину, динамометр, защитную плиту динамометра с установленным на ней столом с поверхностью для крепления преграды, оградительный щит, размещенный между поверхностью стола и защитной плитой динамометра.
К недостаткам устройства относятся низкая точность измерений, ограниченные условия применения.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является стенд для исследования процесса гидравлической разрушаемости навала разрыхленных горных пород (склонных к тиксотропному упрочнению) (Заявка на изобретение №94028985, опубл. 20.08.1996 г.), включающий раму, гидромонитор с насадками, водоподводящий трубопровод, пробковые краны, навал пород, пневмосистему, выполненную из компрессора, ресивера, устройства регулирования напора, соединенной с ними пневмоприводом емкости для воды, индентор, весовую тележку и электронное табло для фиксации приращения массы пульпы во времени.
Недостатком этого стенда, как и первого, является отсутствие возможности исследования процесса гидроразмыва пород с использованием напорной струи гидромонитора, а также приборов и приспособлений, необходимых для точного определения параметров гидроразмыва.
Задачей полезной модели является повышение точности диапазона исследований и возможностей использования.
Достигается это тем, что стенд для исследования интенсивности гидромониторной отбойки, включающий раму, гидромонитор с насадками, подводящий и отводящий трубопроводы, устройства регулирования напора, соединенные с ними трубопроводом емкости для воды, при этом стенд снабжен прозрачным корпусом, установленным на раме внутри которой, на направляющих, установлен гидромонитор, перпендикулярно которому расположена пластина, снабженная тензодатчиками, соединенными с ЭВМ, а под рамой расположены емкости для воды с шиберной заслонкой над ними. Внутри прозрачного корпуса установлена видеокамера.
Наличие прозрачного корпуса обеспечивает возможность точной настройки исходных параметров исследования, наблюдения за процессом эксперимента.
Направляющие гидромонитора внутри прозрачного корпуса позволяют беспрепятственно передвигать гидромонитор для исследования интенсивности отбойки при различном удалении гидромонитора от забоя.
Расположение пластины перпендикулярно потоку и снабжение ее тензодатчиками, соединенными с ЭВМ, позволяют измерить давление струи гидромонитора на пластину, а следовательно, судить об изменении интенсивности гидромониторной отбойки в зависимости от задаваемых исходных параметров, имитирующих изменение условий эксплуатации оборудования на производстве.
Шиберная заслонка, позволяющая перекрывать поток воды в мерную емкость, дает возможность измерить производительность гидромониторной установки в зависимости от плотности породы, диаметра насадки гидромонитора и типа ствола с применением эжектора или без него.
При помощи видеокамеры, установленной внутри прозрачного корпуса, фиксируется процесс гидравлического разрушения: определяется диаметр струи гидромонитора на забое, влияющие на интенсивность гидромониторной отбойки: увеличение диаметра струи относительно начального ее диаметра, равного диаметру насадки, угол раскрытия струи и уменьшение ее компактности при соотнесении с давлением струи на забой, получаемым при помощи пластины с тензодатчиками, подключенными к ЭВМ, определяется среднее удельное динамическое давление гидромониторной струи в сечении плоскости забоя.
Устройство иллюстрируется графически, где: 1 - подводящий трубопровод, 2 - манометр гидромонитора, 3 - гидромонитор со сменными насадками, 4 - направляющие гидромонитора, 5 - защитный прозрачный корпус, 6 - видеокамера, 7 - шиберная заслонка, 8 - пластина с установленными на ней тензодатчиками, подключенными к ЭВМ 9, 10 - манометр насоса, 11 - кран на подводящем трубопроводе, 12 - насос, 13 - вентиль, 14 - отводящий трубопровод, 15 - расходная емкость, оборудованная ареометром и термометром, 16 - мерная емкость.
Исследования с помощью стенда осуществляются следующим образом: Выбирается тип ствола и диаметр насадки гидромонитора 3. Замеряются исходные характеристики воды: плотность, температура, вязкость. Гидромонитор 3 по направляющим 4 перемещается на заданное условиями каждого исследования (критериями имитации условий эксплуатации) расстояние от пластины 8. При включении насоса 12 шиберная заслонка 7 находится в положении рециркуляции воды. При помощи вентиля 13 на отводящем трубопроводе 14 устанавливается необходимый напор воды в подводящем трубопроводе 1, который контролируется манометром 2. Затем открывается кран 11 на подводящем трубопроводе 1, струя направляется в центр пластины 8. При помощи манометра 10 фиксируется напор воды у насоса 12. После этого шиберная заслонка 7 перекрывает доступ воды в расходную емкость 15, и вода поступает в мерную емкость 16, фиксируется время начала и завершения эксперимента, в течение которого программой ЭВМ 9 записываются показания тензодатчиков, установленных на пластине 8, по истечении времени эксперимента шиберная заслонка 7 переводится в положение рециркуляции воды в установке, определяется расход воды при помощи мерной емкости 16. Видеокамерой 6, установленной внутри прозрачного кожуха 5, фиксируется диаметр струи на пластине 8. По результатам эксперимента определяется интенсивность гидромониторной отбойки при различных условиях эксплуатации, в том числе скорость струи гидромонитора, ее удельное динамическое давление на забой, производительность гидромонитора, влияние плотности воды, ее температуры и вязкости на производительность насоса, по значениям которых можно судить о качестве гидромониторной отбойки.