DE2407112B2

DE2407112B2 - Vorrichtung zur Erzeugung von Druckstollen in einem flüssigen Medium

Info

Publication number: DE2407112B2
Application number: DE2407112A
Authority: DE
Inventors: Jury Aleksandrovitsch Blagoverov; Georgy Grigorievitsch Gorovenko; Pavel Petrovitsch Maljuschevsky
Original assignee: Proektno-Konstruktorskoe Bjuro Elektrogidravliki Akademii Nauk Ukrainskoj Ssr, Nikolaew (Sowjetunion)
Priority date: 1974-02-15
Filing date: 1974-02-15
Publication date: 1978-07-20
Also published as: DE2407112A1; DE2407112C3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von Druckstößen in einem flüssigen Medium mit einem Elektrodensystem aus koaxial zueinander angeordneten Elektroden, in der durch an die Elektroden angelegte Hochspannungsimpulse elektrische Entladungen durch das flüssige Medium hindurch ausgelöst werden, die Druckstöße in dem flüssigen Medium auslösen. Eine solche Vorrichtung ist aus dem Aufsatz »Der elektrohydraulische Effekt und einige Möglichkeiten seiner Anwendung« von R. Laschimke in »Technische Rundschau« N r. 27 vom 22.6.1962, dort F i g. 6, bekannt.

Bei dieser bekannten Ausbildung geht es um ein in schlagspröden Gesteinen einsetzbares elektrohydraulisches Sprenggerät, das in eine wassergefüllte Bohrung abgesenkt wird. Es wird eine starke elektrische Ladung durch das Wasser zwischen dem unteren Ende der positiven Zentralelektrode und dem unteren Stirnende einer diese umgebenden und als negative Elektrode dienenden Ummantelung gezündet, die eine Druckwelle erzeugt, die das Gestein sprengt und zerkleinert.

Bei den bekannten Vorrichtungen können impulsartige Druckerhöhungen bis auf Werte in der Größenordnung von 10⁵ bar erreicht werden. Da die Druckwelle im Bohrungskanal auch nicht wesentlich divergieren kann, tritt bei ihrer Fortpflanzung bis zur Wirkungsstelle auch keine große Dämpfung auf. Allerdings kann die Druckwirkung an der Wirkungsstelle nie größer sein als durch die Auslöseenergie vorgegeben. Es kann jedoch notwendig werden, besonders hohe Druckwirkungen zu erzielen, wie sie mit einer der beschriebenen Vorrichtungen nicht erreicht werden können. Diese Notwendigkeit kann z. B. bei der Dispersion von in Flüssigkeiten mitgeführten Stoffen oder bei der Behandlung von Flüssigkeiten selbst auftreten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Erzeugung höchster Drücke in Flüssigkeiten an einer geeigneten Bearbeitungsstelle zu schaffen, die besonders zur Dispersion nicht metallischer in einem Wasserstrom mitgeführter Rohstoffe geeignet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden wenigstens zwei der eingangs beschriebenen Elektrodensysteme unter einem Winkel von mindestens 110° zueinander angeordnet, so daß die von ihnen ausgehenden Druckstöße sich in ihrem Mündungsbereich überlagern. Bei einer solchen Ausbildung werden an der Stelle des Gegenein-

K) andertreffens der von jedem Elektrodensystem erzeugten Druckwelle Drücke erreicht, die 3- bis 8mal so groß sind, wie die Druckwirkung jeder einzelnen Druckwelle. An sich ist aus dem UdSSR-Erfinderschein 105 011 bekannt, zur Erhöhung des durch Flüssigkeitsentladungen erzeugten Drucks mehrere Elektrodensysteme zur Auslösung gleichzeitiger elektrischer Entladungen zu verwenden. Hierbei ist aber nicht gesagt, wie dies praktisch verwirklicht werden kann; es ist dort auch nicht angegeben, daß jedes Elektrodensystem koaxial aufgebaut sein soll.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung eignet sich in besonders zweckmäßiger Weise zur Dispersion nichtmetallischer Stoffe in Flüssigkeiten. Diese können in einer weiteren zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung in Form einer Trübe zugeführt werden, wobei jeweils die als Gehäuse dienende Außenelektrode jedes Elektrodensystems an der dem Mündungsbereich abgewandten Seite einen Zufuhrstutzen für die Trübe aufweist und im Mündungsbereich ein zentraler Abfuhrstutzen zur Ableitung der Flüssigkeit angeschlossen ist.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung weiter erläutert. Das Ausführungsbeispiel betrifft eine Vorrichtung zur Dispergierung nichtmetallischer Rohstoffe.

Die gezeigte Vorrichtung zur Dispergierung von nichtmetallischem Rohstoff besteht aus zwei miteinander verbundenen Elektrodensystemen 1 und 2, deren

■to Achsen miteinander einen Winkel β von mehr als 110° bilden. Jedes Elektrodensystem hat eine sich in Achsrichtung erstreckende Zentralelektrode 3 bzw. 4, die mittels eines Isolators 5 bzw. 6 in einem zylindrischen Gehäuse 7 bzw. 8, das gleichzeitig die Außenelektrode darstellt, befestigt ist. An der Kreuzungsstelle der Achsen der Systeme ist eine Kammer 9 für Hoch- und Höchstdrücke vorgesehen, die durch die Gehäuse 7 und 8 ausgebildet ist. Jede zentrale Elektrode 3 und 4 sowie jedes Gehäuse 7 und 8 sind an die äußeren Stromkreise 10 bzw. 11 angeschlossen.

In der Kammer 9 befindet sich die Zone 12, in welcher der Druck beim Aufeinandertreffen der Wellenflanken rapide ansteigt.

Die Gehäuse 7 und 8 sind mit Stutzen 13 bzw. 14 ausgerüstet, über welche eine Trübe bestehend aus einer Flüssigkeit und dem von ihr mitgeführten nichtmetallischen Rohstoff von den Trübequellen 15 bzw. 16 zugeführt wird. Die Stutzen 13 und 14 befinden sich an den Gehäusen jeweils stromaufwärts von der Zone des

Mi Durchschlages. Der Trübestrom passiert also nach seinem Eintritt die Stelle der Entladung zwischen Zentralelektrode und Gehäuseelektrode und strömt dann weiter zur Höchstdruckzone 12.

In der Höchstdruckkammer 9 vereinigen sich die beiden Ströme und verlassen diese gemeinsam durch einen Abfuhrstutzen 17.

Beim Betrieb der Vorrichtung werden in den Elektrodensystemen 1 und 2 syrehron energiereiche

elektrische Entladungen erzeugt, die in Radialrichtung zwischen Zenlralelektrode und Gehäuseelektrode stattfinden. Ein Teil der Flüssigkeit im Entladungsbereich verdampft und wird ionisiert und das entstandene Plasma erzeugt eine verdichtungsstoßartige Druckwelle und treibt das vor ihr befindliche Volumen in Richtung zur Höchstdruckkammer 9. Der Entladestrom wirkt dabei mit dem Magnetfeld des über die Zentralelektrode fließender Stromes zusammen.

Die durch dieses Zusammenwirken auf das Plasma wirkende Kraft ist längs der Achse der Elektrodensysteme gerichtet und beschleunigt das Plasma und dadurch auch die Trübe in Richtung zur Höchstdruckkammer 9. Dabei bilden sich in beiden Elektrodensystemen Hochdruck-Stoßwellen, die einander zulaufen. Die Stoßwellen und die schnelle Trübeströmungen prallen in der Mittelebene der Höchstdruckkammer 9 zusammen. In der Zone 12 nimmt der Druck rapide zu, wobei eine kumulative Wirkung längs der Symmetrieachse der konvergierenden Stoßwellen feststellbar ist.

In der Höchstdruckkammer 12 kommt es infolge der schnellen Änderung der effektiven Drücke ind Geschwindigkeiten der Ströme zu einer intensiven Zerkleinerung des nichtmetallischen Rohstoffes, bis der gewünschte Dispersionsgrad erzielt wird. Aus der Höchstdruckkammer wird die dispergierte Trübe über den Abfuhrstutzen 17 zur weiterer Verarbeitung, z.B. zur Entwässerung und Trocknung und zur Produkterzeugung geleitet.

Die Erfindung gestattet gegenüber bekannten Systemen eine 2- bis 3fache Erhöhung der Zerkleinerungsleistung und -wirkung. Es findet eine hochleistungsfähige und hochwirksame Zermalmung von verschiedenen Werkstoffen statt, die der Kammer als Trübe oder als Stücke zugeführt werden. Es können auch metallische Werkstoffe bearbeitet werden, z. B. um diese im Bereich der Zusammenwirkung der konvergierenden Stoßwellen zu verfestigen, zu entspannen oder zu verformen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Druckstößen in einem flüssigen Medium mit einem Elektrodensystem aus koaxial zueinander angeordneten Elektroden, in der durch an die Elektroden angelegte Hochspannungsimpulse elektrische Entladungen durch das flüssige Medium hindurch ausgelöst werden, die Druckstöße in dem flüssigen Medium auslösen,gekennzeichnet durch wenigstens zwei Elektrodensysteme (1, 2), deren Achsen in einem Winkel (ß) von mindestens 110° zueinander angeordnet sind, so daß sich die von ihnen ausgehenden Druckstöße in ihrem Mündungsbereich überlagern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung zur Dispersion nichtmetallischer Rohstoffe.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die als Gehäuse dienende Außenelektrode jedes Eiektrodensystems an der dem Mündungsbereich abgewandten Seite einen Stutzen aufweist zum Zuführen der Rohstoffe in Form einer Trübe und daß im Mündungsbereich ein zentraler Abfuhrstutzen (17) zur Ableitung der Flüssigkeit angeschlossen ist.