RU178039U1 - Устройство для электроимпульсной дезинтеграции материалов - Google Patents

Abstract

Заявляется устройство для электроимпульсной дезинтеграции материалов, содержащее камеру, соединяемую с источником высоковольтных импульсов, с набором расположенных одна под другой электродных систем, образуемых наклонно установленными пластинами гребенчатого типа, при этом одна пластина является заземленным, а другая - высоковольтным электродом, заземленный электрод выполнен из сплошной металлической пластины. Высоковольтный электрод выполнен составным из металлической пластины, пластинчатой диэлектрической вставки и гребенчатой металлической пластины, подсоединяемой к источнику высокого напряжения, промежуток между зубцами гребенчатых пластин является рабочим разрядным промежутком, а пространство между соседними парами зубцов гребенчатых пластин образуют классифицирующие ячейки для перепуска продукта дезинтеграции.Отличие заявляемого устройства в том, электродные системы выполнены в форме отдельных секций контейнерного типа четырехгранной прямоугольной формы с возможностью размещения одна в другой, при этом линейные размеры секций пропорциональны друг другу, а рабочий разрядный промежуток уменьшается от верхней секции к нижней. Конусно сужающееся книзу днище секции образовано высоковольтным и заземленным электродами, при этом секции закреплены на вертикальном каркасе с возможностью изменения их высоты крепления, каркас выполнен с возможностью его размещения внутри камеры.Секции устройства выполнены с возможностью подключения к источнику высоковольтных импульсов.Зубцы пластин гребенчатого типа выполнены загнутыми кверху. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Description

Заявляемая полезная модель относится к техническим средствам электроимпульсного способа дезинтеграции материалов (ЭИД), а именно к устройствам для электроимпульсной дезинтеграции материалов для использования в научно-исследовательской и научно-производственной практике, связанной с исследованиями свойств и технологическим опробованием минерального сырья и различных технических материалов.

Как правило, данные исследования выполняются на пробах материала ограниченного веса путем последовательной дезинтеграции навесок материала, величина которых определяется конструкцией дезинтеграционного устройства.

В практике электроимпульсной дезинтеграции известно несколько примеров таких камер и установок. Установка ДИК, ДИК-5 (разработка НИИ ВН, г. Томск - Механобр, г. Ленинград) для избирательной дезинтеграции геологических проб обеспечивает дезинтеграцию материала от 60 до 2 мм с производительностью 100 кг/ч и до 1 мм с производительностью 50 кг/ч с учетом промежуточных операций. Дезинтеграционная камера с системой электродов «стержень - перфорированная полусфера» и объемом на 20 кг материала при дезинтеграции материала в одну стадию предусматривала разгрузку продукта в бадью на тележке, которая при заполнении заменялась пустой бадьей. В установке предусмотрена дозагрузка камеры ковшовым элеватором. Технически это наиболее проработанный вариант для использования в геологических организациях, где объем геологических проб для технологического опробования может измеряться несколькими тоннами.

Вторым примером дезинтеграционного аппарата для измельчения навесок является установка Selfrag (Селфраг), Швейцария. Решение задачи максимально возможного снижения габаритных характеристик установки достигнуто уменьшением дезинтеграционной камеры до размера объемом ~1-2 дм³, что позволяет измельчать лишь относительно мелкий материал исходной крупностью 10-20 мм. Порционное измельчение материала в закрытом объеме без оперативного контроля степени измельчения материала и выделения фракции заданной крупности существенно снижает научную информативность процесса дезинтеграции и не пригодно для оценки технико-физических показателей будущего возможного технологического процесса с данным материалом. Первая модель устройства имела общий вес 1700 кг при габаритных размерах 200×80×200 см, более поздняя версия при весе до 2250 кг имеет габариты 237×87×206 см.

Наиболее полно задачам дезинтегратора для использования в научно-исследовательской и научно-производственной практике, связанной с исследованиями свойств и технологическими опробованиями минерального сырья и различных технических материалов, отвечает устройство (аналог заявляемой полезной модели) стадиального дробления материалов, описанное в книге Курец В.И., Усов А.Ф., Цукерман В.А. «Электроимпульсная дезинтеграция материалов».- Апатиты: КНЦ РАН, 2002, с. 162-164». Стадиальность разрушения является непременным условием для повышения энергетической и технологической эффективности любого способа дезинтеграции, чтобы обеспечивать возможность изменять характер воздействия на материал по мере уменьшения его крупности и своевременно выводить из процесса готовый продукт с раскрытыми зернами минералов (в отношении дезинтеграции руд).

Принципиальная особенность устройства состоит в возможности реализации стадиального процесса в одном устройстве. Устройство дезинтеграции представляет набор жестко закрепленных на корпусе расположенных одна под другой электродных систем (секций), образуемых наклонно установленными пластинами гребенчатого типа, из которых заземленный электрод выполнен сплошным металлическим, а потенциальный электрод выполнен составным из металлической пластины, пластинчатой диэлектрической вставки и подсоединяемой к источнику высокого напряжения гребенчатой металлической пластины так, что промежуток между зубцами высоковольтного и заземленного электродов является рабочим разрядным промежутком Sp, а пространство между соседними парами зубцов образуют классифицирующие ячейки с поперечным размером dкл для перепуска продукта дезинтеграции, размер которых уменьшается от выше расположенных электродных систем к ниже расположенным. Измельчаемый материал поступает из секции в секцию под действием собственного веса. В стадиальном устройстве по мере уменьшения крупности материала для обеспечения оптимальных условий пробоя и разрушения частиц материала соответствующим образом изменяют (уменьшают) величину рабочего промежутка - Sp и параметры генератора, задающие режим энерговыделения в канале разряда.

Электродные системы (секции) для дезинтеграции крупнокусковатого материала по типу используемых в устройстве согласно описанному в указанной книге опробованы в лабораторной практике и при создании экспериментальных установок для испытания в производственных условиях горно-рудных предприятий (рудник Ена, Мурманская обл., КРДЭ № 121, г. Медвежегорск, Малышевское РУ г. Асбест) по вскрытию сростков слюдяных руд и кристаллосодержаших пород с изумрудами, шпинелью, рубинами и гранатами. Показано, что на стадии крупного дробления кристаллосодержащих руд возможно фрагментировать куски руды размером до 300-350 мм, обеспечивая высокую сохранность кристаллосодержащего материала от повреждения.

В отношении использования данного устройства для порционной дезинтеграции проб с целью изучения свойств материалов и технологического опробования следует указать на следующее: основной недостаток конструкции электроимпульсной (ЭИ) дезинтеграционной установки, взятой за аналог, заключается в том, что в ней дробление и измельчение материала производится до конечной крупности и не предусматривается выведение продукта для анализа и рудоразборки после каждой стадии дробления, что может привести к излишнему измельчению продукта дезинтеграции, в том числе и подлежащих извлечению крупнокристаллических полезных минералов со значительным снижением их стоимостной ценности.

Задачей заявляемой полезной модели является улучшение технико-эксплуатационных характеристик ЭИ установок для дезинтеграции материалов.

Полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в расширении диапазона измельчения материалов без повреждения конечного продукта и улучшении массогабаритных характеристик ЭИ установок.

Технический результат достигается тем, что заявляемая полезная модель - устройство для электроимпульсной дезинтеграции материалов содержит камеру, соединяемую с источником высоковольтных импульсов, с набором расположенных одна под другой электродных систем, образуемых наклонно установленными пластинами, при этом одна пластина является заземленным, а другая - высоковольтным электродом, заземленный электрод выполнен из сплошной металлической пластины, высоковольтный электрод выполнен составным из металлической пластины, пластинчатой диэлектрической вставки и гребенчатой металлической пластины, подсоединяемой к источнику высокого напряжения, промежуток между зубцами гребенчатых пластин является рабочим разрядным промежутком, а пространство между соседними парами зубцов гребенчатых пластин образуют классифицирующие ячейки для перепуска продукта дезинтеграции.

В отличие от известного устройства электродные системы выполнены в форме отдельных секций контейнерного типа четырехгранной прямоугольной формы с возможностью размещения одна в другой, при этом линейные размеры секций пропорциональны друг другу, а рабочий разрядный промежуток уменьшается от верхней секции к нижней, конусно сужающееся книзу днище секции образовано высоковольтным и заземленным электродами, при этом секции закреплены на вертикальном каркасе с возможностью изменения их высоты крепления, каркас выполнен с возможностью его размещения внутри камеры.

Технический результат достигается наилучшим образом при выполнении секций с возможностью подключения их к источнику высоковольтных импульсов.

Технический результат достигается также тем, что зубцы пластин гребенчатого типа выполнены загнутыми кверху.

Выполнение электродных систем в форме отдельных секций контейнерного типа четырехгранной прямоугольной формы с возможностью их соединения в единый корпус обуславливает снижение массогабаритных характеристик ЭИ устройства для дезинтеграции материалов.

Закрепление секций на вертикальном каркасе на различной высоте, а также его размещения внутри камеры обеспечивают возможность выведения продукта для анализа и рудоразборки продукта после каждой стадии дезинтеграции, что, в свою очередь, обуславливает возможность доведения измельчения материала до необходимой величины.

Заявляемое устройство поясняется на чертежах, где на фиг. 1 представлен общий вид устройства в разрезе, на фиг. 2 - принципиальная схема электродной системы устройства. Устройство содержит дезинтеграционную камеру 1, соединяемую с источником высоковольтных импульсов (на черт. не показан), и представляет собой набор расположенных одна под другой электродных систем 2. Системы образованы пластинами гребенчатого типа 3 и выполнены в форме отдельных секций 4 контейнерного типа четырехгранной прямоугольной формы. Одна из пластин 3 является высоковольтным электродом 5, а другая - заземленным электродом 6, при этом заземленный электрод выполнен из сплошной металлической пластины.

Высоковольтный электрод 5 выполнен составным. Он состоит из металлической пластины 7 - основание высоковольтного электрода, диэлектрической вставки 8 и металлической пластины 3, подсоединяемой к источнику высокого напряжения с помощью изолированной шины 9. Диэлектрическая вставка 8 соединяется с пластиной 3 посредством металлической пластинки 10.

Контейнерные секции 4 объединены в единую конструкцию стадиального дробления с помощью вертикального рамного металлического каркаса 11. При этом контейнерные секции 4 с помощью приваренных кронштейнов (на черт. не показаны) и крепежных элементов 12 фиксируются на вертикальных направляющих рамного металлического каркаса И на разной высоте, соответственно располагаясь одна под другой, образуя последовательную цепь стадий дробления. Каркас 11 выполнен с петлями 13 для обеспечения возможности его размещения внутри камеры 1.

Рамный каркас 11 и отдельно каждая контейнерная секция 4 имеют петли (на черт. не показаны) для выполнения спускоподъемных операций для установки выемной части в корпус камеры и возвратного ее извлечения, для выемки отдельной секции устройства.

Контейнерные секции 4 имеют различные линейные размеры, при этом линейные размеры секций пропорциональны друг другу с увеличением от выше расположенных секций к ниже расположенным (последующим стадиям дробления), чтобы они могли свободно складываться, входя одна в другую. Число контейнерных секций соответствует числу стадий дезинтеграции (дробления/измельчения) материала.

Конусно сужающееся книзу днище секций 4 образовано высоковольтным 5 и заземленным 6 электродами, наклонно закрепленными, например с помощью сварки, на боковых стенках 14 секций. Жесткая фиксация угла наклона электродов обеспечивает необходимую прочность контейнерных секций 4, в которые загружается крупные куски материала для дробления. Гребенчатые пластины 3 выполнены с зубцами 15 на концах, которые расположены на расстоянии друг от друга (см. фиг. 2) и отогнуты вверх, тем самым обеспечивая лучший контакт с фрагментами исходного материала. Промежуток Sp между зубцами высоковольтного 5 и заземленного 6 электродов является рабочим разрядным промежутком, в котором происходит электрический разряд при подключении к источнику высокого напряжения электродной системы 2. Расстояние между электродами определяет размер фракции разрушенной породы, получаемой на выходе секции камеры.

Пространство между соседними парами зубцов 15 образуют классифицирующие ячейки с поперечным размером d_кл для перепуска продукта дезинтеграции (см. фиг. 2). Длина рабочего промежутка d_кл и будет определять размер ячейки и, следовательно, размер (крупность) разрушенного материала, получаемого на выходе секции 4 камеры, т.е. в ниже расположенную секцию 4 камеры будут попадать куски разрушенной породы определенного размера.

Соответственно размер классифицирующих ячеек для перепуска продукта дезинтеграции d_кл и разрядный промежуток Sp уменьшаются от выше расположенных электродных систем к ниже расположенным, в которых происходит дробление материала в более мелкую фракцию.

На днище камеры 1 имеется сборник продукта 16 с выпускным патрубком 17 и краном 18 для выпуска мелкой фракции продукта дезинтеграции.

Устройство работает следующим образом. Перед загрузкой материала выемная часть - рамный каркас 11 с контейнерными секциями 4 - извлекается из камеры 1. Две первых от верха контейнерные секции 4 фиксируются с помощью крепежных элементов 12 на вертикальных стойках рамного каркаса 11 на таком расстоянии по высоте, чтобы в процессе работы устройства продукт дробления первой стадии мог свободно уместиться в ниже расположенной, второй от верха контейнерной секции 4 второй стадии дробления. Контейнерные секции 4 третьей и последующей стадий дробления фиксируются на вертикальных стойках рамного каркаса 11 вплотную ко второй контейнерной секции, ограничивая возможность просыпания материала в секции третьей и последующих стадий дробления. Это позволяет значительно, в 2-3 раза, уменьшить высоту выемной части и всей камеры 1 в целом.

После завершения сборки контейнерных секций 4 к высоковольтному электроду 5 верхней секции подключают отрезок изолированной шины 9 для последующего подключения камеры 1 к источнику высоковольтных импульсов, и рамный каркас 11 с контейнерными секциями 4 помещается в корпус камеры 1, заполненный рабочей жидкостью (например, водой). Далее отрезок изолированной шины 9 подключают к источнику высоковольтных импульсов, что позволяет начать процесс электроимпульсной дезинтеграции.

В электроимпульсном способе разрушения материалов используются генераторы высоковольтных импульсов с параметрами импульсов, соответствующими критериальным условиям реализации электроимпульсного способа разрушения материалов (Семкин Б.В., Усов А.Ф., Курец В.И. «Основы электроимпульсного разрушения материалов». - Апатиты: КНЦ РАН, 1995, 76 с.), - генератор импульсных напряжений Маркса, генератор импульсных напряжений с обострением фронта импульсов, импульсный трансформатор с обострением фронта импульсов и т.п.

После завершения цикла дробления на первой стадии рамный каркас 11 с контейнерными секциями 4 извлекается из корпуса камеры 1. Раздробленный до определенной фракции материал через классифицирующие ячейки просыпается под действием силы тяжести в ниже установленную секцию камеры. Пустая верхняя секция 4 отсоединяется от рамного каркаса и на ее место перемещается контейнерная секция второй стадии дробления, соответственно выше перемещаются и контейнерные секции третьей и последующих стадий дробления. Отрезок изолированной шины 9 переустанавливается с освобожденной контейнерной секции на контейнерную секцию второй стадии (в комплекте установки может быть предусмотрено наличие отрезков изолированной шины для всех секций), и цикл дезинтеграции повторяется.

Если дезинтеграция осуществляется лишь для проведение минералогических, гранулометрических и т.п. определений, то отбор фракции материала для этих определений проводится непосредственно из контейнерной секции с продуктом дезинтеграции без отсоединения ее от рамного каркаса.

Если дезинтеграция осуществляется для рудоразборки продукта дезинтеграции, то контейнерную секцию 4 с продуктом отсоединяют от рамного каркаса 11, проводят рудоразборку продукта дезинтеграции, и после этого возвращают контейнерную секцию на место в рамном каркасе.

На заключительной стадии дробления в камеру перед установкой рамной конструкции с контейнерными секциями на днище камеры устанавливают поддон 16, в который в процессе дезинтеграции удаляется готовый продукт дробления. После завершения процесса дезинтеграции поддон извлекается. Поддон для сбора готового продукта дробления может быть установлен в камере на все время процесса дезинтеграции навески путем закрепления на вертикальном каркасе 11.

Поддон может отсутствовать в составе дезинтеграционной камеры, если исследование продукта дезинтеграции допускает возможность выделение продукта из камеры путем слива через патрубок 17 при открытом кране 18 в днище камеры, как предусмотрено в аналоге.

Claims (3)

1. Устройство для электроимпульсной дезинтеграции материалов, содержащее камеру, соединяемую с источником высоковольтных импульсов, с набором расположенных одна под другой электродных систем, образуемых наклонно установленными пластинами гребенчатого типа, при этом одна пластина является заземленным, а другая - высоковольтным электродом, заземленный электрод выполнен из сплошной металлической пластины, высоковольтный электрод - составным из металлической пластины, пластинчатой диэлектрической вставки и гребенчатой металлической пластины, подсоединяемой к источнику высокого напряжения, промежуток между зубцами гребенчатых пластин является рабочим разрядным промежутком, а пространство между соседними парами зубцов гребенчатых пластин образуют классифицирующие ячейки для перепуска продукта дезинтеграции, отличающееся тем, что электродные системы выполнены в форме отдельных секций контейнерного типа четырехгранной прямоугольной формы с возможностью размещения одна в другой, при этом линейные размеры секций пропорциональны друг другу, а рабочий разрядный промежуток уменьшается от верхней секции к нижней, конусно сужающееся книзу днище секции образовано высоковольтным и заземленным электродами, при этом секции закреплены на вертикальном каркасе с возможностью изменения их высоты крепления, каркас выполнен с возможностью его размещения внутри камеры.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что секции выполнены с возможностью подключения к источнику высоковольтных импульсов.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что зубцы пластин гребенчатого типа выполнены загнутыми кверху.

Images