Специалисты Томского политехнического университета разработали новый безбойковый механизм для горных работ, разрушающий горные породы с помощью импульса, создаваемого жидкостью.
Как пояснили «Энергии+» авторы разработки, основной движущей силой в созданном им механизме является специальная жидкость. Когда установку включают, начинает работать плунжер — специальный поршень, похожий на тот, что выталкивает жидкие лекарства из медицинского шприца. В сильно сжатой и раскачанной плунжером жидкости возникает резонанс: ее молекулы начинают двигаться с определенной частотой, вырабатывая энергию. Импульсы этой энергии передаются на специальный подвижный колебательный механизм, а от него через жидкость — на рабочий инструмент, который дробит породу.
По словам специалистов, такая установка имеет сразу несколько преимуществ. В ней минимум движущихся и соударяющихся частей, которые могут тереться друг о друга, разогреваться и выходить из строя. За счет большого количества создаваемой энергии рабочий инструмент не коротко бьет и отскакивает, а прижимается к породе, генерируя мощные разрушительные импульсы, которые распространяются глубоко в ее толщу.
Согласно расчетам и проведенным экспериментам, КПД таких установок может достигать 90%. У традиционных гидроударных механизмов он составляет около 50%, а у пневматических — около 20–25%.
Евгений Пашков
Кандидат технических наук, доцент Томского политехнического университета
По словам Евгения Пашкова, такую установку можно будет использовать для любых видов горных работ: от добычи руды до разработки угольных шахт. В будущем научный коллектив планирует создать погружной вариант для бурения скважин для добычи нефти и газа.
В буровых работах широко применяются пневматические и гидроимпульсные установки. В первых рабочий инструмент приводит в движение сжатый воздух, во вторых — вода, которая сжимает специальную пружину. Такие установки компактные и не требуют внешнего источника энергии, однако им, говорят ученые, свойственны некоторые недостатки: помимо низкого КПД внутри них много деталей, которые могут тереться, нагреваться и выходить из строя. Кроме того, их ударной силой, как правило, нельзя управлять — то есть нельзя настроить установку на работу с той или иной породой для повышения ее эффективности.
Оригинал статьи и другие материалы об энергетике читайте на сайте журнала «Энергия+».