Электрогидроимпульсная установка для разрыхления смерзшегося угля

Для этого в смерзшемся угольном монолите бурится система шпу-

ров (радиусом

= 2

см). В них помещаются электроды, на концах

которых закреплены одноразовые электровзрывные патроны. В герме-

тичном патроне, заполненном жидкостью, расположены два электро-

да, которые соединены тонкой электровзрывной проволочкой. Стенки

патрона должны плотно прилегать к стенкам шпура. При подаче напря-

жения (

∼

кВ) на электроды возникает электрический ток, мгновенно

разогревающий проволочку, что приводит к ее испарению и по про-

дуктам испарения формируется плазменный канала разряда. Благодаря

интенсивному разогреву канала разряда разрядным током в жидкости

образуется парогазовая полость, которая увеличивает свой объем за

счет повышения давления в ней. Это приводит к возникновению удар-

ной волны в жидкости с последующим механическим воздействием

на стенки шпура, в результате происходит разрыхление сопредельного

объема смерзшегося угля вокруг шпура [3, 4].

Одно из основных требований следующее: вызванные механиче-

ские воздействия должны приводить к разрыхлению всего массива

смерзшегося угля, не приводя к разрушению конструкции полувагона.

Задачу выбора оптимального числа электродов, необходимых для

разрушения массива угля (при заданных размерах полувагона), а так-

же наиболее эффективного взаимного расположения электродов в

пределах полувагона в настоящее время достаточно легко решить с

помощью программ конечно-элементного моделирования (ANSYS,

COMSOL Multiphisics и др.).

Указанная задача решается с помощью математической модели,

связывающей параметры разрядной цепи и гидродинамические про-

цессы в жидкости, оказывающие воздействие на окружающую твер-

дую среду.

Рис. 1. Геометрическая модель раз-

рядной полости

При разработке математиче-

ской модели были приняты сле-

дующие предположения и допуще-

ния:

•

размеры упругой среды

(угольный массив) многократно

превышают разрядную полость,

что позволяет в качестве геоме-

трической модели использовать

модель сферической разрядной

полости (рис. 1);

•

время нарастания разрядного

тока много больше времени про-

бега звука от оси до стенки раз-

рядной полости, т.е. эффект обра-

зования обратной ударной волны в

124 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2016. № 1