Спосіб транспортування високов`язких і сипких матеріалів по трубопроводах і пристрій для його здійснення

1. Спосіб транспортування високов'язких і сипких матеріалів по трубопроводам, що містить подачу транспортуємого матеріалу в трубопровід і підведення до цього матеріалу енергії пружних хвиль, відрізняється тим, що транспортуємий матеріал в циліндрі стискують статичним зусиллям, що дорівнює 1,2-1,5 від величини імпульсної сили в хвилі за допомогою рухомого поршня-випромінювача, через який в транспортуємий матеріал потім випромінюють пружні силові хвилі з несиметричним за формою розподілом енергії у часі відносно нульової амплітуди, а також імпульсні хвилі, з сумарним вектором швидкості частинок у хвилі, збіжним з напрямком транспортування матеріалу. 2. Спосіб за п. 1 відрізняється тим, що випромінюваємим в транспортуємий матеріал хвилям у координатах "Тиск - тривалість хвилі" надають форму в тих же координатах закону опору середовища руху уздовж трубопроводу на кожній його ділянці, що дорівнює довжині хвилі. 3. Спосіб за п. 1, 2, відрізняється тим, що до транспортуємого матеріалу підводять плоскі імпульсні хвилі з довжиною хвилі, що дорівнює 5-7 діаметрам поперечного перерізу транспортуємого матеріалу для розділення транспортуємого матеріалу на важку (зневоднену) центральну частину, яка оточена більш плинною (рідкою) фазою, що розташована на периферії по контакту транспортуємого середовища зі стінками трубопроводу, під час цього в кінці транспортування рідку фазу і центральну частину матеріалу поділяють на окремі потоки. 4. Спосіб за пп. 1-3, відрізняється тим, що амплітуду тиску в хвилі обирають такою, що дорівнює 2,5-3 величинам тиску, створеному вертикальним стовпом транспортуємого середовища заввишки таким, як довжина хвилі, а частоту обирають із умови: f×Tв³0,8, де A (54) СПОСІБ ТРАНСПОРТУВАННЯ ВИСОКОВ'ЯЗКИХ І СИПКИХ МАТЕРІАЛІВ ПО ТРУБОПРОВОДАХ І ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ 28739 Винахід стосується галузі транспортування в'язких і сипких матеріалів під час гірничих робіт, але й може бути використаний під час транспортування бетону, нафти та ін. Відомий спосіб транспортування, який реалізовано в пристрої (А.c. СРСР № 547556, кл. F04F7/00, 1977 р). Згідно з цим способом енергію підводять безпосередньо до середовища, яке транспортують у вигляді ультразвукових хвиль. Недоліком даного способу є те, що середовище піддають вісісиметричним хвильовим рухам відносно рівноважного стану, причому в умовах звукових амплітуд хвиль. Такі системи не спроможні ефективно транспортувати в'язкі й сипкі закладочні матеріали через низькі амплітуди та через коливальний рух середовища відносно однієї точки. В цьому випадку вектор направленого зміщення середовища дорівнює нулю. Пристрій для транспортування рідких середовищ, згідно з цим способом, містить резервуар з рідиною, яка транспортується, вхідній і вихідний патрубки, випромінювач коливань, який розміщено в резервуарі, генератор електричних коливань. Центр радіуса кривизни сферичного фокусуючого випромінювача знаходиться в рідині біля входу до вихідного патрубка. Найбільш близьким технічним розв'язанням, що вибрано в якості прототипу, є спосіб транспортування високов'язких і сипких матеріалів (А.c. СРСР № 500383 F15Д1/02, 1976 р). Спосіб містить в собі подачу транспортуємого середовища до трубопроводу та підведення енергії пружних хвиль. Пристрій, що реалізує спосіб, включає генератор хвиль з випромінювачем, якого встановлено уздовж напрямної труби і пристрій для завантаження транспортуємого середовища в трубопровід, і до того ж, пристрій установлено під кутом до осі трубопроводу. Недоліком способу і пристрою є те, що не вирішується питання спрямованого транспортування високов'язких і сипких закладочних матеріалів силовими імпульсними хвилями, які є рухомими в транспортуємому середовищі, поділ транспортуємого середовища на фази, збільшення дальності транспортування, забезпечення транспортування середовища вертикально угору. Через симетричні коливання середовища відносно рівноважного стану, пристрій виключає участь хвиль безпосередньо у транспортуванні. Крім того, наприклад, розділення транспортуємого середовища на фази - ущільнене ядро і рідкий периферійний прошарок, відбувається лише при навантаженні середовища силовими хвилями з тиском у сотні і тисячі атмосфер. В той час як у прототипі в середовище випромінюють ультразвук - це 0,1-0,001 атм. Внаслідок цього, природа зниження сил тертя в прототипі визначається зниженням в'язкості середовища при високих частотах і низьких амплітуда х, характерних для ультразвуку. Завданням винаходу є удосконалення способу транспортування високов'язких і сипких матеріалів і пристрою для його здіснення, що забезпечить підвищення дальності та швидкості транспортування. Це досягається, в порівнянні з прототипом, за рахунок спрямованості руху транспортуємого матеріалу і розділення його на фази, а також зниження на цій основі в'язкостного опору хвильового руху транспортуємого середовища. Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що спосіб транспортування високов'язких і сипких матеріалів по трубопроводам, містить подачу транспортуємого матеріалу до трубопроводу і підведення до цього середовища енергії пружних хвиль. Згідно винаходу, транспортуємий матеріал в циліндрі стискають статичним зусиллям, що дорівнює 1,2-1,5 величини імпульсної сили в хвилі за допомогою рухомого поршня-випромінювача, за допомогою якого в транспортуємий матеріал потім випромінюють пружні силові хвилі з несиметричним за формою розподілом енергії у часі відносно нульової амплітуди, в том числі імпульсні хвилі, з сумарним вектором швидкості частинок у хвилі, збіжним з напрямком транспортування матеріалу. Для підвищення ефективності використання енергії хвиль, що випромінюються в транспортуємий матеріал, хвилями в координатах "тиск - тривалість хвилі" надають форму в тих же координатах закону опору матеріалу руху уздовж трубопроводу на кожній його ділянці, яка дорівнює довжині хвилі. Для зменшення сил тертя під час руху матеріалу в тр убопроводі, до транспортуємого матеріалу підводять імпульсні хвилі з довжиною хвилі, що дорівнює 5-7 діаметрам поперечного перерізу транспортуємого матеріалу для розділення транспортуємого матеріалу на важку (зневоднену) центральну частину, оточен у більш плинною рідкою фазою, яка розташована на периферії по контакту транспортуємого матеріалу зі стінками трубопроводу. При цьому в кінці транспортування рідка фаза і центральна частина матеріалу поділяються на окремі потоки. Для транспортування матеріалів вертикально угор у чи під кутом угору, амплітуду тиску в хвилі обирають такою, яка дорівнює 2-2,5 величинам тиску, що створений вертикальним стовпом транспортуємого середовища заввишки, як довжина хвилі, а частоту обирають з умови: f·Tв³0,8, де f - часто та проходження імпульсів; Тв - тривалість одиничного імпульсу. Поворот транспортуємого матеріалу здійснюють суворо за траєкторією відбиття плоскої хвилі в трубопроводі уздовж двох променів, які перехрещуються і утворюють кут відбиття, що дорівнює куту падіння хвилі в трубопроводі, причому сумарний кут повороту забезпечують багаторазовим відбиттям хвилі при разовому повороті на кут падіння хвилі, який не перевищує 30° від напрямку вектора швидкості початкового руху матеріалу. Для збільшення дальності транспортування середовища пружні хвилі підводять багаторазово до транспортуємого середовища уздовж усієї довжини трубопроводів під кутом до напряму початкового вектора швидкості руху середовища. Причому підведення хвилі в середовище, що транспортується, здійснюють шляхом відбиття плоскої хвилі в тр убопроводі вздовж двох променів, які пе 2 28739 рехрещуються та створюють кут відбиття, що дорівнює куту падіння хвилі в тр убопроводі. Довжину хвиль при цьому обирають такою, що дорівнює 0,5-0,7 м. Пристрій для транспортування високов'язких і сипких матеріалів по трубопроводам містить генератор хвиль з випромінювачем, який встановлено уздовж напрямної труби і пристрій для завантаження транспортуємого матеріалу в тр убопровід. Пристрій встановлено під кутом до осі трубопроводу. Згідно з винаходом, генератор хвиль з випромінювачем щільно встановлені в напрямній трубі з постійно відкритим виходом в транспортну магістраль і здійснюють в ній слідкуючі за торцем транспортуємого середовища рухи, а напрямна труба, в свою чергу, встановлена усередині приводного циліндра, який автоматично здійснює синхронні рухи самої напрямної труби, причому подаючий механізм з'єднано з корпусом генератора через опору, яка є самовстановлячою, а поршень приводного циліндра встановлено по зовнішньому діаметру напрямної труби. Для змінення напряму руху транспортуємого матеріалу, вузол повороту транспортуємого середовища виконано з окремих секцій трубопроводів, які стикуються під кутом, перехрещення осей яких утворюють кут в площині падіння і відбиття хвилі, що дорівнює сумі двох кутів падіння, а кут падіння в свою чергу обирають таким, що дорівнює не більш 30° від напрямку вектора швидкості початкового руху. Для зниження утрат енергії і швидкості транспортуємого матеріалу при повороті транспортуємого потоку під кутом, зовнішній діаметр секції поворотного коліна обирають більшим, чи таким, що дорівнює довжині хвилі. Технічний ефект від реалізації винаходу полягає в транспортуванні в'язкого середовища не статичним перепадом тиску, а хвильовим, котрий перебігаючі по транспортуємому середовищу, виключає пробки при транспортуванні в'язких середовищ. Винахід ілюструється кресленнями, де на фіг. 1 наведено загальний вигляд з розрізом установки для хвильового транспортування високов'язких і сипких матеріалів; на фіг. 2 - схема роботи і конструкція вузла повороту напряму транспортування матеріалу; на фіг. 3 - схема роботи і конструкція вузла проміжного підведення енергії хвиль уздовж транспортної магістралі; на фіг. 4 - принципова схема вузла автоматики; на фіг. 5 - приклад графічного зображення закону опору матеріалу переміщенню. Пристрій складається з генератора 1 поздовжніх імпульсних хвиль, наприклад ударного типу, що встановлений усередині напрямної труби 2 з постійно відкритим виходом в транспортну магістраль 3. Напрямна труба 2 в свою чергу встановлена всередині приводного циліндру 4, поршень якого 5 жорстко закріплений на напрямній трубі 2. У верхній частині транспортної магістралі 3, примикає до фланця 6 приводного циліндра 4 змонтований, постійно відкритий у бік транспортування патрубок 7 вводу транспортуємого середовища 8 в транспортну магістраль 3. В генераторі хвиль 1 з боку транспортуємого середовища установлений поршень-випромінювач 9 безпосередньо контактуючий з транспортуємим середовищем 8. Генератор хвиль в свою чергу складається з корпуса 10 та ударника 11. Зі зворотного боку генератор хвиль 1 закріплений на робочому штоці 12, який через сферичну опору 13 з'єднаний з приводними штоками 14 робочих циліндрів 15. На корпусах циліндрів 15 змонтований блок автоматики 16. Весь пристрій для транспортування високов'язких і сипких закладочних матеріалів змонтовано на рамі 17. Вузол повороту транспортуємого середовища на фіг. 2 містить в собі початкову дільницю трубопроводу 3, що з'єднана через секцію поворотного коліна 18 - з продовженням трубопроводу 19. Обидві дільниці трубопроводу 3 і 19 розташовані під кутом a до горизонталі, це забезпечує рівність кута падіння хвилі куту відбиття. Причому променева картина процесу падіння і відбиття хвилі в середовищі, що транспортується при змінюванні напрямку руху показана стрілками 20. Довжина L зовнішньої дільниці секції поворотного коліна 18 обрана більшою чи такою, що дорівнює довжині хвилі в транспортуємому середовищі. Вузол проміжного підведення енергії хвиль на фіг. 3 містить в собі блок генератора хвиль 1 з випромінювачем 9, що вмонтований під кутом a (під кутом падіння хвилі) до горизонтальної дільниці початкового трубопроводу 3. До дільниці трубопроводу 3 під кутом a (під кутом відбиття хвилі, що дорівнює куту падіння) змонтована дільниця 19 продовження трубопроводу. Стрілками 20 показана променева картина проходження хвилі через вузол підведення енергії хвиль до трубопроводу. Розміром L позначена відстань поміж нижньої кромки розташування випромінювача 9 в трубопроводі 3 й точкою початку повороту тр убопроводу 19. У перерізу А-А (фіг. 3) показано розташування розділених фракцій транспортуємого середовища в трубопроводі. В центрі перерізу розташована важка згущена (і зневоднена) частина 21 транспортуємого середовища 8, яка оточена більш плинною (рідкою) фазою 22, що розташована на периферії по контакту транспортуємого середовища зі стінками трубопроводу. Стрілкою Б показаний окремий злив рідкої фази в кінці транспортування. Вузол автоматики 16 містить виконавчі механізми зворотно-поступального слідкуючого руху торця поршня-випромінювача 9 з генератором хвиль 1 за торцем транспортуємого середовища 8. Вузол автоматики 16 містить в собі відповідно нижній 24 і верхній 23 кінцеві перемикачі напрямку руху блока генератора хвиль 1 з випромінювачем 9 під дією робочих циліндрів 14 та синхронного руху напрямної труби 2 під дією приводного циліндра 5. Кінцеві перемикачі 23 і 24 комунікаціями з'єднані з виконавчим механізмом 25, видає робочі команди циліндрам 14 і 5. Причому підведення робочого середовища до циліндрів 14 при прямому ході генератора 1 з випромінювачем 9 здійснюють через робочі порожнини циліндра 5, а під час зворотного ходу - навпаки, підведення робочого середовища до циліндра 5 здійснюють через порожнини циліндрів 14. 3 28739 Таким чином забезпечують необхідну послідовність руху деталей. На фіг. 5а суцільною кривою лінією в координатах Р (тиск) і t (час) показано закон опору середовища пересуванню внаслідок гідродинамічного опору, а пунктирною лінією - закон хвильового навантаження транспортуємого середовища, що забезпечує постійний перепад тиску DР на дільниці середовища, яка охоплена хвилею. Графік змінювання DР для розглянутого випадку наведено на фіг. 5б. Процес транспортування матеріалів здійснюється в такій послідовності. Матеріал 8 через патрубок 7 для підведення надають до входу напрямної труби 2 з постійно відкритим виходом в транспортну магістраль 3. Після заповнення транспортуємим матеріалом труби 2 до контакту з торцем випромінювача 9 і ближньої частини труби 3 генератор хвиль 1 починає рух в напрямку транспортування матеріалу, стискуючи останній торцем випромінювача 9 і надаючи матеріалу імпульсні пружні силові хвилі зі швидкістю частинок у хвилі, яка збігається з напрямком транспортування. Під дією статичного зусилля притискування торця випромінювача до транспортуємого матеріалу, що дорівнює чи є більшим імпульсної сили в хвилі, а також пружних силових хвиль, що є рушійними - матеріал переміщується в заданому напрямку. Після закінчення циклу руху генератора з випромінювачем в напрямку транспортування - він повертається у вихідне положення і цикл повторюється. Дальність поширення пружних силових хвиль в заводненому матеріалі в межах припустимого затухання хвилі по амплітуді - вимірюється десятками кілометрів, а в сухому суцільному матеріалі - кілометрами. При цьому формі хвилі, яка випромінюється в транспортуєме середовище в координатах "тиск тривалість хвилі" надають форму в ти х же координатах закону опору середовища руху уздовж трубопроводу на кожній його дільниці, яка дорівнює довжині хвилі. Сили опору змінюються удовж шляху транспортування на кожній дільниці, яка дорівнює довжині хвилі, внаслідок навантаження цієї дільниці під час проходження хвилі. Таке навантаження виявляється додатковою хвильовою швидкістю, що додається хвилею середовищу, яке рухається. Тому для підтримання постійного перепаду тиску на дільниці транспортуємого середовища, яке охоплене хвилею, форму імпульсу обирають відповідно закону опору руху середовища в тр убопроводі: F=k×v2, де F - сила опору р уху в'язкопружного середовища по тр убопроводу; v=v1+v2 - сумарна швидкість руху середовища на дільниці, що охоплена хвилею; v1 - швидкість усталеного руху; v2 - швидкість хвильового руху; k - стала величина для даного середовища. Таким чином, форма хвилі повинна для розглянутого прикладу являти собою квадратичну параболу (фіг. 5а). При такій формі хвилі перепад тиску, прикладений до дільниці транспортуємого середовища, буде сталим (фіг. 5б). Це має характеризувати ма ксимальну кількість використаної енергії хвилі на кожній дільниці для транспортування. На фіг. 5 мають місце такі позначення: Тв - тривалість хвильового імпульсу; DР - перепад тиску, що з умовлений хвильовим навантаженням дільниці транспортуємого середовища, яке охоплене хвилею; t - час; DF - запас амплітуди хвилі на загасання уздовж дільниці транспортування. При DF=0 хвильове зміщення середовища буде таким, що дорівнює нулю, тобто хвилі перестануть брати участь у транспортуванні середовища, їх роль зведеться лише до деякого зниження сил тертя. Якщо закон навантаження хвилею дільниці транспортуємого матеріалу не відповідає закону опору його руху, то матеріал на довжині хвилі спочатку може прискорюватися, а в кінці дільниці, яка дорівнює довжині хвилі - сповільнюватися, на що непродуктивно буде витрачатися енергія хвиль. При поширенні хвилі в транспортуємому матеріалі останній розділяється на важку (зневоднену) центральну частину 21 (фіг. 3), що оточена більш плинною (рідкою) фазою 22, яка розташована на периферії по контакту транспортуємого середовища зі стінками трубопроводу, при цьому рідка фаза зливається окремо в кінці транспортування, а центральна частина скидається в закладаємий блок. Причому, як установлено експериментально, наведене розділення закладочного матеріалу відбувається при довжині хвилі, що дорівнює 2-7 діаметрам поперечного перерізу транспортуємого матеріалу. З довжиною хвилі зв'язана і дальність її поширення в транспортуємому матеріалі: чим довше хвиля, тим більше дальність її поширення. Для забезпечення транспортування матеріалів вертикально угору чи під кутом угору амплітуду тиску у хвилі обирають такою, що дорівнює 2,5-3 величинам тиску, який створено вертикальним стовпом транспортуємого середовища з висотою, що дорівнює довжині хвилі, а часто ту обирають з умови f×Tв³0,8, де f - часто та проходження імпульсів; Тв - тривалість одиничного імпульсу. Ця умова забезпечує таку густоту проходження хвильових імпульсів одне за одним, під час якої транспортуєме середовище після зміщування його на висоту Dh проходячим хвильовим імпульсом устигне спуститися униз до підходу наступного хвильового імпульсу не більш, ніж на 0,8 Dh. Поворот транспортуємого матеріалу здійснюють з урахуванням мінімальних утрат енергії хвиль, що поширюються по матеріалу, який транспортується. Для цього транспортуємий матеріал повертають чітко по траєкторії 20 відбиття плоскої хвилі в тр убопроводі (фіг. 2) удовж двох перетинних променів, що утворюють кут відбиття a, що дорівнює куту падіння хвилі в тр убопроводі. Разовий поворот не повинен перевищувати 30° від напряму вектора швидкості початкового руху середовища, а поворот на кут більше 30° забезпечують багаторазовим відбиттям хвилі на кут a, що дорівнює куту падіння. При куті повороту, що не перевищує 30°, забезпечується цілковите заломлення енергії хвилі. Якщо ж кут буде ви ще, з'явиться хвиля від 4 28739 биття в початковому напрямку. А для того, щоб під час повороту потоку відбулося заломлення всієї енергії хвилі дільницю L поворотного коліна виконують більшим чи таким, що дорівнює довжині хвилі l=а×t, де а - швидкість хвилі в транспортуємому середовищі, t - тривалість хвилі. З додержанням цих же принципів здійснюють і багаторазове підведення до транспортуємого матеріалу енергії пружних хвиль уздовж усієї довжини трубопроводів (фіг. 3), якщо це довжина така, що транспортування не забезпечує один генератор хвиль. В цьому випадку хвилі випромінюють під кутом падіння хвилі a, а їх подальший рух у транспортуємому середовищу в місці підведення хвилі показано променями 20 (фіг. 3). Пристрій по запропонованому способу працює таким чином. При холостому ході генератора хвиль 1 ударного типу з випромінювачем 9 і синхроному русі з відставанням напрямної труби 2 в крайнє ліве положення транспортуємий, наприклад закладочний матеріал 8 через лійку 3 і патрубок 7 під своєю вагою чи під тиском надходить у порожнину трубинасадки 2 і у порожнину транспортної магістралі 3. Досягнув крайнього лівого положення генератор 1 з випромінювачем 2, що закріплені на штоці 12, який з'єднаний через сферичну опору 13 зі штоками робочих циліндрів, натискує на кінцевик 23 (фіг. 4), який подає через виконавчий механізм 25 керуючу команду на зворотній робочий хід циліндрів 14 і циліндра 5, причому під час робочого ходу випереджуючим має бути рух напрямної труби 2 по відношенню до руху генератора з випромінювачем, тому в циліндри 14 робоче середовище надходить після заповнення робочої порожнини циліндра 5. Ємність робочої порожнини циліндра 5 в цьому випадку грає роль реле часу затримки, щоб забезпечити задану послідовність спрацювання. Одночасно з подаванням робочого середовища в порожнини прямого ходу циліндрів 14 (фіг. 1) робоче середовище надається по порожнистому штоку (штанзі) 12 у генератор хвиль 1, котрий завдяки цьому включається одночасно з початком робочого ходу генератора хвиль, забезпечуючи попереднє стиснення транспортуємого закладочного середовища. Внаслідок цього транспортуєме закладочне середовище 8 у період циклу транспортування підлягає дії статичного зусилля, яке створюється циліндрами 14, і хвильового зміщення під дією імпульсних хвиль, що випромінюються в середовище від генератора 1 через торець випромінювача 9. Генератор 1 з випромінювачем 9 в цьому випадку в напрямній трубі 2 рухаються праворуч. Під час досягнення крайнього робочого положення спрацьовує кінцевий датчик 24, котрий дає команду на виконавчий механізм 25, який здійснює реверс робочих циліндрів 14 та циліндра 5. Причому в цьому випадку реверсивний хід циліндрів 14 повинен бути випереджаючим у порівнянні з реверсивним ходом циліндра 5. Для цього від виконавчого механізму 25 робоче середовище надходить в циліндр 5 після заповнення порожнин зворотного ходу циліндрів 14, котрі в цьому випад ку також грають роль реле часу затримання. Подача робочого середовища в генератор хвиль під час неробочого ходу циліндрів 14 відключається. Після закінчення холостого ходу і досягнення робочими штоками циліндрів 14 і 5 крайнього лівого положення спрацьовує кінцевик 23 і цикл повторюється. Щоб виключити вихід випромінювача 9 з напрямного циліндра 2 під час руху штоків циліндрів 14 і 5 в протифазі, що можливо в аварійній ситуації, коли заклинить напрямна труба 2 в трубі 3 чи випромінювач 9 в напрямній трубі 2, довжини ходів циліндрів 14 і 5 обирають таким чином, що навіть в протифазі їхнього руху випромінювач 9 не виходить з напрямної труби 2. Під час змінювання напрямку транспортування закладочного матеріалу по запропонованому способу (фіг. 2) траєкторія руху частинок закладочного матеріалу уздовж трубопроводу 3, поворотного коліна 18 та наступної дільниці трубопроводу 19 відповідає траєкторії падіння і відбиття хвилі на дільниці повороту, що позначена проміннями 20. При необхідності енергію хвиль підводять до транспортуємого закладочного матеріалу багаторазово уздовж усієї транспортної магістралі (фіг. 3). При цьому хвилі випромінюють під кутом a£30° (a - кут падіння хвилі) до напряму початкового руху закладочного матеріалу і обов'язково потім потік повертають на кут відбиття, що дорівнює куту падіння a, як це позначено проміннями 20 на фіг. 3. Довжина хвилі, що випромінюється в транспортуєме середовище, забезпечується генератором хвиль 2. Якщо генератор хвиль ударного типу (фіг. 1), то тривалість хвилі дорівнює: 2l t= , a де t - тривалість хвилі, с; l - довжина ударника 10 (фіг. 1); а - швидкість хвилі в матеріалі випромінювача 9. Довжина хвилі в транспортуємому середовищу дорівнює: l=t×а3, де l - довжина хвилі в закладочному матеріалі, м; 2l t - тривалість хвилі ( t = ), с; a а3 - швидкість хвилі в матеріалі закладення (м/с). Таким чином в наведеній конструкції генератора хвиль довжина хвилі змінюється зміною довжини ударника 10. Задана частота проходження хвильових імпульсів також ставиться генератором. Відомо, що для наведеного типу генераторів хвиль форма хвилі у координатах "Тиск - тривалість хвилі" визначається формою співударних деталей. Причому для простих співударних форм форма хвилі копіює форму наведеного перерізу ударника. Таким чином, будь-яку задану форму хвилі можна легко забезпечити в генераторі, змінюючи належним чином форму наведеного перерізу ударника. Форма торця випромінювача 9 (фіг.1), який контактує з транспортуємим середовищем 8, обирається із вимоги акустичного узгодження матеріалів 5 28739 випромінювача та транспортуючого середовища. Цю умову в механіці хвиль записують так /3/: r uauFu=r 3a3F 3, де r u, au, Fu - відповідно густина матеріалу випромінювача, швидкість хвилі в матеріалі випромінювача і переріз випромінювача; r 3, а3, F3 - ці ж величини для транспортуємого матеріалу. Наведену умову слід розуміти так: добутки параметрів ліворуч знака рівності і праворуч його повинні бути рівними на всій довжині контакту торця випромінювача з транспортуємим середовищем уздовж осі випромінювача. У противному разі повна передача енергії хвилі в транспортуєме середовище не забезпечується. І чим більше ця невідповідність, тим вищі утрати енергії. Принципова можливість ефективного направленого переміщування дільниці матеріального середовища твердої, рідкої чи іншої консистенції, що охоплена імпульсною хвилею чи хвилею з несиметричним відносно нульової амплітуди розподілом енергії у хвилі зумовлена теоретично та експериментально в низці праць. Якщо середовище нестисливе (а це практично будь-яке середовище, крім газового), то підвести хвилі до транспортуємого середовища без слідкуючого руху за ним торця-випромінювача, неможливо, бо поміж рухомим середовищем і нерухомим торцем можливий розрив. Наш винахід вирішує це питання. До цього розв'язання автор прийшов в результаті експериментів. Застосування імпульсних хвиль для транспортування високов'язких та сипких гідрозакладочних матеріалів шляхом застосування хвиль безпосередньо до рухомого транспортуємого середовища за допомогою випромінювача, що здійснює слідкуючі за середовищем рухи, перевірено нами на макеті установки по запропонованому способу і конструкції. Експеримент довів виключно високу ефективність застосування імпульсних хвиль безпосередньо до транспортуємого матеріалу для транспортування закладочних матеріалів. За результатами експерименту було запроваджено стискування транспортуємого середовища перед чи одночасно з початком випромінювання в нього хвиль. Це дало можливість практично миттєво за безпечити цілісність дільниці транспортуємого середовища, що о хоплена хвилею, як хвилеводу і таким чином в багато разів збільшити швидкість і дальність транспортування. В цьому експерименті було встановлено також невідоме раніше нам явище розділювання закладочного матеріалу на чітко симетричну згущену (зневоднену) частину, яка оточена рідкою фазою, що дало можливість вирішити питання зневоднення транспортуємого матеріалу в самому трубопроводі. Крім того, розділення закладочного мате ріалу дозволило в 1315 раз знизити коефіцієнт опору руху середовища по стінкам трубопроводу. Дальність поширення хвилі при допустимих утрата х в заповненому транспортуємим закладочним матеріалом трубопроводі для обводнення розчинів складає декілька десятків кілометрів, а для сухи х пісків - лише кілька кілометрів. Хвильове навантаження транспортуємого матеріалу спричиняє, крім перерахованих ефектів, ще й зниження в'язкості транспортуємого середовища, а зокрема рідкої фази. Це дозволяє по одному трубопроводу в одиницю часу подавати в 5 разів більше нафти, в 10 раз - гасу, в 20 раз - води і бензину. Застосування запропонованого способу і конструкції до транспортування високов'язких закладочних матеріалів за результатами експериментів дозволяє ще збільшити перепускну здатність трубопроводів, в порівнянні з прототипом, вилучити пробки, забезпечити розрахункову по вмісту води консистенцію закладочного матеріалу, вирішити питання відокремлення і зливання зайвої води і таким шляхом прискорити підготування до використання закладочного блока в 3-5 раз. Крім того, вирішується принципова можливість подавання сухого закладочного матеріалу, що дозволить використовувати запропоновані спосіб та конструкцію в інших галузях для транспортування високов'язких і сипких матеріалів. Відомо також, що обробка закладочного матеріалу силовими пружними хвилями істотно підвищує міцність закладки в масиві. Відбувається це внаслідок створення дрібнодисперсних структур, які сприяють більш повній реалізації сил міжмолекулярного зчеплення. 6 28739 Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 7 28739 Фіг. 4 Фіг. 5 8 28739 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 9