Особенности проектирования передающих устройств высокого давления для гидроструйных технологий

Введение. Гидроструйные технологии представляют собой инновационный подход к использованию воды под высоким давлением для различных целей. Эта технология нашла широкое применение в различных отраслях, включая строительство, промышленность, сельское хозяйство и очистку поверхностей. Основная идея гидроструйных систем заключается в использовании воды как мощного инструмента для разрушения, очистки и резки различных материалов. Статья посвящена особенностям и основным моментам, присущим процессу разработки передающих устройств высокого давления для гидроструйных технологий.
Материалы и методы. Проанализирована структура и классификация методов, реализующих гидроструйные технологии, включая общую структуру, и рассмотрены составляющие элементы выбранной классификационной схемы. Выделены обобщающие элементы и описана характерная компоновочная схема, реализуемая во всех технологических способах, относящихся к гидроструйным методам, рассмотрены конструктивные элементы, являющиеся основными составными частями и агрегатами, применяемыми в данных технологиях.
Результаты. Разработана схема движения энергетического потока по основным узлам традиционной компоновочной схемы агрегатов для гидроструйных технологий. Оценены формирующиеся в процессе эксплуатации энергетические потери, определен элемент гидроструйной установки с наибольшей величиной потерь, проанализированы особенности его функционирования и эксплуатации. Приводятся методики конструирования с учетом выявленных проблем и особенностей для передающих устройств высокого давления.
Заключение. Наиболее эффективная эксплуатация передающих устройств сверхвысокого давления для гидроструйных технологий возможна только с учетом их теплового состояния, характеризуемого описанием в них теплового баланса, который может быть обеспечен только за счет разработки ряда методик, предлагаемых к применению для проектирования устройств подобного типа.

1. Borkowski P. Hydro-jetting method of bas-relief shaping // Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2011. V. 11, Issue 2.P. 267. https://doi.org/10.1016/S1644-9665(12)60142-3

2. Papakostas V., Paravantis J.A., Kontoulis N., Cazenave F., Gerbaud L., Velmurugan N. Environmental Impacts of Water-Based Fluids in Geothermal Drilling // European Geothermal Congress, Berlin, Germany 17–21 October 2022. https://www.researchgate.net/publication/364816487

3. Liu D., Xie W., Gao J., Hu S., Chen M., Li Y., Li L. Study on the Construction Method and Effects of Ipsilateral, Multi-Nozzle, High-Pressure Jet Grouting Cut-Off Wall // Sustainability. 2022; 14(16): 10383. https://doi.org/10.3390/su141610383

4. Ahmed B., Khoshnaw F. A., Raza M., Elmoneim H., Dar A.A., Shakeel A. New Type of Fluidic Oscillator Made Clean Out Operation Environment Friendly and Cost Effective – A Case Study that Converted Failure into a Success // International Petroleum Technology Conference. Riyadh, Saudi Arabia 21–23 February 2022. https://doi.org/10.2523/IPTC-22265-MS

5. Shanab I.A., Sorensen A.D. Experimental and Statistical Study of High-Pressure Water Jet «Hydro-Demolition Technique» on Concrete for Partial-Depth Concrete Bridge Deck Repair Applications // Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. 2023. V. 2677, Issue 12, https://doi.org/10.1177/03611981231168842

6. Gerbaud L.A multifold increase in drilling performance using combined hydro-jet and percusson drilling: case study from ORCHYD project // Geo-THERM. 2023. V. 2. https://geotherm-journal.com/index.php/gtj/article/view/77

7. Pourakbar M., Naziri S., Babaee E. Maleknia A.A Case Study on Jet Grouting Application for Deep Excavation in Granular Soils // Geo-Congress. 2022. P. 386-394 https://doi.org/10.1061/9780784484029.039

8. Merlini D., Stocker D., Falanesca M., Schuerch R. The Ceneri Base Tunnel: Construction Experience with the Southern Portion of the Flat Railway Line Crossing the Swiss Alps // Engineering. 2018. V.4. P. 235. https://doi.org/10.1016/j.eng.2017.09.004

9. Veropalumbo R., Russo F., Viscione N., Biancardo S.A. Rheological Properties Comparing Hot and Cold Bituminous Mastics Containing Jet Grouting Waste // Advances in Materials Science and Engineering.Volume 2020. Article ID 8078527. 16 p. https://doi.org/10.1155/2020/8078527

10. Гарипов М.В., Головин К.А. Разработка конструкции расширителя прокалывающей установки для закрепления неустойчивых горных пород // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013. № 1. С. 326–329.

11. Карпов Д.Ф., Павлов М.В. Методика определения потерь давления на трение в круглом трубопроводе постоянного сечения // Природообустройство. 2023. № 1. С. 69–75. DOI: 10.26897/1997-6011-2023-1-69-75

12. Ямилев М.З. [и др.] Модифицированные формулы гидравлического расчета нефтепровода для условий изотермического течения степенной жидкости // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2021. Т. 11, №. 4. С. 388–395. https://doi.org/10.28999/2541-9595-2021-11-4-388-395

13. Головин К.А., Маликов А.А., Пушкарев А.Е. Тепловой режим работы гидросъемника высокого давления на установках гидроструйной цементации // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. № 4. С. 46–52.

14. Новиков В.И., Пушкарев А.Е., Воронцов И.И. Методика моделирования теплового баланса элементов конструкции строительно-дорожных машин для струйной цементации грунтов // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2019. № 3. С. 369–376. https://doi.org/10.22281/2413-9920-2019-05-03-369-376

15. Новиков В.И. Влияние теплопроводности материалов контактных поверхностей на тепловой баланс элементов гидросъемника для струйной цементации грунтов // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2023. № 1. С. 71–78. https://doi.org/10.22281/2413-9920-2023-09-01-71-78

16. Новиков В.И. Влияние морфологии контактных поверхностей на распределение температурного поля в устройствах для струйной цементации грунтов // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2022. № 4. С. 54–62. https://doi.org/10.3103/s1052618822020108