Устройство для термического разрушения горных пород струями раскаленного газа

Устройство для термического разрушения горных пород струями раскаленного газа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД СТРУЯМИ РАСКАЛЕННОГО ГАЗА, содержащее размещенffffJ X ную в кожухе камеру сгорания с охлаждающими трактами, соединенную .через распределительную головку с -магистралями подвода горючего и окислителя-охладителя и снабженную на выходе сопловым аппаратом с охлаждающими трактами и по меньшей мере двумя соплами, избирательно перекрываемьм поворотным золотником в виде диска с отверстием , расположенным снаружи соплового аппарата, отличающееся тем, что, с целью повьшения срока службы ус-тройства путем улучщения охлаждения золотника , в торцовой стенке соплового аппарата выполнен сквозной канал, который сообщен с охлаждающими тракта (Л ми и камерой сгорания. СО о:) иг,/ Воздух

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

Ц

РЕСПУБЛИК

09) (11>

Е 21 В 7/14; Е 21 С 37/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ1Й

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

8034х

8а.7аУХ

Я (21) 3511082/22-03 (22) 12.11.82 (46) 15.04.84. Бюл. У 14 (72) А.Ф.Алексеев, В.П.Гладких, С.А.Гончаров, Ю.М.Енгалычев, В.В,Коломоец, В.И.Мочалов и Г.А.Янченко (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени горный институт (53) 622.243.94(088.8) (56) Авторское свидетелвство СССР

У 277682, кл. Е 21 В 7/14, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

В 545743, кл. Е 21 В 7/14, 1975 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО

РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД СТРУЯМИ РАСКАЛЕННОГО ГАЗА, содержащее размещен". ную в кожухе камеру сгорания с охлаждающими трактами, соединенную через распределительную головку с ма. гистралями подв-1да горючего и окислителя-охладителя и снабженную на выходе сопловым аппаратом с охлаждающими трактами и по меньшей мере двумя соплами, избирательно перекрываемьив поворотным золотником в виде диска с отверстием, расположенным снаружи соплового аппарата, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения срока службы устройства путем улучшения охлаждения золотника, в торцовой стенке соплового аппарата выполнен сквозной канал, ко" торый сообщен с охлаждающими трактами и камерой сгорания.

108б164

Изобретение относится к устройствам для термического разрушения горных пород струями раскаленного газа и может быть использовано для бурения и разбуривания скважин в

5 крепких и мерзлых породах.

Известно устройство, включающее размещенную в кожухе камеру сгорания с охлаждающими трактами, соединенную через распределительную голов- 1О ку с магистралями подвода горючего и окислителя (сжатого воздуха) и имеющую сопловой аппарат с охлаждающими трактами, торцовым и боковым соплами для истечения струй газа. Внутри 15 камеры сгорания .установлен поворотный посредством валика золотник в виде диска с отверстиями, который служит для избирательного перекрывания и открывания сопел. 20

Несущий золотник валик размещен внутри охлаждаемой трубки и связан с приводом для его поворота, расположенным внутри или снаружи буровой штанги 75

Однако эти конструктивные особенности усложняют устройство, а расположение золотника в камере сгорания приводит к быстрому его износу под воздействием высоких температур.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для термического разрушения горных пород струями рас-" каленного газа, содержащее размещенную в кожухе камеру сгорания с охлаждающими трактами, соединенную через

35 распределительную головку с магистралями подвода горючего и окислителя (охладителя) и снабженную иа выходе сопловым аппаратом с охлаждаю40 щими трактами и по меньшей мере двумя соплами, избирательно перекрываемыми поворотным. золотником в виде диска с отверстием, распоЛоженным снаружи соплового аппарата (21 .

В этом устройстве золотник нахо45 дится в более благоприятньгх условиях, однако охлаждение наиболее теплонапряженных час ей золотника, т.е. тех которые в данньй момент перекры> вают соответствующее сопло,. не предусмотрено. Удовлетворительная стойкость золотника воздействию высоких температур может быть получена только при использовании в качестве охладителя воды, а не сжатого воздуха, но применение воды для охлаждения золотника приводит к усложнению конструкции устройства и снижению его

КПД на 10-15% по сравнению с воздушным охлаждением.

Цель изобретения — повышение срока службы устройства путем улучшения охлаждения золотника.

Цель достигается тем, что в устройстве для термического разрушения горных пород струями раскаленного газа, содержащем размещенную в кожухе камеру сгорания с охлаждающими трактами, соединенную через распре— делительную головку с магистралями подвода горючего и окислителя-охладителя и снабженную на выходе сопловым аппаратом с охлаждающими трактами,и по меньшей мере двумя соплами, избирательно перекрываемыми поворотным золотником в виде диска с отверстием, расположенным снаружи соплового аппарата, в торцовой стенке соплового аппарата выполнен сквозной канал, который сообщен с охлаждающими трактами и камерой сгорания.

С помощью канала удается отгора— живать части золотника, перекрывающие сопла, от зоны высоких температур слоем относительно холодного сжатого воздуха. Это ликвидирует перегрев золотника и положительно сказывается на его работоспособности.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство, частичный вид; на фиг.2— разрез А-А на фиг.1.

Устройство включает кожух 1 (фиг.1), промежуточную трубу 2, камеру 3 сгорания, сопловой аппарат 4 с боковым 5 и торцовьм 6 соплами и золотник, представляющий из себя диск

7, снабженный по периметру бортом 8.

Диск 7 размещен с внешней стороны соплового аппарата 4 и жестко закреплен на оси 9, проходящей через его торцовую стенку и закрепленной с внутренней стороны этой стенки с возможностью поворота.

Золотник 7 установлен с во можностью ограниченного поворота, для чего в борту 8 выполнена прорез:10 (фиг.2). На уровне прорези 10 в сопловом апйарате 4 выполнены гнезда, куда вворачиваются винты 11, осуществляющие фиксацию золотника 7 B roM или ином крайнем поворотном положении.

Борт 8 и диск 7 выполнены - отверстиями 12 (в диске, при данном по. †:,ожении их не видно), совпадающими соот ветствеино с боковым 5 и торцовым О

1086104 соплами при крайних поворотных г;сложениях золотника.

Торцовая стенка соплового аппарата 4 имеет канал 13 (может быть несколько), связывающий его охлаждающие тракты 14 (фиг.I) с камерой 3 сгорания. Канал 13 расположен таким образом, что торцовое сопло 6 находится между выходом его в камеру 3 сгорания и боковым соплом 5. Такое 10 расположение канала 13 приводит к тому, что пропускаемый им в камеру

3 сгорания поток сжатого воздуха, двигаясь .к работающему боковому соплу 5, проходит над торцовым соплом 15

6, перекрытым в этот момент диском

7 золотника.

Камера 3 сгорания выполнена с отверстиями 15, через которые поступает сжатый воздух из зазора между 20 промежуточной трубой 2 и камерой, являющегося охлаждающим трактом камеры 3 сгорания.

Часть отверстий 15, прилегающих к сопловому аппарату 4, расположены 25 таким образом, чтобы пропускаемые через камеру 3 сгорания потоки сжатого воздуха, двигаясь к работающему торцовому соплу 6, проходили над боковьм "îïëîì 5, перекрытым в этот 30 момент с внешней стороны бортом 8 золотника 7.

Поворот золотника 7 осуществляется вручную снаружи специальным механическим ключом. Устройство перед этим может быть переведено на дремлющий режим работы, т.е. режим работы с минимально возможными расхо- . дами горючего и сжатого воздуха.

Золотник с наружной стороны может 40 быть оборудован башмаком (не показан) для предохранения его от износа в процессе бурения и разбуривания.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом бурения золотник

7 переводится в такое крайнее поло- жение, при котором боковое сопла 5 перекрывается, а торцовое 6 открывается. С помощью винтов 11 данное положение золотника 7 фиксируется.

Б устройство подается сжатый воздух и горючее, образующуюся топливную смесь воспламеняют. Сжатый воздух, пройдя зазор между кожухом 1 и промежуточной трубой 2, попадает в охлаждающие тракты 14 соплового аппарата 4, из которых одна-часть сжатого воздуха по каналу 13 попадает в камеру 3 сгорания, а другая — в зазор между ней и промежуточной трубой 2. Пройдя по этому зазору, сжатый воздух охлаждает камеру 3 сгорания и через отверстия 15 проходит внутрь ее °

Сброс сжатого воздуха из охлаждающих трактов 14 торцовой части сопло вого аппарата 4 в камеру. 3 сгорания позволяет ликвидировать непроизводительные расходы, так как этот воздух в дальнейшем участвует в процессе горения.

Потоки воздуха, попадая в камеру

3 сгорания через отверстия 15, расположенные у соплового аппарата 4, проходят над боковым соплом 5, переKpbiTbM в данный момент с внешней стороны бортом 8 золотника 7. В этом случае боковое сопло 5 и часть борта

8, перекрывающая это сопло, отгорожены от эоны высокой .температуры слоем относительно холодного воздуха, что предотвращает перегрев той части борта 8 золотника, которая перекрывает боковое сопло 5.

После окончания бурения устройство поднимается на поверхность, и золотник 7 переводится в другое крайнее поворотное положение, при котором торцовое сопло 6 перекрывается, а боковое 5 открывается. С помощью винтов 11 данное положение золотника фиксируется.

В этом случае поток сжатого воздуха из канала 13, двигаясь к работающему боковому соплу 5, проходит над торцовым соплом 6, перекрытым в данный момент золотником 7, отгораживая его от зоны высокой температуры слоем относительно хо. одного воздуха. Это предотвращает перегрев той части золотника 7, которая перекрывает торцовое сопло 6, После окончания раэбуривания сква" жины для ее продувки боковое сопло 5 перекрывается, а торцовое 6 открывается.

Предотвращение перегрева частей диска 7 и борта 8, которые перекрывают торцовое 6 и боковое 5 сопла, повышает надежность работы устройства.

) 086 I 04

Составитель Ю.Стрелов

Редактор В.Ковтун Техред М,Тенер КорректорВ.Синицкая

Заказ 2206/30 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

II3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4