Устройство для образования зародышевых трещин

Устройство для образования зародышевых трещин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

Государственный комнтет по делам нзооретеннй н открытнй (72) Авторы изобретения

О. И. Чернов, Е. И. Шемякин, М. В. Курленя, Г. и Н. Г. Кю

Институт горного дела Сибирского отделения СССР (71 ) 3ая вител ь (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ЗАРОДЫШЕВЫХ

ТРЕ1ЦИН р =г — аср, Изобретение относится к области разрушения горных пород в скважинах и может быть использовано для образования зародышевых трещин в шнурах при добыче полезных ископаемых на основе взрывного способа разрушения или под действием давления жидкости.

Известен инструмент для образования полостей поперек оси скважины (1).

Известно также устройство, содержащее корпус и рабочий орган (2).

Недостатком этого устройства является относительно сложная конструкция устройства; образующаяся полость не четко определяет направление зародышевой трещины.

Цель изобретения — повышение качества резания и долговечности рабочего органа.

Цель достигается тем, что устройство снабжено пружиной, соединенной с рабочим органом, выполненным в виде клина, при этом образующая режущей части описана выражением р=г — ау, где р - радиус-вектор с полюсом на оси корпуса и полярной осью, проходящей через ось корпуса и ось рабочего органа;

r — радиус корпуса: а — коэффициент, выбираемый в зависимости от зоны нарушенности скважины; у — полярный угол.

На фиг. 1 изображена схема устройства для образования зародышевых трещин; на фиг. 2 — вид A на фиг. l.

1о Устройство состоит из корпуса 1, имеющего промывочные каналы 2 и резьбовое соединение 3, рабочего органа 4, насаженного на ось 5, пружины 6 и рукоятки 7.

Поперечное сечение рабочего органа имеет

15 форму клина, а образующая по длине режущей части имеет форму, которая определяется выражением гдер — радиус-вектор с полюсом на оси

20 корпуса и полярной осью, проходящей через ось корпуса и ось рабочего органа;

r — радиус корпуса; а — коэффициент, выбираемый в зави907247

Форяула изобретения

45 симости от зоны нарушенности скважины; ч — полярный угол.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Для образования в массиве поперек оси скважины зародышевых трещин выбуривают скважину. С помощью рукоятки 7 устанавливают рабочий орган 4 в положение, при котором он не задевал бы стенки скважины. Вводят устройство в скважину на заданную глубину, отпускают рукоятку и приводят устройство во вращение.

За счет пружины 6 рабочий орган 4 прижимается к стенке скважины и образует в ней зародышевую трещину. Затем останавливают привод, с помощью рукоятки устанавливак1т рабочий орган в начальное положе-!

ill!. и перемещают устройство в другое место или жс вынимают его из скважины.

Зародышевые трещины предназначены ,1,1я образования больших трещин в массиьс методами гидроразрывов или взрывными с11особами. Основные требования к ним закл1оча ются в следующем: радиус тре-!!1и !lû дол iK0н выходить за зону нарушенности стенок скважины; угол раскрытия ее быть малым, берега трещины — ров11ЫМИ.

Размеры требуемого диаметра трещины определяются в основном крепостью горных пород; для наиболее крепких пород он может быть соизмерим с двойным диаметром скважины, для пород средней и малой крепост11 диаметр трещины должен превышать двойной диаметр скважины. Исходя из этого формулируK)TcB гребования к устройству образования зародышевых трещин.

Рабочий орган устройства должен выдвигHTbcH за пределы корпуса на величину большую, чем радиус корпуса; его режущая часть должна быть острой за время образования трещины (иначе могут образоваться выколы в берегах, а угол раскрыва ока кется нс острым); по толщине режущей

:1асгll должна убывать по мере ее внедрения в стенки скважины.

Перечисленным требованиям удовлетворяет прс,<л.агаемое устройство.

Действительно, при выдвижении рабочего органа поворотом оси, на которую оп насажен, в начальный момент в работу вступиет наиболее толстая его часть. По мере прореза ния наиболее толстой части трс пины в работу начинают вступать более то1 кl е участки режущей части рабочего органа. В результате происходит автомати1сская схема контактирующих участков рабочего органа с породой, что обеспечивае вступление в работу все новых, неза«.!! иых режущих частей инструмента. отно1пению к породе инструмент остаi r1: постоянно острым. Так как вначале

;l ро(цзастся более толстая часть трещины, то не происходит заклинивания инструмента.

От коэффициента а зависит диаметр тре шины. Он выбирается исходя из крепости горных пород. Для наиболее крепких пород он может достигать значение 0,3. Уменьшение значения коэффициента а не ухудшает эффективность зародышевой трещины, но ведет к увеличению затрат на.ее образован ие (требуется разрушать большой объем горной породы). Для пород средней и малой крепости этот коэффициент выбирают меньших значений. Однако не следует вы-. бирать его слишком малым, ибо в этом слу«ае образующая по длине режущей части устройства приобретает форму полукруга (при 0(9 (T!.). Это ведет к тому, что в начальный момент в работе участвует вся поверхность режущей части устройства, а затем значительной становится неравномерность нагрузки на ее отдельные участки.

В предлагаемом устройстве усилие подачи рабочего органа осуществляется за счет винтовой пружины. Применение именно винтовой пружины обусловлено тем, что выбрав число витков пружины достаточно большим, можно практически обеспечить постоянство удельного усилия подачи инструмента на всем протяжении резания. Некоторое уменьшение усилия подачи инструмента за счет раскручивания пружины компенсируется увеличением центробежной силы и уменьшением толщины режущей части рабочего органа. Кроме этого, пружина позволяет автоматически уменьшить радиус выдвинутой части устройства в случае заклинивания между берегами трещины штыба, что предотвращает повреждение рабочего органа.

Промывочные каналы нужны для подачи жидкости к рабочему органу с целью его охлаждения.

При использовании предлагаемого устройства объем буровых работ сокращается на 25 — 40О/0, снижаются энергозатраты и себестоимость готовой продукции уменьшается на 15 — 20О/р.

Устройство для образования зародышевых ° трещин, включающее корпус и раоочий орган, отличающееся тем, что, с целью повышения качества резания и долговечность рабочего органа, оно снабжено пружиной, соединенной с рабочим органом, выполненным в виде клина, при этом образующая режущей части описана выражением. р = r — ае, где p — радиус-вектор с полюсом на оси корпуса и полярной осью, проходящей через ось корпуса и ось рабочего органа; г — радиус корпуса; а — коэффициент, выбираемый в зависимости от зоны нарушенности стенки скважины;

q — полярный угол.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

907247

1. Авторское свидетельство СССР № 657165, кл. E 21 В 9/28, E 21 С 37/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР № 652325, кл. Е 21 С 37/00, 1977 (и р-тотип) .

Редактор В. Иванова

Заказ 543/43

Составитель С. Кошколда

Техред А. Бойкас Корректор У. Пономаренко

Тираж 624 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4