Скважинное устройство для разрушения монолитных объектов высоким импульсным давлением жидкости

Скважинное устройство для разрушения монолитных объектов высоким импульсным давлением жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СКВАЖИННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ОБЪЕКТОВ ВЫСОКИМ ИМПУЛЬСНЬМ /ДАВЛЕНИЕМ ЖИДКОСТИ , включающее взрывную камеру с зарядом взрывчатых веществ и инерционным приспособлением, и соо&ценную непосредственно с взрывной камерой, Изобретение относится к сважинным устройствам для разрушения монолитных объектов, в частности негабаритов горных пород и бетонных фундаментов высокими импульсным давлением жидкости - с использованием гидравлического давления в скважине. Известно г.кважинное устройство для разрушения монолитных объектов высоким импульсным давлением жидкости, содержащее камеру с зарядом ВВ и камеру с жидкостью, имеющую отверстия для ее истечения под давлением. Нижняя часть камеры с жидкостью снабжена приспособлением, предназначенным для удержания устройства в скважине жидкостную камеру, с отверстиями для истечения жидкости под давлением, отличающееся тем, что, с целью повь :пения эффективности разрушения монолита, инерционное приспособление выполнено в виде плунжера, размещенного в корпусе взрывной камеры с возможностью осевого перемещения , и расширительной полости в корпусе взрывной камеры, при этом плунжер со стороны заряда выполнен с глухим концом, расположекны 1 расширительной полости, и да:еет радиальную и проточки, сообщающие расширительньпо полость с атмосферой . ю 2. Устройство по п. I, отличающееся тем, что плунжер выполнен с регулятором массы и соплом Лаваля на выходе из осевой проточки в атмосферу. СО 1чЭ 1СЛ в момент создания импульса давления СЛ жидкости. кэ Наличие приспособления для удержания устройства в скважине приводит также к необход1даости выполнять камеру с жидкостью в виде трубы с отверстиями в стенках, что снижает эффективность действия устройства из-за уменьшения зоны воздействия высокого давления на стенки скважины, так как такая зона расположена, в основном, против отверстий, а в других местах экранируется стенками трубы. Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сква

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51)4 Е 21 С 37/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3006632/22-0.. (22) 24. 11. 80 (46) 23.03,89. Бюл. № 11 (71) Украи. -"-.кое от =-ление .г ..союзного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института 1идропроект им, С,Я,Жука, Ми .:,ьстерство энергетики v электрификации СССР (72) Н.Я.Орлов (53) 622.2,34.54(088,8) (56) Авторское свидете:-)ьс ТВ0 СССР № 408581, кл. Е 21 С 37/06, 1972.

Авторское свидетельство СССР

¹ 418106, кл. Е 21 С 37/06, 1972. (54)(57) 1. CKBANHHH0E УСТРОЙСТВО

ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ОБЪЕКТОВ

ВЫСОКИМ ИМПУЛЬСНЫМ ДАВЛЕНИЕМ ИЩКОСТИ, нключаюшее взрывную камеру с зарядом взрывчатых веществ и инерционным приспособлением, и соо бщенную непосредственно с взрывной камерой, 1

Из о бретение относится к снажинным устройствам для разрушения монолитных объектов, в частности негабаритов горных пород и бетонных фундаментов высокими импульсным давлением жидкости — с использонанием гидравлического давления в скважине.

Известно гкважинное устройство для разрушения монолитных oRüeêòoâ высоким импульсным давлением жидкости, содержащее камеру с зарядом ВВ и камеру с жидкостью, имеющую отверстия для ее истечения под давлением. Нижняя часть камеры с жидкостью снабжена приспособлением, предназначенным для удержания ус"ройства в скважине жидкостную камеру, с отверстиями для истечения жидкости под давлением, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности разрушения монолита„ инерционное приспособпение выполнено н виде плунжера, размещенного н корпусе взрывной камеры с возможностью осевого перемещения, и расширительной полости в корпусе взрывной камеры, при этом плунжер со cTopcëb) зaрядя нь1полнен с глухим концом, расположенным ниже расширительной полости, и иь;ee. радиальную и осевую про-î÷êè,,сообщающиее расширительную полость с атмосферой, 2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что плунжер выполнен с регулятором кассы и соплом

Лаваля на выходе из осевой проточки в атмосферу. в момент создания импульса давления жидкости.

Наличие приспособления для удержания устройства в скважине приводит также к нео бходимости ныпо IHHTb камеру с жидкостью в виде трубь1 с отверстиями в стенках, что снижает эффективность действия устройства из-за уменьшения зоны воздействия высокого давления на стенки скважины, так как такая зона расположена, в основном, против отверстий, а в других местах экранируется стенками трубы.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сква9251«)2 жинное устройство для рдзрушени -онолитных о бьектов высоким импульсным давлением жидкости, включающее н 3 р ы В н ".« t0 к ам е 1) у с 3 д 1) яг?ом в 3 Р ы в (? а тых веществ и инер??ио ?ным прис??осо"::?ен)1ем, и „сообщенн»ло непосредст iek>:lc взрывной камерой. жидкостную:»аме ру, с отверстиями для ист(- — ения жидКОСТИ ПОД ДЯБЛЕНИЕМ IIPH Э То;! Hi i QP ционное пр??спосгбление Быг!олнено

Виде открытого стакана зд:?олнгнного жидкостью, площадь пGBерхнс от; торца которого под зарядом ВВ> больше и, ощади поверхности .горца )кидкостной кс?- ;-=, меры, Для о беспечения оптима)ль Ого !3,)е !

»!ени деkl твин рд, >руц!а!Бщ !1-0 «?м??ул? с .

ИЗ 3 а:"!а JIO (i „> !.Е 1» iiО l О «! Е (.1 )?(Ь?,«!1(г<,) )Т!.:

БО ЗникяЕ T Н()обх «)ДИМCC )1 3«rд (ИТЕ,IЬ (1()

Увеличива.ть об) сминерционного эле:10 та, что> н сн010 Oчередь, повышдpt 0: 0 упругость и резко сн -->якает Г«еличину давлени): жидкости.

В резуль ";lтc . c;lt принцип-B. E-î!Ikl - -. нHQ инерци(.нного эле»!ЕГ?та н ни:le об«ь-ема жидкости, -.дкгпоченного В открытый сверху и расположенный над устьем с скважины с гакан,. снижает З(Р.(«)ектив—

НOCТЬ Г\ЕИC (ВHЯ > CТ?)ойCТВ!! .

Целью !i.(?стоя!1?е 0 изобр"-:ения P "B-.It>(FTCB «!0)ЗЫШЕН ?Е Э(ОО)01<ТЬ?ВНО ТН> 1)д: рушения монолита

УК Д 3 ЯН Н ДЯ ЦЕ ?Ь il(? C T)! Г Я(3 г (- Я I Q«(.

ЧТО i!11ÅÐ?ЦИГ«ННQЕ iPHC. 1000-» jlQН ЛЕ ВhiÏ« .Г

HQt1(в Видо плу:»(Q,>a. дзмещенног.

В 1(GP tIУСP 3 «)Ь> -!H >. %i I< iti l 3P!! f -3Г Зl ")

НОСТЬЮ ОСЕВО? );i().„Ql)Q;liPHИЯ !.;)ДГ рительь>ой по-.::ст. " Нор ?у-. е гзрын Г..-! камеры, Ilpll э -ом плунжер со стор... )1()

3 ар>з?1я Быполне!1 с гл() хим конном р)а с " положенным ниже;)дсо!ь!Бите)!ьной !10.-.....ти и имое радия.??ьную и; сегу?0: роточки, сообщ ющие расо!ири i Q !ьную: О-лость с атмосфеРой.

КРО?!Е ТОГО, г«ЛУ)?«жЕР ВЫП)Г)«„С «!

> регулятором массы и сс) и:!01.),. 1д«) дл)(на вьгходе из осевой прото--; —.; в QT>tcс(оеРУ*

На чеpTpn, е .".,) -Д("дн ik;t 0 ) -1«ц«с! В.-!Q ..) О мое устройство. Рд и= t,=.HH0Q !. с!<>3". Х)>- не, продольный разрез.

УсTÐ0йcòв0 сОдержит корпус j с кд . мерой 2 для размещения заряда ВВ 3 >г герметичной упяконке, рдсшир тсль. ную полость ?(и напрявля)ющую -част).

5 размещенну!о няд камерой 2, Ниже заряда ВВ 3 расположена уста!?он денная н . тье сквяжинь, В и (соос-:>щ««енная

К;;. « ) Р! ".. 3 г" «! ОЛ Н Я ЕМ г . Я И1 г! К 0 С Т ЬЮ

»iQ j) Я » > Д>.!«11 !Е ТР КОТОРОЙ М(?НЬIL!P ДИа ."1етpa ii icpB1 2-. HH»>!5!я ч icтE> камерь)

) с; —:;д б,)к. :()1:д от ?ерстие-,?; Г?я истечения,;,; Сп-,.) < 1«!!(, «««1;) Г г)С-Н;Q»t а

Всрхняя — усту ь)," :,, образ«:ванным ее

" р?,0. -) . с: с с:нкс?ми к асме;)ы ° . В наг;- В. яю ц .t ?дс ",и 3 телескопически с! )ЗМОЖ«iOCTBÞ ОCQBО> 0 EIQPQt«tQttiQktHS> УС тд,(он,с» массивный и:!Унжер 9, нижэ !,., i Гам> !, ili «31>0„; яю:ци»!и из !енять

0 Мг>ГС» > ., -НЯЧИТ, H И-IЕРЦИОН

СВC110", ::.Д:: L »CИМС> г T и «) ", .; lH«?H

- ы : д 1)ядд )lj .

«

В n рх:.(и части . Орлу ся còàíîâ,>нор 1 .::3 аимодейстну?г?:ций с про—

О.,t!LB . дзо> : О )а теле:1?унжеря 9! ) «?ЦО Тв «) Д? ;«1101!11!й НО ЗМ ОЖ!! O C t !> С ЯМО

0(-,.>1;(;,)н> !Ого гпхо?«а и:t»HE

:">С>,=; -; Г t 1« (> Ip Bp»1B(3 3 «)ряда 3

".;::3,>у „,:; о.- О ер:.::-ти ?ну!0 упа>к, -. pQ )ко пс хь.;1««,1!от давление в ка:.,-«>,- 2, ини?,ии;.< я >гере=- жидкость н ка«.)".. 7 l И;)«а>:.»ИЧг Г.КИй УДа1) 13 СКВЯЖИ .!« t:tL:.>:cLL1t t >бра эо В ание Отколь : ;. (.l .«н; г): - i,, U>демОм 0 бьек тс .

>я ряда (c; c l (!i. T:, сОздаl-:HH c:!QÂttH..:;:..-.:;: е.; »Н0,-.0 с "Ора«:..::я заря;?а (ГЕ г Ч го(>! П>)«!»P Н:,=p--;ШС-»И!! . 0-y "" Ь В" -::: Х< -". :"-03Q(3 1! СОКО(1. Я—

;.«>-,,-«, «0C -; (1>>,« )1(--;:, l:. „(= «) Q i Поl)Ы> « >., . . ) l 1>1 г)>!, )! «»»а> л>; „, . i((г(удя«) а бдиi)Bре?;, >1?нр с г)я-, «>и -,,„ -,;; и?>-)яв?!1?в

К:) (: У. " .Ã Q )IД.В>i «: HQ Г "- . >О > .,, ЯМ С

») >! КОРП, > ° "-С гью СквяжИНЫ, И

:. -Г>К)-. -- -, . « —. -.—., П»Ч,-«;!.:)(Ег а 9. С(>общая . >;" гl«(П?)Я !»- i ti: ° С ВВ>3 )Х ":!,0> t.Q «: )Е . о> е -" -?ивдю "="--. и ) г;,:;:щение эне Рг:?и

>«а!) ря»> си!l с) г 3 верх

?1Г?0!цдд(! Уступа 8

Д ЯН С? Г 1.1 1;> Я г а 3 0 B

Д C . "1 P,",0 3 Д Т Е ? Ь .-.n0B К «Ц»:Е",, Х И

1;г «";-«1) g „:; «g r. 3-;;,,И а?М ,) ВЬ?«!(°:(> ГС с> га«(он чтооы ила, при:>», (»! ак) Щ;> Я,, С Т POH« ." Тв 0 к устью скважины

Озде?:cтнии дднле>(Bi) > НИХ г>ЧОЦ;).Г и!РИ В ни я г. д н к(Звере 2 на и:н щддь усту.. Ий .-0;- «н> которого !«азме.цен непосред.)Венно;-;дд зарядом 3 ниже голости г((, ; теле н«>унжера 9 выполне?1 глу. :ОЙ сии 3» с QQ>"ÎH к;)!Iя 1 9 сООбщенный г?: — «Г-»C;«Ч«1« -, И Г Tt ;0сф » ), ; ЧЕРЕЗ

;оп;к; .!?а!«Зля 1: и:оединенный черр «Ид,;, I,k!-,,- г 1.<,-;,;ЗНЬ?(> 0!. «pC !Et)!, 2

5 92 па 8, была больше, чем сила, выбрасы— вающая устройство из скважины и возникающая от давления жидкости в скважине на площадь нижнего торца камеры 7. Это обеспечивает удерживание устройства в скважине в момечт созда— ния импульса давления жидкости.

Инерционность плунжера 9 со сменными элементами 13 выбирается в зависимости от величины заряда ВВ такой, чтобы обеспечить минимальное смещение его нижнего торца до выхода в расширительную полость 4 за время нео бходимое для полного развития фазы гидравлического удара в скважине и процесса трещинообразования в разрушаемом объекте °

Поскольку длительность указанных процессов составляет тысячные доли секунды, вес плунжера 9 с элементами

13 для зарядов с массой пороха 8-10 г достигает примерно 20 кг, Когда нижний торец плунжера 9 при своем движении вверх достигнет расширительной полости 4, основная работа по разрушению объекта будет уже завершена, и н дальнейшем часть газов пройдет в осевой канал 10 через полость -. и отверстия 12 и далее — через сопло Лаваля 11 со сверхзвуковой скоро тью вверх,, создавая направлен51(2 . ую вниз реактивную силу, противодействующую дальнейшему движению плунжера 9 вверх. Это приведет к плавному

5 снижению давления газов в камере 2.

Данная система динамического торможения плунжера 9 в конце импульса позволяет полезно использовать оста-.очное и еще весьма высокое давление га=-ов в камере 2 для гашения накопленной кинетической энергии плунжера и снижения инерционных нагрузок на детали устройства без каких-либо специ::-. ных прис осо блений или дополни1 тельного увеличения массы плунжера, что -2KKp повышает эффективность действия устройства, Устройство позволит более полно использовать энергию о бразующихся при взрыве ВВ газов за счет ликвидации непроизводительных потерь давления газов на упругую деформацию жидкости вне скважины и за счет увеличения времени действия импульса путем повы25 щения инерционности системы, обеспечизающей необходимые условия сгорания заряда ВВ.

Это устройство позволит также утилизировать остато:-.ную энергию взрыва газов, использовав ее для снижения динамических нагрузок на детали устройства в конце импульсa,