Устройство для термического разрушения горных пород высокотемпературной газовой струей

Устройство для термического разрушения горных пород высокотемпературной газовой струей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретения

Н .П.Бут, И.П.Голдаев, Е.П. Полевичек и П. Н. ракщ,,„

" " .>пн. -, ", 17,4iF,, l.„, ° с с г, Т г

),;, Харьковский ордена Ленина авиационный институт им. Н. Е. Жуковского (7! ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ

ГОРНЫХ ПОРОД ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ГАЗОВОЙ

СТРУЕЙ

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для термического разрушения горных пород высокотемпературной газовой струей, и может быть использовано, например для бурения скважин при открытой разработке крепких горных пород.

Известно устройство для термического разрушения горных пород высокотемпературиой газовой струей, в котором имеется газогенератор с сопловой. крышкой, причем 1О сопло выполнено с наклоном и возможностью врашения вокруг продольной оси устройства Г1 1.

Однако это устройство недостаточно надежно, так как усложняется его конструкция из-за необходимости придания сопловому отверстию врашательного движения.

Йаиболее близким к предлагаемому по технической сушности и достигаемому ре-, 20 зультату,является устройство для термического разрушений горных пород высокотемпературной газовой струей, содержащее газогенератор с сопловой крышкой, при2 мыкаюшую к срезу сопла насадку с кана лом, расширяюшимся по направлению истечения газов, и расположенные вблизи от среза сопла отверстия для подачи в канал насадки управляюших импульсов, отклоняю. ших газовую струю от среднего положения до наклонной плоскости канала насадки, источник управляющих импульсов и распределитель поочередной подачи этих импульсов по отверстиям каналов насадки.

Это устройство позволяет частично устранить недостатки описанного выше устройства эа счет сообшения высокотемпературной газовой струе, истекаюшей иэ сопла, колебательного движения в поперечном направлении, в результате чего зона эффективного воздействия газовой струи на забой увеличивается C2) .

Однако это устройство целесообразно применять для прорееания шелей в масси- . вах горных пород, так как при этом обеспечивается требуемая ширина щелей без сообшения газогенератору вращательного движения. При бурении скважин устройству

6 4

3 96829 необходимо сообщать вращательное движение, чтобы обеспечить получение скважины требуемого диаметра, так как колебательного движения струи в одной и той же плоскости недостаточно, что усложняет конструкцию. устройства и снижает его надежнос ть.

Бель изобретения — упрощение конструкции и повышение надежности устройства за счет обеспечения вращения газовой 1ф, струн относительно газогенератора.

Указанная цель достигается тем, что на поверхности канала насадки выполнено не менее трех продольных пазов, в верхней части которых выполнены отверстия 15 для подачи управляющих импульсов в канал,насадки, причем отверстия соединены посредством трубопроводов с распределителем поочередной подачи управляющих импульсов, при этом канал насадки выпол-- о нен в виде усеченного конуса, а продольные пазы выполнены с расширением к выходу канала насадки.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1.

Устройство для термического разрушения горных пород содержит газогенератор

1 (фиг. 1) с сопловой крышкой 2, к срезу сопла 3 которой примыкает насадка 4 с каналом 5, расположенным соосно соплу 3. Канал 5 выполнен расширяющимся

° и осесимметричным.

В теле насадки 4 в непосредственной близости от среза сопла 3 выполнено четыре отверстия 6, расположенных ради. ально и равномерно по окружности, а на поверхности канала 5 выполнено на всю длину канала четыре продольных паза 7, Щ также расположенных равномерно по окруж« ности и пересекающихся с отверстиями 6 таким образом, что отверстия 6 выходят в пазы 7. Отверсти 6 сообщены с отводящими линиями 8 распределителя 9, распределительный орган 10 которого обеспе- чивает перекрытие одной из отводящих линий и сообщение остальных трех с источником управляющих импульсов, сообщенным с распределителем 9 подводящей линией 11. 50

Источником управляющих импульсов является атмосферный воздух, подводимый к распределителю через воздухозаборник

12. В подводящей линии 11 установлен запорный клапан 13.

Устройство работает следующим образом.

После запуска и вывода на режим газогенератора 1 высокотемпературная газовая струя истекает из сопла 3 в канал 5 насадки 4, занимая в нем при закрытом клапане 13 среднее (осевое) положение.

После открытия клапана 13 истекающая из сопла 3 газовая струя эжектирует атмосферный воздух через три отверстия

6, сообщенные через распределитель с атмосферой. При этом давление газа в зонах канала 5, прилегающих к этим трем отверстиям 6, сообщенным в данный момент с атмосферой, выше, чем в зоне, прилегающей к закрытому отверстию. Под действием перепада давлений струя примкнет к поверхности канала 5, прилегающей к закрытому в данный момент от- верстию 6 и к пазу 7, проходящему через это отверстие. В пространстве этого паза 7 под действием эжектирующего эффекта газовой струи устанавливается пониженное давление (разрежение), удерживающее газовую струю в примкнувшем к наклонной поверхности положении. Для усиления этого эффекта (эффекта Коанда) целесообразно по мере уширения канала 5 выполнять и пазы также расширяющимися к выходу, с увеличением ширины и глубины их.

При сообщении распределительному органу 10 вращения, например по часовой стрелке, как показано на фиг. 2, отверстия 6 будут по одному поочередно перекрываться в порядке расположения их по окружности и в соответствии с описанным выше распределением давления газа в канале 5 истекающая из сопла 3 газовая струя будет последовательно занимать наклонные положения, примыкая к поверхности того паза, где давление при закрытом отверстии 6 будет ниже, чеи в других зонах канала.

Таким образом, высокотемпературная газовая струя, оставаясь в наклонном положении, будет совершать вращательное движение с частотой, равной частоте вращения распределительного органа 10.

При необходимости газовая струя может быть зафиксирована в любом из четырех (в данном примере конструктивного выполнения устройства) наклонных положений путем установки распределительного органа 10 в соответствующей позиции, а также в среднем (осевом) положении путем закрывания запорного клапана 13 .

В результате вращательного движения истекающей из насадки 4 газовой струи которая наклонена под углом к продольной оси устройства, обеспечивается соответст5 968 вуюшее вращение зоны контакта газовой струи с породным забоем скважины. Подбором угла расширения канала 5 возможно бурение скважин с необходимым диаметром. Это позволяет упростить технологию, S бурения скважин, так как устройство только подается на забой по мере углубления сква жины.

Формула изобретения tO

1. Устройство для термического разрушения горных пород высокотемпературной газовой струей, включающее газогенератор с сопловой крышкой, промыкающую к срезу сопла насадку с каналом, расши» ряюшимся по направлению истечения газов, и расположенные вблизи от среза сопла отверстия для подачи в канал насадки управляющих импульсов, отклоняю- 20 ших газовую струю от среднего положения по наклонной плоскости канала насадки, источник управляющих импульсов и распределитель поочередной подачи этих импульсов по отверстиям канала. насадки, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью

296 6 упрощения конструкции и повышения надежности в работе устройства за счет обеспечения вращения газовой струи относительно газогенератора, на поверхности канала насадки выполнено .не менее трех продольных пазов. в верхней части которых выполиейы отверстия для подачи управляющих импульсов в канал насадки, причем отверстия соединены посредством трубопроводов с распределителем поочередной подачи управляющих импульсов, 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а юш е е с я тем, что канал насадки выпол . нен в виде усеченного конуса.

3. Устройство по па. 1 и 2, о т л и— ч а ю щ е е с N тем, что продольные пазы выполнены с расширением к выходу канала насадки.

Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР

N442849,,кл. Е 21 С 21/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

М 734407, кл. Е 21 С 21/00, 1980 (прототип) . авиа 1