Устройство для бурения мерзлого грунта

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ МЕРЗЛОГО ГРУНТА, включающее полый шнековый став с наружным оребрением и заостренным наконечником, выполненный в виде тепловой трубы с верхней и нижней частями, размещенным в верхней части теплогенератором, паровым каналом с турбиной, приспособлением для транспортировки жидкого теппоносителя, и привода вращения и подачи шиекового става, отличающееся тем что, с целью повышения эффективности бурения путем увеличеиия теплопередачи от щнекового става к породе, приспособление для транспортировки жидкого теппоноситепя выполнено в виде насоса с турбиной, нагнетательный патрубок которого связан с нижней частью тепловой трубы, а всасывающий патрубок имеет распылитель с форсунками, оси которых ориентироваг ны перпендикулярно рабочей поверхности теплогенератора.

СО)ОЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

09) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3850551/22-03 (22) 29.01.85 (46) 30.!1.86. Бюл. Ф 44 .(72) В.П.Коротков (53) 622.243.94 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 219500, кл. E 21 С 37/18, 1967.

Авторское свидетельство СССР

1) 1205615, кл. Е 21 С 37/18, 1984. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ

МЕРЗЛОГО ГРУНТА, включающее полый шнековый став с нарухным оребрением и заостренным наконечником, выполненный в виде тепловой трубы с верхней и нишней частями, размещенным в верхней части теплогенератором, па(g1) 4 Е 21 С 37/18 Е 21 В 7/15 ровым каналом с турбиной, приспособлением для транспортировки шидкого теплоносителя ° и приводы вращения и подачи шнекового става, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности бурения путем увеличения теплопередачи от шнекового става к породе, приспособление для транспортировки шидкого теплоносителя выполнено в виде насоса с турбиной, нагнетательный патрубок которого связан с вишней частью тепловой трубы, а всасывающий патрубок имеет распыпитель с форсунками, оси которых орнентирова- g ны перпендикулярно рабочей поверхности теплогенератора.

1273548

Изобретение относится к горной промьппленности и может быть использовано для шнекового бурения мерзлого грунта.

Цель изобретения — повышение эффективности бурения за счет увеличе" ния теплопередачи от шнекового става к породе.

На чертеже представлено устройство для бурения мерзлого грунта, разрез.

Устройство для бурения мерзлого грунта содержит теплогенератор 1, шнековый став 2 с наружным оребрением 3 и заостренным наконечником 4, выполненный в виде тепловой трубы с верхней 5 и нижней 6 частями, паровым каналом 7 и зоной транспортировки жидкого теплоносителя 8, приводы вращения и подачи шнекового става 2 (на чертеже не показаны), Зона транспортировки жидкого теплоносителя 8 выполнена в виде насоса

9 с приводом в виде турбины 10, уста-, новленной в паровом канале 7 тепловой трубы, и двух трубопроводов 11 и

12. Трубопровод 11 соединяет всасывакнций патрубок 13 насоса 9 с нижней частью 6 тепловой трубы, а трубопровод 12 — нагнетающий патрубок 14 насоса 9 с распылителем 15, установленным в верхней части 5 тепловой трубы и направленным на теплогенератор

Теплогенератор 1 выполнен в виде ферритовой втулки, в которой возбуждаются вихревые токи за счет обмотки, охватывающей верхний конец шнекового става 2, и подключен к источнику электрической энергии (не чертеже не показаны).

Распылитель 15 выполнен в виде вертикальной цилиндрической камеры, к нижней части которой присоединен трубопровод 12. Внутренняя полость камеры соединена с наружным пространством через форсунки, оси которых ориентированы перпендикулярно рабочей поверхности теплогенератора l

Насос 9 может быть любого типа, а например, центробежным, обеспечивающим пропорциональность подачи жидкого теплоносителя 8 числу оборотов турбины 10, с которой механически связан его вращающийся ротор.

Для снижения сопротивления движению потока пара жидкого теплоносителя 8 по паровому каналу 7 к нижней

l5

50 части 6 тепловой трубы насос 9 размещен в обтекателе 16 с которым сопряжена втулка крыльчатки 10, Обтекатель 16 прикреплен к стенкам парового канала 7 посредством продольных пилонов 17.

Для обеспечения запуска тепловая труба снабжена фитилем, проведенным по стенке парового канала 7, соединяющим нижнюю часть 6 тепловой трубы с ее верхней частью 5 и частично размещенным на рабочей поверхности теплогенератора 1 (на чертеже не показан).

В стационарном режиме включены приводы вращения и подачи шнекового става 2 и источник электрической энергии, питающий обмотку возбуждения теплогенератора 1.

Устройство работает следующим образом.

Мелкодисперсный жидкий теплоноситель 8 подается распылителем 15 на рабочую поверхность теплогенератора

1, на которой происходит интенсивный процесс парообразования — образуется паровая фаза и от теплогенератора 1 отбирается большое количество теплоты, равное скрытой теплоте парообразования жидкого теплоносителя 8. При этом количество теплоты пропорционально температуре рабочей поверхности теплогенератора l.

Так как температура и соответствующее давление пара в верхней части

5 несколько больше, чем в нижней части 6, пар перемещается от верхней части 5 к нижней части 6, образуется направленный вниз поток пара в паровом канале 7.

Поток пара вращает турбину 10 и связанный с ней ротор насоса 9. При этом от потока отбирается весьма малая часть мощности (порядка 0 2—

0,4 ), подобно питательному насосу в цикле Ренкина, что связано с малым удельным объемом и несжимаемостью жидкости

Ф

В нижней части 6 пар конденсйрует ся, отдавая забою скважины скрытую теплоту парообразования, При этом происходит интенсивное оттаивание мерзлого грунта, снижается его механическая прочность и абразивность тем самым повышается скорость проходки.

Скапливающийся в нижней части 6 жидкий теплоноситель 8 подается на1273548. Составитель А.Гааль

Редактор М.Циткина Техред В.Кадар Корректор В. Бутяга е

Заказ 6403/28 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва> Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4„ сосом 9 по трубопроводам 11 и 12 к распылителю 15, и цикл тепломассопереноса замыкается.

При повьппении температуры рабочей поверхности теплогенератора 1 увеличивается массовый поток пара в паровом канале 7, однако гидродинамический кризис не наступает, так как sa счет увеличения оборотов турбины 1-0 соответственно увеличивается массо- 10 вый поток жидкого теплоноситетя 8 в трубопроводах ll и 12 (обороты увеличиваются до тех пор, пока теплота преобразования не станет равной теплоте, отдаваемой рабочей поверх- 15 ностью теппогенератора l,и процесс снова станет стационарным).

При снижении температуры рабочей поверхности теплогенератора 1 про- 20 цесс идет в обратном направлении подача жидкого теплоносителя 8 снижается до тех пор, пока теплота парообразования не станет равной теплоте, отдаваемой теплот гнератором 1. 25

Температура теплогенератора . 1 может регулироваться, например, по изменениям скорости вращения шнекового става 2 (при снижении оборотов увеличиватЬся и наоборот) .

Описываемый процесс регулирования теплопередающей способности шнекового става 2 является малоинерционным, что обусловлено малой инерционностью процесса распыления и парообразования, осуществляемого распылителем 15 и теплогенератором 1, и малой инерционностью процесса изменения .оборотов турбины 10 в зависимости от изменения массового потока пара в паровом канале 7.

В режиме пуска начальная раскрут" ка турбины 10 осуществляется за счет испарения жидкого теплоносителя 8, пропитывающего фитиль, соединяющий нижнюю часть 6 тепловой трубы с ее верхней частью 5. Пересыхание фитиля в процессе работы не играет роди, так как подача жидкого теплоносителя

8 обеспечивается насосом 9.