Устройство для термического разрушения минеральных сред

 

Изобретение относится к горному делу и строительству и может быть использовано при термическом бурении скважин. Цель - повышение надежности запуска огнеструйной горелки при работе на трудновоспламеняемом горючем за счет улучшения качества подготовки горючего при запуске устройства. Устройство включает огнеструйную горелку (ОГ) 1, емкости 4, 5 для пускового и рабочего горючего. Емкости 4, 5 соединены магистралями (М) 6 с приспособлением для подачи горючего, выполненным в виде компрессора 7, а М 8, 9 - со смесителем горючего. Компрессор состоит из внутренней и наружной камер (К) 12, 13 с сужающимися выходными частями, выходные отверстия которых расположены соосно. Выходное отверстие внутренней К 12 выполнено в виде сопла 14. Площадь критического сечения сопла 14 в 2,5-3,5 раза больше площади сопла 2 форсунки ОГ 1. Внутренние полости наружной и внутренней К 12, 13 сообщены соответственно с емкостями 4, 5. При включении компрессора 7 воздух по М 6 и 18 поступает в емкости 4, 5 и в камеру сгорания 3 ОГ 1. По М 8 горючее из емкости 4 вытесняется во внутреннюю К 12. Из нее горючее, сформированное соплом 14 в струю 19, выбрасывается в выходное отверстие 15 наружной К 13 и поступает в топливопровод 16 и далее к соплам 2 форсунки ОГ 1. Соплами 2 горючее распыляется и перемешивается с воздухом, поступающим по М 18. Затем рабочее горючее из емкости 5 воздухом вытесняется в К 13 и поступает в кольцевой зазор 17, далее в выходное отверстие 15 и по топливопроводу 16 в ОГ 1. Смешение пускового и рабочего горючих начинается в струе 19 на срезе сопла 14, причем эффективность смешения достигается размерами сопла 14. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И Д BTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4619421/23-03 (22) 25.10.88 (46) 15.08.90. Бюл. К 30 (71) Казахский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) Е.К.Ястребов, Б.К.Стырон, М.И.Спасенов, Б.Ф.Шерстюк, В.В.Спиридонов, Л.И.10ник и В.И.Хмельник (53) 622.243.94(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 - 557519, кл. Е 21 В 7/14, 1975.

Авторское свидетельство СССР

В 976064, кл. Е 21 В 7/14, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО

РАЗРУШЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ СРЕД (57) Изобретение относится к горному делу и строительству и может быть использовано при термическом бурении скважин. Цель — повышение надежности запуска огнеструйной горелки при работе.на трудновоспламеняемом горючем за счет улучшения качества подготовки горючего при запуске устройства.

„„Я0„„1585489 А 1 (SI)S Е 21 В 7/14, Е 21 С 37/16

2 устроиство включает огнеструиную горелку (ОГ) 1, емкости 4, 5 для пускового и рабочего горючего. Емкости

4, 5 соединены магистралями (М) 6 с приспособлением для подачи горючего, выполненным в виде компрессора 7, а

М 8, 9 — со смесителем горючего. Компрессор состоит из внутренней и наружной камер (К) 12; 13 с сужающимися выходными частями, выходные отверстия которых расположены соосно. Выходное отверстие внутренней К 12 выполнено, в виде сопла 14. Площадь критического сечения сопла 14 в 2,5-3,5 раза больше площади сопла 2 форсункой ОГ 1.

Внутренние полости наружной и внутренней 1, 12, 13 сообщены соответственно с емкостями 4, 5. При включении компрессора 7 воздух по М 6 и 18 поступает в емкости 4, 5 и в камеру сгорания 3 ОГ 1. По М 8 горючее из ем кости 4 вытесняется во внутреннюю К

12. Из нее горючее, сформированное соплом 14 в струю 19, выбрасывается

1585489 в выходное отверстие 15 наружной К 13 и поступает в топливопровод 16 и далее к соплам 2 форсунки ОГ 1. Соплами

2 горючее распыляется и перемешива5 ется с воздухом, поступающим по М 18.

Затем рабочее горючее иэ емкости 5 воздухом вытесняется в К 13 и постуИзобретение относится к горному делу и строительству и может быть ис 1 пользовано при термическом бурении скважин, обработке поверхности крепких горных пород и других работах, производимых с применением огнеструй" ных рабочих органов (буров, термореза. ков, горелок).

Цель изобретения — повьппение надежности запуска огнеструйной горелки при работе на трудновоспламеняемом горючем за счет улучшения качества подготовки горючего,при запуске уст- 25 ройства.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для термичес" кого разрушения минеральных сред.

Устройство содержит огнеструйяую горелку 1 с центральной форсункой для распыления гор1пчего,через сопла

2 площадью сечения S< которая уста" новлена в камере 3 сгорания и емкости для пускового 4 и рабочего 5 горючего. Магистралью 6 емкости 4 и 5 соединены а приспособлением для подачи горючего, выполненным в виде компрессора 7, а магистралями 8 и,9 для подачи горючего, оснащенными запорными 40 вентилями 10 и 11 — со смесителем ro" рючего, который состоит из внутренней

12 и наружной 13 камер с сужающимися выходными частями. Выходное от верстие внутренней камеры 12 выполнено в виде 45 сопла 14, Площадь критического сечения S сопла 14.в Т,5-3,5 раза больше площади 84, сопла 2 форсунки огнеструйной горелки 1. Сопло во внутренней камере 12 размещено соосно с выходным отверстием 15 наружной камеры 13, которая топливопроводом 1б для подачи горючего сообщается с огнеструйной горелкой,1. Наименьшая площадь S „ кольцевого зазора 17 между выходными частями наружной 13 и внут" ренней 12 камер на срезе сопла 14 в

3-6 раз превьппает площадь Sy сопл 2 форсунки огнеструйной горелки 1. Внутпает в кольцевой зазор 17, далее в выходное отверстие 15 и по топливопроводу 16 в ОГ 2. Смешение пускового и рабочего горючих начинается в струе

19 на срезе сопла 14, причем эффектив- ность смешения достигается размерами сопла 14. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. ренняя камера 12 с наружной 13 соединена посредством резьбы и может перемещаться в ней. При этом изменяется площадь S< и осуществляется настройка смесителя на конкретный тип рабочего горючего и конкретный тип огнеструйной горелки 1.

С компрессором 7 камера 3 сгорания огнеструйной горелки 1 соединяется. магистралью 18 для подачи воздуха. В установках, использующих насосную систему подачи горючего к огнеструйной горелке 1, топливный насос (не показан) устанавливается между смесителем и огнеструйной горелкой 1 в топливопроводе 16 для подачи горючего.

Устройство работает следующим образом.

После включения компрессора 7 воздух по магистралям 6 и 18 поступает в емкости 4 и 5 и в камеру 3 сгорания огнеструйной горелки 1. Открывается запорный вертиль 10 и пусковое горючее из емкости 4 вытесняется воздухом по магистрали 8 во внутреннюю камеру

12 смесителя. Из нее пусковое горючее, сформированное соплом 14 в струю

19, выбрасывается в выходное отверстие

15 наружной камеры 13, поступает в топливопровод 16 и далее к соплам 2 форсунки огнеструйной горелки 1. Здесь пусковое горючее распыляется соплами

2 форсунки и перемешивается с воздухом, поступающим от компрессора 7 по магистрали 18. После вывода на пусковом горючем огнеструйной горелки 1 на рабочий режим открывается запорный вентиль 11 на магистрали 9 и рабочее горючее из емкости 5 воздухом вытесняется в наружную камеру 13 и поступает в кольцевой зазор 17. Здесь оно проходит через кольцевой зазор S, поступает в. выходное отверстие 15. и дальше по топливопроводу 16 в огнеструйную горелку 1. Смешение пускового и рабочего горючих начинается в

1О

30 ренней камер сообщены соответствен1 но с емкостями для рабочего и пускового горючего магистралями для подачи горючего, при этом выходное отверстие внутренней камеры выполнено в виде сопла, площадь критического сечения которого составляет

40 2,5-3,5 от площади сечения сопл форсунки огнеструйной горелки, а выходная часть наружной камеры сообщена с топливопроводом, причем внутренняя камера установлена с возможностью пе45 ремещения в осевом направлении относительно наружной камеры.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с ятем, что площадь кольцевого зазора между выходными частями наружной и внутренней камер в плоскости, перпендикулярной к продольной оси смесителя и проходящей через срез сопла внутренней камеры, составляет

3-6 от .площади сечения сопл форсунки

55 . .огнеструйной горелки..5 158 струе 19 сразу же на срезе сопла 14.

Концентрация рабочего горючего в струе

19 нарастает по мере открытия вентиля

11. Верхний предел минимальной площади кольцевого проходного сечения

S,,равный 6 площадям Бф сопла 2 форсунки ограничивает поступление рабочего горючего в струю 19 в случае слишком быстрого открывания вентиля !1 на магистрали 9 и снижает вероятность заливания (гашения) пламени в камере

3 сгорания огнеструйной горелки 1.

Нижний предел площади S к минимального проходного сечения, равный 3 Бф, обеспечивает полную нагрузку форсунки огнеструйной горелки 1 при переводе его на рабочее горючее. Дальнейшее уменьшение площади S вызывает нестак бильность процесса сжигания горючего в камере 3 огнеструйной горелки 1.Эффективность смешения рабочего горючего с пусковым достигается размерами сопла 14, формирующего струю 19.

При увеличении площади $ с сопла 14 скорость струи 19 снижается и темп нарастания концентрации рабочего горючего в топливопроводе 16 возрастает.

При значениях $, равных и больших

3,5 $, начинает заметно узудшаться перевод работы горелки 1 с пускового горючего на рабочее, учащаются зату— хания процесса горения топлива в камере 3 сгорания огнеструйной горелки

i, повышае" ñÿ расход бензина.

При значениях S, близких к нижнему пределу (S ) 3-4 Бф), увеличивается расход пускового горючего. Снижение площади сечения Б с сопла 14 до значений, меньших 2$y приводит к нарушению устойчивости работы огнеструйной горелки -1 во время запуска.

После перевода работы огнеструйной горелки 1 с пускового горючего на рабочее (после полного открытия вентиля 11) вентиль 10 на магистрали

8, питающий смеситель пусковым горючим, закрывается и устройство продолжает работу на рабочем горючем (дизтопливе, керосине).

Пределы соотношений Б „/S< = 3-6 и $ /$ ф = 2,5-3,5 установлены экспе риментально. Несоблюдение их приво— дит к снижению эффективности перевода

5489 6 работы устройства с пускового горючего на рабочее.

Формула и э о б р е т е н и я

1. Устройство для термического разрушения минеральных сред, включа— юшее огнеструйную горелку, емкости для пускового и рабочего горючего, смеситель горючего, магистрали для подачи горючего иэ емкостей для пускового и рабочего горючего к смесителю горючего, в каждой из которых установлен запорный вентиль, топливопровод для подачи горючего от смесителя горючего к соплам форсунки огнеструйной горелки, магистраль для подачи воздуха от компрессора в камеру сгорания огнеструйной горелки и приспособление для подачи горючего из емкостей для пускового и: рабочего горючего, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности запуска огнеструйной горелки при работе на трудновоспламеняемом горючем за счет улучшения качества подготовки горючего при запуске устройства, смеситель горючего выполнен в виде размещенных с кольцевым зазором наружной и внутренней. камер с сужающимися выходными частями, выходные отверс1 А4 тия которых расположены соосно, а внутренние полости наружной и внут