Огнеструйная горелка для установки термомеханического колонкового бурения

 

о 1

-, „.,„-о;;ам иблиотека 1ч

rrrr 420768

Опис е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 31.07.72 (21) 1815947/22-3 с присоединением заявк ¹ (32) Приоритет

Опубликовано 25.03.74. Бюллетень ¹ 11

Дата опубликования описания 23.08.74 (51) М. Кл. Е 21с 21/00

Е 21с 25/00

Гвсударстввииь и нвцитвт

Соввта Министрвв СССР пв дави изгбргтвиий

8 втгегп1Й (53) УДК 622.243.94:622. .24.051.52 (088.8) (72) Авторы изобретения

Э. И. Завьялов, П. М. Степанов, И. П. Голдаев, H. Н. Попов, А. П. Моторненко, Г. С. Жердев и Е. П. Полевичек

Отделение экспериментальных исследований Центрального научно-исследовательского горноразведочного института цветных, редких и благородных металлов (71) Заявитель (54) ОГНЕСТРУЙНАЯ ГОРЕЛКА ДЛЯ УСТАНОВКИ

ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО КОЛОНКОВОГО БУРЕНИЯ

Изобретение .касается огнеструйной горелки, которая используется в установках для термомеханического колонкового бурения шурфов и скважин большого диаметра в крепких горных породах и мерзлых грунтах.

Известные термомеханические установки для колонкового бурения представляют собой комбинаци|о механических породоразрушающих инструментов и огнеструйных горелок, каждая из которых имеет камеру сгорания с приспособлениями для подвода в нее топлива и окислителя и крышку с соплами, расположенными под углом к оси камеры сгоралия.

В,известных уста но вках для разрушения всей ширины кольцевого забоя необходимо воздействие не менее двух струй высокотемпературной газовой среды, создаваемых горелками, направленных в угловые пояса забоя. При этом происходит термомеханическое прорезание канавок в указанных углах и механический скол образовавшегося между ними целика. Подобное разрушение кольцевого забоя является малоэффективным и не экономичным, поско IbKo передача энергии струи на забой происходит с образованием прямого скачка уплотнения,в малом по размерам пят,не контакта, а дальнейшее обтекание забоя происходит отраженным потоком газовой среды с дозвуковой скоростью, когда коэффициент теплопередачи резко падает по сравнению с обтеканием потоком газовой среды, имеющем сверхзвуковую скорость.

Целью изобретения является повышение эффективности бурения за счет обработки всей ширины образуемого кольцевого забоя высокотемпературной газовой струей.

Это достигается тем, что corno расположено за пределами поперечного сечения корпуса горелки и соединено с камерой сгорания ко10 ленообразным каналом, выполненным в крышке горелки.

В результате такого выполнения вся ширина прорезаемой кольцевой щели обтекается

15 высокотемпературной газовой средой со сверхзвуковой скоростью, создаваемой любой отдельной горелкой в установке. Следствием этого является уменьшение расхода теплоносителя и увеличение коэффициента теплоот20 дачи.

На фиг. 1 изображена предлагаемая горела<а, вид снизу; на фиг. 2 — продольный разрез по А — А .на фиг. 1; на фиг. 3 — продольный разрез .нижней части горелки по Б — Б

25 на фиг. 2; на фиг. 4 — разрез горелки по  — В на фиг. 3.

На боковой поверхности керноприемпой трубы 1 в нижней ее части установлены механические породоразрушающие инструменты

30 2,и огнеструйныс горелки 3.

420768

8-8

Каждая горелка 3 содержит камеру сгорания 4 с приспособлениями (на чертеже не показаны) для подачи .в нее топлива и окислителя.и крышку 5 с кожухом 6. В крышке 5.выполнен коленообразный канал а, заканчивающийся соплом 7, ось,которого расположена за ,пределами поперечного, сечения корпуса горелки 3.

Козырек 8 задней стенки канала а имеет отверстия б для выхода агента, охлаждающего крышечку 5. Горелки 3 установлены так, что задняя стенка 9 канала а обращена во внутрь установки.

Режущая часть механических породоразрушающих инструментов 2,выполнена так, чтобы обеспечить обтекание, поверхности забоя струями высокотемпературной газовой среды.

Установка работает, следующим образом.

Высокотемператур ая газовая среда из каморы сгорания 4 каждой горелки 3;поступает в коленообразный канал а крышки 5 и отводится им в сторону через его сопло 7 со сверхзвуковой скоростью. Газовая среда, воздействуя на забой,,создает в породе .или в гру нпе те.м пер атурные;напряжен,ия.

При вращении,керноприемной трубы 1 установки в направлении, показанном стрелкой Г, инструменты 2 разрушают .нагретый слой породы на поверхности забоя и профилируют его для обтекания потоком газовой среды, создаваемой последующей горелкой. Происходит образование керзона,и углубка скважины. При этом поток газовой среды, создаваемый каждой горелкой, пересекает всю.кольцевую щель

iso хо рд е ia направлении от керна к стенке скважины (см. фиг. 1) и выносит продукты разрушения в зазор между трубой 1 и стенкой скважины.

10 Охлаждающий агент, .проходя;по зазору между кожухом 6 и крыш кой 5, охлаждает ее, и выходя через отвер стия б в козырьке 8 задней стенки крышки 5, эжектируется струей горелки.

Предмет изобретен ия

Огнеструйная горелка для установки термо,механического колон кового бурения, имеющая камеру сгорания с приспособлениями для под20 вода,в нее тороплива,и окислителя, закрытую крышкой с соплом,,расположенным под углом к оси камеры сгорания, отл,и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью обработки,высокотемпературной газовой средой всей ширины образуе25 мого кольцевого забоя, сопло расположено за пределами поперечного,сечения корпуса горелки и соединено с камврой .сгорания коленообразным каналом, выполненным в крышке горелки.