Устройство для электротермомеханического бурения горных пород

 

1 ц 5 92983

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналисткческнх

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.12.75 (21) 2198578, 22-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано li5.02.78. Бюллетень № 6 (45) Дата опубликования описания 07,03.78 (51) М. Кл. E 21С 37/18

E 21С 13/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам нзобретеннй н открытий (53) УДЕ, 622.243,94:622. .24.051.55 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. Ф. Черемис, А. А. Галяс, А. Ф. Ратушный, В. К. Григорьев и Я. И. Шнапир

Институт геотехнической механики АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО

БУРЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к горной промышленности.

Известно устройство для электротермомеханического бурения горных пород, включающее корпус, шарошки и электроды, выполненные в виде свободно перекатывающихся по забою конических органов, расположенных между шарошками (1).

Электроды в указанном устройстве являются пассивными и предназначены только для подвода к горной породе электрической энергии. Их свободное перекатывание по забою приводит к временной потере электрического контакта с породой, разрыву электрической цепи и образованию дуги, оыстро выводящей электроды из строя. Зоны нагрева породы пассивными электродами е совпадают с участками приложения механической нагрузки под вершинами зубьев, что резко ухудшает эффективность электротермомеханического разрушения горных пород.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для электротермомеханического бурения горных пород, включающее шарошечное долото, соединенное с буровым ставом через стабилизатор, диэлектрические вставки и источник электрического питания с двумя токоподводами, один из которых подсоединен к долоту (2).

Активный электрод — шарошечное долото — прижат к забою с рабочим усилием и при перекатывании по поверхности забоя не теряет с ней контакта. Зубья шарошек-электродов, внедряясь в породу, обеспечивают надежный электрический контакт и значительную глубину прогрева породы непосредственно под зубьями.

Недостатком данного устройства являются большие потери электрической энергии в межэлсктродной цепи и необходимость тщательной электрической изоляции бурового става от стенок скважины во избежание электрического пробоя.

15 Цель изобретения — уменьшение энергоемкости и повышение эффективности процесса бурения.

Указанная цель достигается тем, что диэлектрические вставки установлены между сочленениями буровой став — стабилизатор и стабилизатор — шарошечное долото, при этом другой токоподвод подсоединен к стабилизатору.

Применение стабилизатора пружинного типа обеспечивает надежный распор устройства в стенки скважины и электрический контакт с породой. При этом резко увеличивается устойчивость бурового става, а следовательно, и контакт долота с забоем. Использование

30 упругих элементов стабилизатора в качестве токоподводящих устройств обеспечивает существенное уменьшение сопротивления межэлектродного промежутка, т. е. энергоемкости процесса бурения. При бурении стабилизатор перемещается лишь поступательно, что обеспечивается подвижным соединением его обойм с валом. Отсутствует необходимость электрической изоляции бурового става от стенок скважины и от станка, так как буровой став не находится под напряжением. Диэлектрические вставки испытывают только сжимающие напряжения и поэтому способны выдерживать значительные нагрузки.

На чертеже изображено предлагаемое устройство для электротермомеханического бурения горных пород, в разрезе.

Устройство имеет шарошечное долото 1, наддолотный стабилизатор, состоящий из вала 2, обойм 3 и 4, упругих элементов 5. Соединение стабилизатора с долотом и буровым ставом выполнено посредством кулачковых муфт, состоящих из полумуфт 6 и 7, между кулачками которых расположены диэлектрические вставки 8 и 9. Полумуфты соединены между собой болтами 10 через диэлектрические вставки 11 и 12. Токоподвод и стабилизатору и долоту осуществляется посредством проводников 13 и 14, соединенных с разноименными полюсами источника электрической энергии, например, через скользящие токоподводы, Устройство работает следующим образом.

Устройство, навинченное на буровой став и соединенное с источником электрической энергии, подают на забой с рабочим усилием и числом оборотов, оптимальным для разрушаемой породы. После того как инструмент прижат к забою с рабочим усилием, подается напряжение. Через упругие элементы стабилизатора и породу к зубьям шарошек подводится электрический ток, обеспечивая нагрев

5 горной породы и создавая в ней термические напряжения, снижающие сопротивляемость механическому разрушению. Очистка забоя и охлаждение инструмента осуществляется сжатым воздухом, подаваемым через буровой

10 став и долото на забой.

Применение предлагаемого устройства позволит уменьшить энергоемкость процесса бурения, повысить устойчивость бурового става и улучшить контакт долота с забоем, упро15 стить конструкцию станка и повысить безопасность работ.

Формула изобретения

Устройство для электротермомеханического бурения горных пород, включающее шарошечное долото, соединенное с буровым ставом через стабилизатор, диэлектрические вставки и источник электрического питания с двумя токоподводами, один из которых II07,соединен к долоту, отличающееся тем, что, с целью снижения энергоемкости процесса бурения, диэлектрические вставки установлены между сочленениями буровой став— стабилизатор и стабилизатор — шарошечное долото, а второй токоподвод подсоединен к стабилизатору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 344096, кл. E 21С 37/18, 1971.

2. Патент США № 3179187, кл. 175 — 16, опублик. 1965.

Редактор Т. Юрчикова

Составитель В. Корчаков

Тсхред И. Михайлова

Корректор И. Позняковская

Заказ 27/4 Изд. М 238 Тпрагк 778

11ПО Государственного комптста Совета Министров СССР по делам изобрстснпй и открытий

113035, Москва, 3<,-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Подписное