Устройство для термического разрушения горных пород импульсными высокотемпературными газовыми струями

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ 67З7З2

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцнапнстнческнх

Республнк (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)м. Кл.г

Е 21 С 21/00

E 21 В 7/14 (22) Заявлено070777 (21) 2507в27/гг- оз с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет

ceca но делам изобретений н открытий

Опубликоваио150779, Бюллетень ¹ 26

Дата опубликования описания 15.07. 89 (53) УДК б 22, 24 3. 9 4 (088. 8) (72) Авторы изобретения — --- — - -«

A.Н.Генбач, И.P.Ãóðåâè÷ и К.А.Захваткин„ «.:,".," .."":-:-.p ::-;.,«j.- -:- . -,- ."

Казахский политехнический институт им.В.И., Лениыд, ° °,,",,".,Лг. 0У;::, jt

I (УЦ Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ

ПОРОД ИМПУЛЬСНЫМИ ВЫСОКОТЕМПЕРА!ГУРНЫМИ

ГАЗОВЫМИ СТРУЯМИ настоящее изобретение касается устройства для термического разрушения горных пород импульсными высоко-. температурными газовыми струями и может быть использовано, в.частности, при бурении скважин в крепких породах.

Устройства для термического разрушения горных пород высокотемпературными газовыми струями достаточно широко известны. В частности, известно устройство, содержащее камеру сгорания с встроенной в нее форсункой для подачи топлива и завихрителем для придания вращательного движения окислителю, поступающему вместе с топливом в камеру сгорания для образования горючей смеси.

Замера сгорания оснащена сопловой .наадкой для истечения образующихся в ней продуктов сгорания (1 .

Недостатком известных устройств является то обстоятельство, что CBH применимы для разрушения узкого кру- 25 га горных пород, склонных к шелушению при нагреве. Э значительной сте. пени это объясняется неоптимальным распределением теплового потока в. эоне пятна нагрева при стационарном режиме горения. В центре пятна значение теплового потока слишком велико (порода разрушается плавлением), а по краям его величина всегда достаточна для создания в породе разрушающих напряжений. Кроме того, постоянное давление газового потока продуктов сгорания на разрушаемую поверхность в определенной степени препятствует отделению разрушенных частиц от породы, что приводит к снижению производительности процесса.

Укаэанные недостатки удается избежать путем придания истечению газовых струй из камеры сгорания импульсного характера.

Поэтому более близким техническим решением из известных к данному изоб1 ретению является устройство для термического разрушения горных пород импульсными высокотемпературными газовыми струями, содержащее размещенную в корпусе камеру сгорания, имеющую топливную форсунку, впускные отверстия для прохода окислителя и выхлопные отверстия для выброса 11ро» дуктов сгорания 1 2 (.

В этом устройстве импульсный ре жим работы достигается благодаря наличию форкамеры для предварительного смешения топлива и окислителя, 673732 периодически сообщаемой через клапан с камерой сгорания. !

Однако эффективность работы устройства оказывается довольно низкой иэ-за постоянно открытой камеры сгорания, в результате чего исключается возможность повышения в ней давления горючей смеси до уровня давления в подводящей системе, т.е. в известном устройстве нельзя получить

Высокую степень сжатия горючей сме,си.

В конечном итоге упомянутые недостатки заметно уменьшают К.П.Д. Устройства.

Цель .изобретения заключается в том, чтобы повысить К.П.Д. Устройства путем увеличения внутрикамерного давления.

Согласно изобретению, эта цель достигается в результате того, что камера сгорания выполнена с глухим дном, а впускные и выхлопные отверстия расположены на ее боковой стенке, при этом камера сгорания установлена с воэможностью осевого перемещения в корпусе, на внутренней стороне которого выполнены два опорных пояска, контактирующих с боковой стенкой камеры. сгорания и периодически открывающих и закрывающих впускные и выхлопные отверстия камеры при ее перемещении. . Пространство между корпусом и .камерой сгорания, расположенное перед опорным кольцевым пояском, перекрывающим выхлопные отверстия, соединено каналом с сопловой насадкой для истечения продуктов сгорания.

Камера сГорания соединена с корпусом со стороны подачи топлива сильфоном, а между форсункой и камерой сгорания смонтирована пружина.

При этом, клапан, управляющий подачей топлива в камеру сгорания, ИМеет привод s виде мембранной коробки, полость которой сообщена с пространством камеры сгорания. . На чертеже показано предложенное устройство.

Оно содержит камеру 1 сгорания, выполненную с глухим дном 2 и размещенную с воэможностью поступательжио:осевого перемещения в корпусе 3 дгщ чего на его внутренней стороне выполнены два опорных пояска 4 и 5, кО тактирующих с боковой стенкой 6 камеры 1 сгорания. В боковой стенке

6 камеры 1 сгорания имеются впускные отверстия 7 для прохода окислителя и выхлопные отверстия 8 для выброса продуктов сгорания, перекрываемые и открываемые с помощью укаэанй их опорных поясков 4, 5 при движении камеры 1 сгорания относительно корпуса 3. В боковой стенке 6 также имеются продувочные отверстия 9.

Своей тыльной частью камера 1

Вгорания соединена с сильфоном 10, который прикреплен к торцу 11 корпуса 3. Топливо в камеру 1 сгорания подводится по каналу 12, перекрываемому клапаном 13 и имеющему на выходе форсунку 14 для распыливания топлива. Между корпусом форсунки 14 и

5 торцом камеры 1 сгорания установлена возвратная пружина 15. Клапан 13 имеет привод в виде мембранной коробки

16, полость которой магистралью 17 сообщена с пространством камеры 1

t0 сгорания.

Для воспламенения горючей смеси в камере 1 сгорания служит запальная свеча 18, установленная в отверстии

19 опорного пояска 5, а в опорном пойске 4 выполнены каналы 20 для перепуска окислителя, подаваемого по каналу 21 в камеру 1 для поддерживания в ней горения, при этом на пути движения окислителя в камере 1 сгорания установлен эавихритель 22. К корпусу 3 присоединена сопловая насадка 23.

Устройство работает следующим образом.

В камеру 1 сгорания через впускные отверстия 7 и завихритель 22 подают окислитель. Поскольку камера 1 сгорания имеет глухое дно и ее выхлопные отверстия 8-перекрыты опорным пояском 5 давление окислителя повышается в ней до уровня давления в подводящей системе. Одновременно с подачей. окислителя через открытый клапан 13 и форсунку 14 в камеру 1 подают топливо и с помощью свечи 18 воспламеняют горючую смесь. При этом давление в камере 1 сгорания резко увеличивается и она перемещается в сторону сопловой насадки 23, растягивая сильфон 10 и сжимая пружину 15.

Впускные отверстия 7 перекрываются

4Q опорным пояском 4, вхлопные отверстия 8 открываются и продукты сгорания иэ камеры 1 выбрасываются в пространство. между корпусом 3 и. камерой 1 и далее через сопловую насадку 23 на разрушаемую породу.

Скачок внутрикамерного давления передается в мембранную коробку 16, в результате чего клапан 13 перекрывает канал 12 подачи топлива.

Очистка камеры 1 сгорания осуществляется путем продувки окислителем, который при закрытых впускных отверстиях 7 подается через каналы

20 в опорном пояске 4 и продувочные отверстия 9 в камеру 1 сгорания.

55,Этим обеспечивается высокая степень заполнения камеры 1 свежей горючей смесью.

При падении давления внутри камеры 1 сгорания пружина 15 возвратит

60 .ее в исходное положение.

Формула изобретения

1. Устройство для термического разрушения горных пород импульсными

673

Оки калу и юамиган

Сост ав ител ь В . Левин

Техпед С. Мигай Корректор;Е. Лукач

Тираж 656 . Подписное

ЦлИИПЯ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра шская наб. д.4 5

Редактор T.Aâäåé÷èê

Заказ 4036/29

Х s У с филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 высокотемпературнымн газовыми струями, содержащее размещенную в корпусе камеру сгорания, имеющую топливную форсунку, впускные отверстия для прохода окислителя и выхлопные отверстия для выброса продуктов сгорания, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с 5 целью повышения его К.П.Д. путем увеличения внутрикамерного давления, камера сгорания выполнена с глухим дном, а впускные и выхлопные отверстия расположены на ее боковой стенке, при )p этом камера сгорания установлена с возможностью осевого перемещения в корпусе, на внутренней стороне которого выполнены два опорных пояска, контактирующих с боковой стенкой камеры сгорания и периодически открывающих и закрывающих впускные и выхлопные отверстия. камеры при ее перемещении.

2 . Устройство, по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что пространство между корпусом и камерой сгора732 6 ния, расположенное перед опорным кольцевым пояском, перекрывающим выхлопные отверстия, соединено каналом с сопловой насадкой для истечения продуктов сгорания.

3. Устройство по п.п. 1 и 2 о тл и ч а ю щ е е с д тем, что кламера сгорания соединена с корпусом со стороны подачи топлива сильфоном, а между форсункой и камерой сгорания смонтирована пружина.

4. Устройство по п.п. 1-3, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что.ка пан, управляющий подачей топлива в камеру сгорания, имеет привод в ниде мембранной коробки, полость которой . сообщена с пространством камеры сгорания.

Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 128796, кл. Е 21 С 21/00, 1959

2. Авторское свидетельство СССР

Р 473012, кл. Е 21 С 21/00, 1974.