Устройство для термического разрушения горных пород пульсирующими струями высокотемпературного газа

 

- чстчх;иггх л.ы=. к» ..е-.лз с1. »». -»: Ф ! м е iO» .(. и я

Союз Советски к

Соцкалистическкк

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 19,01.78(21) 2570849/22-03 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 25.11.79. Бюллетень i+43

Дата опубликования описания 28. 1 1. 79 (51}М. Кл.

Е 21 С 21/00

Е 21 В 7/14

Гесударстееннн1й номнтет

СССР но делам нзооретоннй н отнрытнй (53 ) УД К 622. 243, . 94(088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. H. Бабин, И. P. Гуревич и T. В. Рослякова (71) Заявитель

Казахский политехнический институт им. В. И. Ленина (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ

ГОРНЫХ ПОРОД ПУЛЬСИРУЮШИМИ СТРУЯМИ

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ГАЗА

Изобретение относится к устройству для термического разрушения горных пород пульсирующими струями высокотемпературного газа и может использоваться для бурения скважин и поверхности обработки пород.

Известно устройство для термического разрушения горных пород пульсирую« шими струями высокотемпературного газа, получаемого в результате сжигания

10 смеси горючего с окислителем. Оно имеет камеру сгорания, периодически сообшаемую через клапан с полостью, которая соединена с магистралями подвода горючего и окислителя и является соб15 ственно форкамерой для предварительного смещения горючего и окислителя (1).

Клапан открывается, когда давление в камере сгорания становится ниже давления смеси в форкамере. B момент воспламенения топливной смеси в камере сгорания клапан закрывается и продукты сгорания выбрасываются через сопло, осушествляя разрушение породы. Таким образом получается пульсирующая сверхзвуковая струя.

В этом устройстве клапан, перекрывающий подачу топливной смеси, располо» жен на границе форкамеры и камеры сгорания в зоне высоких температур, что приводит к его подгоранию и быстрому износу. В результате надежность устрой ства в работе снижается.

Кроме того, подпружиненный клапан, как механическая система, обладает инерционностью, что ограничивает частоту пульсации. Так, например, в известном

В устройстве частота пульсаций не превышает 20 Гц и не может регулироваться в процессе работы, хотя такая необходимость существует в зависимости от типа буримых пород.

Наиболее близким к изобретению является устройство для термического разрушения горных пород пульсирующими струями, высокотемпературного газа, включающее работающую на смеси горю чего и окислителя камеру сгорания с соп99172 4

3 6 лом для истечения образующихся продуктов сгорания и приспособление для при дания истечению струй пульсирующего характера, имеющее сообщаемую с рабочим пространством камеры сгорания емкость и соединенную с магистралью подвода горючего (2J.

Б этом устройстве приспособление для придания пульсирующего .характера истечению струй представляет собой форкамеру для смещения горючего и окислителя, периодически сообщаемую с камерой. сгорания посредством клапанов. Для повышения срока службы устройства каналы, соединяющие смесительную форкамеру с камерой сгорания, выполнены из ряда коленообразных участков, в которых: размещены клапаны с возможностью закрывания под собственным весом.

Однако в известном устройстве также отсутствует возможность регулирования частоты пульсаций истечения газовых струй.

Цель изобретения - обеспечить регулирование частоты пульсаций газовых струй.

Это достигается тем, что емкость укаэанного приспособления выполнена с регулируемым объемом и сообщена с рабочим пространством камеры сгорания через магистраль подвода горючего.

При этом приспособление для придания истечению струй пульсирующего характера выполнено в виде цилиндра с подвижно установленным в нем поршнем, разделяющим его пространство на две емкости, одна из которых соединена с

Магистралью подвода. горючего, а другая заполнена сжатым газом.

На чертеже дана принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство для термического разрушения горных пород включает камеру 1 сгорания с эавихритслем 2 для окислителя и форсункой 3 для распыливания горючего на входе и с соплом 4 для истечения образующихся продуктов сгорания на выходе. Окислитель подается в рабочее пространство камеры 1 сгорания по каналу буровой штанги или по магистрали (не показаны) . Магистраль 5 подвода горючего соединена с форсункой

3 и сообщена трубкой 6 с емкостью 7, регулируемого объема, которая расположена в цилиндре 8 и ограничена его поршнем 9. Емкость 10 цилиндра 8 заполнена сжатым газом, воздействующим на поршень 9.

1О

На магистрали 5 подвода горючего установлены вентили 11, 12 и 13, при этом вентиль 13 расположен H& параллельном участке 14 магистрали 5.

Устройство работает следующим образом.

При его запуске открывают сначала вентиль 13 на участке 14 магистрали

5 и закрывают вентили 11 и 12. Одно временно в камеру 1 сгорания открывается доступ окислителя. В камере 1 сгорания по мере поступления в нее горючего и окислителя образуется топливная смесь, которую любым известным способом воспламеняют, после чего выводят устройство на рабочий режим. В результате стенки .камеры 1 сгорания нагреваются до температуры, значительно превышающей температуру воспламенения топливной смеси.

Затем открывают вентили 11 и 12 и закрывают вентиль 13. Горючее из магистрали 5 по трубке 6 поступает в емкость 7 цилиндра 8. Возникающие в камере 1 сгорания пульсации давления через каналы форсунки 3 распространяются в магистраль 5 и емкость 7 цилиндра 8, где усиливаются за счет сжатия газа в емкости 10. Увеличение амплитуды пульсации давления объясняется тем, что декремент затухания колебаний давления в жидкости значительно превышает таковой в газах.

Регулирование частоты пульсации горения топливной смеси достигае=ся путем перемещения поршня 9, что вызывает изменение объемов емкости 7 и

1 О. Регулирование может производиться в процессе работы устройства в широком диапазоне частот.

Формула изобретения

1. Устройство для термического разрушения горных пород пульсирующими струями высокотемпературного газа, включающее работающую на смеси горючего и окислителя камеру сгорания с соплом для истечения образующихся продуктов сгорания и приспособление для придания истечению струй пульсирующего характера, имеющее сообщаемую с рабочим пространством камеры сгорания емкость и соединенную с магистралью подвода горючего, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью регулирования частоты пульсации, емкость указанного

5 699172 6 приспособления выполнена с регулируе- две емкости, одна из которых соединена мым объемом и сообщена с рабочим про» с магистралью подвода горючего, а дру« странством камеры сгорания через ма- гая заполнена сжатым газом. гистраль подвода горючего.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а- Источники информации, ю щ е е с я тем, что приспособление принятые во внимание при экспертизе для придания истечению струй пульсирую- 1. Авторское свидетельство СССР щего характера выполнено в виде цилинд- ¹ 473012, кл. Е 21 С 21/00, 1974. ра с подвижно установленным в нем порш- 2. Авторское свидетельство СССР нем, разделяющим его пространство íà 1o ¹ 524913, кл. Е 21 С 21/00, 1975.

Составитель B. Махаева

Редактор Т. Фадеева Техред О. Андрейко Корректор ц орват

Заказ 7164/34 Тираж 657 Подписное

IIHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4