Устройство для термического разрушения горных пород импульсными высокотемпературными газовыми струями

 

о и и с "-,,;и,.,б.

ИЗОБРЕТЕННАЯ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

<»717325

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 220278 (21) 2603930/22-03 (51)М. Кл.2 с присоединением заявки ¹

Е 21 С 21/00

Е 21 .В 7/14

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 250280 Бюллетень ¹ 7 (53) УДК 622.243,94 (088. 8) Дата опубликования описания 2502.80

Ю.Н. Вабин, А.Н. Генбач, И.P. Гуревич и К.A. Захваткин (72) Авторы изобретения

Казахский политехнический институт им. В.И. Ленина (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ

ГОРНЫХ ПОРОД ИМПУЛЬСНЫМИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРЧЬР1И

ГАЗОВЫМИ СТРУЯМИ

Изобретение относится к устройствам для термического разрушения горных пород импульсными высокотемпературными газовыми струями и может быть использовано, в частности, для бурения скважин в крепких городах.

Изэестно устройство для термического разрушения горных пород импульсными струями раскаленного газа, имеющее форкамеру для предварительного смешения горючего и окислителя,периодически сообщающемую через клапан с камерой сгорания, которая снабжена

;-.опловым отверстием для истечения продуктов сгорания (1). 15

В этом устройстве клапан срабатывает под воздействием перепада давлений в указанных камерах. В результате инерционности клапана частота пульсаций истекающих газовых струй 20 оказывается ограниченной, что снижает эффективность работы устройства.

Кроме того, недостатком устройства является низкая степень сжатия топливной смеси в момент воспламенения 2з иэ-эа постоянно открытого соплового отверстия камеры сгорания.

Более близким техническиМ решением в значительной степени свободным от указанных недостатков является устрой-30 ство для термического разрушения горных пород импульсными высокотемпературными газовыми струями, включающее корпус с сопловыми отверстиями, размещенную в нем камеру сгорания, ограниченную крышкой и днищем и имеющую впускные отверстия для прохода газообразного окислителя и горючего н выхлопные от"ерстия для истечения продуктов сгорания в сопловое Отверстие, а также форсунку для подачи горючего в камеру сгорания и запальное приспособление для воспламенения образующейся в ней при смешении окислителя и горючего топливной смеси (2), Импульсное истечение газовых струй достигается за счет того, что камера сгорания установлена с возможностью поступательного перемещения относительно корпуса и имеет на своей боковой стороне впускные отверстия для окислителя и выхлопные отверстия, периодически перекрываемые при движении камеры опорными поясками, которые выполнены на внутренней боко- вой атороне корпуса. При этом камера сгорания своей верхней стенкой соединена с сильфоном, прикрепленным к торцу корпуса. Горючее в камеру

717325 сгорания подводится по каналу, пе рекрываемому клапаном и имеющему на выходе форсунку для распыливания го рючего. Между корпусом форсунки и торцом камеры сгорания установлена " "в о звратная пружина.

Достоинством устройства является довольно высокий КПД камеры сгорания за счет увеличения внутрикамерного .давления топливной смеси.

Однако возможность регулирования частоты пульсаций газовых струй ограничена инерционностью подвижной камеры сгорания и возвратной пружины. Максимально возможная частота пульсаций не превышает 20 Гц, тогда кан частоту пульсаций газовых струй необходймо регулировать в пределах

10-100 Гц, чтобы добиться эффективного разрушения горных пород созда нием в ней требуемых термических напряжений.

Цель изобретения заключается в повйшении эффективности работы устройства путем увеличения и регулиров ния частоты пульсации газовых струй.

Эта цель достигается тем, что камера сгорания установлена с воэмож нбстью прийудительного вращения относительно корпуса и поперечной перегородки, которая неподвижно уста новлена в нем и имеет по меньшей мере пару отверстий для прохода окис лителя, лежащих на одной оси, и расположенную на перпендикулярной к ней оси пару отверстий для размещени форсунки и запального приспособления, при этом впускные и выхлопные отверстия камеры сгорания выполнены соответственно в ее крышке и днище.

При этом с крышкой камеры сгорания жестко скреплен проходящий через перегородку и стенку корпуса хвостовик для соединения с приводом вращения.

На фиг. 1 показано устройство, — продольный разрез; на фиг. 2 разрез по A-А на фиг.l.

Устройство для термического разрушения горных пород, выполненное в соответствии с настоящим иэоЗретением, имеет корпус 1 (см.фиг.l u

2) с отверстием 2 для прохода газообразного окислителя в верхней стенке 3 и сопловые отверстия 4 в днище 5. В корпусе 1 расположена камера б сгорания, ограниченная крышкой 7 и днищем 8 и установленная с возможностью принудительного врж ;ения относительно корпуса 1 и

Размещенной в нем поперечной перегородки 9, которая закреплена неподвижно.

В перегородке 9 выполнены две пары отверстий, располоЖенных на взаимно перпендикулярных осях. Из них два отверстия 10 (см.фиг.2) служат для прохода окислителя в камеру 6 сгорания, а в двух других установлены соответственно форсунка 11 (см.фиг.l) для распыливания горючего, подаваемого по магистрали

12, и запальное приспособление 13, например электрическая свеча зажигания для воспламенения образующейся в камере 6 сгорания топливной смеси.

В крышке 7 камеры б сгорания предусмотрены впускные отверстия 14 (см.фиг.l) для подачи в нее окислителя и горючего, а в ее днище 8— выхлопные отверстия 15 для выхода продуктов сгорания в сопловые отверстия 4 корпуса 1.

Для сообщения вращения камере 6 сгорания к ее крышке 7 прикреплен хвостовик 16, проходящий через перегородку 9 и верхнюю стенку 3 корпуса

1 и соединенный с приводом (на чертежах вращения не показан).

20,, В корпусе 1 между его верхней стенкой 3 и перегородкой 9 образована в- накопительная камера 17 для окислителя, подаваемого через отверстие 2 коРпуса 1.

Устройство работает следующим образом.

В накопительную камеру 17 корпуса 1 подается газообразный окислиЗ0 тель (воздух) через отверстие 2. Камера б сгорания приводится во вращение от привода через хвостовик. 16.

При совмещении впускных отверстий я 14 камеры б сгорания с отверстиями 10 перегородки 9 происходит заполнение камеры б сгорания окислителем. На следующей стадии вращения камеры б сгорания отверстия 10 перекрываются крышкой 7 и ее впускные отверстия 14 оказываются совмещенными с форсункой

40 ll и запальным приспособлением 13.

Происходит подача горючего и воспламенение образующейся в камере 6 сгорания топливной смеси. Выхлопные отверстия 15 камеры 6 сгорания выполнены так, что начало их совмещения с сопловыми отверстиями 4 приходится на момент воспламенения топливной смеси.

" При дальнейшем вращении камеры б сгорания высокотемпературные газы истекают через выхлопные отверстия 15

/ и сопловые отверстия 4. Далее днище

8 камеры б сгорания перекрывает сопловые отверстия 4 и цикл работы устройства повторяется.

В описываемом устройстве возможно повышение частоты пульсации газовых струй до 100 Гц. В то же время обеспечивается плавное регулирование частоты пульсаций в широком диапазоне путем изменения скорости вращения камеры сгорания.

В результате с помощью устройства, выполненного в соответствии с изобретением, можно расширить гамму термораэрушающих пород и повысить эффективность их разрушения, 717325

Формула изобретения

4-А

12 фиг. f

Фиг. 2

Подписное 1 ираж 626

ЦНИИПИ Заказ 9790/43 я 4

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 1. Устройство для термического разрушения горных пород импульсными высокотемпературными газовыми струями, включающее корпус с сопловыми отвер- 5 стиями, размещенную в нем камеру сгорания, ограниченную крышкой и днищем и имеющую впускные отверстия для прохода газообразного ОкИСЛитЕлЯ И Горючего и выхлопные отверстия для истечения продуктов сгорания в сопловое отверстие, а также форсунку для подачи горючего в камеру сгорания и запальное приспособление для воспламенения образующейся в ней при смешении окислителя и горючего топливной смеси, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности его работы путем увеличения и регулирования частоты пульсации газовых струй, камера сгорания установлена Я с возможностью принудительного вращения относительно корпуса и поперечной перегородки; которая неподвижно установлена в нем и имеет по меньшей мере пару отверстий для прохода окислителя, лежащих на одной оси, и расположенную на перпендикулярной к ней оси пару отверстий для размещения

Форсунки и запального приспособления, при этом впускные и выхлопные отверстия камеры сгорания выполнены соответственно в ее крышке и днище.

2. Устройство rro п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что с крышкой камеры сгорания жестко скреплен проходящий через перегородку и стенку корпуса хвостовик для соединения с приводом вращения.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 473012, кл. Е 21 С 21/00, 1974, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2507627,кл. Е 21 С 21/00, 1977.