Устройство для термодинамического разрушения горных пород высокотемпературными струями газа

 

(777197

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. овид-ву— (22) Заявлено 26.02.79 (21) 2729584/22-03 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 04.01.81 (51)М.Кл E 21 В 7/14

Государствеииый комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 622.243.94 (088.8) (72) Авторы изобретен|ия

В. М. Кононов, Д. В. Чесноков и С. А. Самохин (71) Заявитель Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного

Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО

РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫМИ СТРУЯМИ ГАЗА

Изобретение касается устройств для термодинамического разрушения горных пород высокотемпературными струями газа и может быть использовано при бурении скважин, дроблении негабаритов и т. п.

Известно устройство для термодинамического разрушения горных пород высокотемпературными струями газа, содержащее расположенные в корпусе форкамеру для предварительного смешения горючего и окислителя и камеру сгорания, периодически сообщаемую с ней через клапан, при этом камера сгорания оснащена сопловым аппаратом, имеющим возможность поступательного перемещения относительно нее под действием импульсного давления газов, образующихся при сгорании горючего и окислителя 11).

Это устройство обеспечивает разрушение горных пород, в основном, за счет тепловой энергии газовых струй, истечению которых придают импульсный ударный характер. Оно позволяет эффективно разрушать горные породы, имеющие ярко выраженную кристаллическую структуру.

Более близким техническим решением к изобретению является устройство для термодинамического разрушения горных пород высокотемпературными струями газа, включающее центральную камеру сгорания и наружную кольцевую камеру сгорания, соединенные с подводящими горючее и окислитель магистралями и оснащенные соосно расположенными соплами для истечения газообразных продуктов сгорания, при этом сопло кольцевой камеры сгорания размещено с некоторым опережением относительно сопла центральной камеры сгорания (2).

Эффективность разрушения горных по1о род с помощью данного устройства достигается путем создания периодических детонационных волн, в истекающем газовом потоке.

15 Однако при использовании этого устройства не происходит концентрированного удара газовой струи по поверхности разрушаемой породы, так как давление взры ва действует во все стороны равномерно.

20 Поэтому эффективность процесса разрушения горной породы снижается. Кроме того, воздействие ударной волны взрыва получается незначительным, так как данный процесс аналогичен действию взрыва наМ кладного заряда взрывчатого вещества, КПД которого составляет, как известно, не более 3%.

Цель изобретения заключается в повышении эффективности разрушения путем создания кумулятивной струи.

777197

60

Это достигается тем, что устройство снабжено установленным в сопле центральной камеры сгорания конусным рассекателем для придания инстекающей струе газа кольцевой формы, имеющим в основании сферическую выемку, образующую с соплом кольцевой камеры сгорания кумулятивную камеру для захлопывания кольцевой струи газа.

На чертеже изображено предложенное устройство, продольный разрез.

Устройство включает центральную камеру 1 сгорания с соплом 2, где установлен конусный рассекатель 8 для придания кольцевой формы истекающей струе газа, образующегося при сгорании смеси горючего и окислителя, подводимых в полость камеры 1 соответственно через магистрали 4 и 5. Центральную камеру 1 окружает кольцевая камера б сгорания, имеющая сопло

7 и периодически сообщаемая со смесительной камерой 8 через клапаны 9. Смесительная камера 8 соединена с подводящими горючее и окислитель магистралями

10 и 11.

Сопла 2 и 7 указанных камер 1 и б расположены соосно, при этом сопло 7 кольцевой камеры б сгорания несколько опережает сопло 2 камеры 1.

Конусный рассекатель 8 имеет в основании сферическую выемку 12, образующую с соплом 7 кольцевой камеры б сгорания кумулятивную камеру 18 для захлопывания кольцевой струи газа.

Снаружи корпуса 14 устройства с возможностью поступательного перемещения относительно него смонтирован механический инструмент 15 с ввернутым в него ограничителем 16 хода. Между инструментом

15 и крышкой 17 установлена возвратная пружина 18.

Для охлаждения теплонапряженных участков устройства предусмотрен ряд каналов 19 для прохода охлаждающего агента-окислителя.

Устройство работает следующим образом.

По магистралям 4 и 5 в центральную камеру 1 сгорания подаются горючее и окислитель, где они образуют топливную смесь, которая воспламеняется с помощью подходящего средства. Газовый поток, истекающий из камеры 1 и проходящий рассекатель

8, приобретает форму кольца в кумулятивной камере 18.

Одновременно по магистралям 10 и 11 горючее и окислитель поступают в смесительную камеру 8, образуя в ней топливную смесь. По мере возрастания давления смеси в ней клапаны 9 открываются и смесь поступает в камеру 6 сгорания. За счет эжекции, создаваемой газовым факелом, истекающим из камеры 1, порция топливной смеси перемещается ближе к соплу

7, где воспламеняется от истекающего газового факела. В результате продукты сгорания из камеры б истекают в кумулятивную камеру 18, где воздействуют на кольпеобразный газовый поток, истекающий из камеры 1, и захлопывают его.

При таком захлопывании кольцевого факела образуется кумулятивная струя, истекающая через сопло 7 и обладающая большой разрушающей энергией. Одновременно же давлением продуктов сгорания закрываются клапаны 9 и производится удар по инструменту 15, который дополнительно разрушает породу.

Как только истечение газового потока из кольцевой камеры б сгорания закончится, механический инструмент 15 под действием пружины 18 переместится в исходное, первоначальное положение. В то же время произойдет впрыск горючего и окислителя в кольцевую камеру б сгорания и цикл повторится снова.

Таким образом, с помощью предлагаемого устройства разрушение горных пород будет производиться совместным действием пульсирующей кумулятивной струи и периодических ударов механического инструмента, что дает возможность повысить эффективность процесса разрушения.

Ф ор мула изобретения

Устройство для термодинамического разрушения горных пород высокотемпературными струями газа, включающее центральную камеру сгорания и наружную кольцевую камеру сгорания, соединенные с подводящими горючее и окислитель магистралями и оснащенные соосно расположенными соплами для истечения газообразных продуктов сгорания, при этом сопло кольцевой камеры сгорания размещено с некоторым опережением относительно сопла центральной камеры сгорания, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности разрушения путем созданйя кумулятивной струи, оно снабжено установленным в сопле центральной камеры сгорания конусным рассекателем для придания истекающей струе газа кольцевой формы, имеющим в основании сферическую выемку, образующую с соплом кольцевой камеры сгорания кумулятивную камеру для захлопывания кольцевой струи газа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

Ме 473012, кл, Е 21 С 21/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Ко 279525, кл. Е 21 С 21/00, 1967.

777!97

Составитель В. Макаева

Тсхред А. Камышникова Корректор И. Осиновская

Редактор Т. Езпокина

Тип, Харьк. фил, пред. <Патент»

Заказ 1620/1568 Изд. № 604 Тираж 626 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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