Устройство для образования скважин
Предложение относится к горному делу и касается технических средств для проходки пород энергией струй рабочего агента. Устройство содержит корпус 1, генератор 2 рабочего агента, рабочий орган 3, закрепленный на торце корпуса и оснащенный соплами 4 и механическими резцами 5, причем сопла и резцы комбинированы в одном рабочем агрегате: резцы выполнены кольцевыми и установлены снаружи сопел посредством подшипникового узла 6, а кромки резца выполнены со скосом 7, по типу лопастей турбины, что вынуждает их вращение при работе сопел и - за счет воздействия на них отраженного от забоя газа и выносимого бурового шлама, при этом угол наклона кромок резцов выбран совпадающим с плоскостью стенок забоя, или - ориентированным под острым углом к этим стенкам. Такая конструкция рабочего органа позволяет использовать прямую энергию струй, а также - отраженную вторичную энергию струй рабочего агента. Ил. - 6; форм. - 2 п.
Предложение относится к горному делу и касается технических средств для проходки пород энергией струй рабочего агента с заданным давлением и температурой.
В настоящее время известны технические решения подобных устройств, выполненных в виде мобильных буровых аппаратов, содержащих корпус в виде полого цилиндра с размещенным в нем генератором рабочего агента (газа, парогазовой смеси, ионизированной среды и т.п.), соединенным с рабочим органом, оснащенным соплами и механическими резцами для воздействия на буримую минеральную среду [SU 1621591; US 3934659; DE 2350422; FR 2307118; JP 52-26962; RU 2178504, 18.09.2000, E21В 7/14].
Последнее из указанных устройств является наиболее близким по сущности и достигаемому результату.
При наличии очевидного преимущества - в возможности выбора процесса воздействия на забой двумя типами указанного рабочего инструмента, прототип обладает существенными недостатками, которые заключены в его принципиальной конструкции и методах воздействия на разрушаемую среду: отсутствует согласованность работы этих двух инструментов на забое, - это снижает разрушающую способность и повышает расход энергии генератора; нерациональные затраты рабочего агента, снижающие производительность устройства и повышающие себестоимость работ.
Технической задачей и технологическим результатом предлагаемой конструкции устройства является существенное увеличение разрушающей способности рабочего органа за счет согласования работы генератора агента, рабочего органа и его породоразрушающих инструментов (резцов и сопел), использования энергии струй, воздействующих на забой для привода резцов, а также - использование отраженного от забоя потока агента и бурового шлама.
Указанная техническая задача и положительный результат достигаются за счет того, что устройство для образования скважин, содержит корпус в виде полого цилиндра с размещенным в нем генератором рабочего агента, рабочий орган, оснащенный соплами и механическими резцами для воздействия на буримую среду, при этом его рабочий орган оснащен комбинированными породоразрушающими насадками в виде сопел с установленными на них кольцевыми механическими резцами, эти резцы установлены с возможностью вращения вокруг оси сопла при помощи подшипникового узла, а также - за счет выполнения кромок резца со скосом по типу лопастей турбины, часть кромок резца ориентирована по ходу вращения, другая - против хода, причем одна часть кромок имеет большую площадь контакта с воздействующим на них потоком рабочего агента по сравнению с другой частью кромок резца.
Устройство характеризуется тем, что наклон кромок резца выбран совпадающим с плоскостью стенок забоя и/или ориентированных под острым углом к этим плоскостям стенок.
На фиг.1 представлено устройство в общем виде;
на фиг.2 - рабочий орган устройства;
на фиг.3, 4, 5 - детали рабочего органа на фиг.2.
Устройство содержит корпус 1, генератор 2 рабочего агента, рабочий орган 3, закрепленный на торце корпуса и оснащенный соплами 4 и механическими резцами 5, причем сопла и резцы комбинированы в одном рабочем агрегате: резцы выполнены кольцевыми и установлены снаружи сопел посредством подшипникового узла 6, а кромки резца выполнены со скосом 7, по типу лопастей турбины, что вынуждает их вращение при работе сопел и - за счет воздействия на них отраженного от забоя газа и выносимого бурового шлама, при этом угол наклона 8 кромок 9 резцов выбран совпадающим с плоскостью стенок 10 забоя, или - ориентированным под острым углом к этим стенкам.
Такая конструкция рабочего органа позволяет использовать прямую энергию струй, а также - отраженную вторичную энергию струй рабочего агента для активной работы резцов с соплами.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Устройство размещают на забое, рабочий агент поступает в полость рабочего органа 3, истекая из сопел 4, струи агента воздействуют на породу забоя, подвергая разрушению минеральную среду и одновременно воздействуя на закрепленные на соплах резцы за счет наклона к периферийной области струи кромок 7 резцов 5, которые начинают вращаться (по типу турбины с лопастями) и участвуют активно в процессе разрушения и дробления породы совместно со струями рабочего агента, истекающими из этих сопел, что существенно увеличивает производительность устройства по процессу проходки геологических слоев. Экспериментально установлено увеличение производительности устройства на 24-28% за счет выполнения его рабочего органа с комбинированными породоразрушающими насадками по предлагаемой конструкции устройства для образования скважин. Причем на привод резцов не затрачивается специальная энергетическая составляющая генератора агента, т.к. используется прямое и отраженное воздействие этого агента.
1. Устройство для образования скважин, содержащее корпус в виде полого цилиндра с размещенным в нем генератором рабочего агента, рабочий орган, оснащенный соплами и механическими резцами для воздействия на буримую среду, отличающееся тем, что его рабочий орган оснащен комбинированными породоразрушающими насадками в виде сопел с установленными на них кольцевыми механическими резцами, эти резцы установлены с возможностью вращения вокруг оси сопла при помощи подшипникового узла, а также за счет выполнения кромок резца со скосом по типу лопастей турбины, часть кромок резца ориентирована по ходу вращения, другая - против хода, причем одна часть кромок имеет большую площадь контакта с воздействующим на них потоком рабочего агента по сравнению с другой частью кромок резца.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что наклон кромок резца выбран совпадающим с плоскостью стенок забоя и/или ориентированных под острым углом к этим плоскостям стенок.
