Скважинное устройство для разрыва горных пород

 

Использование: разрушение горных пород , создание искусственной трещиноватости в массиве. Сущность изобретения: перед установкой в скважину пуансоны запирающих узлов ориентируют линиями разрыва перпендикулярно друг другу. Опускают устройство в скважину. По каналу штока подают рабочую жидкость в полость между стенками скважины и силовыми поршнями . Под давлением рабочей жидкости поршни перемещаются по шейкам клиньев и воздействуют на их основания. Уплотнительные элементы герметизируют рабочую полость. Далее пуансоны раздвигаются, обеспечивая нагрузку на стенки скважины. При достижении давлением жидкости предельной прочности пород стенки скважины разрушаются. 2 з.п. ф-лы.1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 21 С 37/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

K ПАТЕНТУ

QC

Cd

Щ ()

QQ (21) 4942971/03 (22) 04.06 91 (46) 30.03.93. Бюл. ЬЬ 28 (71) Инженерный центр "Силан" Бюро Совета Министров СССР по машиностроению (Y2) А.Б. Ким и В.В. Кудачин (73) А.Б. Ким (56) t. Авторское свидетельство СССР

М 1346783, кл. E 21 С 37/04, 1985.

2. Авторское свидетельство СССР

М 1446298, кл. Е 21 С 37/04, 1986. (54) СКВАЖИННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

РАЗРЫВА ГОРНЫХ ИОРОД (57) Использование: разрушение горных пород, создание искусственной трещиноватоИзобретение относится к горному делу, а именно к разрушению горных пород, и может быть использовано во всех отраслях горной промышленности при создании искусственной трещиноватости массива, разрушении породных блоков, создании трещин, перпендикулярных оси скважин, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности разрушения горных пород одновременно в двух плоско- .. стях, перпендикулярных и продольных оси скважины.

Скважинное устройство для разрыва горных пород; включающее шток с каналом для подвода рабочей жидкости и оппоэитно .размещенные на нем запирающие узлы, каждый из которых состоит из пуансонов с внутренними скошенными поверхностями.

„„. Ж ÄÄ 1831568 АЗ сти в массиве. Сущность изобретения: перед установкой в скважину пуансоны запирающих узлов ориентируют линиями разрыва перпендикулярно друг другу, Опускают устройство в скважину. По каналу штока подают рабочую жидкость в полость между стенками скважины и силовыми поршнями. Под давлением рабочей жидкости поршни перемещаются по шейкам клиньев и воздействуют на их основания. Уплотнительные элементы герметизируют рабочую полость. Далее пуансоны раздвигаются, обеспечивая нагрузку на стенки скважины.

При достижении давлением жидкости предельной прочности пород стенки скважины разрушаются, 2 э.п. ф-лы.1 ил. подпружиненного клина, прилегающего наклонными гранями к внутренним поверхностям пуансона, и силового поршня, взаимодействующего с основанием клина, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разрыва пород, оно снабжено упорной.гайкой, подвижной шайбой, демпферной пружиной, установочной штангой и уплотнительными элементами, запирающие узлы размещены на штоке с возможностью осевого и углового перемещений между упорной гайкой, закрепленной на одном конце штока. и подвижной шайбой, свободно установленной на штоке и подпружиненной посредством демпфирующей пружины относительно установочной штанги, закрепленной на другом конце штока, при этом клинья запирающих узлов выполнены с цилиндрическими хвостовиками, 1831568 силовые поршни установлены на цилиндрических хвостовиках, а уплотнительные элементы расположены между торцами силовых поршней и основаниями клиньев.

Силовые поршни выполнены в виде конусных дисков, между силовыми поршнями расположена дополнительная пружина.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен сборочный чертеж с разрезом заявляемой конструкции скважинного разрывного устройства.

Скважинное разрывное устройство состоит из штока 1 с осевым каналом, заканчивающимся радиальным отверстием 2. На штоке 1 нэд и под отверстием 2 надеты с возможностью осевого перемещения и поворота вокруг оси клинья 3 и 4, взаимодействующие с пуансонами 5 и 6, каждый из которых состоит из двух половин, охваченных по периметру пружинами 7 и 8. Витки пружин 7,8 расположены в винтовых канавках пуансонов. Пуансон 5 установлен между гайкой 9, размещенной на резьбовой части штока 1 и пружиной 10, расположенной вокруг клина 3 с упором в его кольцевой выступ.

Пружина 10 закрыта защитным кожухом 11 из эластичного материала. Пуансон 6 расположен между шайбой 12 надетой, с возможностью перемещения, на шток 1 и пружиной

13 надетой на клин 4 с упором в его кольцевой выступ. Пружина 13 закрыта кожухом 14 из эластичного материала. Над подвижной шайбой 12 на штоке 1 установлена демпфернэя пружина 15, установочная штанга

16 и гайка 17.

На цилиндрическом хвостовике клиньев

3 и 4 установлены силовые поршни 18, 19, с возможностью перемещения вдоль хвостовика клина, Между силовыми поршнями 18, 19 и кольцевыми выступами клиньев 3,4 размещены кольцевые уплотнительные элементы 20, 21 из эластичного материала, Между силовыми поршнями 18, 19 на штоке

1 расположена пружина 22. На клиньях 3, 4 установлены уплотнительные элементы 23, .прилегающие к штоку 1.

Концы пружины 22 закреплены на хвостовиках клиньев 3 и 4.

Клин 3, пуансон 5,-пружина 10, эластичная втулка 11, поршень 18, уплотнительный элемент 20 образуют нижний запирающий узел, а клин 4; пуансон 6, пружина 13, эластичная втулка 14, поршень 19, уплотнительный элемент 21 образуют верхний запирающий узел.

Внутренние скошенные поверхности пуансонов 5, 6 прилегают к наклонным поверхностям клиньев 3 и 4 соответственно.

Скважинное устройство для разрыва горных пород работает следующим образом.

Перед опусканием в скважину для обеспечения нагрузки на стенки скважины в двух взаимно перпендикулярных плоскостях пуансоны 5 и 6 поворачивают вокруг штока до взаимно перпендикулярного расположения линий разъема (как изображено на фиг. 1).

"0 Устройство опускается в скважину. По каналу штока 1 подается через отверстие 2 рабочая жидкость под давлением в рабочую полость (объем ограниченный стенками скважины и силовыми поршнями 18, 19), 15 Жидкость оказывает давление на силовые поршни 18, 19 и торцевые поверхности клиньев 3 и 4, при этом поршни 18, 19 перемещаются по шейкам клиньев 3 и 4 в противоположные стороны и воздействуют на

20 уплотнительные элементы 20, 21, которые расширяются в радиальном направлении, герметизируя тем самым рабочую полость.

Аналогично происходит герметизация уп лотнительными элементами 23, располо25 женными между штоком 1 и клиньями 3, 4.

Под давлением жидкости клинья 3, 4 продолжают перемещаться вдоль штока 1, сжимается пружина 10, 13, эластичные втулки 11, 14 дополнительно герметизируют

30 скважину. Под воздействием клиньев 3, 4 пуансоны 5, 6 раздвигаются, при этом.растягиваются пружины 7,8 охватывающие их и пуансоны 5, 6 с усилием прижимаются к стенкам скважины. Происходит запирание

35 скважины.

Пуансоны разжимаются в двух взаимно перпендикулярных направлениях, что обес-. печивает равномерную нагрузку на стенки скважины.

40 При достижении давления жидкости значений предельной прочности разрушаемого объекта на растяжение, в стенках скважины появляется трещина, в которую проникает рабочая жидкость усиливая тем

45 самым давление на обьект.

При росте трещин происходит раздвижение верхней и нижней частей разрушаемого объекта, при этом пуансон 5 упирается в неподвижную гайку 9, а пуансон 6 вместе

50 с клином 4 перемещается вдоль штока 1, перемещает шайбу 12, сжимает пружину 15, При завершении отделения пластов друг от друга прекращается подача рабочей жидкости. Давление в рабочем объеме меж55 ду поршнями падает, под воздействием пружин 10, 11, 22 клинья перемещаются вдоль штока к отверстию 2, пуансоны 5. 6 сжимаются. Устройство извлекается из скважины.

Для разрушения горного массива одновременно s горизонтальном и вертикальном на1831568

Составитель A.Ким

Техред М.Моргентал

Редактор

Корректор С.Лисина

Заказ 2544 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениями открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 правлениях пуансоны устанавливаются водной плоскости по линиям разъема. Гидроразрывное устройство опускается в скважину. Под давлением рабочей жидкости пуансоны 5, 6 разжимаются в одном и том же направлении, разрывая породу одновременно в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Устройство может работать от любого высоконапорного гидравлического устройства.

Конструкция заявляемого гидроразрывного устройства по сравнению с прототипом позволяет сократить прямые затраты на его изготовление вследствие упрощения конструкции. Образование поперечных трещин с помощью данного устройства позволяет увеличить производительность при малых энергозатратах.

При добыче блочного камня с помощью предлагаемого устройства в 10 раэ улучшается его качество.

Конструкция заявляемого устройства обеспечивает воэможность проведения работ в 2-х режимах.

Формула изобретения

1. Скважинное устройство для разрыва горных пород, включающее шток с каналом для подвода рабочей жидкости и оппоэитно размещенные на нем запирающие узлы, каждый иэ которых состоит из пуансонов с внутренними скошенными поверхностями, подпружиненного клина, прилегающего наклонными гранями к внутренним поверхностям пуансонов, и силового поршня, 5 взаимодействующего с основанием клина, о тл и ч а ю ще е с я тем, что, с целью повышения эффективности разрыва пород, оно снабжено упорной гайкой, подвижной шайбой, демпферной пружиной, установоч10 ной штангой и уплотнительными элементами, запирающие узлы размещены на штоке с возможностью осевого и углового перемещений между упорной гайкой, закрепленной на одном конце штока, и подвижной

15 шайбой. свободно установленной на штоке и подпружиненнЬй посредством демпфирующей пружины относительно установочной штанги, закрепленной на другом конце штока, при этом клинья запирающих узлов вы20 полнены с цилиндрическими хвостовиками, силовые поршни установлены на цилиндрических хвостовиках, а уплотнительные элементы расположены между торцами силовых поршней и основаниями клиньев.

25 2..Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что силовые поршни выполнены в виде дисков.

3. Устройствопо и. 1, от лича ю щеес я тем, что оно снабжено дополнительной

30 пружиной, расположенной на штоке между силовыми поршнями.