Устройство для термического бурения горных

1

О П И-(;А Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскиъ

Социалистимеских

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 09.1Х.1971 (№ 1695943 22-3) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 11.И1,1973. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания ЗО.XI.1973

М. Кл. E 21с 21/00

E 21b 7/14

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

УДК 622.243.94(088.8) Лвторы изобретения

Заявитель

М. Ш. Окунев, С. И. Мильковицкий и В, М. Шейнблюм

Всесоюзный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт «Гидропроект» им. С. Я. Жука

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО БУРЕНИЯ ГОРНЫХ

ПОРОД

Изобретение относится к устройствам для термического бурения горных пород, главным образом скальных, посредством воздействия на них высокотемпературной газовой среды, получаемой при сжигании топлива.

Известно устройство для термического оурения, включающее камеру сгорания с сопловым аппаратом, через который истекает на забой скважины образующаяся в камере сгорания высокотемпературная среда.

Описываемое устройство отличается тем, что камера сгорания ограничена с одной стороHbf ITлуH JKep0AI мультипликатора, который сВОей полостью соединен с топливоподводящим каналом и с камерой сгорания. Это значительно повышает давление истекающей газовой среды, что способствует созданию в разрушаемой породе более значительных термических напряжений и ее эффективному разрушению.

Кроме того, в устройстве может быть несколько камер сгорания одинаковых или различных по объему с встроенными в них мультипликаторами, каждая из камер сгорания имеет выхлопной и рабочий каналы, которые последовательно перекрываются плунжером мультипликатора, при этом рабочие каналы сообщаются с обшей накопительной емкостью, соединенной с сопловым аппаратом.

На фиг. 1 и 2 показано описываемое устройство для термического бурения горных пород, продольный разрез в двух перпендикулярных плоскостях.

В корпусе 1 устройства соосно расположены камеры 2 и 8 сгорания с встроенными в них

5 плунжерами 4 мультипликаторов 5 и 6, имеющими запорные клапаны 7. Полость мультипликатора 5 соединена с камерой 3 сгорания каналом 8, а полость мультипликатора 6 соединена с камерой 2 сгорания каналом 9, при10 чем на выходе каждого канала 8 и 9 установлена форсунка 10. Камеры 2 и 3 сгорания соединены с общей накопительной емкостью 11 в корпусе 1 устройства соответственно рабочими каналамсч 12 и 18, на выходе которых

15:в емкости 11 размещены обратные клапаны

14. Кроме того, камеры 2 и 8 сгорания имеют выхлопные каналы 15 и 16, входные отверстия, которых размещены ниже (по чертежу) входных о вверстий рабочих кана20 лов 12 и 18 так, что в за висимости от направления перемещения плунжеров 4 они последовательно перекрываются или открываются. В корпусе 1 выполнен воздухоподводящий канал 17, который через обратные клапаны

25 18 соединен с камерами 2 и 3 и непосредственно соединен с воздухопроводом 19, а также топливоподводящий .канал 20, который через обратные клапаны 21 соединен с полостями мультипликаторов 5 и 6 и непосред30 ственно соединен с топливотрубопроводом 22

В устройстве предусмотрена система водяного охлаждения, для чего в корпусе 1 имеется канал 28, соединенный с водотрубопроводом 24 и полостям и 25 .в xopmiyce 1, которые овязаны кольцевым каналом 26. В нижней части корпуса 1 устройства монтируется сопловой ап|парат 27,,имеющий насадки 28 для выпуска высокотемпературной газовой среды и насадки 29 для выпуска воды; при этом сопловой а п(парат 27 соединен с накопительной емкостью 11 посредством клапана (на чертеже не показан).

Устройство работает следующим образом.

По трубопроводу 19, канал 17 и клапаны 18 в камеры сгорания подается сжатый воздух под давлением около 200 атм, при этом плунжеры 4 мультипликаторов 5 и 6 опускаются в крайнее положение (по чертежу) и своими клапанами 7 перекрывают топливоподводящие каналы 8 и 9. Далее по трубопроводу 22 канал 20 и клапаны 21 в полости мультипликаторов 5 и б подается топливо под давлением около 300 ати. Диаметры плунжеро в 4 со стороны камер 2 и 8 и полостей мультипликаторов 5 и б выбраны такими, что плунжеры 4 под давлением топлива поднимаются и запирают сначала выхлопные каналы 15 и 16, а затем — рабочие каналы 12 и 18. В крайнем верхнем положении плунжеров 4 их клапаны

7 отпирают каналы 8 и 9, давление в камерах

2 и 8 сгорания повышается и туда впрыскивается топливо под давлением около 300 атм.

С замедлением, зависящим от октанового числа топлива, оно воспламеняется, и давление в камерах 2 и 3 возрастает, плунжеры 4 приводятся в движение и перемещаются вниз, подавая топливо под давлением в камеры 2 и 3. При этом давлении в камерах достигает . максимального (около 2000 атм) . Далее плунжеры 4, опускаясь, открывают рабочие каналы 12 и 18, одновременно клапаны 7 плунжеров 4 запирают каналы 8 и 9, продолжая подавать топливо. Давление, равное максимальному, устанавливается в камерах 2 и

3, каналах 12 и 18, емкости 11 и на выходе из,насадок 28, при этом плунжеры 4 доходят до нижней мертвой точки, открывая выхлопные каналы 15 и 16. Инерция плунжеров 4 в мертвой точке, их трение о стенки камер 2 и

8, а также малое сечение клапанов 21 способствуют выходу отработанных газов из камер

5 2 и 8 и каналов 12 и 18 через каналы 15 и 16, имеющих весьма значительные сечения. После выхлопа плунжеры 4 поднимаются и запирают сначала каналы 15 и 16, а затем — каналы 12 и 13, после чего цикл повторяется.

10 Вода по трубопроводу 24 подается в полости 25 и канал 26 (одновременно с подачей топлива) под давлением около 100 ати в небольшом количестве и выходит через насадки

29. Во время холостого хода плунжеров 4 га15 зовая среда поступает из емкости 11 в насадки 28.

Мощность бурового устройства регулируется в широких пределах путем увеличения количества камер сгорания и их объема. При

20 увеличении сечения одной из .камер, например камеры 2, оии работают последовательно.

Разработанная порода выносится отработанными газами и паром.

Предмет изобретения

1. Устройство для термического бурения горных пород, включающее камеру сгорания и соединенный с ней сопловой аппарат, через который истекает высокотемпературиая газо30 вая среда, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности бурения скальных пород, камера сгорания ограничена с одной стороны плуижером мультипликатора, который своей полостью соединен с топливоподво35 дящим каналом и с камерой сгорания.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено несколькими камерами сгорания с встроенными в иих мультипликаторами, каждая из,которых имеет выхлопной и рабо40 чий каналы, последовательно перекрываемые плунжером мультипликатора, при этом рабочие каналы камер сгорания сообщаются с общей накопительной емкостью, соединенной с сопловым аппаратом.

45 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что камеры сгорания выполнены различного объема.

Редактор Л. Струве

Составитель В, Корчаков

Техред А Камышникова

Корректор А, Дзесова

Заказ 3106!6 Изд. № 1723 Тираж 576 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2