Устройство для термического разрушения минеральных сред струями раскаленного газа Советский патент 1983 года по МПК E21B7/14 

Изобретение относится к устройству для термического разрушения минеральных сред струями раскаленного газа и может быть использовано для бурения скважин, резки щелей, обработки поверхности природного камня, разрушения негабаритов и т.п. Известно устройство для термического разрушения минеральных сред, включающее камеру сгорания, расположенную с кольцевым зазором в корпусе, в котором движется топливная смесь, подаваемая после подогрева в полость камеры сгорания. Дополнительное перемешивание и подогревание топливной смеси в кольцевом зазоре позволяет улучшить сгорание ее и повысить эффективность использования устройства. Наиболее близким к изобретению является устройство для термического разрушения минеральных сред струями раскаленного газа, содержащее размещенные в корпусе коаксиально с кольцевым зазором и сообщающиеся между собой промежуточную и жаровую камеры, где жаровая камера снабжена на выходе соплом для истечения образующихся продуктов сгорания, а на входе - головкой с каналом для прохода горючего, сообщенным с подводящей магистралью, и отверстиями для подачи окислителя из полости щтанги в кольцевой зазор между корпусом и промежуточной камерой 2. В известном устройстве подача горючего в жаровую камеру осуществляется путем распыливания его через форсунку с последующим смещением с окислителем, поступающим по зазору между промежуточной и жаровой камерами. Смещение холодного горючего и подогретого воздуха происходит непосредственно в жаровой камере. В этом случае не удается получить качественной топливной смеси и удовлетворительного ее сгорания, в результате чего эффективность разрушения снижается. Цель изобретения заключается в повыщении эффективности использования устройства за счет более качественной подготовки топливной смеси. Цель достигается тем, что в устройстве для термического разрушения минеральных сред струями раскаленного газа, содержащем размещенные в корпусе коаксиально с кольцевым зазором и сообщающиеся между собой промежуточную и жаровую камеры, где жаровая камера снабжена на выходе соплом для истечения образующихся продуктов сгорания, а на входе - головкой с каналом для прохода горючего, сообщенным с подводящей магистралью, и отверстиями для подачи окислителя из полости штанги в кольцевой зазор между корпусом и промежуточной камерой, подводящая -магистраль горючего расположена с зазором по отношению к входной части канала для прохода горючего, который перекрыт в донной части и через радиальные отверстия в головке сообщен с кольцевым зазором между промежуточной и жаровой камерами, при этом головка на входе в жаровую камеру оснащена завихрителем с винтовыми каналами для подачи в ее пространство топливной смеси. Канал для прохода горючего имеет на входе коническое расширение. Проходное сечение канала для прохода горючего составляет не- менее 1,2 проходного сечения подводящей магистрали, а проходное сечение отверстий для подачи окислителя - не более 0,8 проходного сечения штанги. На чертеже показано предложенное устройство. Устройство состоит из корпуса 1, промежуточной камеры 2 с центрирующими выступами 3, установленной в ней жаровой камеры 4 с радиальными отверстиями 5 и соплом 6, головки 7 с отверстиями 8 для пропуска воздуха и центральным отверстие.м 9, в котором установлен элемент 10, а на его конце закреплен завихритель 11. В верхней части элемента 10 выполнено коническое расширение 12, в которое входит конец подводящий горючее магистрали 13, переходящее в канал 14 в форме цилиндрического углубления, сообщенный с центральным отверстием 9 головки 7 посредство.м радиальных отверстий 15. Головка 7 соединяется со штангой 16 переходником 17. Устройство для термического разрушения минеральных сред работает следующим образом. Горючее из магистрали 13 поступает в конусообразное расширение 12 канала 14, обжимается воздухом, поступающим из щтанги 16 и, перемешиваясь с ним, через радиальные отверстия 15 попадает в центральное отверстие 9 головки 7, затем, встречаясь с перегретым воздухом, поступающим из кольцевого зазора, образованного промежуточной камерой 2 и жаровой камерой 4, топливная смесь испаряется и через завихритель И поступает внутрь жаровой камеры 4. Воздух из штанги 16 через переходник 17 поступает к головке 7, где его меньшая часть эжектируст горючее в конусообразное углубление 12 канала 14, а большая часть через отверстия 8 проходит в кольцевой зазор, образованный корпусом 1 .и промежуточной камерой 2, охлаждая их. Затем разворачивается, охлаждает сопло 6 и попадает в кольцевой зазор, образованный промежуточной камерой 2 и жаровой камерой 4, где, двигаясь в обратную от сопла 6 сторону, охлаждает наружную поверхность жаровой камеры 4 и постепенно поступает через радиальные отверстия 5 внутрь жаровой камеры 4. Одновременно подогретый воздух, смешиваясь с горючим, нагревает его и в виде топливной смеси поступает через завихритель 11 в ка.меру 4, где топливная смесь.сгорает. Продукты сгорания

в виде высакотемпературной сверхзвуковой газовой струи вылетают из сопла и разрушают обрабатываемую поверхность.

В процессе проведенных экспериментов установлено, что предпочтительное проходное сечение канала 14 должно быть не менее 1,2 проходного сечения подводящей магистрали 13, а проходное сечение отверстий

J

8 для подачи окислителя - не более 0,8 проходного сечения штанги 16. При этих соотношениях проходных сечений работа устройства протекает стабильно при полном сгорании топливной смеси. В конечном итоге обеспечивается высокая надежность работы устройства при. меньшей энергоемкости процесса разрушения.

16

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ СРЕД СТРУЯМИ РАСКАЛЕННОГО ГАЗА, содержащее размещенные в корпусе коаксиально с кольцевым зазором и сообщающиеся между собой промежуточную и жаровую камеры, где жаровая камера снабжена на выходе соплом для истечения образующихся продуктов сгорания, а на входе - головкой с каналом для прохода горючего, сообщенным с подводящей магистралью, и отверстиями для подачи окислителя из полости штангИ в кольцевой зазор между корпусом и промежуточной камерой, отличающееся 1&W, что, с целью повыщения эффективности его использования за счет качественной подготовки топливной смеси, подводящая магистраль горючего расположена с зазором по ртнощению к входной части канала для прохода горючего, который перекрыт в данной части и через радиальные отверстия в -головке сообщен с кольцевым зазором между промежуточной и жаровой камерами, при этсм головка на входе в жаровую камеру оснащена завихрителем с винтовыми каналами для подачи в ее пространство топливной смеси. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что канал для прохода горючего имеет S на входе коническое расщирение. (/) 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что проходное сечение канала для прохода горючего составляет не менее 1,2 проходного сечения подводящей магистрали, а проходное сечение отверстий для подачи окислителя - не более 0,8 проходного сечения штанги.