Устройство для термического разрушения горных пород струями раскаленного газа Советский патент 1984 года по МПК E21B7/14 E21C37/16 

Изобретение относится к устройствам для термического разрушения горных пород струями раскаленного газа и может быть использовано для бурения и разбуривания скважин в крепких и мерзлых породах. Известно устройство, включающее размещенную в кожухе камеру сгорания с охлаждающими трактами, соединенную через распределительную голов ку с магистралями подвода горючего и окислителя (сжатого воздуха) и име ющую сопловой аппарат с охлаждающими трактами, торцовым и боковым соплами для истечения струй газа. Внутри камеры сгорания .установлен поворотны посредством валика золотник в виде диска с отверстиями, который служит для избирательного перекрывания и открывания сопел. Несущий золотник валик размещен внутри охлаждаемой трубки и связан с приводом для его поворота, расположенным внутри или снаружи буровой штанги и . Однако эти конструктивные особенности усложняют устройство, а расположение золотника в камере сго райия приводит к быстрому его износу под воздействием высоких температур, Наиболее близким к предлагаемому является устройство для термического разрушения горных пород струями раскаленного газа содержащее размещеннуи в кожухе камеру сгорания с охлаж дающими трактами, соединенную через распределительную головку с магистралями подвода горючего и окислителя (охладителя) и снабженную на выходе сопловым аппаратом с охлаждающим трактами и по меньшей мере двум соплами, избирательно перекрываемыми поворотным- золотн1-1ком в виде диска с отверстием, распох оженным снаружи соплового аппарата 2j . В этом устройстве золотник находится в более благоприятнмх условиях, однако охлаждение наиболее тепло напряженных частей золоткнка, т,е, тех,которые в данньй момент перекры вают соответствующее соплоs не предусмотрено. Удовлетворительная стой кость золотника воздействию высоких температур может быть получена тольк при использовании в качестве охлади теля воды, а не сжатого воздуха, но применение воды для охлаждения золотника приводит к усложнению кон струкции устройства и снижению его 104 2 КОД на 10-15% по сравнению с воздушным охлаждением. Цель изобретения - повышение срока службы устройства путем улучшения охлаждения золотника. Цель достигается тем, что в устройстве для термического разрушения горных пород струями раскаленного газа, содержащем размещенную в кожухе камеру сгорания с охлаждающими трактами, соединенную через распределительную головку с магистралями подвода горючего и окислителя-охладителя и снабженную на выходе сопловым аппаратом с охлаждающими трактами,и по меньшей мере двумя соплами, избирательно перекрываемыми поворотным золотником в виде диска с отверстием, расположенным снаружи соплового аппарата, в торцовой стенке соплового аппарата выполнен сквозной канал, который, сообшен с охлаждающими трактами и камерой сгорания. С помощью канала удается отгораживать части золотника, перекрывающие сопла, от зоны высоких температур слоем относительно холодного сжатого воздуха. Это ликвидирует перегрев золотника и положительно сказывается на его работоспособности. На фиг.I показано предлагаемое устройство, частичный вид; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1. Устройство включает кожух 1 (фиг.1), промежуточную трубу 2, камеру 3 сгорания, сопловой аппарат 4 с боковым 5 и торцовым 6 соплами и золотник, представляющий из себя диск 7, снабженный по периметру бортом 8. Диск 7 размещен с внешней стороны соплового аппарата 4 и жестко закреплен на оси 9, проходящей через его торцовую стенку и закрепленной с внутренней стороны этой стенки с возможностью поворота. Золотник 7 установлен с возможностью ограниченного поворота,. для чего в борту В выполнена прорезь 10 (фиг.2).,.На уровне прорези 10 в сопловом аппарате 4 выполнены гнезда, куда вворачиваются винты I1, осуществляющие фиксацию золотника 7 в том или ином крайнем поворотном положении. Борт В и диск 7 выполнены с отверстиями 12 (в диске, при данном, положении их не видно) , совпадающими соот/ветственно с боковым 5 и торцовым о соплами при крайних поворотных положениях золотника. Торцовай стенка соплового аппара та 4 имеет канал 13 (может быть несколько), связывающий его охлаждающие тракты 14 (фиг.1) с камерой 3 сгорания. Канал 13 расположен таким образом, что торцовое сопло 6 находится между выходом его в камеру 3 сгорания и боковым соплом 5. Такое расположени.е канала 13 приводит к тому, что пропускаемый им в камеру 3 сгорания поток сжатого воздуха, двигаясь -к работакнцему боковому соп лу 5, проходит над торцовым сопло 6, перекрытым в этот момент диском 7 золотника, Камера 3 сгорания выполнена с от верстиями 15, через которые поступа ет сжатый воздух из зазора между промежуточной трубой 2 и камерой, я ляющегося охлаждающим трактом камеры 3 сгорания. Часть отверстий 15, прилегающшг. к сопловому аппарату 4, расположены таким образом, чтобы пропускаемые через камеру 3 сгорания потоки сжатого воздуха, двигаясь к работающем торцовому соплу 6, проходили над бо вьм соплом 5, перекрытым в этот момент с внешней стороны бортом 8 золотника 7. Поворо.т золотника 7 осуществляет ся вручную снаружи специальным ме: аническим ключом. Устройство перед этим может быть переведено на дремлющий режим работы, т.е. режим работы с минимально возможными расходани горючего и сжатого воздуха. Золотник с наружной стороны може быть- оборудован башмаком (не показа для предохранения его от износа в процессе бурения и разбуривания. Устройство работает следующим образом. Перед началом бурения золотник 7 переводится в такое крайнее положениё, при котором боковое сопло 5 перекрывается, а торцовое 6 открыва ется. С помощью винтов 11 данное положение золотника 7 фиксируется. 3 устройство подается сжатый воз дух и горючее, образующуюся топливную смесь воспламеняют. Сжатый воздух, пройдя зазор между кожухом 1 и промежуточной трубой 2, попадает охлаждающие тракты 14 соплового аппарата 4, из которых одна часть сжатого воздуха по каналу 13 попадает в камеру 3 сгорания, а другая - в зазор между ней и промежуточной трубой 2. Пройдя по этому зазору, сжатый воздух охлаждает камеру 3 сгорания и через отверстия 15 проходит внутрь ее. Сброс сжатого воздуха из охлаждающих трактов 14 торцовой части сопло вого аппарата 4 в камеру 3 сгорания позволяет ликвидировать непроизводительные расходы, так как этот воздух в дальнейшем участвует в процессе горения. Потоки воздуха, попадая в камеру 3 сгорания через отверстия 15, расположенные у соплового аппарата 4, проходят над боковым соплом 5, перекрытьм в данный момент с внешней стороны бортом 8 золотника 7. В этом случае боковое сопло 5 и часть борта 8, перекрывающая это сопло, отгорожены от зоны высокой .температуры слоем относительно холодного воздуха, что П19едотвращает перегрев той части борта 8 золотника, которая перекрьюает боковое сопло 5. После окончания бурения устройство поднимается на поверхность, и золотник 7 переводится в другое крайнее поворотное положение, при котором торцовое сопло 6 перекрывается, а боковое 5 открывается. С помощью винтов 11 данное положение золотника фиксируется. В этом случае поток сжатого воздуха из канала 13, двигаясь к работающему боковому соплу 5, проходит над торцовым соплом 6, перекрытым в данный момент золотником 7, отгораживая его от зоны высокой температуры слоем относительно холодного воздуха. Это предотвращает перегрев той части золотника 7, которая перекрывает торцовое сопло 6. После окончания разбуриваиия сква жины для ее продувки боковое сопло 5 перекрывается, а торцовое 6 открьгоается. Предотвращение перегрева частей диска 7 и борта 8, которые перекрывают торцовое 6 и боковое 5 сопла, повышает надежность работы устройства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД СТРУЯМИ РАСКАЛЕННОГО ГАЗА, содержащее размещенffffJ X ную в кожухе камеру сгорания с охлаждающими трактами, соединенную .через распределительную головку с -магистралями подвода горючего и окислителя-охладителя и снабженную на выходе сопловым аппаратом с охлаждающими трактами и по меньшей мере двумя соплами, избирательно перекрываемьм поворотным золотником в виде диска с отверстием , расположенным снаружи соплового аппарата, отличающееся тем, что, с целью повьшения срока службы ус-тройства путем улучщения охлаждения золотника, в торцовой стенке соплового аппарата выполнен сквозной канал, который сообщен с охлаждающими тракта(Л ми и камерой сгорания. СО о:) иг,/ Воздух