Устройство для электротермомеханического разрушения горных пород Советский патент 1986 года по МПК E21C37/18 

1

Изобретение относится к горной промьшшенности и может быть использовано для разрушения горных пород и бурения скважин.

Цель изобретения снижение энергоемкости разрушения при одновременном повышении стабильности работы СВЧ генератора.

На фиг,1 показано устройство, общий вид; на фиг, 2 - сечение А-А на фиг,1,

Устройство для электротермомеха- нического разрушения горных пород содержит корпус 1, на торцовой (ра бочей) поверхности 2 которого размещены резец 3 и излучатель злектро- магнитной энергии и виде раскрыва (открытая полость 4 прямоугольного волновода 5, соединенного с СБЧ генератором (не показан). Торцовая часть корпуса снабжена заграждаю- цей структурой, выполненной в Гядов четвертьволновых пазов 6 и 7, расположенных с противооложных сторон от раскрыва волновода параллельно его широким стенкам 8 на равном расстоянии -ОДИН от другого. Полость волновода соединена с двумя ближайшими к нему противоположными пазами 9 и 10 с помощью прорезей 11 и 12, выполненных на рабочей поверхности корпуса между широкими стенками волновода и пазами 9 и 10, В прорезях 11 и 12 закреплены диэлектрические вкладыши 13 и 14, размеры которых в плоскости рабочей поверхности корпуса уочно соответствуют размерам прорезей, в которых они размещены, Особенностью вкладышей 13 и 14 является то, что они выполнены из материала с различной относительной диэлектрической проницаемостью.

Если проницаемость материала вкла дыша, установленного по одну сторону от раскрыва волновода, составля ет t , то проницаемость г материала другого вкладыша, установленного на противоположной стороне от раскры на волновода, определяется из соотношения

203239

2,-ea4i

пТ,

где Б, и Sj - длина прорезей, в которых установлены вкладыши с проницае- мостями , и Ej: соответственно, от широких стенок волновода до ближайших к ним кромок четвертьволновых пазов; Хд - длина электромагнитной волны

в воздухе;

1т1 - нечетное число.

Устройство работает следуюощм образом,

В процессе вращения рабочего органа излучаемое из раскрыва 4 волновода 5 электромагнитное поле примерно равномерно обрабатывает всю площадь забоя, что приводит к ослаблению прочности породы, и она доразрушает-

ся резцом 3. В процессе излучения в результате дифракции поля на кромках широких стенок волновода часть электромагнитной энергии в виде поверхностной волны распространяется

по зазору между рабочей поверхностью инструмента и забоем, стремясь уйти из рабочей зоны устройства. Однако благодаря экранирующему действию четвертьволновых пазов 6 и 7, 9 и 10

основная часть поля рассеивания отражается назад, к раскрыву 4, что

,t

снижает уровень утечки энергии из

рабочей зоны в свободное пространст- во,

Поскольку в предлагаемом устройстве разница электрических длин от широких стенок 8 волновода до ближайших к ним четвертьволновых пазов 9 и 10 составляет нечетное число, распространяющиеся в противоположном направлении от излучателя составляющие поля утечки, дойдя до пазов заграждающей структуры и отразившись назад к раскрыву волновода,

приходят в плоскость симметрии излучателя в фазе, При данном условии отраженные волны в излучатель не ответвляются, а поглощаются в породе. Это позволяет снизить энергозатраты на разрушение и повысить дд-абильность работы СВЧ генератора.

А-А

фиг. 2

Составитель А.Гааль Редактор Н.Тупица Техред М.Пароцай

8399/38 Тираж 481Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ШШ Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор Г.Решетник