Устройство для бурения мерзлого грунта Советский патент 1986 года по МПК E21C37/18 E21B7/15 

Изобретение относится к горной промьшшенности и может быть использовано для шнекового бурения мерзлого грунта. Цель изобретения - повышение эффективности бурения за счет увеличения теплопередачи от шнекового става к породе. На чертеже представлено устройство для бурения мерзлого грунта, разрез. Устройство для бурения мерзлого грунта содержит теплогенератор 1, . шнековый став 2 с наружным оребрением 3 и заострен1ым наконечником 4 выполненный в виде тепловой трубы с верхней 5 и нижней 6 частями, паровым каналом 7 и зоной транспортировки жидкого теплоносителя 8, приводы вращения и подачи шнекового става 2 на чертеже не показаны). Зона транспортировки жидкого теплоносителя 8 выполнена в виде насоса 9 с приводом в виде турбины 10, уста новленной в паровом канале 7 тепловой трубы, и двух трубопроводов 11 и 12. Трубопровод 11 соединяет всасывакшщй патрубок 13 насоса 9 с нижней частью 6 тепловой трубы, а трубопровод 12 - нагнетающий патрубок 14 насоса 9 с распылителем 15, установленным в верхней части 5 тепловой трубы и направленным на теплогенератор 1. Теплогенератор 1 выполнен в виде ферритовой втулки, в которой возбуждаются вихревые токи за счет обмотки охватывающей верхний конец шнековог става 2, и подключен к источнику электрической энергии (не чертеже не показаны). Распылитель 15 выполнен в виде вертикальной цилиндрической камеры, к нижней части которой присоединен трубопровод 12, Внутренняя полость камеры соединена с наружным простран ством через форсунки, оси которых ориентированы перпендикулярно рабочей поверхности теплогенератора 1. Насос 9 может быть любого типа, например, центробежным, обеспечивающим пропорциональность подачи жидкого теплоносителя 8 числу оборотов турбины 10, с которой механически связан его вращающийся ротор. Дпя снижения сопрртивления движению потока пара жидкого теплоносителя 8 по паровому каналу 7 к нижней 48 части 6 тепловой трубы насос 9 размещен в обтекателе 16, с которым сопряжена втулка крыльчатки 10. Обтекатель 16 прикреплен к стенкам парового канала 7 посредством продольных пилонов 17. Для обеспечения запуска тепловая труба снабжена фитилем, проведенным по стенке парового канала 7, соединяющим нижнюю часть 6 тепловой трубы с ее верхней частью 5 и час- . тично размещенным на рабочей поверхности теплогенератора 1 (на чертеже не показан в стационарном режиме включены приводы вращения и подачи шнекового става 2 и источник электрической энергии, питающий обмотку возбуждения теплогенератора 1. Устройство работает следующим образом. Мелкодисперсный жидкий теплоноситель 8 подается распылителем 15 на рабочую поверхность теплогенератора 1, на которой происходит интенсивный процесс парообразования - образуется паровая фаза и от теплогенератора 1 отбирается большое количество теплоты, равное скрытой теплоте парообразования жидкого теплоносителя 8. При этом количество теплоты пропорционально температуре рабочей поверхности теплогенератора 1. Так как температура и соответствукнцее давление пара в верхней части 5 несколько больше, чем в нижней части 6, пар перемещается от верхней части 5 к нижней части 6, образуется направленный вниз поток пара в паровом канале 7. Поток пара вращает турбину 10 и связанный с ней ротор насоса 9. При ,этом от потока отбирается весьма малая часть мощности (порядка 0,2 ), подобно питательному насосу в цикле Ренкина, что связано с малым удельным объемом и несжимаемостью жидкости. В нижней части 6 пар конденсирует ся, отдавая забою скважины скрытую теплоту парообразования. При этом происходит интенсивное оттаивание мерзлого грунта, снижается его механическая прочность и абразивность тем самым повьшгаётся скорость проходки . Скапливающийся в нижней части 6 жидкий теплоноситель 8 подается на

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ МЕРЗЛОГО ГРУНТА, включающее полый шнековый став с наружным оребрением и заостренным наконечником, выполненный в виде тепловой трубы с верхней и нижней частями, размещенным в верхней части теплогенератором, паровым каналом с турбиной, приспособлением для транспортировки жидкого теппоносителя, и привода вращения и подачи шиекового става, отличающееся тем что, с целью повышения эффективности бурения путем увеличеиия теплопередачи от щнекового става к породе, приспособление для транспортировки жидкого теппоноситепя выполнено в виде насоса с турбиной, нагнетательный патрубок которого связан с нижней частью тепловой трубы, а всасывающий патрубок имеет распылитель с форсунками, оси которых ориентироваг ны перпендикулярно рабочей поверхности теплогенератора.