ЗАМОРАЖИВАЮЩАЯ КОЛОНКА^iiBr..'.^:^---'-^ }•••:•/•-—^;'-u.---;, , / Советский патент 1973 года по МПК E21D1/14 E02D19/14 

1

Изобретение относится к шахтному гидротехническому строительству, конкретно - к замораживанию горных пород.

Известны замораживаюш,ие колонки для ступенчатого (зонального) замораживания горных пород, включающие обсадную колонну с днищем, оголовок, две соосно расположенные колонны питающих труб, предназначенных для циркуляции холодоносителя, и диафрагму.

Цель предлагаемого изобретения - интенсификация процесса замораживания пород и уменьшение потерь холода в рабочей зоне.

Для этого внешняя питающая труба содержит пакерующее и золотниковое устройства, установленные на диафрагме, жестко закрепленной на внутренней питающей трубе.

На фиг. 1 показана замораживающая колонка, продольный разрез; на фиг. 2 - схема золотникового и пакерующего устройства замораживающей колонки.

Замораживающая колонка (см. фиг. 1) состоит из обсадной колонны труб 1 с днищем 2, двух соосно расположенных внутренней колонны питающих труб 5 опущенной до днища 2, и внешней колонны питаюп,их труб 4, опущенной до границы раздела зоны замораживания.

На выходной части, колонны труб 4 установлено золотниковое устройство 5, состоящее

из замкнутой кольцевой камеры 6 (см. фиг. 2), образованной внутренним 7 и наружным 5 полыми цилиндрами, соединенными кольцами Р с отверстиями 10 для впуска-выпуска холодоносителя в камеру 6.

Концы внутренней полости кольцевой камеры имеют форму усеченного конуса. Во внутреннем цилиндре 7 вырезаны перепускные окна 11.

Внутри кольцевой камеры 6 расположен кольцевой порщень-золотник 12, который перемещается в камере под воздействием напора (сверху или снизу) холодоносителя и закрывает отверстия 10 в верхнем, или в нижнем положении, регулируя направление потока холодоносителя через перепускное окно //. Концы боковых поверхностей порщня-золотника выполнены в виде усеченного конуса но форме, соответствующей окончаниям внутренней полости кольцевой камеры.

К наружней поверхности цилиндра 8 крепится коническая обойма 13. Золотниковое устройство 5 опирается на пакерующее устройство 14 (см. фиг. 1), состоящее из эластичного уплотнителя 15 (фиг. 2), закрепленного на диафрагме 16 с отверстиями 17. Диафрагма жестко связана с внутренней колонной питающих труб 3 посредством патрубка.

Под действием веса и последующего натяга при монтаже колонны труб 4 коническая

обойма 13 золотникового устройства входит в эластичный уплотнитель 15, разжимает его и тем самым герметизирует кольцевое пространство между золотниковым устройством 5 и обсадной колонной труб 1. При этом отверстия 10 кольцевой камеры 6 и отверстия 17 диафрагмы 16 совмещаются, создавая возможность поступления холодоносителя в кольцевую камеру из нижней ступени.

Для подачи холодоносителя в нужную ступень в оголовке колонки установлены (см. фиг. 1) патрубки с кранами 18, 19 и 20, соединенные с соответствующими трубами 1, 4 -я 3.

При замораживании пород верхней ступени холодоноситель под напором подается через кран 19 при открытом кране 18 и закрытом 20 в кольцевое пространство между колоннами труб 3 VI 4, а затем поступает через перепускные окна 11 в кольцевую камеру 6. Порщеньзолотник 12 под давление холодоносителя в нижнем положении прижимается к отверстиям 10, перекрывает доступ холодоносителя к нижней ступени и открывает верхние отверстия 10 золотникового устройства, пропуская холодоноситель в кольцевое пространство между трубами 1 w.4.

Перед замораживанием пород нижней ступени холодоноситель из верхней ступени отжимается сжатым воздухом в направлении, обратном движению холодоносителя при замораживании пород верхней ступени. Таким образом неподвижный холодоноситель замещается средой с малым коэффициентом теплопроводности.

При замораживании пород нижней зоны холодоноситель под напором подается через кран 20 при открытом кране 19 и закрытом 18 в питающую колонну труб 5. Затем по кольцевому пространству между трубами / и

3 поднимается вверх, отдавая при этом холод окружающим породам через стенку обсадной колонны 1, и через нижние отверстия 10 поступает в кольцевую камеру 6, поднимая при этом порщень-золотник 12, который под давлением холодоносителя прижимается к верхним отверстиям 10, перекрывая доступ холодоносителю в верхнюю ступень, одновременно давая возможность пропустить холодоноситель через перепускные окна // в пространство между колоннами труб 3 к 4.

Таким образом, совместная работа золотникового и пакерующего устройств в замораживающей колонке обеспечивает обособленную

подачу холодоносителя на каждую ступень пород, подлежащих замораживанию.

Предмет изобретения

1. Замораживающая колонка для ступенчатого (зонального) замораживания горных пород, включающая оголовок, обсадную колонну с днищем, внещнюю и внутреннюю соосно расположенные колонны питающих труб, диафрагму, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса замораживания пород и уменьщения потерь холода в нерабочей зоне, внешняя питающая труба снабжена пакерующим и золотниковым устройствами,

установленными на диафрагме, жестко закрепленной на внутренней питающей трубе.

2.Замораживающая колонка по п. 1, отличающаяся тем, что золотниковое устройство выполнено в виде кольцевой камеры с порщнем и перепускными окнами.

3.Замораживающая колонка по п. 1, отличающаяся тем, что пакерующее устройство выполнено в виде эластичного кольцевого уплотнителя.

Фиг

Фиг Z