УСТРОЙСТВО для ТЕРМИЧЕСКОГО БУРЕНИЯ ГОРНЫХ Советский патент 1973 года по МПК E21B7/14 

1

Изобретение относится к устройствам для термического бурения горных пород, главным образом скальных, посредством воздействия на них высокотемпературной газовой среды, получаемой при сжигании топлива.

Известно устройство для термического бурен1ИЯ, &ключаюш,ее камеру сгорания с сопловым аппаратом, через который истекает на забой скважины образующаяся в камере сгорания высокотемпературная среда.

Описываемое устройство отличается тем, что камера сгорания ограничена с одной стороны плунжером мультипликатора, который своей полостью соединен с топливоподводящим каналом и с камерой сгорания. Это значительно повышает давление истекающей газовой среды, что способствует созданию в разрущаемой породе более значительных термических напряжений и ее эффективному разрушению. Кроме того, в устройстве может быть несколько камер сгорания одинаковых или различных но об7)Сму с встроенными в них мультинликаторами, каждая из камер сгорания имеет выхлопной и рабочий каналы, которые последовательно нерекрываются плунжером мультипликатора, при этом рабочие каналы сообщаются с общей накопительной емкостью, соединенной с сонловым апнаратом.

На фиг. 1 и 2 показано описываемое устройство для термического бурения горных пород, продольный разрез в двух перпендикулярных нлоскостях.

В корнусе 1 устройства соосно расположены камеры 2 к 3 сгорания с встроениыми в них плунжерами 4 мультипликаторов 5 и 6, имеющими запорные клапаны 7. Полость мультипликатора 5 соединена с камерой 3 сгорания каналом 8, а полость мульти1пликатора 6 соединена с камерой 2 сгорания каналом 9, нричем на выходе каждого канала 5 и 9 установлена форсунка 10. Камеры 2 и 3 сгорания соединены с общей накопительной емкостью // в корпусе / устройства соответственно рабочими каналами 12 и 13, на выходе которых

в емкости 11 размещены обратные клаланы 14. Кроме того, камеры 2 и 3 сгорания имеют выхлопны-е каналы /5 и 16, входные отвер.стия .которых размещены ниже (по чертежу) входных от1верстий рабочих каналов 12 и 13 так, что в зависимости от направления неремещения плунжеров 4 они последовательно перекрываются или открываются. В корпусе / выполнен воздухоподводящий канал 17, который через обратные клапаны

18 соединен с камерами 2 и 3 и непосредственно соединен с воздухопроводом 19, а также топливонодводящий канал 20, -который через обратные клананы 21 соединен с полостями мультипликаторов 5 и 6 и иепосредственно соединен с топливотрубонроводом 22

В устройстве предусмотрена система водяного охлаждения, для чего -в корпусе / имеется канал 23, соединенный с водотрубошроводом 24 и пюлостями 25 в Kopimyce 1, которые iciBHsaны кольцевым каналом 26. В нижней части корпуса 1 устройства монтируется сопловой аппарат 27, имеющий насадки 28 для вы П1уска высокотемпературной газовой среды и насадки 29 для выпуска воды; при этом сопловой аипарат 27 соединен ic накопительной емкостью 11 посредством клапана (на чертеже не показан).

Устройство работает следующим образом. По трубопроводу 19, канал 17 и клапаны 18 в камеры сгорания подается сжатый воздух под давлением около 200 атм, при этом плунжеры 4 мультипликаторов 5 и 5 опускаются в крайнее положение (по чертежу) и своими клапанами 7 перекрывают топливоподводящие каналы 5 и 9. Далее по трубопроводу 22 канал 20 и клапаны 21 в полости мультипликаторов 5 и 5 подается топливо под давлением Около 300 атм. Диаметры плунжеров 4 со стороны камер 2 и 5 и полостей мультипликаторов 5 и 6 выбраны такими, что плунжеры 4 под давлением топлива поднимаются и запирают сначала выхлопные каналы 15 и 16, а затем - рабочие каналы 12 и 13. -В крайнем верхнем положении плунжеров 4 их клапаны 7 отпирают каналы 5 1И 9, давление в камерах 2 и 3 сгорания повышается и туда впрыскивается топливо под давлением около 300 атм. С замедлением, зависящим от октанового числа топлива, оно воспламеняется, и давление в камерах 2 к 3 возрастает, плунжеры 4 приводятся в движение и перемещаются вниз, подавая топливо под давлением в камеры 2 и 5. При этом давлении в камерах достигает максимального (около 2000 атм. Далее плунжеры 4, опускаясь, открывают рабочие каналы 12 и 13, одновременно клашаны 7 плунжеров 4 запирают каналы 8 н 9, продолжая подавать топливо. Давление, равное максимальному, устанавливается в камерах 2 и 3, каналах 12 и 13, емкости 11 и на выходе из -насадок 28, при этом плунжеры 4 доходят до нижней мертвой точки, открывая выхлопные каналы 15 и 16. Инерция плунжеров 4 в мертвой точке, их трение о стенки камер 2 и 3, а также малое сечение клапанов 21 способствуют выходу отработанных газов «з камер 2 и 5 и каналов 12 и 13 через каналы 15 и 16, имеющих весьма значительные сечения. После выхлопа плунжеры 4 поднимаются и запирают сначала каналы 15 и 16, а затем - каналы 12 и 13, после чего цикл повторяется.

Вода по трубопроводу 24 подается в полости 25 и канал 26 (одновременно с подачей топлива) под давлением около 100 атм в небольшом количестве и выходит через насадки 29. Во время холостого хода плунжеров 4 газовая среда поступает из емкости 11 в насадки 28.

Мощность бурового устройства регулируется в широких пределах путем увеличения количества камер сгорания и их объема. При

увеличении сечения одной из камер, например камеры 2, они работают последовательно. Разработанная порода выносится отработанными газами и паром.

Предмет изобретения

1.Устройство для термического бурения горных пород, включающее камеру сгорания и соединенный с ней сопловой аппарат, через который истекает высокотемпературная газовая среда, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности бурения скальных пород, камера сгорания ограничена с одной стороны плунжером мультипликатора, который своей полостью соединен с топливоподводящим каналом и с камерой сгорания.

2.Устройство поп. I, отличающееся тем, что оно снабжено несколькими камерами сгорания с встроенными в них мультипликаторами, каждая из которых имеет выхлопной и рабочий каналы, последовательно перекрываемые плунжером мультипликатора, при этом рабочие каналы камер сгорания сообщаются с общей накопительной емкостью, соединенной с сопловым аппаратом.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что камеры сгорания выполнены различного объема.

27

Риг /

Ш

27

Фиг 2