Устройство для термического бурения горных пород Советский патент 1975 года по МПК E21C21/00 E21B7/14 

1

Изобретение относится к устройствам для термического или термомеханического бурения горных пород посредством воздействия на них высокотемпературной газовой струи, получаемой при сжигании топлива.

Известно устройство для термического бурения горных пород, включающее генератор газа, работающий на сгоранин жидкого горючего с окислителем, и сопловой блок для формирования высокотемпературной газовой струи, подаваемой на забой.

В таком устройстве сжатый воздух для окисления горючего с целью получения газа определенной температуры вырабатывается на отдельной компрессорной станции со своими приводами. Наличие воздушных коммуникаций между компрессорной станцией и собственно буровой мащиной предопределяет путевые потери. Все это приводит к низкому общему КПД.

Описываемое устройство отличается от известного тем, что в нем генератор газа выполнен в виде двух перемещающихся навстречу друг другу ступенчатых порщней, малые ступени которых образуют камеру сгорания с впускными и выхлопными окнами, а большие ступени - полости компрессора, причем выхлопные окна сообщены с сопловым блоком. Площадь проходных сечений соплового блока не превышает суммарной площади выхлопных окон. Это позволяет значительно повысить КПД устройства, снизить металлоемкость и повысить мобильность буровой мащины в делом.

На чертеже схематически изображено описываемое устройство, продольный разрез.

Генератор газа имеет два ступенчатых порщня 1, образующих аомеру сгорания Л переменного объема, две полости Б компрессора

и буферные полости В переменного объема. В корпусе 2 генератора газа установлены клапаны 3 забора воздуха из полости Г бурового става и клапанные устройства 4, соединяющие полости компрессоров с полостью Д ресивера. Камера сгорания имеет впускные а и выхлопные б окна, соединяющие ее соответственно с полостью ресивера и полостью Е выхлопной камеры. Топливо в камеру сгорания поступает по трубопроводу 5.

В некоторый момент работы в камере сгорания Л происходит сжатие и воспламенение топливо-воздушной смеси. Под действием образовавшихся газов поршни 1 расходятся, сжимая воздух в буферных полостях В и засасывая воздух из полости Г через клапаны 3 в полости Б компрессора. При определенном положении поршней открываются выхлопные окна б и газ из полости Л через окна б истекает в полость Е и далее через сопловой блок

6 па забой. При дальнейшем движении поршней открываются впускные окна а и свежий сжатый воздух поступает из полости Д ресивера в полость камеры сгорания А, заполняет ее и производит продувку через окна б. По достижении определенного давления воздуха в буферных полостях В расходящееся движение порщней прекращается и в следующий момент они под действием давления в полостях В начинают сходиться. При этом закрываются клапаны 3, впускные а и выхлопные б окна, воздух в полостях Б сжимается и по достижении определенного давления поступает в полость Д ресивера через клапаны 4. В камере сгорания при этом происходит впрыск топлива, сжатие и воспламенение очередной порции горючей смеси, после чего описанный выще цикл повторяется.

Вследствие высокой частоты рабочих циклов в полости Е поддерживаются высокое давление и температура находящегося там газа, который истекает на забой через сверхзвуковой сопловой аппарат 6 и вместе с механическим породоразрушающим инструментом 7 обеспечивает образование скважины.

Предмет изобретения

1.Устройство для термического бурения горных нород, включающее генератор газа, работающий на сгО|раиии жидкого горючего с .окислителем, сопловой блок для формирования высокотемпературной газовой струи, подаваемой на забой, отличающееся тем, что, с целью повыщения его КПД, генератор газа (Выполнен в виде двух перемещающихся навстречу друг другу ступенчатых поршней, малые ступени которых образуют камеру сгорания с впускными и выхлопными окнами, а больщие ступени - полости компрессора, причем выхлопные окна сообщены с сопловым блоком.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что площадь проходных сечений соплового блока не превышает суммарной площади выхлопных окон.

-W-,

Газ