Устройство для электротермомеханического бурения горных пород Советский патент 1978 года по МПК E21C37/18 E21C13/00 

Изобретение относится к горной промышленности.

Известно устройство для электротермомеханического бурения горных пород, включающее корпус, шарошки и электроды, выполненные в виде свободно перекатываюш;ихся по забою конических органов, расположенных между шарошками 1.

Электроды в указанном устройстве являются пассивными и предназначены только для подвода к горной породе электрической энергии. Их свободное перекатывание по забою приводит к временной потере электрического контакта с породой, разрыву электрической цепи и образованию дуги, быстро выводяш,ей электроды из строя. Зоны нагрева породы пассивными электродами не совпадают с участками приложения механической нагрузки под вершинами зубьев, что резко ухудшает эффективность электротермомеханического разрушения горных пород.

Наиболее близким к нредлагаемому по технической суш,ности и достигаемому эффекту является устройство для электротермомеханического бурения горных пород, включаюш ее шарошечное долото, соединенное с буровым ставом через стабилизатор, диэлектрические вставки и источник электрического питания с двумя токоподводами, один из которых подсоединен к долоту 2.

Активный электрод - шарошечное долото- прижат к забою с рабочим усилием и при перекатывании но поверхности забоя не теряет с ней контакта. Зубья шарошек-электродов, внедряясь в породу, обеспечивают надежный электрический контакт и значительную глубину прогрева породы непосредственно под зубьями.

Недостатком данного устройства являются

большие потери электрической энергии в межэлектродной цепи и необходимость тш,ательной электрической изоляции бурового става от стенок скважины во избежание электрического пробоя.

Цель изобретения - уменьшение энергоемкости и повышение эффективности процесса бурения.

Указанная цель достигается тем, что диэлектрические вставки установлены меладу

сочленениями буровой став - стабилизатор и стабилизатор - шарошечное долото, при этом другой токоподвод подсоединен к стабилизатору. Применение стабилизатора пружинного типа обеспечивает надежный распор устройства в стенки скважины и электрический контакт с породой. При этом резко увеличивается устойчивость бурового става, а следовательно, и контакт долота с забоем. Использование

упругих элементов стабилизатора в качестве

токоподводящих устройств обеспечивает существенное уменьшение сопротивления межэлёктродного промежутка, т. е. энергоемкости процесса бурения. При бурении стабилизатор перемещается лишь поступательно, что обеспечивается подвижным соединением его обойм с валом. Отсутствует необходимость электрической изоляции бурового става от стенок скважины и от станка, так как буровой став не находится под напряжением. Диэлектрические вставки испытывают только сжимающие напряжения и поэтому способны выдерживать значительные нагрузки.

На чертеже изображено предлагаемое устройство для электротермомеханического бурения горных пород, в разрезе.

Устройство имеет шарошечное долото 1, наддолотный стабилизатор, состоящий из вала 2, обойм 3 и 4, упругих элементов 5. Соединение стабилизатора с долотом и буровым ставом выполнено посредством кулачковых муфт, состоящих из полумуфт 6 и 7, между кулачками которых расположены диэлектрические вставки 8 и 9. Полумуфты соединены между собой болтами 10 через диэлектрические вставки 11 и 12. Токоподвод к стабилизатору и долоту осуществляется посредством проводников 13 и 14, соединенных с разноименными полюсами источника электрической энергии, например, через скользящие токоподводы.

Устройство работает следующим образом.

Устройство, навинченное на буровой став и соединенное с источником электрической энергии, подают на забой с рабочим усилием и числом оборотов, оптимальным дляразрушаемой породы. После того как инструмент

прижат к забою с рабочим усилием, подается напряжение. Через упругие э.чемейты стабилизатора и породу к зубьям шарошек подводится электрический ток, обеспечивая нагрев горной породы и создавая в пей термические напряжения, снижающие сопротивляемость механическому разруплению. Очистка забоя и охлаждение инструмента осуществляется сжатым воздухом, подаваемым через буровой став и долото забой.

Применение предлагаемого устройства позволит уменьшить энергоемкость процесса бурения, повысить устойчивость бурового става и Злучшить контакт долота с забоем, упростить конструкцию станка и повысить безопасность работ.

Формула изобретения

Устройство для электротермомеханического бурения горных пород, включающее шарошечное долото, соединенное с буровым ставом через стабилизатор, диэлектрические вставки и источник электрического питания с двумя токоподводами, один из которых иодсоединен к долоту, отличающееся тем, что, с целью снижеиия энергоемкости процесса бурения, диэлектрические вставки установлены между сочленениями буровой став - стабилизатор и стабилизатор - шарошечное долото, а второй токоподвод подсоедииен к стабилизатору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 344096, кл. Е21С 37/18, 1971.

2.Патент США № 3179187, кл. 175-16, опублик. 1965.