Устройство для термического разрушения горных пород высокотемпературной газовой струей Советский патент 1980 года по МПК E21C21/00 E21B7/14 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ГАЗОВОЙ СТРУЕЙ

1

Изобретение относится к устройствам для термического разрушения горных пород высокотемпературной газовой струей и может быть использовано, главным образом, для прорезания щелей в массиве крепких горных пород при добыче блоков природного камня и при проходке различных выработок в скальных массивах.

Известно устройство для прорезания щелей в массиве крепких горных пород высокотемпературной газовой струей, содержащее закрепленную на штанге огнеструйную горелку с сопловой крышкой, в которой сопло выполнено под углом к продольной оси горелки 1.

При работе этого устройства ширина прорезаемой щели, технологически потребная для свободного входа в нее горелки, обеспечивается при периодическом отклонении газовой струи от среднего положения к боковы.м стенкам щели. Отклонение струи достигается в результате поворота на некоторый угол горелки со штангой относительной оси щели вручную или с помошью механизма.

Известно также устройство для прорезания щелей, в котором отклонение газовой

струи осуществляется поворотом не всего устройства, а сопловой части горелки, закрепленной шарнирно 2. С этой целью оно снабжено механизмом поворота сопловой части горелки.

Наличие специальных механизмов с приводом для отклонения газовой струи усложняет конструкцию устройства и его эксплуатацию.

Наиболее близким техническим решением 10 к предлагаемому изобретению является устройство для термического разрушения горных пород высокотемпературной газовой струей, включающее газогенератор с сопловой крышкой и примыкающую к срезу сопла насадку с каналом для направленного

истечения газа 3.

Благодаря наличию насадки известное устройство повышает интенсивность процесса термического разрушения, но оно не приспособлено для отклонения газовой струи от среднего положения и поэтому не может использоваться для прорезания ш,елей требуемой ширины в массиве крепких горных пород. Цель изобретения - обеспечение отклонения газовой струи от среднего положения для образования щели требуемой ширины. Это достигается тем, что канал насадки выполнен плоским и расширяющимся в направлении истечения газовой струи, а в теле насадки предусмотрены расположенные опозитно и параллельно длинным стенкам канала отверстия для подачи импульса сжатого газа Б канал насадки. При этом канал насадки ограничен двумя плоскими параллельными поверхностями и примыкающими к ним двумя цилиндрическими поверхностями, наклоненными под одинаковым углом к продольной оси канала. Отверстия в теле насадки для подачи импульса сжатого газа целесообразно выполнить в непосредственной близости от ереза сопла и расположить на цилиндрических поверхностях канала. На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, расположенное в прорезаемой щели; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1. Устройство для термического разрушения горных пород содержит газогенератор 1 (фиг. 1) с сопловой крышкой 2, к срезу сопла 3 которой примыкает насадка 4 с каналом 5, расположенным соосно соплу 3. Канал 5 выполнен расширяющимся в направлении истечения газа и имеет плоскую форму как показано на фиг. 2 канал 5 ограничен двумя плоскими параллельными поверхностями б и примыкающими к ним двумя цилиндрическими поверхностями 7, накло ненными под одинаковым углом к продольной оси канала. В теле насадки 4 в непосредственной близости от среза сопла 3 выполнены отверстия 8, выходящие навстречу одно другому на цилиндрических наклонных поверхностях 7 канала 5 и предназначенные для подачи отклоняющих импульсов газа под давлением в поперечном направлении к истекающим струям газа. Отверстия 8 трубками 9 сообщены с источником (на фигурах не показан) газа под давлением. При работе устройство располагают в щели таким образом, что наклонные цилиндрические поверхности 7 канала 5 ориентированы в сторону боковых стенок 10 щели. После запуска и вывода на рабочий режим газогенератора 1 высокотемпературная газовая струя истекает из сопла 3 в канал 5 насадки 4, занимая в нем среднее (осевое) положение. Путем подачи газа под давлением в одном из отверстий 8 истекающая струя газа с.мещается из среднего положения и«прилипает к наклонной поверхности 7 напротив отверстия (эффект Коанда) Струя остается в наклонном положении и после прекращения подачи) импульса газа в отверстие 8. путем последующей подачи импульса газа в другое отверстие 8 струя отрывается от одной наклонной поверхности 7 и прилипает к противоположной. При одновременной подаче импульсов газа в отверстия 8 газовая струя принимает среднее положение. Таким образом, поочередной подачей импульсов газа в отверстия 8 обеспечивается поперечное перемещение зоны контакта струи с породой по забою от одной стенки 10 щели к другой и фиксация струи в наклонных положениях, когда это необходи.мо. Имея несколько сменных насадков с различным углом наклона цилиндрических поверхностей, подбирают такой, который обеспечивает в конкретных условиях требуемую щирину щели. Использование предлагаемого изобретения позволяет упростить технологию резки щелей, так как инструменту (огнеструйной горелке) необходимо сообщать только продольное перемещение вдоль щели и вертикальное перемещение по мере ее углубления. Формула изобретения 1.Устройство для термического разрущения горных пород высокотемпературной газовой струей, включающее газогенератор с сопловой крыщкой и примыкающую к срезу сопла насадку с каналом для направленного истечения газа, отличающееся тем, что с целью обеспечения отклонения газовой струи от среднего положения для образования щели требуемой щирины, канал насадки выполнен плоским и расширяющимся в направлении истечения газовой струи, а в теле насадки предусмотрены расположенные опозитно и параллельно длинным стенкам канала отверстия для подачи импульса сжатого газа в канал насадки. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что канал насадки ограничен двумя плоскими параллельными поверхностями и примыкающими к ним двумя цилиндрическими поверхностя.ми, наклоненными под одинаковым углом к продольной оси канала. 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что отверстия в теле насадки для подачи импульса сжатого газа выполнены в непосредственной близости от среза сопла и расположены на цилиндрических поверхностях канала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 359389, кл. Е 21 С 21/00, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № 349792, кл. Е 21 С 21/00, 1970. 3.Авторское свидетельство СССР № 523980, кл. Е 21 С 21/00, 1974 (прототип).