Устройство для термического разрушения горных пород Советский патент 1980 года по МПК E21C21/00 

1

Настоящее изобретение относится к термическому разрушению искусственных и естественных сред, преимущественно для бурения и резки горных пород, мерзлых грунтов и обра- 5 ботки природного камня.

Известно устройство для термического разрушения искусственных и минеральных сред с использованием жидкого горючего и в качестве окислите- 10 ля - воздух, имеющее камеру сгорания, закрытую с одной стороны головкой со встроенными в нее средствами для подачи рабочих компонентов, а с другой стороны - крышкой с сопловым 5 отверстием, через которое истекает высокотемпературная газовая струя.

Распределитель, закрепленный на головке, имеет наклонные отверстия и винтовую канавку, нарезанную на 20 его цилиндрической поверхности, для подачи воздуха в камеру сгорания. Закрученный воздушный поток смешивается с распыленным форсункой горючим. Полученная смесь поступает в 25 зону воспламенения, где возгорается за счет всасывания пламени в камеру сгорания от постороннего источника.

Качество смешения горючего с окислителем обеспечивается закруткой го- 30

рючего в форсунке и вОЗДуХа в распределитвльной головке. Подача горючего через распределительную oлoвку, т.е. через вЪе поперечное сечение камеры, сгорания, улучшает качество смесеобразования. Полнота сгорания горючего, а значит и термодинамические параметры истекающей из устройства газовой струи, улучшаются

.

Однако стабилизация пламени в paccMOTpeHjlp, устройстве обеспечивается нсшичием только зон обратных токов, вызываемых закруткой горючего и окислителя. Подача окислителя через распределительную головку, т.е. фактически через все поперечное- сечение камеры, способствует -организации зоны обратных токов только в центре вихря, образуемого от закрутки окислителя и горючего.

В устройстве не предусмотрена принудительная стабилизация пламени, что приводит к efo частому срыву, необходимости повторных запусков, а значит, к потере рабочего времени и непроизводительному расходу горючего.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для термического разрушения горных пЬрод, содержащее камеру сгорания, эавихритель воздуха, форсунку, стабилизатор пламени и магистрали подвода горючего и окислителя

Наличие зоны интенсивных обратных токов, возникающих при обтекании конуса, позволяет стабилизировать , фронт пламени за конусом и уменьшить вероятность срыва пламени воздушным потоком. Стабилизатор пламени повы;Шает и качество смесеобразования, что достигается за счет отражения частиц горючего от стабилизатора и их дополнйтельного перемешивания с воздухом. Это приводит к повышению полноты сгорания горючего 2. Однако, даже в случае применения стабилизатора пламени, качество смесеобразования остается недостаточно высоким, что не позволяет достичь желаемой полноты сгорания горючего. I

Цель изобретения - повышение полноты сгорания горючего путем улучшения качества смесеобразования.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве стабилизатор пламени установлен с возможностью вращения вокруг своей оси и имеет форму пластиныj которая расположена вдоль оси камеры сгорания и закреплена на завихрителе воздуха посредством держателя.

На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство состоит из цилиндрической камеры i сгорания, одеваемой на завихритель 2 воздуха, представ.-, ляющий собой цилиндрическое тело с винтовыми каналами на пов хности для поцвода окислителя (воздуха) и осевым каналом для подвода горючего к форсунке 3. Форсунка 3 ввинчивается в -корпус завихрителя 2 и служит для распыления горючего, подаваемого в камеру 1 сгорания. Держатель 4 крепится к тсэрцу завихрителя 2 воздуха. Стабилизатор 5 пламени выполнен в виде пластины и установлен на оси б с возможностью вращения вокру нее. Ось 6 крепится на держателе 4 вдоль оси камеры 1 сгорания. Кгичера 1 сгорания оканчивается соплом 7, через которые происходит истечение продуктов сгорания.

; . Устройство работает следую1чим образом.

Окислитель (воздух), подаваемый в камеру сгорания, проходит через завихритель 2, закручивается, и приобретает значительную угловую скорость. Горючее через осевой канал в завихрителе 2 поступает в форсунку 3, которая подает его в камеру 1 сгорания. Воздушный вихрь, воздействуя. на стабилизатор 5 пламени, заставляет его интенсивно вращаться вокруг оси б.

Вращающийся стабилизатор 5 пламени значительно интенсифицирует процесс смесеобразования за счет прину. дительного механизма перемешивания горючего и окислителя. Принудительное перемешивание смеси приводит к увеличению пути, который проходят. 10 частицы горючего в камере сгорания, ;Т.е. увеличивается время пребывания горючего в камере сгорания, а значит повышается полнота сгорания.

Таким образом, вращаютИЛся стабилизатор обеспечивает повышение термодинамических параметров истекающей струи из-за повышения полноты сгорания, которая достигается более тщательным перемешиванием горючего и окислителя, а также увеличением времени пребывания горючего в камере сгорания. Повышение температуры и скорости продуктов сгорания ведет к более интенсивному разрушению горных пород, т.е. при том же самом расходе горючего и окислителя, что и у известного устройства, увеличивается производительность устройства а значит растет его экономичность.

Вращающийся стабилизатор пламени выполненный в виде пластины, обладая малым гидрос противлением, не разрушает воздушный вихрь, образованный завихрителем, что обеспечивает созданИе зон обратных токов. Зоны обратных токов образуются из-за вращения стабилизатора и за счет сохранения вихря, созданного завихрителем. Образующиеся устойчивые зоны обратных токов способствуют хорошей стабилизации пламени на всех режимах работы устройства. Стабилизация фронта пламени обеспечивает устойчивую работу устройства, что особенно важно во время вывода устройства на рабочий режим. Это позволяет сэкономить горючее, идущее на повторные запуски, сэкономить рабочее время.

Формула изобретения

Устройство тдля термического разрушения горных пород, содержащее Kaiмеру сгорания завихритель воздуха, форсунку, стабилизатор пламени и м%гистрали подвода горючего и окислителя, отличающееся тем, что, с целью повышения полноты егорания горючего путем улучшения качества смесеобразования, стабилизатор пламени установлен с возможиость вращения вокруг своей оси и имеет форму пластины, которая расположена вдоль оси камеры сгорания и закреплена на завихрителе воздуха посрелством держателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Ааторское свидетельство СССР

257402, кл. Е 21 С 21/00, 26.11.64

2,Авхорское свидетельство СССР

387115, кл. Е 21 С 21/00, 19.11.71

J:iA.

Фи.1