Устройство для термомеханического бурения скважин Советский патент 1982 года по МПК E21C21/00 E21C13/00 

1

Изобретение относится к устройствам для термомеханического бурения скважин, главным образом, взрывных, в крепких породах.

По основному авт. св. № 446650 известно устройство для термомеханического бурения скважин, содержащее огнеструйную горелку с соплом и сферическое шарошечное долото, закрепленное на цапфе корпуса, внутри которого размешена огнеструйная горелка, при этом сопло горелки установлено в цапфе, а долото имеет соосно расположенное соплу отверстие для истечения продуктов сгорания 1.

В известном устройстве сопло является элементом высокой теплонапряженности, требуюшее применения проточного охлаждения, что сушественно усложняет конструкцию устройства из-за наличия множества каналов. При этом стойкость сопла оказывается недостаточной для длительной работы устройства.

Цель изобретения - повышение стойкости теплонапряженных элементов устройства при одновременном упрощении его конструкции.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено металлической теплоотводной рубашкой, которая прилегает снаружи по всей поверхности сопла и расположена между корпусом и огнеструйной горелкой в кольцевом пространстве для прохода охлаждающего агента.

/

Кроме того, теплоотводная рубашка выполнена полой и заполнена легкоплавким металлом.

Причем в качестве легкоплавкого металла может быть использован натрий.

10 На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство для термомеханического бурения скважин включает долото со сферической шарощкой 1, установленной с помощью подшипников 2 и 3 на цапфе 4 корпуса 5.

Внутри него размещена огнеструйная горелка, 6, пропущенная своим соплом 7 через цапфу 4. Для выхода продуктов сгорания, истекающих через сопло 7, в теле шарошки 1 выполнено отверстие 8, расположенное соосно соплу 7.

Между корпусом 5 и о неструйной горелкой 6 находится металлическая, например медная, теплоотводная рубашка 9, которая примыкает снаружи по всей поверхности к соплу 7 и имеет минимальный контакт с поверхностью цапфы 4. Теплоотводная рубашка 9 выполняется полой и заполняется легкоплавким металлом 10, например натрием. Часть рубашки 9, размещенная в пространстве между корпусом 5 и горелкой 6, имеет наружное оребрение II, охлаждаемое продувочным агентом. Устройство для термомеханического бурения работает следующим образом. Высокотемпературная газовая струя, иcteкaющaя через сопло 6, воздействует на разрабатываемую породу, вызывая в ней появление термических напряжений. При создании осевого усилия на щарошку 1 и сообщения ей вращения она с.помощью своих зубьев разрущает предварительно термически ослабленную породу. Разбуренная порода выносится из скважины отработанным потоком газа продуктов сгорания. При наличии теплоотводной рубащки 9, изготовленной из металла, коэффициент теплопроводности которого близок к единице, тепло от стенок сопла 7 интенсивно отводится к излучающей поверхности рубащки 9, пред ставленной оребрением 11. Так как площадь оребрения 11 намного больще площади нагрева сопла 7, последнее не нагревается до критической температуры ввиду того, что значительная доля тепла отводится через оребрение в зону более низких температур. В результате температура сопла оказывается на 100-200°С ниже критической. за счет чего его стойкость повыщается в несколько раз, а работа устройства уже не будет лимитироваться из-за преждевременного прогорания сопла. Формула изобретения 1.Устройство для термомеханического бурения скважин по авт. св. № 446650, отличающееся тем, что, с целью повыщения стойкости его теплонапряженных элементов, оно снабжено металлической теплоотводной рубащкой, которая прилегает снаружи по всей поверхности сопла и расположена между корпусом и огнеструйной горелкой в кольцевом пространстве для прохода охлаждающего агента. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что часть рубащки, расположенная между корпусом и огнеструйной горелкой, имеет наружное оребрение. 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что теплоотзодная рубащка выполнена полой и заполнена легкоплавким металлом. 4.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, в качестве легкоплавкого металла используют натрий. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 446650, кл. Е 21 С 21/00, 1973.