Устройство для термического разрушения горных пород высокотемпературной газовой струей Советский патент 1982 года по МПК E21B7/14 E21C37/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ГАЗОВОЙ Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для термического разрушения горных пород высокотемпературной газовой струей, и может быть использовано, например для бурения скважин при открытой разработке крепких горных пород. Известно устройство для термического разрушения горных пород высокотемпературной газовой струей, в котором имеется газогенератор с сопловой крышкой, причем сопло выполнено с наклоном и возможностью вращения вокруг продольной оси устройства 1 . Однако это устройство недостаточно надежно, так как усложняется его. конструкиия из-за необходимости придания соп- лоеому отверстию вращательного движения. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату .является устройство для термического разрушений горных пород высокотемпературной газовой струей, содержащее газогенератор с сопловой крышкой, приСТРУЕЙмыкающую к срезу сопла насадку с каналом, расширяющимся по направлению истечения газов, и расположенные вблизи от среза сопла отверстия для подачи в канал насадки управляющих импульсов, отклоняющих газовую струю от среднего положения до наклонной плоскости канала насадки, источник управляющих импульсови распределитель поочередной подачи этих н ипульсов по отверстиям каналов насадки. Это устройство позволяет частично устранить недостатки описанного выше устройства за Счет сообщения высокотемпературной газовой струе, истекающей из сопла, колебательного движения в поперечном направлении, в результате чего зона эффективного воздействия газовой струи на забой увеличивается Г23 . Однако это устройство целесообразно применять для проревания щелей в масси- вах горных пород, так как при этом обеспечивается требуемая ширина щелей без сообщения газогенератору вращательного движения. При бурении скважин устройству необходимо сообщать вращательное движение, чтобы обеспечить получение скважины требуемого диаметра, так как колебательного движения струи в одной и той же плоскости недостаточно, что усложняет конструкцию-устройства и снижает его надежность. Цель изобретения - упрощение конструк ции и повышение надежности устройства за счет обеспечения вращения газовой сгруи относительно газогенератора. Указанная цель достигается тем, что на поверхности канала насадки выполнено не менее трех продольных пазов, в верхней части которых выполнены отверстия для подачи управляющих импульсов в канал .насадки, причем отверстр соединены посредством трубопроводов с распределителем поочередной подачи управляющих импульсов, при этом канал насадки выпол нен в виде усеченного конуса, а продольные пазы выполнены с расширением к выходу канала насадки. На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1. Устройство для термического разрушения горных пород содержит газогенератор 1(фиг. 1) с сопловой крьпикой 2, к ерезу сопла 3 которой примыкает насадка 4 с каналом 5, расположенным соосно соплу 3. Канал 5 выполнен расширяющимся и осесимметричным. В теле насадки 4 в непосредственной близости от среза сопла 3 выполнено четыре отверстия 6, расположенных ради, ально и равномерно по окружности, а на поверхности канала 5 выполнено на всю длину канала четыре продольных паза 7, также расположенных равномерно по окруж ности и пересекающихся с отверстиями 6 таким образом, что отверстия 6 выходят в пазы 7. Отверстия 6 сообщены с отво- д$пцими линиями 8 распределителя 9, распределительный орган 10 которого обеспё- чивает перекрытие одной из отводящих линий и сообщение остальных трех с источником управляющих импульсов, сообще ным с распределителем 9 подводящей линией 11. Источником управляющих импульсов гявляется атмосферный воздух, подводимый к распределителю -через воздухозаборник 12. В подводящей линии 11 установлен запорный клапан 13. Устройство работает следующим образом. После запуска и вьшода на режим газогенератора 1 высокотемпературная газовая струя истекает из сопла 3 в канал 5 насадки 4, занимая в нем при закрытом клапане 13 среднее (осевое) положение. После открытия клапана 13 истекающая из сопла 3 газовая струя эжектирует атмосферный воздух через три отверстия 6, сообщенные через распределитель с атмосферой. При этом давление газа в зонах канала 5, прилегающих к этим трем отверстиям 6, сообщенным в данный момент С атмосферой, выше, чем в зоне, прилегающей к закрытому отверстию. Под действием перепада давлений струя примкнет к поверхности канала 5, прилегак щей к закрытому в данный момент отверстию 6 и к пазу 7, проходящему через это отверстие.. В пространстве этого паза 7 под действием эжектирующего эффекта газовой струи устанавливается пониженное давление (разрежение), удерживающее газовую струю в примкнувшем к наклонной поверхности положении. Для усиления этого эффекта (эффекта Коанда) целесообразно по мере уширенйя канала 5 выполнять и пазы также расширяющимися к выходу, с увеличением ширины и глубины их. При сообщении распределительному органу 10 вращения, например по часовой стрелке, как показано на .фиг.2, отверстия 6 будут по одному поочередно перекрываться в порядке расположения их по окружности и в соответствии с описанным выше распределением давления газа в канале 5 истекающая из сопла 3 газйвая струя будет последовательно занимать наклонные положения, примыкая к поверхности того паза, где давление при закрытом отверстии 6 будет ниже, чей в других зонах канала. . Таким образом, высокотемпературная газовая струя, оставаясь в наклонном положении, будет совершать вращательное двиАсение с частотой, равной частоте вращения распределительного органа 10. При необходимости газовая струя может быть зафиксирована в любом из четырех (в данном примере конструктивного выполнения устройства) наклонных положений путем установки распределительного органа 10 в соответствующей позиции, а также в среднем (осевом) положении путем закрывания запорного клапана 13. В результате вращательного движения истекающей из насадки 4 газовой струи, которая наклонена под углом к продольной оси устройства, обеспечивается соответс1 вуюшее вращение зоны контакта газовой струи с породным забоем скважины. Подбором угпа расширения канала 5 возможн бурение скважин с необходимым диаметром. Это позволяет упростить технологию бурения скважин, так как устройство толь ко подается на забой по мерю углубления скважины. Формула изобретения 1. Устройство для термического разрушения горных пород высокотемпературной газовой струей, включающее газогенератор с сопловой крышкой, промыкающую к срезу сопла насадку с каналом, расширяющимся по направлению истечения газов, и расположенные вблизи от среза сопла отверстия для подачи в канал насадки управляющих импульсов, отклонякнщих газовую струю от среднего положени по наклонной плоскости канала насадки, источник управляющих импульсов и распре делитель поочередной подачи этих импульсов по отверстиям канала. насадки, о т личесющееся тем что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности в работе устройства за счет обеспечения вращения газовой струи относительно газогенератора, на поверхности канала насадки выполнено-не менее трех продольных пазов, в верхней части которых выполнены отверстия для подачи управляющих импульсов в канал насадки, причем отверстия соединены посредством трубопроводов с распределителем поочередной подачи управляющих импульс ж. 2.Устройство по п. 1, о т л в ч а ющ е е с я тем, что канал насадки выполнен в виде усеченного конуса. 3.Устройство по пп. 1 и 2, о т ji и чающееся тем, что продольные пазы выполнены с расширением к выходу канала насадки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 442849, кл. Е 21 С 21/ОО, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР №734407, кл. Е 21 С 21/00, 1980 (прототип).

968296

АА